FR2478909A1

FR2478909A1 -

Info

Publication number: FR2478909A1
Application number: FR8109843A
Authority: FR
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1981-09-25
Also published as: FR2482389A1; US4277645A; FR2478909B1; JPH0247142B2; GB8332290D0; GB2068698A; NL8100323A; GB2136253B; JPS56142600A; CA1158174A; GB2068698B; DE3101775A1; GB2136253A; IT1135165B; FR2482389B1; IT8119308A0

Abstract

A.GENERATEUR D'ENVELOPPE D'ECHO. B.IL COMPORTE DES PREMIERS MOYENS 142-144 DESTINES A SUIVRE LES PARTIES MONTANTES D'UN SIGNAL D'ENTREE ET A CONSERVER SUR LEUR SORTIE LA VALEUR MAXIMALE PENDANT UN INTERVALLE PREDETERMINE; DES SECONDS MOYENS 146-149, 153, 154, 156 COMPRENANT DES MOYENS DE SELECTION D'ENTREE 147, DES MOYENS D'ENREGISTREMENT 149, DES MOYENS DE SELECTION DE SORTIE 148 ET DES MOYENS DE REACTION 146, AVEC LES MOYENS DE SELECTION D'ENTREE CONNECTES A LA SORTIE DES PREMIERS MOYENS DE FACON A APPLIQUER AUX MOYENS D'ENREGISTREMENT LA VALEUR MAXIMALE PRECEDENTE, AU MOMENT OU LES PREMIERS MOYENS COMMENCENT A CONSERVER CHAQUE VALEUR MAXIMALE. C.APPLICATION A LA TELEPHONIE.

Description

La présente invention concerne les dispositifs de détection

de signal et elle porte plus particulièrement sur des dispositifs des-

tinés à détecter une activité de parole en présence de bruit.

Les dispositifs de détection de parole sent utiles dans divers systèmes de télécanmunications dans lesquels des voies de trans- mission de la parole sont établies sous l'effet de l'apparition d'une activité de signal de parole. A titre d'exemples de l'utilisation de

la détection de parole, on peut citer les applications d'interpola-

tion de la parole et d'interruption d'une cannication pour la sup-

pression d'écho. Les critères de mesure de signal ou de définition de parole des détecteurs de parole classiques sont déficients au point

qu'il a été nécessaire de prolonger l'indication de parole d'un inter-

valle de prolongation relativement long (100 ms ou davantage), au-

delà de chaque présence de signal correspondant à la définition de la parole, pour assurer la perception d'une transmission de qualité par

des systèmes d'interpolation de la parole.

Les détecteurs de parole, en particulier ceux qui sont utilisés pour l'interpolation de la parole, doivent théoriquement

définir les intervalles de temps minimaux pendant lesquels un utili-

sateur a besoin d'une voie de transmission, ces intervalles étant exprimés en pourcentage du temps total correspondant à l'activité d'une comnunication, afin que l'auditeur ait l'inression que la connrexion est de "bonne" qualité. Ainsi, un détecteur de parole doit

être très sensible à la présence de signaux de parole, tout en demeu-

rant simultanément insensible aux signaux qui ne correspondent pas à de la parole. On peut parvenir à ceci au moyen d'une définition

améliorée de la parole qui permette de réduire au minimum l'inter-

valle de prolongation, sans dégrader les performances. De ce fait, la définition de la parole des dispositifs connus destinés à la détection de la parole a généralement souffert de limitations telles qu'une coupure indésirable de la parole d'une part, et une activité excessive d'autre part, du fait de l'utilisation d'une mauvaise définition de la parole associée à une prolongation excessive et du

fait de la sensibilité au bruit.

Un but essentiel de l'invention est de 2parvenir à une rmeilleure définition de la parole qui permette une diminution notable de la durée de prolongation, sans faire apparaître les inconvénients

mentionnés précédemment.

L'invention a également pour but d'offrir un procédé et un

dispositif perfectionné destinés à la détection de l'activité de paro-

le en présence de bruit, selon lesquels des estimations de niveau de bruit sont élaborées indépendamment, tandis que des estimations du

volume sonore du locuteur sont élaborées en relation avec les esti-

mations de niveau de bruit.

