СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ШУМОВ Российский патент 2012 года по МПК G10L19/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В современных системах передачи данных технология кодирования речевого сигнала может сжимать ширину полосы пропускания речевых сигналов и увеличивать пропускную способность систем связи. Только около 40% содержимого в речевой связи включает в себя речевой сигнал, а оставшаяся часть содержимого, которая передается, является паузами или фоновыми шумами. Чтобы дополнительно сэкономить ширину полосы пропускания, предоставляются технологии Системы прерывистой передачи (DXT)/Генерации комфортного шума (CNG).

В предшествующем уровне техники одной стратегией DXT является передача кадра Дескриптора вставки тишины (SID) каждые несколько кадров с фиксированным интервалом. Алгоритм CNG, используемый в стратегии DXT, использует параметры (включающие параметр энергии и параметр спектра), декодированные из двух принятых последовательных кадров SID, чтобы выполнить линейную интерполяцию для того, чтобы оценить параметры, необходимые для синтезирования комфортных шумов.

После восстановления параметра энергии и параметра спектра параметр спектра используется для вычисления синтезирующего фильтра, а параметр энергии используется в качестве энергии сигнала возбуждения. После того, как вычисляется сигнал возбуждения, синтезирующий фильтр выполняет фильтрацию и выводит восстановленные комфортные шумы.

В вышеприведенном решении, когда параметр энергии измеряется на кодирующей стороне, добавляется затухание в 3 дБ, чтобы энергия комфортного шума, восстановленного в соответствии с алгоритмом CNG на декодирующей стороне, была ниже фактического значения. В периоде фонового шума, даже если энергия фактического фонового шума относительно высока, сформированный комфортный шум может обеспечивать относительно лучшее субъективное ощущение для слушателей.

Однако затухание энергии в 3 дБ добавляется на постоянной основе, то есть одинаковое затухание применяется ко всем фоновым шумам в периоде шума. Таким образом, когда период речи переключается на период шума (или период шума переключается на период речи), энергия фоновых шумов в кадре речевого сигнала является высокой, тогда как энергия восстановленного комфортного шума в периоде шума является низкой. Прерывистость энергии может четко распознаваться слушателями, что также влияет на субъективное ощущение слушателей, созданное восстановленным комфортным шумом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ и устройство для формирования шумов, чтобы улучшить восприятие пользователем.

Способ для формирования шумов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения включает в себя: вычисление соответствующего параметра затухания энергии на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, если принятый кадр данных является кадром шума; и ослабление энергии шума на основе параметра затухания энергии.

Устройство для формирования шумов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения включает в себя:

модуль вычисления параметра затухания энергии, сконфигурированный для вычисления соответствующего параметра затухания энергии на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, если принятый кадр данных является кадром шума; и

модуль ослабления энергии, сконфигурированный для ослабления энергии шума на основе параметра затухания энергии.

Из вышеприведенных технических решений видно, что варианты осуществления настоящего изобретения обладают следующими преимуществами.

В вариантах осуществления настоящего изобретения, когда принятый кадр данных является кадром шума, соответствующий параметр затухания энергии вычисляется на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, и узкополосная и/или верхнеполосная энергия шума ослабляется на основе параметра затухания энергии. Поэтому варианты осуществления настоящего изобретения могли бы вычислять соответствующий параметр затухания энергии на основе соотношения между текущим кадром шума и предшествующим кадром данных и ослаблять энергию шума на основе параметра затухания энергии. Поэтому этот способ затухания энергии является самоприспосабливающимся и может настраиваться в соответствии с состоянием кадра данных. Таким образом, комфортный шум, полученный с помощью этого способа затухания энергии, является относительно ровным, что способствует улучшению восприятия пользователем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - схематическое представление системы речевого кодека, использующей технологию DTX/CNG, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - блок-схема алгоритма способа для формирования шумов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 - блок-схема алгоритма для формирования узкополосных шумов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - блок-схема алгоритма для формирования верхнеполосных шумов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.5 - схематическое представление устройства для формирования шумов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ и устройство для формирования шумов, чтобы улучшить восприятие пользователем.

В вариантах осуществления настоящего изобретения, когда принятый кадр данных является кадром шума, соответствующий параметр затухания энергии вычисляется на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, и узкополосная и/или верхнеполосная энергия шума ослабляется на основе параметра затухания энергии. Поэтому варианты осуществления настоящего изобретения дают возможность вычисления соответствующего параметра затухания энергии на основе соотношения между текущим кадром шума и предшествующим кадром данных и ослабления энергии шума на основе параметра затухания энергии. Поэтому этот способ затухания энергии является самоприспосабливающимся и может настраиваться в соответствии с состоянием кадра данных. Таким образом, комфортный шум, полученный с помощью этого способа затухания энергии, является относительно ровным, что способствует улучшению восприятия пользователем.

Варианты осуществления настоящего изобретения также применяют технологию DTX, чтобы кодер мог кодировать сигнал фонового шума с использованием алгоритма кодирования и скорости кодирования, отличных от таковых для речевого сигнала, и соответственно средняя скорость кодирования уменьшается. Вкратце, в отличие от случая с кадром речевого сигнала, в технологии DTX/CNG, когда кодирующая сторона кодирует сегмент фонового шума, не нужно кодировать на полной скорости и не нужно передавать информацию кодирования о каждом кадре. Вместо этого каждые несколько кадров необходимо передавать только параметры кодирования (например, кадр SID), которых меньше, чем параметров кодирования кадра речевого сигнала. На декодирующей стороне весь сегмент фонового шума (то есть комфортный шум) восстанавливается на основе принятых параметров прерывистого кадра фонового шума. Относительно нормального кадра кодирования речевого сигнала кадр кодирования шума, который кодирует шум и отправляется декодеру, обычно называется кадром SID. Кадр SID обычно содержит только параметр спектра и параметр приращения энергии сигнала без каких-либо параметров, ассоциированных с постоянной кодовой книгой и самоприспосабливающейся кодовой книгой, чтобы уменьшить среднюю скорость кодирования.

