DE69827545T2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Hintergrundrauschen - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Komfortrauschen für einen Sprachdekodierer, der Sprachsignale erhält, die einer aus aufeinanderfolgenden Rastern gebildeten Originalsequenz vorbestimmter Länge entsprechen, die zuvor in einem Sprachkodierer kodiert wurden, der insbesondere eine Schaltung zur Bestimmung der Energie des laufenden Rasters und eine Schaltung zur Bestimmung der Umhüllung dieses Rasters per so genannter LPC-Analyse beinhaltet.
• Wenn man Sprachsignale in Netzwerktypen überträgt, die auch andere Daten als solche Signale befördern, ist es oft nützlich, sich zu versichern, dass Sie nicht die gesamte Bandbreite einnehmen und den gleichzeitigen Durchgang dieser anderen Daten zulassen, was der Optimierung ihres Datenflusses gleichkommt. Dann ist vor der Übertragung ein Detektor der Sprachaktivität vorgesehen, der in den Eingangssignalen dort, wo Sprachsignale mit Rauschen und stillen Momenten vermischt sind, das Auffinden derjenigen Zeiträume ermöglicht, in denen die Sprachsignale anwesend sind.
• Wenn die Anwesenheit von Sprachsignalen erkannt wird, überträgt der nachfolgende Sprachkodierer regelmäßig (alle Raster) einen digitalen Datenstrom, der es einem entfernten Gesprächspartner ermöglicht, diese Sprachsignale später wiederherzustellen. Wenn man dagegen keine Sprachsignale mehr erkennt, schickt man keine kodierten Raster mehr ins Netz, um hierin den Datenfluss einzusparen. Für den entfernten Gesprächspartner kann man dann während dieser sprachlosen Zeiträume die Signalmuster auf Null erzwingen. Diese Lösung ist für die Verringerung des Datenflusses effizient, kann jedoch für den Gesprächspartner zu unangenehmen Effekten führen. Denn in der Mehrheit der Fälle gibt es keine vollkommene Stille an den Orten, an denen das Gespräch stattfindet, sondern eher eine Umgebungsrauschen. Wenn folglich im Zeitpunkt der Sprache/Stille-Übertragungen die Eingangssignalmuster auf Null gezwungen werden, hat der Gesprächspartner den Eindruck einer Diskontinuität des Gesprächs oder selbst einer Unterbrechung der Leitung.
• Das Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Komfortrauschen, die diese Nachteile behebt.
• Die Erfindung betrifft zu diesem Zweck eine Vorrichtung zur Erzeugung von Komfortrauschen entsprechend der Definition im einleitenden Absatz der Beschreibung, die außerdem dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zur möglichen Erzeugung eines Komfortrauschrasters bei ausbleibenden Sprachsignalen in dem besagten laufenden Raster in Serie eine Schaltung zur Erzeugung eines gaußschen Rauschens, ein Untersystem aus zwei Stimmen zur parallelen Leistungsdefinition und einen Addierer der Ausgänge der besagten Wege enthält, an dessen Ausgang das besagte Komfortrauschraster verfügbar ist, das bei ausbleibenden Sprachsignalen erzeugt wird, wobei der erste Leistungsdefinitionsweg in Serie eine Leistungsschaltung, deren Leistung in direktem Verhältnis mit der Energie steht, die für jedes laufende Raster berechnet wird, einen von der besagten LPC-Analyse definierten Koeffizientenfilter und einen Multiplizierer mit einem Wägungskoeffizienten α enthält, und der zweite Leistungsdefinitionsweg einen Multiplizierer mit dem zusätzlichen Wägungskoeffizienten (L – α) enthält.
• Diese Vorrichtung ermöglicht es, dem entfernten Gesprächspartner eine Meldung besserer Qualität wiederzugeben. Denn mit der Übertragung während den Ruhezeiten von einigen Rastern, welche die grundsätzlichen Merkmale des Umgebungsrauschens enthalten, beseitigt man diesen unangenehmen Eindruck der Leitungsunterbrechung im Falle völliger Ruhe. Die Kodierung dieser paar Rauschraster ist sehr wenig kostspielig im Datenfluss, da man nur die Frequenz- und Energiemerkmale des Rauschsignals senden muss, die ausreichen, um dem Gesprächspartner ein weitgehend äquivalentes Rauschen wiederzugeben. Vorrichtungen für die Erzeugung von Komfortrauschen sind bereits in Sprachkodierern enthalten, beschrieben z. B. in US-A-55 37509 von C. B. Southcottetal: "voice control of the pan-european digital mobile radio system", Communications technology for the 1990's and beyond, Dallas, 27.–30. Nov. 1989, Band 2 von 3, 27.11.1989, Institute of electrical and electronics engineers, Seiten 1070–1074, oder aus dem Empfehlungsprojekt, das kürzlich von der Internationalen Telekommunikations-Union (ITU) veröffentlicht wurde, "Draft Recommendation G.723Dual rate speech coder for multimedia telecommunication transmitting at 5.3 and 6.3 kbits/s", ITU, Study Group 15, 1995, 10. "LBC Meeting", Newton, Ma., USA, mit dem Ziel, eine Norm für einen Sprachkodierer zu definieren. Dazu muss man allerdings bemerken, das im Falle dieser bestehenden Ausführungen der Vorgang für die Erzeugung von Komfortrauschen sehr stark in den Sprachkodierer impliziert ist. Im vorliegenden Falle dagegen ist die Erzeugung nicht vom Kodierer abhängig. Denn man bedient sich nicht mehr der Wellenformdiktionäre, die traditionsgemäß in den Sprachkodierern enthalten waren, sondern der Addition des gefilterten Rauschens mit einem gaußschen Rauschen, das besonders interessant ist, wenn das Umgebungsrauschen sehr schwach ist.