Un but connexe consiste à établir un processus de classi-

fication de signal utilisant une représentation ioyenne de plusieurs échantillons de signal, ce processus de classification de signal affectant des constantes de temps appropriées à des mesures de signal

de la représentation, tout en identifiant les parties qui consti-

tuent la parole et celles qui constituent le bruit.

L'invention classe un signal en utilisant sa représentation moyenne pour indiquer lorsque des attributs détermninés du signal sont caractéristiques de la parole ou du bruit. Un estinateur de niveau sensible à ces indications établit une estimation de niveau de bruit, puis un premier niveau de décision. Le premier niveau de décision est adapté par combinaison de l'estimation de niveau de bruit et des résultats d'une coeparaison entre une mesure de signal correspondant à la partie de parole de la représentation et la valeur courante du

premier niveau de décision. Chaque fois que le signal dépasse le pre-

mnier niveau de décision, il y a indication d'une activité de parole.

Selon certains autres aspects de l'invention, on indique

également l'existence d'une activité de parole lorsque la représenta-

tion dépasse un second niveau de décision, inférieur au premier, qui est obtenu à partir du premier niveau de décision. Les moyens de classement ccamprennent des moyens de mesure destinés à obtenir une valeur de crête et une valeur minimale de la représentation qu'un comparateur utilise pour fournir un signal de sortie indiquant la

presence de bruit lorsque la valeur de crête est inférieure au pro-

duit de la valeur minimale par une constante déterminée. L'estima-

teur de niveau compare le minimum à un minuumm à long terme enre-

gistré et il ajuste ce dernier d'une valeur déterminée pour réduire l'inégalité indiquée par la comparaison. Les moyens de classement comprennent en outre des moyens de comparaison qui fournissent un signal de sortie indiquant la présence de parole lorsque la valeur de crête est supérieure à la soame du produit de la valeur minimale

par un facteur prédéterminé et d'une constante déterminée.

Selon certains autres aspects de l'invention, le signal est échantillonné et codé sous forme numérique, et l'estimateur de niveau conprend un élément de translation qui utilise le minifTmm à long terme pour fournir une estimation de niveau de bruit compatible avec les échantillons de signal codés sous forme numérique. La partie de l'estimateur de niveau qui;fournit le premier niveau de décision

ccoaprend un ccmparateur, un élément de réglage, un élément d'enregis-

trement et un additionneur. Le comparateur produit un signal de sor-

tie qui indique la relation entre la valeur de crête de la représen-

tation et le premier niveau de décision. L'élément de réglage utilise oe signal de sortie pour produire un incrément positif lorsque la valeur de crête dépasse le premier niveau de décision et un incrément

négatif lorsque le premier niveau de décision est supérieur à la va-

leur de crête. L'élément d'enregistrement accumule et conserve ces incréments et il fournit un niveau qui indique le volume sonore du

locuteur par rapport à l'estimation de niveau de bruit. L'addition-

* neur cambine l'estimation de niveau de bruit provenant de l'élément *; 20 de translation et l'indication de niveau pour former le premier

niveau de décision.

-'. Selon d'autres aspects encore de l'invention, une protection d'écho est assurée dans un dispositif bidirectionnel. Le dispositif évite l'utilisation d'énergie de signal d'écho dans l'établissement des réglages des niveaux de seuil variables. De plus, un extenseur ou générateur d'enveloppe d'écho fournit un signal de sortie dont

l'amplitude correspond à la valeur la plus grande parmi la repré-

sentation de l'énergie de signal dans la voie reçue ou n'importe

quelle autre des représentations du ie^e type qui sont apparues pré-

cédenmmrent au cours d'un intervalle de retard prédéterminé.

L'invention sera mieux corprise à la lecture de la description

qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma d'un détecteur de parole de type

fondamental construit conformément à l'invention.

La figure 2 représente la structure interne d'un circuit de

classement de signal qui peut être utilisée dans la figure 1.

La figure 3 représente les circuits d'un estimateur de

niveau utilisable dans la figure 1.

La figure 4 est un diagramme d'états qui illustre le

fonctionnement du contrôleur qui est utilisé dans la figure 2.

La figure 5 représente les relations temporelles entre des impulsions de granularité qui sont utilisées dans le fonctionrnement

du contrôleur de la figure 2.

La figure 6 illustre une application de l'invention dans

laquelle on utilise une protection contre les échos.