Характерный прикладной сценарий в вариантах осуществления настоящего изобретения показан на фиг.1. На фиг.1, после того как вводится речевой сигнал, речевой сигнал последовательно обрабатывается Детектором активности речи (VAD) и DTX. Затем кадр речевого сигнала непрерывно кодируется на полной скорости кодером речевого сигнала, а кадр шума прерывисто кодируется на неполной скорости кодером шума. Затем кодированный кадр речевого сигнала и кодированный кадр шума передаются декодирующей стороне по каналу. Декодирующая сторона выполняет декодирование параметров, выполняет декодирование речевого сигнала на основе кадра речевого сигнала и формирует комфортный шум на основе кадра шума. Затем декодирующая сторона выводит результат декодирования речевого сигнала и комфортный шум.

Ссылаясь на фиг.2, способ для формирования шумов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения включает в себя следующие этапы.

Этап 201: Принятый кодовый поток декодируется для получения информации о типе текущего кадра данных.

Декодер декодирует принятый кодовый поток для получения параметров и информации о типе текущего кадра данных. Информация о типе используется для распознавания текущего кадра данных как кадра речевого сигнала или кадра шума. Декодер на основе информации о типе может определить, является ли текущий кадр данных кадром речевого сигнала или кадром шума.

Этап 202: Определяется, указывает ли информация о типе, что кадр данных является кадром шума. Если кадр данных является кадром шума, то процесс переходит к этапу 204. Если кадр данных не является кадром шума, то процесс переходит к этапу 203.

В этом варианте осуществления декодер на основе полученной информации о типе может определить, является ли текущий кадр данных кадром шума или кадром речевого сигнала. Если кадр данных является кадром речевого сигнала, то процесс переходит к этапу 203. Если кадр данных является кадром шума, то процесс переходит к этапу 204.

Этап 203: Выполняются другие процедуры, и процесс возвращается к этапу 201.

Если декодер из информации о типе распознает, что текущий кадр данных является кадром речевого сигнала, то декодер выполняет соответствующий процесс. Характерный процесс может включать в себя обновление параметра формирования шума, которое отличается от нижеследующих других вариантов осуществления. Процесс обновления будет подробно описываться в следующих вариантах осуществления.

После того, как обновляется параметр формирования шума, процесс возвращается к этапу 201 для продолжения декодирования кодового потока.

Этап 204: Соответствующий параметр затухания энергии вычисляется на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума.

Если декодер из информации о типе распознает, что текущий кадр данных является кадром шума, то декодер вычисляет соответствующий параметр затухания энергии на основе ранее принятого кадра данных и текущего кадра шума. Есть три способа для вычисления, которые будут подробно описываться в следующих вариантах осуществления.

Характерная структура кадра шума показана в следующей таблице 1.

Таблица 1 Описание параметра Выделение разрядов Иерархическая структура Индекс квантователя параметра LSF 1 Узкополосный основной слой Вектор квантования LSF первого этапа 5 Вектор квантования LSF второго этапа 4 Квантованное значение параметра энергии 5 Огибающая временной области у широкополосной составляющей 6 Широкополосный основной слой Вектор 1 огибающей частотной области у широкополосной составляющей 6 Вектор 2 огибающей частотной области у широкополосной составляющей 6 Вектор 3 огибающей частотной области у широкополосной составляющей 6

Этап 205: Энергия шума ослабляется на основе параметра затухания энергии, чтобы получить сигнал комфортного шума.

В этом варианте осуществления затухание в энергии шума включает в себя затухание в верхнеполосной энергии шума и затухание в узкополосной энергии шума. Следует отметить, что в практических применениях затухание может выполняться только на верхнеполосной энергии шума или только на узкополосной энергии шума, или одновременно на верхнеполосной энергии шума и узкополосной энергии шума. Этот вариант осуществления и следующие варианты осуществления иллюстрируются по отношению к типовому случаю, когда затухание выполняется одновременно на верхнеполосной энергии шума и узкополосной энергии шума.

Узкая полоса и верхняя полоса составляют широкую полосу, где широкая полоса относится к полосе пропускания от 0 до 8000 Гц, узкая полоса относится к полосе пропускания от 0 до 4000 Гц, и верхняя полоса относится к полосе пропускания от 4001 до 8000 Гц. Вышеприведенный способ разделения узкой полосы и верхней полосы является лишь типовым случаем, и в практических применениях узкая полоса и верхняя полоса могут разделяться на основе определенных требований.

Энергия шума разделяется на узкополосную составляющую сигнала и верхнеполосную составляющую сигнала, то есть сигнал комфортного шума, сформированный декодером, включает в себя узкополосную составляющую сигнала и верхнеполосную составляющую сигнала.

Характерные процессы затухания могут подразделяться на два случая.

A: Затухание энергии выполняется в области значений параметра перед операциями синтезирования и фильтрации.

Комфортный шум разделяется на узкополосную составляющую сигнала и верхнеполосную составляющую сигнала, которые будут описываться соответственно. Ссылаясь на фиг.3, в этом варианте осуществления процесс для формирования узкополосного шума включает в себя: получение параметра энергии узкополосного основного слоя; умножение параметра энергии узкополосного основного слоя на параметр затухания энергии для получения параметра ослабленной энергии узкополосного основного слоя; и вычисление ослабленной узкополосной составляющей сигнала на основе параметра ослабленной энергии узкополосного основного слоя.

Чтобы облегчить понимание этого решения, ниже описывается характерный пример.

Во-первых, предполагается, что параметр энергии узкополосного основного слоя в принятом кадре SID представляется с помощью , а параметр спектра узкополосного основного слоя представляется с помощью .

Параметр энергии узкополосного основного слоя ослабляется на основе вычисленного параметра затухания энергии fact.

