ES2233828T3 - Procedimiento para enmascarar las interferencias durante la transmision de señales de audio digitales. - Google Patents
Procedimiento para enmascarar las interferencias durante la transmision de señales de audio digitales.Info
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Abstract
Procedimiento para el enmascaramiento de interferencias en una señal de audio reproducida, que se deriva a partir de una señal digital, en el que la señal de audio reproducida es debilitada en función de la estadísticas de errores de datos de la señal digital, en el que se superpone a la señal de audio una señal de substitución, en función de la estadísticas de errores de datos de la señal digital, caracterizado porque la señal de audio reproducida es debilitada de una manera selectiva de la frecuencia en función de la estadística de errores de datos y porque la señal de substitución se superpone de una manera selectiva de la frecuencia.
Description
Procedimiento para enmascarar las interferencias
durante la transmisión de señales de audio digitales.
La invención parte de un procedimiento para
enmascarar las interferencias en una señal de audio reproducida,
derivada a partir de una señal digital, del tipo de la
reivindicación independiente de la patente.
En sistemas de la técnica de transmisión digital
en la comunicación móvil se producen, debido a los canales de
transmisión no ideales, especialmente debido a la recepción por vías
múltiples, reflexiones, sombras así como atenuaciones,
interferencias en la señal de transmisión digital, que repercuten en
forma de errores binarios. Estos errores binarios pueden ser
corregidos en el lado del emisor en cierta extensión a través de una
codificación adecuada del canal o a través de una decodificación
adecuada en el lado del receptor. Si se eleva el porcentaje de
errores binarios dentro de la señal de transmisión digital por
encima de un valor predeterminado, entonces no es posible ya una
corrección de los errores binarios, de manera que éstos repercuten
sobre los contenidos de datos transmitidos con la señal de
transmisión digital, por ejemplo en el caso de una señal de
radiodifusión transmitida digitalmente, sobre una señal de audio a
reproducir, en forma de interferencias que se pueden percibir
claramente.
En el caso de sistemas analógicos, a medida que
se reduce la calidad de la recepción, se produce un empeoramiento
gradual de la calidad de la señal de audio contenida en la señal de
radiodifusión, que evitan, por ejemplo, los receptores de
radiodifusión FM analógicos con una conmutación estéreo / mono o
bien con una conmutación muda de la señal de audio a reproducir.
En los sistemas digitales no existe un
empeoramiento gradual o lento de este tipo de la señal en función de
la interferencia de la señal de transmisión. En su lugar, se mueve
la calidad de las señales de audio transmitidas digitalmente en el
intervalo o bien de una calidad muy buena o de una calidad muy mala.
Para realizar una transmisión móvil de calidad buena a calidad mala
en el caso de sistemas digitales, se utiliza una reproducción de
este procedimiento (Graceful Degradation). Los procedimientos
empleados allí para la ocultación de errores tienden de nuevo, en el
caso de un porcentaje alto de errores de datos, a silenciar o bien a
enmudecer la señal. Esto puede conducir, en el caso de conmutación
muda, debido al porcentaje duraderamente alto de errores binarios de
la señal de transmisión, a la confusión del usuario, al que se
sugiere que el receptor de radiodifusión solamente reproduce una
señal de audio muy tenue o no reproduce, en general, ninguna señal
de audio. Esto puede inducir al usuario a elevar el nivel de los
altavoces para la reproducción de la señal de audio a través del
regulador de los altavoces. Además, el llamado gargarismo, provocado
por los errores binarios, dentro de la señal de audio reproducida
es considerado, en general, como muy desagradable. Si se recibe
ahora de nuevo la señal de radiodifusión digital con calidad
suficiente después de la elevación del volumen iniciada por el
usuario, es decir, con un porcentaje de errores binarios, que
posibilita una corrección de los errores de datos, entonces se
recupera de nuevo de forma repentina la reproducción de audio
debilitada o silenciada anteriormente debido al empeoramiento de la
recepción, lo que puede conducir, después de la elevación del
volumen de la reproducción a un perjuicio de los altavoces
conectados y posiblemente también de los oídos del usuario.