La figure 7 est un schéma du type d'extenseur employé dans

la figure 6.

La figure 8 illustre les relations termporelles de signaux sous forme d'impulsions qui interviennent dans le fonctionnement du

circuit de la figure 7.

Sur la figure 1, la ligne d'émission 11 représente une ligne

de télécommunications caractéristique qui achemine des signaux numéri-

ques comprenant de la parole. Tous les signaux présents sur la ligne

11 sont présentés à 1 'évaluation par le circuit de la figure 1 qui cons-

titue un eemple de détecteur de parole. La fonction essentielle du détecteur de parole de la figure 1 est de signaler sur une sortie 12

la présence de signaux de parole sur la ligne 11. Des versions du si-

gnal. présent sur la ligne il, produites par un générateur de mesure 13, sont appliquées à un générateur de seuil variable 14 et à un circuit de définition de parole 16. En cas de dépassement des niveaux de décision, il apparat une indication de parole à l'état actif sur la sortie 12, pendant la durée de la période de détection ainsi que pendant un intervalle qui suit la fin de cette activité de parole et

qu'on a appelé précédemment intervalle de prolongation.

- L'intervalle de prolongation du mode de réalisation de détecteur de parole de la figure 1 peut être constitué soit par un intervalle de termps fixe, soit par un intervalle de temps variable, soit par les deux. La définition de parole anéliorée du détecteur

de parole de l'invention permet d'obtenir des performances accepta-

bles avec une prolongation fixe relativement faible de 15 nms. L'in-

tervalle de prolongation a également pour fonction de faire dispa-

raitre les interruptions de courte! durée entre les intervalles de parole, oe qui a pour effet de réduire avantageusement le ncmbre de demandes de service, c'est-à-dire le ncmbre de changements de l'état du signal binaire d'identification d'activité de parole sur la sortie 12. Dans le générateur de mesure 13, le signal qui provient de la ligne d'émission il est filtré par un filtre passe-haut 17 pour atténuer les décalages en courant continu, la diaphonie de ligne

d'alimentation et les phénomènes analogues, pour permettre un fonction-

nement plus précis du détecteur de parole. Le générateur de mesure 13 produit deux signaux de sortie qui sont le signal d' amplitude à uh seul échantillon (SS) et le signal d'évolution passée à représentation exponentielle (EMP) qui est une représentation moyenne de la puissance

ou de l'énergie du signal. Ce signal de moyenne est produit par pondé-

ration exponentielle dans le circuit de calcul de moyenne 18 des sigalX d'amplituc à un seul échantillon passés. La constante de temps équivalente du circuit du calcul de rmoyenne 18 est de 16 ms et on peut considérer que ce circuit constitue l'équivalent numérique d'un filtre passe-bas analogique à résistance et capacité (RC). Ces deux signaux

de sortie du générateur de mesure 13 fournissent les mesures principa-

les pour le traitement qu'accomplissent les circuits restants de la

figure 1.

Seul le signal EP est appliqué au générateur de seuil variable 14 qui comprend le circuit de classement de signal 19 et l'estimateur de niveau 21. Le circuit de classement de signal 19 peut être développé davantage pour reconnaître d'autres types de signal,

outre les signaux de sortie de parole et de bruit destinés à l'estima-

teur de niveau 21. On notera qu'on peut considérer que le fonctionne-

ment du circuit de classement de signal 19 et de l'estimateur de niveau 21 fait intervenir une réaction établie par un conducteur 22 qui renvoie vers le circuit de classement de signal 19 un signal de seuil (TN) provenant de l'estimateur de niveau 21. Les deux autres signaux de sortie de l'estimateur de niveau 21 sont le niveau de

décision d'amplitude (TM) et le niveau de décision d'énergie infé-

rieure (TE) qui sont utilisés par les comparateurs respectifs 23 et 24 dans le circuit de définition de parole 16. E ce qui concerne les autres entrées de signal du circuit de définition de parole, le signal d'amplitude à un seul échantillon est appliqué au comparateur 23

tandis que le signal EMP est appliqué au comparateur 24. Le compara-

teur 23 a pour fonction d'assurer une réponse rapide à un locuteur parlant fort, tandis que le comparateur 24 assure une réponse plus lente mais sûre à un locuteur de niveau plus faible. La référence 26 produit un niveau fixe pour le circuit de classement de signal 19 et le comparateur 27 du circuit de définition de parole 16. On utilise

le niveau fixe (FL) de façon que le camparateur 27 actionne le dé-

tecteur de parole pour les niveaux caractéristiques de - 30 dBmO

des signaux mronofréquencesquilisés pour la signalisation. Ce ni-

veau correspond au niveau 32 dans le format de codage de la loi p.