Параметр ослабленной энергии узкополосного основного слоя равен =, а восстановленный параметр узкополосного кодирования равен

Параметр спектра узкополосного основного слоя преобразуется в коэффициент синтезирующего фильтра, который использует гауссовский случайный шум в качестве сигнала возбуждения, фильтруется синтезирующим фильтром и принимает форму с помощью энергии , и соответственно формируется узкополосная составляющая сигнала в фоновом шуме.

В этом варианте осуществления восстановленный параметр узкополосного кодирования или восстановленная узкополосная составляющая сигнала могут использоваться для вычисления верхнеполосной составляющей сигнала. Ссылаясь на фиг.4, в этом варианте осуществления процесс для формирования верхнеполосного шума включает в себя: получение параметра огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя; умножение параметра огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя соответственно на параметр затухания энергии, чтобы получить параметр ослабленной огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметр ослабленной огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя; и вычисление ослабленной верхнеполосной составляющей сигнала на основе параметра ослабленной огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра ослабленной огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя.

Чтобы облегчить понимание этого решения, ниже описывается характерный пример.

Во-первых, предполагается, что огибающая временной области у широкополосного основного слоя представляется с помощью , огибающая частотной области у широкополосного основного слоя представляется с помощью , а параметр затухания энергии представляется с помощью fact.

Параметр энергии узкополосного основного слоя ослабляется на основе вычисленного параметра затухания энергии fact.

Ослабленная огибающая временной области у широкополосного основного слоя равна =, а ослабленная огибающая частотной области у широкополосного основного слоя равна =

Как показано на фиг.4, во-первых, такие узкополосные параметры, как запаздывание основного тона, усиление постоянной кодовой книги, усиление самоприспосабливающейся кодовой книги и т.д., оцениваются с использованием восстановленного параметра узкополосного кодирования или восстановленной узкополосной составляющей сигнала. Затем белый шум, который формируется генератором случайных последовательностей, оформляется должным образом в качестве источника возбуждения на основе предполагаемых узкополосных параметров, например запаздывания основного тона, усиления постоянной кодовой книги, усиления самоприспосабливающейся кодовой книги и т.д. Затем формирование во временной области и формирование в частотной области выполняются над источником возбуждения с использованием восстановленного параметра широкополосного кодирования , и соответственно формируется верхнеполосная составляющая сигнала в фоновом шуме.

Следует отметить, что если принятый кодовый поток содержит как параметр узкополосного кодирования, так и параметр широкополосного кодирования, то декодер восстановит узкополосную составляющую сигнала и верхнеполосную составляющую сигнала соответственно, а затем отфильтрует узкополосную составляющую сигнала и верхнеполосную составляющую сигнала с помощью группы синтезирующих фильтров, чтобы получить широкополосный комфортный шум

Выше описывается случай выполнения затухания энергии в области значений параметра. Следует отметить, что в практических применениях затухание энергии также может выполняться над результатом фильтрации после операции фильтрации.

B: Затухание энергии выполняется над результатом фильтрации после операции фильтрации.

Этот способ включает в себя: получение параметра энергии узкополосного основного слоя, параметра спектра узкополосного основного слоя, параметра огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя; вычисление узкополосной составляющей сигнала на основе параметра энергии узкополосного основного слоя и параметра спектра узкополосного основного слоя; вычисление верхнеполосной составляющей сигнала на основе параметра огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя; объединение узкополосной составляющей сигнала и верхнеполосной составляющей сигнала для получения широкополосной составляющей сигнала; и ослабление широкополосной составляющей сигнала на основе параметра затухания энергии.

В частности, узкополосная составляющая сигнала и верхнеполосная составляющая сигнала вычисляются на основе исходного параметра энергии

узкополосного основного слоя в кадре SID, параметра спектра узкополосного основного слоя, параметра огибающей временной области у широкополосного основного слоя и параметра огибающей частотной области у широкополосного основного слоя.

Затем полученные узкополосная составляющая сигнала и верхнеполосная составляющая сигнала синтезируются и фильтруются для получения широкополосного сигнала комфортного шума . Затем выполняется затухание энергии непосредственно над широкополосным сигналом комфортного шума с использованием параметра затухания энергии fact. В частности, произведение широкополосного сигнала комфортного шума и параметра затухания энергии может использоваться в качестве ослабленного широкополосного сигнала комфортного шума.

Выше описывается случай затухания широкополосного сигнала комфортного шума. Однако в практических применениях узкополосная составляющая сигнала и верхнеполосная составляющая сигнала также могут ослабляться соответственно перед объединением. Характерный процесс включает в себя: получение параметра энергии узкополосного основного слоя, параметра спектра узкополосного основного слоя, параметра огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя; вычисление узкополосной составляющей сигнала на основе параметра энергии узкополосного основного слоя и параметра спектра узкополосного основного слоя; вычисление верхнеполосной составляющей сигнала на основе параметра огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя; ослабление узкополосной составляющей сигнала и верхнеполосной составляющей сигнала соответственно на основе параметра затухания энергии для получения ослабленной узкополосной составляющей сигнала и ослабленной верхнеполосной составляющей сигнала; и объединение ослабленной узкополосной составляющей сигнала и ослабленной верхнеполосной составляющей сигнала для получения ослабленной широкополосной составляющей сигнала.

Выше описывается случай, когда узкополосная составляющая сигнала и верхнеполосная составляющая сигнала одновременно ослабляются, а затем объединяются. В практических применениях вероятно, что ослабляется только одна из узкополосной составляющей сигнала и верхнеполосной составляющей сигнала, а затем объединяется с другой, чтобы получить ослабленный широкополосный сигнал комфортного шума.

Следует отметить, что в практических применениях могут ослабляться обе или только одна из узкополосной составляющей сигнала и верхнеполосной составляющей сигнала, что не ограничивается в этом раскрытии изобретения.