• Die Besonderheiten der Erfindung treten jetzt anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung (1) detaillierter in Erscheinung, die als nicht erschöpfendes Beispiel gegeben werden und ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erzeugung von Rauschen nach der Erfindung veranschaulichen.
• Auf 1 sind die Eingangssignale im Kodierteil in der Form von aufeinanderfolgenden Rastern TR_n–1, TR_n, ... vorbestimmter Dauer verfügbar. Dieser Kodierteil enthält zuerst wie auf der Figur vermerkt eine Schaltung 11 zur Bestimmung der Energie des laufenden Rasters, auch als Leistungsanalyse bezeichnet, sowie eine Schaltung 12 zur Bestimmung der Umhüllung dieser Raster (vom Standpunkt der Frequenz) mit einer unter dem Namen LPC (in Englisch: linear predictive coding) bekannten Analyse, welche eine Bewertung der linearen Voraussagekoeffizienten ermöglicht. Diese Merkmale der Eingangssignale werden quantifiziert, kodiert und übertragen.
• Bei der Dekodierung, wo man ein so genanntes Komfortrauschen für den entfernten Gesprächspartner wiederherstellen möchte, enthält die Vorrichtung zur Erzeugung von Rauschen nach der Erfindung zuerst eine Schaltung 21 zur Erzeugung eines gaußschen Rauschens. Diese Schaltung ist kein Wellenformdiktionär und erfordert demnach keinen Speicher. Die Berechnung zur Ermöglichung dieser Erzeugung ist eine in Echtzeit gebildete Summe von Pseudozufallszahlen (man erhält ein gaußsches Signal, wenn die Anzahl an Iterationen ausreichend groß ist, weniger als zehn reichen generell aus). Dieses Rauschen wird parallel über zwei Leistungsdefinitionswege 30 und 40 gesendet, von denen der erste in Serie eine Leistungsschaltung 31 (diese Leistung wird von der Energie des betreffenden laufenden Rasters bestimmt, die übertragen wurde), einen Filter 32 (dessen ebenfalls übertragenen LPC-Koeffizienten wie hiervor aufgezeigt bewertet wurden) und einen Multiplizierer 33 aufweist. Der Ausgang dieses Multiplizierers 33 und und der eines ähnlichen Multiplizierers 43, welche den anderen Weg 40 (diese Multiplizierer ermöglichen Wägungen mit den jeweiligen Koeffizienten a und 1 – a) bilden, bilden die Eingänge eines Addierers 25, an dessen Ausgang das wiederhergestellte Komfortrauschraster TBC beim Ausbleiben von Sprachsignalen kommt.
• Man hat folglich im Kodierteil die Energie des betreffenden Rasters bestimmt und quantifiziert, um die Leistung einer der Leistungsdefinitionswege festzulegen, und auch die Koeffizienten des Filters dieses selben Leistungsdefinitionswegs bewertet und quantifiziert, anhand eines gaußschen Rauschens (das man einer Filterung unterzieht) ein Rauschen mit praktisch den selben spektralen Merkmalen wie das Originalrauschen zu regenerieren. Beim Anhören ist dieses wiederhergestellte Rauschen nicht genau dasselbe wie das Originalrauschen, doch die Qualität wird deutlich verbessert, da die brutalen Übergänge zwischen Sprache und völliger Ruhe nunmehr vermieden werden.
• Selbstverständlich ist in diese Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, anhand dessen Varianten vorgesehen werden können. Für die Dekodierung kann man z. B. die Tatsache berücksichtigen, dass man den Datenflusses reduziert hat, indem man nicht jedes Mal ein kodiertes Raster überträgt: Um die abrupten Übergänge zu verringern ist es dann möglich, eine Interpolation mit den vorhergehenden Rastern zu machen, was die Energie und die Filterkoeffizienten betrifft. Auch kann man die Qualität verbessern, indem man zur Kodierung auch eine Interpretation der vorhergehenden Raster vorsieht.
  encoding = Kodierung
  decoding = Dekodierung

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Komfortrauschen für einen Sprachdekodierer, der Sprachsignale erhält, die einer aus aufeinanderfolgenden Rastern gebildeten Originalsequenz vorbestimmter Länge entsprechen, die zuvor in einem Sprachkodierer kodiert wurden, der insbesondere eine Schaltung zur Bestimmung der Energie (11) des laufenden Rasters und eine Schaltung zur Bestimmung der Umhüllung (12) dieses Rasters per so genannter LPC-Analyse beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur möglichen Erzeugung eines Komfortrauschrasters bei ausbleibenden Sprachsignalen in dem besagten laufenden Raster in Serie eine Schaltung zur Erzeugung eines gaußschen Rauschens (21), ein Untersystem aus zwei Stimmen (30, 40) zur parallelen Leistungsdefinition und einen Addierer der Ausgänge der besagten Wege enthält, an dessen Ausgang das besagte Komfortrauschraster verfügbar ist, das bei ausbleibenden Sprachsignalen erzeugt wird, wobei der erste Leistungsdefinitionsweg in Serie eine Leistungsschaltung (31), deren Leistung in direktem Verhältnis mit der Energie steht, die für jedes laufende Raster berechnet wird, einen von der besagten LPC-Analyse definierten Koeffizientenfilter (32) und einen Multiplizierer (33) mit einem Wägungskoeffizienten enthält, und der zweite Leistungsdefinitionsweg einen Multiplizierer (43) mit dem zusätzlichen Wägungskoeffizienten (L – α) enthält.