Patent Abstracts of Japan relacionado con
JP-A-10-308708
publica una disposición para la recepción y para la reproducción de
informaciones de audio transmitidas digitalmente por fibras, que
dispone de un reconocimiento y corrección de errores, siendo
reproducidas en el caso de una señal de recepción no interferida o
interferida, pero que se puede corregir, las señales de audio
contenidas allí, mientras que en el caso de una sección de la señal
de recepción interferida en una medida considerable se genera por
medio de un generador de señales de ruido, utilizando la señal de
recepción, una señal de ruido y siendo superpuesta por adición a las
informaciones de audio a reproducir.
El procedimiento según la invención con las
características de la reivindicación independiente de la patente
tiene, en cambio, la ventaja de que se transmite al oyente una base
de evaluación fiable para el volumen de reproducción preseleccionado
en este momento para una señal de audio transmitida por medio de una
señal de radiodifusión digital. De esta manera se evita el peligro
de que durante un debilitamiento de la reproducción de audio debido
al elevado porcentaje de errores de datos de la señal de
radiodifusión digital recibida, el usuario eleve de una manera
desfavorable el volumen. Adicionalmente, se reduce la actuación
percibida como desagradable de los errores binarios de la señal de
radiodifusión digital recibida en forma de gargarismos dentro de la
señal de audio reproducida.
A tal fin, se propone según la invención que en
un procedimiento para el enmascaramiento de interferencias en una
señal de audio reproducida, que se deriva de una señal digital, en
el que la señal de audio reproducida es debilitada en función de una
estadística de errores de datos de la señal digital, se superpone a
la señal de audio debilitada una señal de substitución en función de
la estadística de errores de datos de la señal digital.
En este caso, es especialmente ventajoso que la
señal de audio reproducida sea debilitada de una manera selectiva de
la frecuencia en función de la estadística de errores de datos de la
señal digital, y que la señal de substitución sea superpuesta de una
manera selectiva de la frecuencia. De este modo, una aproximación
adicional del comportamiento de un receptor de radiodifusión digital
se puede equiparar al de un receptor de radiodifusión analógico,
especialmente un receptor de radiodifusión FM. De esta manera, los
receptores de radiodifusión FM llevan a cabo, debido a un
empeoramiento de la calidad de recepción de una señal de
radiodifusión analógica recibida, en general, un llamado corte alto
(High-Cut), es decir, una reducción de las porciones
de alta frecuencia de la señal de audio a reproducir.
En virtud del hecho de que las señales de audio
en la zona de frecuencias bajas están marcadas más bien por
componentes de tonos y las porciones de frecuencia elevada se
caracterizan más bien por porciones de señales ruidosas, la
substitución de zonas de frecuencia elevas por ruidos de
substitución conduce a una calidad mejorada de la señal y, por lo
tanto, a una sensibilidad mejorada de la audición después de la
cancelación del error.
Además, a través del debilitamiento o
substitución de la señal de una manera selectiva de la frecuencia se
reducen las interferencias de gorjeo provocadas por errores binarios
en la señal de audio, los llamados trinos, de manera que se mejora
la percepción subjetiva de la señal de audio.
Se consigue una base de estimación especialmente
buena para el volumen ajustado realmente del receptor de
radiodifusión digital porque la superposición de la señal de
substitución compensa totalmente el debilitamiento de la señal de
audio debido a un porcentaje alto de errores de datos, de manera que
el volumen de la señal de audio total formada a partir de la
superposición de la señal de audio debilitada y de la señal de
substitución, corresponde al volumen de una señal de audio recibida
o bien reproducida sin interfe-
rencias.
rencias.
La señal de substitución puede estar formada de
una manera más ventajosa en forma de una señal de ruido, de un tono
sinusoidal o de un tono de reconocimiento o de una señal de voz
memorizada o sintetizada. Especialmente en el caso de una señal de
ruido como señal de substitución, ésta puede estar adaptada, además,
de una manera más ventajosa, con respecto a su respuesta de
frecuencia, a las propiedades psicoacústicas del oído humano.