Следует отметить, что в вариантах осуществления настоящего изобретения энергия шума может ослабляться на декодирующей стороне или на кодирующей стороне. Случай, когда энергия шума ослабляется на декодирующей стороне, описывается в вышеприведенных вариантах осуществления. Если энергия шума ослабляется на кодирующей стороне, то кодирующей стороне следует ослабить энергию шума точно также, как в вышеприведенных вариантах осуществления, и передать декодирующей стороне ослабленный параметр узкополосного кодирования и параметр верхнеполосного кодирования. Декодирующая сторона вычисляет ослабленную узкополосную составляющую сигнала и верхнеполосную составляющую сигнала соответственно на основе ослабленного параметра узкополосного кодирования и параметра верхнеполосного кодирования и объединяет две составляющие для получения широкополосной составляющей сигнала.

Следует отметить, что если энергия шума ослабляется на кодирующей стороне после того, как выполняется затухание, то необходимо передать декодирующей стороне соответствующий кадр данных. Характерный процесс может включать в себя следующее: кодирующая сторона вычисляет параметр затухания энергии и затем передает декодирующей стороне кадр данных, содержащий параметр затухания энергии; и декодирующая сторона ослабляет энергию шума на основе параметра затухания энергии в принятом кадре данных, чтобы получить сигнал комфортного шума.

В качестве альтернативы кодирующая сторона может ослаблять энергию шума на основе вычисленного параметра затухания энергии, а затем передавать декодирующей стороне кадр данных с ослабленной энергией шума. Декодирующая сторона может сформировать сигнал комфортного шума на основе кадра данных.

Ниже описывается процесс для формирования параметра затухания энергии в вариантах осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, в процессе для формирования параметра затухания энергии этот параметр затухания энергии вычисляется на основе частоты переключения VAD. Характерный процесс включает в себя: определение, отличается ли тип кадра данных от типа в недавно принятого кадра данных ранее этого кадра данных; подсчет параметра частоты переключения, если тип кадра данных отличается от типа недавно принятого кадра данных ранее этого кадра данных; и установление заранее установленной максимальной длины затягивания в параметр затягивания, если информация о типе указывает, что кадр данных является кадром речевого сигнала, и постепенное уменьшение параметра затягивания до достижения заранее установленного значения, если информация о типе указывает, что кадр данных является кадром шума.

В частности, декодер декодирует принятый кодовый поток для получения параметров, определяет информацию о типе текущего кадра и обнаруживает, происходит ли переключение VAD. Если предшествующий кадр является кадром речевого сигнала, а текущий кадр является кадром шума, или если предшествующий кадр является кадром шума, а текущий кадр является кадром речевого сигнала, то определяется, что происходит переключение VAD, и затем счетчик переключений VAD увеличивается на 1. К тому же, если обнаруживается кадр речевого сигнала, то счетчик затягивания при затухании энергии (параметр затягивания) устанавливается в максимальную длину затягивания MAX_G_HANGOVER. Максимальная длина затягивания может устанавливаться в соответствии с фактическими ситуациями, что не ограничивается в этом раскрытии изобретения. Параметр затягивания устанавливается в MAX_G_HANGOVER, как только обнаруживается кадр речевого сигнала, и параметр затягивания уменьшается на 1 до достижения заранее установленного значения, если обнаруживается кадр шума. Заранее установленное значение может определяться в соответствии с определенными ситуациями. Например, в этом варианте осуществления заранее установленное значение равно 0.

Чтобы подсчитать частоты переключения в некотором периоде, необходимо задать период обнаружения. В частности, используется интервал наблюдения с длиной интервала MAX_WINDOW в единице кадра. Длина интервала может устанавливаться в соответствии с практическими ситуациями, что не ограничивается в этом раскрытии изобретения. К тому же предоставляется счетчик положения для записи положения принятого в настоящее время кадра данных в интервале наблюдения. Если текущий кадр достигает конца интервала наблюдения, то счетчик переключений VAD выравнивается на длительном периоде, чтобы получить долгосрочное среднее частот переключения VAD (параметр частоты переключения) . Между тем интервал наблюдения сдвигается на MAX_WINDOW кадров, а устанавливается в 0. Таким образом, частоты переключения в некотором периоде могут подсчитываться в соответствии с практическими требованиями.

Если текущий кадр является кадром шума при восстановлении фонового шума с использованием технологии CNG, то сначала вычисляется параметр затухания энергии, чтобы ослабить энергию фонового шума, восстановленного по технологии CNG. Эта операция по затуханию энергии может выполняться в области значений параметра перед операциями синтезирования и фильтрации, или выполняться посредством ослабления выхода синтезирующего фильтра во временной области после операций синтезирования и фильтрации. Параметр затухания энергии вычисляется в соответствии со следующим уравнением:

где является минимальным значением fact, то есть заранее установленным коэффициентом затухания, который является постоянным значением и используется для обозначения минимальной степени ослабления. Определенное значение коэффициента затухания может устанавливаться в соответствии с практическими ситуациями.

Как , так и являются постоянными значениями, которые соответственно используются для представления веса параметра частоты переключения и параметра затягивания в параметре затухания энергии, то есть степени влияния на параметр затухания энергии. Если уровень фонового шума высокий, то может быть установлено большое значение , чтобы увеличить влияние параметра затягивания на параметр затухания энергии. Если фоновый шум очень нестабилен, например, энергия фонового шума иногда высокая, а иногда низкая, то может устанавливаться большое значение для того, чтобы увеличить влияние параметра частоты переключения на параметр затухания энергии.

Выше описывается процесс для вычисления параметра затухания энергии таким способом. Следует отметить, что вышеприведенное уравнение является всего лишь характерным примером, и другие уравнения, которые специально не задаются в этом раскрытии изобретения, также могут использоваться до тех пор, пока параметр затухания энергии является прямо пропорциональным сумме параметра частоты переключения и параметра затягивания и обратно пропорциональным сумме параметра частоты переключения и заранее установленной максимальной длины затягивания.