Il convient de remarquer que cette caractéristique est essentielle-

ment fonction du système dans lequel le détecteur de parole est uti-

lisé et elle peut naturellement être modifiée ou supprimée sans af-

fecter la fonction de détection de parole proprement dite. Les

signaux de sortie des caromparateurs 23,24 et 27 saont sourris à une com-

binaison logique dans une porte OU 28 de façon que cette porte pro-

duise un signal de sortie pour le circuit de définition de parole 16 lorsque le niveau de décision de l'un quelconque des ccrparateurs est

dépassé.

Lorsque le signal de sortie de la porte 28 disparaît pen-

dant une certaine durée, un temporisateur de prolongation 29 produit un signal de sortie pendant la durée du signal de sortie de la porte 28, prolongé de l'intervalle de prolongation. Au cas o le signal de

sortie de la porte 28 réapparait avant que l'intervalle de prolonga-

tion se soit écoulé, le temporisateur de prolongation 29 est restauré et il assure la fonction de suppression des interruptions qui a été

mentionnée précédemment. De toute manière, le temporisateur 29 pro-

longe toujours la durée du signal de sortie de la porte 28 de la

durée fixée de l'intervalle de prolongation.

Les figures 2 et 3 représentent respectiverent la structure du circuit de classement de signal 19 et de l'estimateur de niveau 21

du générateur de seuil variable 14 qui engendre des niveaux de déci-

sion réglables de façon dynamique pour le circuit de définition de parole 16. Du fait que cette partie du détecteur de parole est à la

base de son fonctionnement et de ses perfonrmances, on décrira le géné-

rateur 14 de façon détaillée. On peut dire brièvement que le généra-

teur 14 est conçu de façon à tenir compte du locuteur et du niveau

de bruit particuliers sur la ligne qui est desservie au omDent con-

sidéré, pour assurer la meilleure qualité de service pour tous les locuteurs, dans une plage relativement étendue de niveaux de bruit de fond possibles et sans produire sur la sortie 12 des indications d'activité excessives et intempestives. Les détails spécifiques de la

description qui suit sont basés sur l'hypothèse, dépendant de l'ap-

plication, selon laquelle le codage numérique des signaux sur la ligne 11 est conforme au format p 225 à 8 bits (loi p), qui est un format standard aux E.U.A. Ce format utilise approximativement 256 niveaux

et le niveau négatif minimal come le niveau positif maximal, cor-

respondant à 127, sont atteints par les crêtes d'un signal sinusoidal de + 3 dBmO. L'homme de l'art pourra cependant appliquer facilement les principes de l'invention à n'improrte quel format de codage désiré,

ainsi qu'au fonctionnement direct avec des signaux analogiques.

Sur la figure 2, la représentation moyenne EMP est appliquée au circuit de prélèvement et d'enregistrement de maximum 31 et au

circuit de prélèvement et d'enregistrement de minimum 32 qui ont res-

pectivement pour fonction d'extraire et de conserver le nexinumnm (P)

et le minimum (M) des valeurs du signal EMP. Du fait que les caracté-

ristiques temporelles utilisées pour obtenir ces valeurs de signal déterminent le résultat obtenu, un contrôleur 33 émet des impulsions destinées à restaurer les circuits d'enregistrement 31 et 32 à des

instants appropriés. Il suffit pour l'instant de dire que le contrô-

leur 33 consiste en une machine séquentielle à 4 états qui établit des constantes de temps appropriées pour chaque mesure de signal afin de s'adapter aux diverses conditions de signalisation présentes sur une ligne de télécommunications caractéristique. Ces états sont désignés par REPCOS, ATTE, BRUIT ACTIF et LOCTEUR ACTIF. A chaque état est associé un conducteur destiné à indiquer l'état de la re:chine à un générateur d'horloge 34. L'entrée de blocage du contrôleur 33,