Además, la señal de substitución se puede
superponer por adición a la señal de audio debilitada o bien en el
intervalo de tiempo o en la zona de frecuencia.
El procedimiento según la invención se
caracteriza de una manera ventajosa porque se puede aplicar, en
principio, de la misma manera a todos los formatos de audio o bien a
todas las señales de audio transmitidas en forma digital,
especialmente señales de radiodifusión digitales de diferentes
normas, como por ejemplo DAB, DSR o similares.
Además, el procedimiento se puede realizar de una
manera especialmente sencilla, puesto que el control tanto de la
medida del debilitamiento de la señal de audio reproducida como
también de la medida de la superposición de la señal de substitución
se puede controlar en función directa de un porcentaje de errores de
datos, que se pueden detectar por medio de una estadística de
errores de datos, de la señal de radiodifusión digital recibida.
Además, es especialmente ventajoso que el
procedimiento según la invención no repercute de ninguna manera
sobre la decodificación de las fuentes de los datos de audio a
partir de las señales de radiodifusión digitales recibidas, de
manera que el procedimiento se puede desconectar también sin ejercer
ninguna influencia sobre la señal de audio decodificada.
Un ejemplo de realización ventajoso de la
invención se representa en las figuras y se explica en detalle a
continuación.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de una
disposición 1 para la realización del procedimiento según la
invención en el ejemplo de un decodificador de audio MPEG con la
llamada cancelación de errores integrada, en el que se superpone una
señal de substitución a la señal de audio debilitada en caso
necesario en la zona de frecuencia.
La figura 2 muestra la superposición de la señal
de audio y de la señal de substitución en la zona de frecuencia.
En la figura 1 se representa un decodificador de
audio MPEG 1,2, Capa 2, con enmascaramiento de errores binarios o de
errores de datos integrado. MPEG designa en este caso un
procedimiento desarrollado por la sociedad Fraunhofer para la
codificación o bien para la compresión de datos de audio digitales.
El decodificador de audio mencionado sirve, por lo tanto, para la
decodificación de los datos de audio digitales presentes en formato
MPEG.
La señal de audio digital 101 codificada MPEG,
que se encuentra en una entrada de datos 10 de la disposición, es
alimentada a un decodificador 11. En el decodificador 11 se lleva a
cabo la decodificación de la señal de audio digital codificada así
como una detección de errores y, dado el caso, una corrección de
errores de la señal de datos recibida. La señal de audio 111, que se
encuentra en una primera salida del decodificador 11, es alimentada
a un circuito de filtro 12, que puede estar configurada, por
ejemplo, en forma de un ecualizador, pero de una manera opcional
también en forma de un filtro de paso bajo con frecuencias límite,
inclinación empinada de los flancos y factor de amplificación
general regulables. La señal de audio 121 evaluada por medio del
filtro 12 es alimentada a un circuito de superposición 13 en el
presente caso en forma de un miembro de adición 13. La señal de
audio general 131, que se puede tomar en la salida del miembro de
adición 13, es reconvertida en un filtro inverso 14 desde la zona de
frecuencia ala zona de tiempo, de manera que en la salida 15 de la
disposición de circuito 1 se encuentra la señal de audio general
141, que puede ser reproducida a través de los altavoces de una
instalación de audio que contiene la disposición de circuito 1.
La necesidad de una reconversión 14 se deduce a
partir del hecho de que las señales codificadas MPEG se encuentran
en la zona de frecuencia, por lo que cada valor de exploración de la
señal de audio está presente en forma de su distribución
espectral.