Из вышеописанных вариантов осуществления видно, что если переключение между разными типами кадров происходит часто, то значение будет большим. Кроме того, как изложено в вышеприведенных вариантах осуществления, параметр затягивания устанавливается в максимальную длину затягивания, как только обнаруживается кадр речевого сигнала, и параметр затягивания уменьшается на 1, только если обнаруживается кадр шума. Поэтому из-за частого переключения, то есть быстрого чередования кадра речевого сигнала и кадра шума, значение параметра затягивания только немного меньше заранее установленной максимальной длины затягивания, и параметр затухания энергии, вычисленный в соответствии с вышеприведенным уравнением, был бы большим. Из вышеприведенного процесса затухания энергии видно, что если значение параметра затухания энергии больше, то степень затухания будет ниже. Таким образом, если переключение между разными типами кадров происходит часто, то может использоваться меньшая степень затухания. В отличие от этого, если переключение между разными типами кадров происходит редко, то может использоваться большая степень затухания. Поэтому степень затухания может ассоциироваться с частотой переключения разных типов кадров, которая соответственно улучшает восприятие пользователем.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, в процессе для формирования параметра затухания энергии этот параметр затухания энергии вычисляется на основе интервала кадров SID. Характерный процесс включает в себя: вычисление параметра среднего интервала между текущим кадром шума и недавно принятым кадром шума ранее текущего кадра шума; и вычисление параметра затухания энергии на основе параметра среднего интервала и заранее установленного коэффициента затухания. Параметр затухания энергии обратно пропорционален параметру среднего интервала.

В частности, перед декодированием кадра декодер определяет тип текущего кадра (кадр речевого сигнала или кадр шума) на основе принятых параметров, устанавливает долгосрочную среднюю отметку (параметр среднего интервала) у интервала кадров SID и обновляет долгосрочный интервал кадров SID с использованием интервала между кадром SID и ранее принятым кадром SID после приема кадра SID. Уравнение для обновления показано следующим образом:

где больше либо равно 0 или меньше либо равно 1 и обозначает скорость обновления долгосрочного среднего интервала кадров SID. Если принимается кадр речевого сигнала, то долгосрочный средний интервал кадров SID устанавливается в 1.

После получения параметра среднего интервала параметр затухания энергии вычисляется в соответствии со следующим уравнением:

Из вышеприведенного уравнения видно, что когда параметр среднего интервала больше заранее установленного значения K, параметр затухания энергии обратно пропорционален параметру среднего интервала. Если параметр среднего интервала меньше либо равен K, то параметр затухания энергии равен 1, то есть никакого затухания не выполняется. K является заранее установленным значением, которое используется для обозначения порогового значения для интервала кадров SID. Таким образом, если средний интервал между двумя кадрами SID большой, то это указывает, что шум относительно устойчив и соответственно может ослабляться. Если средний интервал между двумя кадрами SID небольшой, то это указывает, что шум неустойчив и соответственно не может быть ослаблен. Поэтому можно было бы избежать случая большой разницы между субъективными впечатлениями пользователя, что соответственно улучшает восприятие пользователем.

Выше описывается процесс для вычисления параметра затухания энергии таким способом. Следует отметить, что вышеприведенное уравнение является всего лишь характерным примером и другие уравнения, которые специально не задаются в этом раскрытии изобретения, также могут использоваться до тех пор, пока параметр затухания энергии обратно пропорционален параметру среднего интервала.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, в процессе для формирования параметра затухания энергии этот параметр затухания энергии вычисляется на основе частоты переключения VAD и интервала кадров SID. Характерный процесс включает в себя: получение параметра частоты переключения и параметра затягивания; вычисление параметра среднего интервала между текущим кадром шума и предшествующим кадром шума, принятым недавно ранее текущего кадра шума; и вычисление параметра затухания энергии на основе параметра частоты переключения, параметра затягивания, параметра среднего интервала, заранее установленного коэффициента затухания и заранее установленной максимальной длины затягивания. Параметр затухания энергии прямо пропорционален сумме параметра частоты переключения и коэффициента затягивания, и параметр затухания энергии обратно пропорционален сумме параметра частоты переключения, заранее установленной максимальной длины затягивания и параметра среднего интервала.

В частности, декодер декодирует принятый кодовый поток для получения параметров, определяет информацию о типе текущего кадра и определяет, происходит ли переключение VAD. Если предшествующий кадр является кадром речевого сигнала, а текущий кадр является кадром шума, или если предшествующий кадр является кадром шума, а текущий кадр является кадром речевого сигнала, то определяется, что происходит переключение VAD, и затем счетчик переключений VAD

увеличивается на 1. К тому же, если обнаруживается кадр речевого сигнала, то счетчик затягивания при затухании энергии (параметр затягивания)

устанавливается в максимальную длину затягивания MAX_G_HANGOVER. Максимальная длина затягивания может устанавливаться в соответствии с фактическими ситуациями, что не ограничивается в этом раскрытии изобретения. Параметр затягивания устанавливается в MAX_G_HANGOVER, как только обнаруживается кадр речевого сигнала, и параметр затягивания уменьшается на 1 до достижения 0, если обнаруживается кадр шума.

Чтобы подсчитать частоты переключения в некотором периоде, необходимо задать период обнаружения. В частности, используется интервал наблюдения с длиной интервала MAX_WINDOW в единице кадра. Длина интервала может устанавливаться в соответствии с практическими ситуациями, что не ограничивается в этом раскрытии изобретения. К тому же предоставляется счетчик положения для записи положения принятого в настоящее время кадра данных в интервале наблюдения. Если текущий кадр достигает конца интервала наблюдения, то счетчик переключений VAD выравнивается на длительном периоде, чтобы получить долгосрочное среднее частот переключения VAD (параметр частоты переключения) . Между тем интервал наблюдения сдвигается на MAX_WINDOW кадров, а устанавливается в 0. Таким образом, частоты переключения в некотором периоде могут подсчитываться в соответствии с практическими требованиями.