qui est utilisée pour suspendre le fonctionnement, ne sera pas envisa-

gée davantage pour l'instant du fait que sa fonction est utilisée dans

l'application qui est représentée sur la figure 6. Le générateur d'hor-

loge 34 fait fonction d'horloge contribuant à commander les transi-

ticns d'états qui se produisent dans le contrôleur 33. Des renseigne-

rents supplémentaires concernant le contrôleur 33 seront fournis au cours de l'exaen du diagramm de séquence d'états qui est représenté sur la figure 4. Le signal EMP est également appliqué à un comparateur 36 qui produit un signal destiné à indiquer au contrôleur 33 le moment auquel le signal MIP est supérieur à un niveau de bruit TN qui est

renvoyé à partir de l'estinateur de niveau 21. Le signal d'entrée res-

tant du contrôleur 33 est fourni par un comparateur 37. Chaque fois que le MaxiLum provenant du circuit d'enregistrement 31 dépasse le niveau fix (FL) qui provient de la référence 26, le comparateur 37 indique ce fait au contrôleur 33. Des coparateurs 38 et 39 reçoivent à la

fois les valeurs de signal P et M provenant des circuits d'enregistre-

ment 31 et 32. Le cop1arateur 38 fournit un signal de sortie de parole (SP) pour indiquer l'existence d'un signal EMP produit par la parole, lorsque P > 2M+16. D'autre part, le coeparateur 39 identifie un signal EP produit par le bruit en émettant un signal de sortie de bruit NSE lorsque P < 1,5M. On notera à nouveau que cesrapports particuliers

sont fonction du codage avec la loi p, tandis que les principes sous-

jacents sont applicables à d'autres formats de codage.

La figure 4 est un diagramme d'états qui est destiné à décrire le fonctionnement du contr1ôleur 33 de la figure 2. En d'autres termes, le contrôleur 33 est l'une particulière des machines connues

sous l'appellation de machines séquentielles, qu'on décrit habituelle-

ment au moyen de diagrammes d'états. On pourra par exemple consulter

à ce titre l'ouvrage de Donald R. Haring, intitulé Sequential-

Circuit Synthesis; State Assignrent Aspects (Cambridge, Mass.; The MIT Bress 1966). Come on peut le voir facilement, les quatre états indiqués précédemmant apparaissent sur la figure 4. On notera dès à présent que le fonctionnement du circuit des figures 2 et 3 est associé

à l'une particulière des différentes lignes qui sont, de façon caracté-

ristique, connectées à un système d'Interpolation de Parole par Af-

fectation dans le Temps. On peut donc considérer ces quatre états came des états des mémoires qui définissent les conditions de la ligne. Des constantes de temps individuelles sont affectées à chaque état pour les mesures de signal associées qu'on peut considérer comme un historique des signaux de la ligne, formé par des accumulations

de mesures de signal précédentes. On notera en outre que le fonction-

nement du générateur de seuil variable 14 est indépendant de la fonc-

tion de détection de parole réelle qu'assure le circuit de définition de parole 16 de la figure 1. Cependant, le générateur 14 fournit les niveaux de seuildynamiques variables que le circuit de définition de

parole utilise pour la détection de la parole. Initialement, le con-

trôleur 33 démarre dans l'état "REPOS" dans lequel un ccapteur qui appartient au générateur d'horloge 34 (temporisateur 1, TOi) fournit des impulsions destinées à définir des intervalles de 256 ms pendant lesquels le maximum, P, et le minixrmm, M, du niveau EMP de l'énergie

de signal qui est présumée indiquer la présence de bruit sont directe-

ment nesurés et enregistrés pour caractériser ce bruit. De plus, la valeur de L, c'est-à-dire le idmimum à long terme de M, peut être incrémentée d'une unité au cours d'intervalles d'un quart de seconde, dans la direction de L = M, au cas o ceci est nécessaire. Une autre fonction qui est remplie pendant l'état REPOS et entre les connexions de la ligne consiste en ce que K, l'estimation du niveau de locuteur, est incrémentée d'une unité toutes les 16 secondes, pour la rendre égale à celle d'un locuteur caractéristique, dans une plage assez étendue (environ 45 dB) qui est définie par des limites supérieure et inférieure. Chaque changement unitaire est équivalent à un décalage de niveau de 3 dB. En particulier, les seuils élevés qui demeurent après des locuteurs parlant fort sont réduits, tandis que les seuils faibles qui demeurent après des locuteurs parlant bas sont augmentés,

en prévision d'un nouveau locuteur correspondant à un niveau de locu-

teur plus probable. Cette opération de caractérisation du bruit ne se déroule que jusqu'à ce que le niveau EP dépasse le niveau TN

lorsque le contrôleur 33 commute à l'état ATITENTE.