En una segunda salida del decodificador 11 se
puede tomar una señal de error 112 que representa el porcentaje de
errores de datos de la señal digital recibida y que es alimentad a
una disposición de circuito 16 para la generación de una estadística
de errores. En una primera salida de la generación de estadísticas
de errores 16 se puede tomar una señal de estadística de errores
161, que representa el porcentaje de errores de datos de la señal
digital que se encuentra en la entrada 10 de la disposición de
circuito. Esta señal es alimentada a un circuito de asociación 17,
en el que, en función de la señal de la estadística de errores 161,
se seleccionan parámetros para el control del ecualizador 12 o bien
del filtro 12. Por ejemplo, en el caso de una señal aproximadamente
no perturbada en la entrada de datos 10, se controla el ecualizador
12 o bien el filtro 12 a través de una señal de control del filtro
de tal forma que la señal de audio 111 decodificada, alimentada a
éste se puede tomar de una manera esencialmente inalterada en la
salida del ecualizador o bien del filtro 12. En cambio, a medida que
se incrementa el porcentaje de errores de datos en el circuito de
asociación 17 se selecciona un conjunto de parámetros para el
control del ecualizador 12 o bien del filtro 12, de tal forma que se
debilitan en primer lugar las porciones de alta frecuencia de la
señal de audio 111, a medida que aumenta el porcentaje de errores de
datos se debilitan también cada vez más las porciones de baja
frecuencia de la señal de audio 111 y, por último, se debilita toda
la señal de audio.
De acuerdo con una forma de realización preferida
de la invención, se alimenta al circuito de asociación 17, además,
una señal de errores binarios 162, generada igualmente por la
generación de la estadística de errores 16, que representa los
errores binarios de la señal de entrada digital. La señal de errores
binarios 162 es derivada a partir de las verificaciones internas de
las cabeceras de los cuadros o de los errores de datos propiamente
dichos y es una medida directa para el porcentaje actual de errores.
En cambio, la señal de la estadística de errores 161 es, en virtud
de una característica de paso bajo, una señal que reacciona de una
manera comparativamente lente a errores en la señal digital.
Un conjunto de datos 171 seleccionado en función
del porcentaje de errores de datos o bien de la señal de la
estadística de errores 161, que representa el porcentaje de errores
de datos, de acuerdo con una forma de realización preferida
adicional de la señal de errores binarios 162, para el control del
ecualizador 12 o bien del filtro 12 es alimentado a éste desde el
circuito de asociación 17. Por otro lado, un conjunto de datos 172
de parámetros de filtro, inverso al conjunto de datos 171
seleccionado, es alimentado a un generador de la señal de
substitución 18, al que se alimenta, además, según la forma de
realización preferida mencionada de la invención, la señal de
errores binarios 162 desde la generación de la estadística de
errores 16.
El generador de la señal de substitución 18
genera, en función de los segundos parámetros del ecualizador o bien
del filtro 172 alimentados al mismo, de acuerdo con la forma de
realización preferida de la invención, además, en función adicional
de la señal de errores binarios 162, una señal de substitución
formada de acuerdo con estos parámetros, que es alimentada a una
segunda entrada del circuito de superposición 13. De esta manera, se
puede tomar en la salida del circuito de superposición 13 una señal
de audio general 131, que está constituida, por una superposición,
en el presente caso, por una adición de la señal de audio debilitada
de conformidad con los primeros parámetros del ecualizador o bien
del filtro 171 por medio del ecualizador o del filtro 12, y por una
señal de substitución 181, que está formada de conformidad con los
segundos parámetros del ecualizador o bien del filtro 172.