К тому же устанавливается долгосрочная средняя отметка у интервала кадров SID. После приема кадра SID долгосрочный интервал кадров SID обновляется с использованием интервала между кадром SID и ранее принятым кадром SID. Уравнение для обновления показано следующим образом:

где больше либо равно 0 и меньше либо равно 1 и обозначает скорость обновления долгосрочного среднего интервала кадров SID. Если принимается кадр речевого сигнала, то долгосрочный средний интервал кадров SID устанавливается в 1.

После получения параметра среднего интервала и параметра частоты переключения параметр затухания энергии вычисляется в соответствии со следующим уравнением:

Аналогичным образом, когда параметр среднего интервала больше заранее установленного значения K, параметр затухания энергии обратно пропорционален параметру среднего интервала. Если параметр среднего интервала меньше либо равен K, то параметр затухания энергии равен 1, то есть никакого затухания не выполняется. K является заранее установленным значением, которое используется для обозначения порогового значения для интервала кадров SID. Таким образом, если средний интервал между двумя кадрами SID большой, то это указывает, что шум относительно устойчив и соответственно может ослабляться. Если средний интервал между двумя кадрами SID небольшой, то это указывает, что шум неустойчив и соответственно не может быть ослаблен. Следует отметить, что этот способ обладает преимуществами перед предшествующими двумя способами, то есть затухание основывается на частоте переключения и помехоустойчивости. Поэтому можно было бы дополнительно избежать случая большой разницы между субъективными впечатлениями пользователя, что соответственно улучшает восприятие пользователем.

Выше описывается процесс для вычисления параметра затухания энергии таким способом. Следует отметить, что вышеприведенное уравнение является всего лишь характерным примером и другие уравнения, которые специально не задаются в этом раскрытии изобретения, также могут использоваться до тех пор, пока параметр затухания энергии является прямо пропорциональным сумме параметра частоты переключения и параметра затягивания и обратно пропорциональным параметру частоты переключения, заранее установленной максимальной длине затягивания и параметру среднего интервала.

Ссылаясь на фиг.5, описывается устройство для формирования шумов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство включает в себя: модуль 501 декодирования, сконфигурированный для декодирования принятого кодового потока, чтобы получить параметр кодирования и информацию о типе текущего кадра данных; модуль 502 проверки типа, сконфигурированный для определения, указывает ли информация о типе, что кадр данных является кадром шума; модуль 503 вычисления параметра затухания энергии, сконфигурированный для вычисления соответствующего параметра затухания энергии на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, если текущий кадр является кадром шума; и модуль 504 ослабления энергии, сконфигурированный для ослабления узкополосной и/или верхнеполосной энергии шума на основе параметра затухания энергии.

В этом варианте осуществления модуль 503 вычисления параметра затухания энергии дополнительно может включать в себя один или несколько следующих модулей: модуль 5032 записи частоты переключения, сконфигурированный для определения, отличается ли тип кадра данных от типа недавно принятого кадра данных ранее этого кадра данных, и подсчета параметра частоты переключения, если тип кадра данных отличается от типа недавно принятого кадра данных ранее этого кадра данных; и модуль 5034 счетчика затягивания, сконфигурированный для установки заранее установленной максимальной длины затягивания в параметр затягивания, если информация о типе указывает, что кадр данных является кадром речевого сигнала, и постепенного уменьшения параметра затягивания до достижения заранее установленного значения, если информация о типе указывает, что кадр данных является кадром шума.

В этом варианте осуществления модуль 503 вычисления параметра затухания энергии дополнительно может включать в себя: модуль 5031 записи интервала кадров шума, сконфигурированный для записи параметра среднего интервала между текущим кадром шума и недавно принятым кадром шума ранее текущего кадра шума на основе информации о типе кадра данных, полученного модулем декодирования.

В этом варианте осуществления модуль 503 вычисления параметра затухания энергии дополнительно может включать в себя: модуль 5033 выполнения вычисления, сконфигурированный для вычисления параметра затухания энергии на основе параметра частоты переключения и/или параметра среднего интервала.

В этом варианте осуществления модуль выполнения 5033 вычисления дополнительно может включать в себя по меньшей мере один из следующих модулей: первый модуль 50331 вычисления, сконфигурированный для вычисления параметра затухания энергии на основе параметра частоты переключения, параметра затягивания, заранее установленного коэффициента затухания и заранее установленной максимальной длины затягивания, где параметр затухания энергии прямо пропорционален сумме параметра частоты переключения и коэффициента затягивания и обратно пропорционален сумме параметра частоты переключения и заранее установленной максимальной длины затягивания; второй модуль 50332 вычисления, сконфигурированный для вычисления параметра среднего интервала между текущим кадром шума и недавно принятым кадром шума ранее текущего кадра шума и вычисления параметра затухания энергии на основе параметра среднего интервала и заранее установленного коэффициента затухания, где параметр затухания энергии обратно пропорционален параметру среднего интервала; и третий модуль 50333 вычисления, сконфигурированный для вычисления параметра среднего интервала между текущим кадром шума и недавно принятым кадром шума ранее текущего кадра шума, и вычисления параметра затухания энергии на основе параметра частоты переключения, параметра затягивания, параметра среднего интервала, заранее установленного коэффициента затухания и заранее установленной максимальной длины затягивания, где параметр затухания энергии прямо пропорционален сумме параметра частоты переключения и коэффициента затягивания и обратно пропорционален сумме параметра частоты переключения, заранее установленной максимальной длины затягивания и параметра среднего интервала.

В этом варианте осуществления модуль 501 декодирования и модуль 502 проверки типа являются необязательными модулями, то есть функции этих двух модулей могут быть реализованы другим дополнительным устройством вместо устройства для формирования шума.