Dans l'état AITENE, le premier événement qui peut se produire consiste en ce que le naximm P de la noyenne de l'énergie

EMP dépasse un seuil fixe haut du niveau 32 de la loi p qui corres-

pond à environ - 30 dBmO. Du fait que ce niveau d'énergie haut est supposé ne pas être du bruit, le contrôleur 33 caomute à l'état OCUTEUR ACTIF. Si ceci ne se produit pas, le bruit provenant de la ligne qui a produit la transition d'états était très probablement une condition transitoire, canme un crachenent ou un claquement, et le temporisateur 1 (TO01) arrive à la fin de sa durée de temporisation

au bout de 64 ms et il camnute le contrôleur 33 à l'état BRUIT ACTIF.

Cependant, les valeurs de P et M obtenues à partir de la condition de signal qui a produit cette transition sont enregistrées et utili- sées pour régler L. Dans l'état BRUIT ACTIF, un autre tenporisateur appartenant au générateur d'horloge 34 (temporisateur 2) est déclenché par les transitions de signal pour produire une cadence de répétition d'inpulsions appelée "granularité" (GX) qui est divisée en deux cadences d'impulsions plus lentes, appelées granularité paire (GE) et granularité impaire (GD). Canme le irontre la figure 5, la première iXpulsion qui apparaît parmi les deux cadences d'inpulsions plus lentes, après la transition de signal, est l'impulsion GE. La lettre S désigne l'espacement ou la période qui correspond à la cadence de

répétition d'impulsions. Il apparaîtra de façon évidente qu'on uti-

lise diverses cadences de répétition d'inpulsions pour établir dif-

férentes constantes de temps appropriées à la nesure de signal qui est accomplie pendant les diverses conditions de signalisation.Dans chaque cas, les caractéristiques temporelles indiquées permettent

d'identifier la cadence de répétition d'ipirulsions appropriée.

Si maintenant le signal de bruit considéré précédement

caore étant un claquement ou un crachement a été produit par la connu-

tatiron de la ligne pour une nouvelle cmmunication, avec un niveau de bruit de fond plus élevé, les valeurs M et P rencontrées précédemrent seront restaurées à l'apparition des impulsions respectives GE et GO, dans des intervalles de 512 ms, pendant que le contrôleur 33 est dans l'état BRUIT ACTIF. De plus, les impulsions GE serviront à

mettre à jour la valeur L, dans des intervalles d'un quart de seconde.

Une fois que les niveaux de M et P ont été utilisés pour régler L et qu'une durée de 256 ms s'est écoulée sans que l'énergie de signal dépasse le seuil de bruit TN, le contrôleur 33 retourne à l'état initial REPOS. L'intervalle de 256 ms est établi par le temporisateur 1 pour assurer une fonction de prolongation ou de suppression des interruptions. Pendant que le contrôleur est dans l'état BRUIT ACTIF, le rapport P/M est calculé pour déterminer l'apparition d'un signal de parole de niveau faible. Si le rapport P/M est suffisamment élevé - il pour indiquer la présence de parole, c'est-à-dire si on a P> 2M+16 ou si la valeur de P dépasse le niveau fixe pour lequel on prend ici le niveau 132 de la loi p, le contrôleur 33 commte à l'état LCUTEUR ACTIF. Le chemin entre états faisant intervenir les états REPOS, ATTENTE, BRUIT ACTIF avec retour à l'état REPOS, peut cependant être

parcouru de façon caractéristique un certain ncnbre de fois sans pas-

sage à l'état ILOCEUR ACTIF, du fait de divers types d'activités dans l'installation téléphonique. Cependant, après avoir suivi ce chemin,

les seuils variables de TM et TE sont de meilleurs niveaux de réfé-

rence utilisables pour la détection de l'activité de parole.