El conjunto de parámetros del filtro 172
alimentado a la generación de la señal de substitución 18 está
diseñado, de acuerdo con una forma de realización preferida de la
invención, de tal forma que se compensan mutuamente las curvas del
filtro 12 y del segundo filtro previsto para la evaluación de la
señal de substitución en la generación de la señal de substitución
18, de manera que se consigue, en la suma, una respuesta de
frecuencia lineal. Este desarrollo de las curvas del filtro se puede
deducir a modo de ejemplo también a partir de la figura 2, donde la
respuesta de la frecuencia de la amplitud 125 del filtro 12 y la
otra respuesta de la frecuencia de la amplitud 185 del segundo
filtro, que está previsto para la evaluación de la señal de
substitución en la generación de la señal de substitución 18, se
representan sobre la frecuencia 200. Como se puede deducir a partir
de la figura, la respuesta de la frecuencia de la amplitud 125 del
filtro o bien del ecualizador 12, que está asociada a un grado de
error determinado o bien a un porcentaje de errores de datos
determinados de la señal de entrada, se reduce desde un valor máximo
con una frecuencia límite de 3 dB y termina en el valor 0. En
cambio, la otra respuesta de la frecuencia 185, que está asociada al
mismo porcentaje de errores de datos o bien a la misma estadística
de errores de datos, se incrementa desde el valor 0, pasando a
través de la frecuencia límite de 3 dB 210, hasta un valor, que
corresponde a la amplitud máxima de la respuesta de la frecuencia de
la amplitud 125. Puesto que por encima de una frecuencia máxima 220
no es perceptible una reproducción de la señal de audio de todos
modos para el oído humano, se reduce la otra respuesta de la
frecuencia de la amplitud 185 hacia esta frecuencia máxima 220 hasta
el valor 0.
Como se deduce a partir de la figura 2, las dos
respuestas de la frecuencia 125 y 185 del filtro 12 o bien de la
generación de la señal de substitución 18 se superponen para formar
una respuesta de la frecuencia, en general, lineal y constante.
El generador de la señal de substitución 19 está
diseñado, de acuerdo con una forma de realización preferida de la
invención, de tal forma que en éste se genera una señal de ruido
neutro como señal de substitución. De esta manera se obtiene en la
salida 15 del circuito 1 de la figura 1 una señal de audio general
141, que está constituida por una superposición de una señal de
audio debilitada de acuerdo con el porcentaje de errores de datos
medido y por una señal de ruido generada igualmente de acuerdo con
el porcentaje de errores de datos. Para la reducción de los
porcentajes de errores de datos, se incrementa la porción de la
señal de audio 121 a costa de la señal de ruido 181, en cambio en el
caso de un porcentaje creciente de errores de datos, se substituye
la señal de audio 121 cada vez en mayor medida por la señal de ruido
181.
De acuerdo con un desarrollo ventajoso de la
invención, en cambio, puede estar previsto que la señal de
substitución esté configurada en forma de uno o de una superposición
de varios tonos sinusoidales o tonos de reconocimiento. Por otro
lado, puede estar previsto que la señal de substitución sea una
señal de voz memorizada o sintetizada. Además, la señal de
substitución 181 puede estar realizada en la forma de un ruido
adaptado a la fisiología del oído humano y filtrado de una manera
correspondiente.
Como se ha mencionado al principio, el presente
procedimiento se puede aplicar, en principio, a cualquier tipo de
señales de audio codificadas digitales. Así, por ejemplo, está en el
campo de la presente invención, que se pueda alimentar a la entrada
de datos 10 una señal de audio 101 discrecional codificada de forma
digital. El decodificador está adaptado o bien se puede adaptar
entonces a cualquier tipo de señal de audio 100 codificada digital,
de manera que en su salida se puede tomar una señal de audio 111
decodificada de forma correcta.
En principio, la invención se puede aplicar
también a señales de audio presentes en la zona de tiempo, para cuyo
caso se puede suprimir entonces la reconversión 14, estando
adaptados entonces de una manera correspondiente el filtro 12, la
decodificación 16, el circuito de asociación 17 y la generación de
la señal de substitución 18.
Claims (3)
1. Procedimiento para el enmascaramiento de
interferencias en una señal de audio reproducida, que se deriva a
partir de una señal digital, en el que la señal de audio reproducida
es debilitada en función de la estadísticas de errores de datos de
la señal digital, en el que se superpone a la señal de audio una
señal de substitución, en función de la estadísticas de errores de
datos de la señal digital, caracterizado porque la señal de
audio reproducida es debilitada de una manera selectiva de la
frecuencia en función de la estadística de errores de datos y porque
la señal de substitución se superpone de una manera selectiva de la
frecuencia.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la superposición de la señal de
substitución compensa el debilitamiento de la señal de audio.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de
substitución se forma por una señal de ruido, una tono sinusoidal o
de reconocimiento o por una señal de voz.
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