Следует отметить, что модуль 503 вычисления параметра затухания энергии может вычислять параметр затухания энергии на основе частоты переключения, или на основе интервала кадров шума, или одновременно на основе частоты переключения и интервала кадров шума. Характерный процесс вычисления аналогичен подробно описанному в предыдущих вариантах осуществления и поэтому больше не будет описываться.

В вариантах осуществления настоящего изобретения, когда принятый кадр данных является кадром шума, соответствующий параметр затухания энергии вычисляется на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, и узкополосная и/или верхнеполосная энергия шума ослабляется на основе параметра затухания энергии. Поэтому варианты осуществления настоящего изобретения могли бы вычислять соответствующий параметр затухания энергии на основе соотношения между текущим кадром шума и предшествующим кадром данных и ослаблять энергию шума на основе параметра затухания энергии. Поэтому этот способ затухания энергии является самоприспосабливающимся и может настраиваться в соответствии с состоянием кадра данных. Таким образом, комфортный шум, полученный с помощью этого способа затухания энергии, является относительно ровным, что способствует улучшению восприятия пользователем.

Для специалистов в данной области техники следует отметить, что все или часть этапов в способах в соответствии с вышеупомянутыми вариантами осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы ассоциированными аппаратными средствами, которыми руководят программы. Программы могут храниться на машиночитаемом носителе информации и при выполнении программы вызывают следующие этапы: вычисление соответствующего параметра затухания энергии на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, если принятый кадр данных является кадром шума; и ослабление энергии шума на основе параметра затухания энергии, чтобы получить сигнал комфортного шума. Вышеупомянутый носитель информации может быть постоянным запоминающим устройством, магнитным диском, оптическим диском и т.д.

Выше подробно описываются способ и устройство для формирования шумов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники следует отметить, что в соответствии с принципом настоящего изобретения определенные варианты осуществления и сферы применения могут меняться. Одним словом, содержимое в этом раскрытии изобретения не следует толковать как ограничение для настоящего изобретения.

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является повышение качества передачи сигнала за счет ослабления энергии шума. Раскрываются способ и устройство для формирования комфортных шумов, чтобы улучшить восприятие пользователем. Способ включает в себя: вычисление соответствующего параметра затухания энергии на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, если принятый кадр данных является кадром шума; и ослабление энергии шума на основе параметра затухания энергии, чтобы получить сигнал комфортного шума. Также предоставляется устройство для формирования комфортного шума. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

1. Способ формирования шумов, содержащий этапы, на которых:
вычисляют соответствующий параметр затухания энергии на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, если принятый кадр данных является кадром шума;
причем этап вычисления содержит, по меньшей мере, один из следующих этапов:
первый этап вычисления для получения параметра частоты переключения и параметра затягивания; и вычисления параметра затухания энергии на основе параметра частоты переключения, параметра затягивания, заранее установленного коэффициента затухания и заранее установленной максимальной длины затягивания, причем параметр затухания энергии прямо пропорционален сумме параметра частоты переключения и коэффициента затягивания и обратно пропорционален сумме параметра частоты переключения и заранее установленной максимальной длины затягивания;
второй этап вычисления для вычисления параметра среднего интервала между кадром шума и предшествующим кадром шума, принятым ранее упомянутого кадра шума; и вычисления параметра затухания энергии на основе параметра среднего интервала и заранее установленного коэффициента затухания, причем параметр затухания энергии обратно пропорционален параметру среднего интервала; и
третий этап вычисления для получения параметра частоты переключения и параметра затягивания; вычисления параметра среднего интервала между кадром шума и предшествующим кадром шума, принятым ранее упомянутого кадра шума; и вычисления параметра затухания энергии на основе параметра частоты переключения, параметра затягивания, параметра среднего интервала, заранее установленного коэффициента затухания и заранее установленной максимальной длины затягивания, причем параметр затухания энергии прямо пропорционален сумме параметра частоты переключения и коэффициента затягивания и обратно пропорционален сумме параметра частоты переключения, заранее установленной максимальной длины затягивания и параметра среднего интервала; и ослабляют энергию шума на основе параметра затухания энергии.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
определяют, отличается ли тип принятого в настоящее время кадра данных от типа принятого предшествующего кадра данных; и
подсчитывают параметр частоты переключения, если тип принятого в настоящее время кадра данных отличается от типа принятого предшествующего кадра данных.

3. Способ по п.2, дополнительно содержащий этапы, на которых:
устанавливают заранее установленную максимальную длину затягивания в параметр затягивания, если кадр данных является кадром речевого сигнала; и
постепенно уменьшают параметр затягивания до достижения заранее установленного значения, если кадр данных является кадром шума.

4. Способ по п.1, в котором перед этапом, на котором вычисляют параметр затухания энергии на основе параметра среднего интервала и заранее установленного коэффициента затухания, способ дополнительно содержит этапы, на которых:
определяют, превышает ли параметр среднего интервала заранее установленный порог затухания; и
запускают вычисление параметра затухания энергии на основе параметра среднего интервала и заранее установленного коэффициента затухания, если параметр среднего интервала больше заранее установленного порога затухания.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором этап, на котором ослабляют энергию шума на основе параметра затухания энергии, содержит этапы, на которых:
получают параметр энергии узкополосного основного слоя;
умножают параметр энергии узкополосного основного слоя на параметр затухания энергии для получения параметра ослабленной энергии узкополосного основного слоя; и
вычисляют ослабленную узкополосную составляющую сигнала на основе параметра ослабленной энергии узкополосного основного слоя.

6. Способ по любому из пп.1-4, в котором этап, на котором ослабляют энергию шума на основе параметра затухания энергии, содержит этапы, на которых:
получают параметр огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметр огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя;
умножают параметр огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметр огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя соответственно на параметр затухания энергии, чтобы получить параметр ослабленной огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметр ослабленной огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя; и
вычисляют ослабленную верхнеполосную составляющую сигнала на основе параметра ослабленной огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра ослабленной огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя.