Lorsque le contrôleur 33 ccmmute à l'état ILCUTEUR ACTIF

à partir de l'un ou l'autre des états ATTENTE ou BRUIT ACTIF, le temr-

porisateur 2 du générateur d'horloge 34 définit des intervalles de

temporisation de plus longue durée pour les mesures qui sont asso-

ciées à l'activité de parole. Ceci coaprend l'opération qui consiste

à restaurer M et P à l'apparition d' impulsions de granularité res-

pectives GE et GO à des intervalles de 2 secondes. Une certaine lati-

tude de stabilité est conférée à cet état par le temporisateur 1 qui procure 256 ms de prolongation par la restauration du tenporisateur 1 chaque fois que l'énergie de signal dépasse le seuil de bruit TN pendant 1 'intervalle de prolongation. De plus, K est rmis à jour à des intervalles d'une seconde définis par les inpulsions GX et L est mis

à jour à des intervalles de deux secondes définis par le train d'im-

pulsions GE. S'il se trouve que le signal est un signal mronofréquence, le rapport P/M sera inférieur à 1,5 et il n'y aura pas de mise à jour de K. De plus, si le niveau du naximnum, P, est inférieur au seuil fixe,

et si le signal est classé camxe n'étant pas de la parole, il se pro-

duit une transition d'états vers l'état BRUIT ACTIF à l'apparition de l'impulsion GX suivante. Si le niveau de signal tcube au-dessous des niveaux de seuil de bruit pendant une durée de 256 ms, le contrôleur 33 retourne à l'état REPOS et il restaure les valeurs de P et M

obtenues à partir des niveaux de bruit courants.

Sur la figure 3, l'estimateur de niveau 21 reçoit les signaux de sortie provenant de la figure 2 qui sont désignés par P,M, SP et NSE. En outre, des signaux de sortie provenant directement du contrôleur 33 sont utilisés pour la aise à jour. Ces signaux sont le

12 2478909

signal de mise à jour de bruit, TUL et le signal de mise à jour de parole, TUK. Dans l'estimateur de niveau 21, un coiparateur 41 reçoit

le signal M et le signal de niveau de bruit L qui correspond générale-

ment au minimnm à long terme de MP. La valeur de L est obtenue à partir dela nrmire de niveau de bruit ou rnéoiredeL,43, qui est incrémentée par le circuit de commande de bruit 42 lorsqu'il reçoit un

signal d'horloge à des intervalles d'un quart de seconde, par l'inter-

médiaire de la ligne TUL, à partir du contrôleur 33. En fonction de la cmparaison de Met L qui a lieu à la fin de chaque intervalle de mise à jour, la valeur de L contenue dans la nmoire 43 peut ne pas être

réglée du tout ou réglée d'une unité d'une manière positive ou néga-

tive, dans le sens pernettant d'obtenir L = M. L'autre signal d'entrée

du circuit de commande de bruit fait fonction de signal de validation.

Il s'agit du signal de bruit (NSE) qui provient du comparateur 39 de la figure 2 et qui indique la présence d'un signal de bruit lorsqu'il existe un rapport faible dans la comparaison entre les valeurs de signal courantes correspondant au zanxium (P) et au 'niaum (M).Chaque

incrément de réglage est approximativerent équivalent à 1 dB de varia-

tion de la valeur de L que conserve la némoire 43. Cette valeur enre-

gistrée est ensuite nodifiée par un circuit de translation 44 pour for-

rer le seuil de bruit ou valeur de signal TN, avant application à un additioEneur 46. Cette modification ou réglage est essentiellement fonction de la caractéristique de codage gui est 'utilisée pour former le signal numérique dans la ligne 11. Pour la loi p, le circuit de

translation 44 multiplie L par 1,5 puis ajoute un pour forger TN-

Un comparateur 47, un circuit de commande de volume de parole 48, une néroire de K, 49, et un circuit de translation 51 accomplissent une opération très similaire pour les niveaux de signal

de parole. Du fait que dans ce cas le signal de sortie de l'addition-

neur 46,désigné par TM, est la somre des signaux de sortie des cir-

cuits de translation 44 et 51, et constitue un signal d'entrée pour

le ccmparateur 47, la cogparaison doit à nouveau être liée aux pro-

priétés du format de codage qui est utilisé pour former le signal numérique. Dans le cas d'un format de codage complètement linéaire, TM serait comparé au produit de P par un facteur légèrement supérieur à un. Dans le cas d'un format de codage strictement logarithmique,TM serait canparé à P moins une valeur constante exprimée en dB. Dans le cas de la loi i, on effectue une comparaison par morceaux, du fait que les niveaux faibles obéissent à une relation linéaire tandis que les niveaux élevés sont linéaires sur une échelle logarithmique. Lorsque 2P est inférieur à 48, la valeur de K est finalement décrénentée jusqu'à zéro, et à oe point T correspond exclusivement au niveau de