7. Способ по любому из пп.1-4, в котором этап, на котором ослабляют энергию шума на основе параметра затухания энергии, содержит этапы, на которых:
получают параметр энергии узкополосного основного слоя, параметр спектра узкополосного основного слоя, параметр огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметр огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя;
вычисляют узкополосную составляющую сигнала на основе параметра энергии узкополосного основного слоя и параметра спектра узкополосного основного слоя;
вычисляют верхнеполосную составляющую сигнала на основе параметра огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя;
объединяют узкополосную составляющую сигнала и верхнеполосную составляющую сигнала для получения широкополосной составляющей сигнала; и
ослабляют широкополосную составляющую сигнала на основе параметра затухания энергии.

8. Способ по любому из пп.1-4, в котором этап, на котором ослабляют энергию шума на основе параметра затухания энергии, содержит этапы, на которых:
получают параметр энергии узкополосного основного слоя, параметр спектра узкополосного основного слоя, параметр огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметр огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя;
вычисляют узкополосную составляющую сигнала на основе параметра энергии узкополосного основного слоя и параметра спектра узкополосного основного слоя;
вычисляют верхнеполосную составляющую сигнала на основе параметра огибающей временной области у верхнеполосного основного слоя и параметра огибающей частотной области у верхнеполосного основного слоя;
ослабляют узкополосную составляющую сигнала и верхнеполосную составляющую сигнала соответственно на основе параметра затухания энергии для получения ослабленной узкополосной составляющей сигнала и ослабленной верхнеполосной составляющей сигнала; и
объединяют ослабленную узкополосную составляющую сигнала и ослабленную верхнеполосную составляющую сигнала для получения ослабленной широкополосной составляющей сигнала.

9. Способ по п.1, в котором после этапа, на котором вычисляют соответствующий параметр затухания энергии на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, способ дополнительно содержит этап, на котором декодирующей стороне передают кадр данных, содержащий параметр затухания энергии;
при этом этап, на котором ослабляют энергию шума на основе параметра затухания энергии, содержит этап, на котором ослабляют энергию шума с помощью декодирующей стороны на основе параметра затухания энергии в принятом кадре данных.

10. Способ по п.1, в котором после этапа, на котором ослабляют энергию шума на основе параметра затухания энергии, способ дополнительно содержит этапы, на которых:
передают декодирующей стороне кадр данных с ослабленной энергией шума; и
формируют сигнал комфортного шума с помощью декодирующей стороны на основе кадра данных.

11. Устройство для формирования шумов, содержащее:
модуль вычисления параметра затухания энергии, сконфигурированный для вычисления соответствующего параметра затухания энергии на основе кадра шума и кадра данных, принятого ранее кадра шума, если принятый кадр данных является кадром шума; и
модуль ослабления энергии, сконфигурированный для ослабления энергии шума на основе параметра затухания энергии;
причем модуль вычисления параметра затухания энергии содержит модуль выполнения вычисления, сконфигурированный для вычисления параметра затухания энергии на основе параметра частоты переключения и/или параметра среднего интервала;
модуль выполнения вычисления содержит, по меньшей мере, один из следующих модулей:
первый модуль вычисления, сконфигурированный для вычисления параметра затухания энергии на основе параметра частоты переключения, параметра затягивания, заранее установленного коэффициента затухания и заранее установленной максимальной длины затягивания; причем параметр затухания энергии прямо пропорционален сумме параметра частоты переключения и коэффициента затягивания и обратно пропорционален сумме параметра частоты переключения и заранее установленной максимальной длины затягивания;
второй модуль вычисления, сконфигурированный для вычисления параметра среднего интервала между текущим кадром шума и предшествующим кадром шума, принятым ранее текущего кадра шума, и вычисления параметра затухания энергии на основе параметра среднего интервала и заранее установленного коэффициента затухания; причем параметр затухания энергии обратно пропорционален параметру среднего интервала; и
третий модуль вычисления, сконфигурированный для вычисления параметра среднего интервала между текущим кадром шума и предшествующим кадром шума, принятым ранее текущего кадра шума, и вычисления параметра затухания энергии на основе параметра частоты переключения, параметра затягивания, параметра среднего интервала, заранее установленного коэффициента затухания и заранее установленной максимальной длины затягивания; причем параметр затухания энергии прямо пропорционален сумме параметра частоты переключения и коэффициента затягивания и обратно пропорционален сумме параметра частоты переключения, заранее установленной максимальной длины затягивания и параметра среднего интервала.

12. Устройство для формирования шумов по п.11, дополнительно содержащее:
модуль декодирования, сконфигурированный для декодирования принятого кодового потока, чтобы получить информацию о типе текущего кадра данных;
модуль проверки типа, сконфигурированный для определения, указывает ли информация о типе, что кадр данных является кадром шума.

13. Устройство для формирования шумов по п.11, в котором модуль вычисления параметра затухания энергии дополнительно содержит:
модуль записи частоты переключения, сконфигурированный для определения, отличается ли тип принятого в настоящее время кадра данных от типа принятого предшествующего кадра данных, и подсчета параметра частоты переключения, если тип принятого в настоящее время кадра данных отличается от типа принятого предшествующего кадра данных; и
модуль счетчика затягивания, сконфигурированный для установки заранее установленной максимальной длины затягивания в параметр затягивания, если информация о типе указывает, что кадр данных является кадром речевого сигнала, и постепенного уменьшения параметра затягивания до достижения заранее установленного значения, если информация о типе указывает, что кадр данных является кадром шума.

14. Устройство для формирования шумов по п.12 или 13, в котором модуль вычисления параметра затухания энергии дополнительно содержит:
модуль записи интервала кадров шума, сконфигурированный для записи параметра среднего интервала между текущим кадром шума и предшествующим кадром шума, принятым ранее текущего кадра шума, на основе информации о типе кадра данных, полученного модулем декодирования.