bruit. Dans la plage dans laquelle 2 P est supérieur à 48 rais infé-

rieur à 80, TM est comparé à 2 P - 16. La valeur de K est ensuite

incrémentée lorsque TM est inférieur à 2 P - 16 et elle est décrémen-

tée lorsque TM est supérieur à 2 P - 16. Lorsque P est supérieur à , TM est coeparé à 2 P - 24 et la valeur de K est augmentée lorsque

T est inférieur à 2 P - 24 et elle est diminuée lorsque TM est supé-

rieur à 2 P - 24. Cumme il a été indiqué précédemment, le signal de sortie du conparateur 47 peut n'indiquer aucun réglage à la suite de

ces comparaisons.

Le circuit de cammande 48 reçoit également le signal SP du coeparateur 38 qui n'autorise le réglage que lorsque le rapport P/ M indique la présenoe de parole. Chaque incrénent de réglage appliqué à la valeur qui se trouve dans la mrémoire de K, 49, est équivalent à environ 3 dB de variation de la valeur qui apparaît en sortie du circuit de translation 51, qui fournit un niveau désigné par TSIN consistant en un rapport entre le niveau du locuteur et le niveau du bruit. Pour la caractéristique de codage de la loi F, le circuit

de translation 51 effectue en réalité une multiplication par un fac-

teur de 8.

Ainsi, les circuits qu'on vient d'envisager forment une estimation du niveau du locuteur qui est obtenue à partir du nraxnmmm de la représentation moyenne (P), normalisée par L, c'est-à-dire l'estimation du niveau de bruit, qui est corrbinée dans l'additionneur 46 dont le signal de sortie est TM. Le cOmparateur 23 de la figure 1 compare directerment TM avec l'amplitude à un seul échantillon. TM est également appliqué au circuit de translation 52 dont le signal de sortie est TE, c'est-à-dire un niveau de décision inférieur pour la comparaison avec le niveau EMP (puissance ou énergie de signal) par le conparateur 24. Cette dernière comparaison assure une réponse sure

aux signaux de conversation de niveau faible, tandis que la corparai-

son précédente assure une réponse rapide aux signaux de conversation de niveau élevé. Pour la loi p, le circuit de translation 52 divise

par. un facteur de 4.

La figure 6'représente 1 'application du node de réalisa-.

tion de détecteur de parole de la figure 1 dans le cadre d'une trans-

mission bidirectionnelle de type caractéristique, sujette à écho sous la forme de signal vers une ligne d'émission 111 à partird'une ligne de réception 115. Le détecteur de parole fondamental pour la ligne d'émission 111 comprend un générateur de mresure 113, un générateur de seuil variable 114, un circuit de définition de parole d'émission 116 et une référence 126 qui ont pour fonction d'appliquer un signal d'activité sur un conducteur 112 pour indiquer la présence de parole pour le protecteur d'écho 131. On notera incidemmoent que les numéros

de référence de la figure 6 dont les deux derniers chiffres corres-

pondent à ceux de la figure 1 sont utilisés pour désigner des ccapo-

sants identiques.

Il convient de remarquer que dans les applications dans

* des systèmes, comme un système d'Interpolation de Parole par Affecta-

tion de Terps, ou- un système d'Interpolation Numérique de Parole, la

valeur de L (estimation du niveau de bruit) et la valeur de TM (esti-

mation du niveau du locuteur) sont des mesures utiles. On peut par exemple utiliser la valeur de L pour effectuer un remplissage par du

bruit afin d'éviter la perception des déconnexions dans une configura-

tion d'Interpolation de Parole par Affectation de Temps. Les ccupo-

sants restants de la figure 6, à savoir le générateur de mesure 132, l'extenseur 133, le circuit de définition de parole de réception 134,

le circuit de définition d'interruption 136 ainsi que chaque pro-

tecteur d'écho 131,font fonction de détecteur de parole de réception,

pour interrompre le fonctionnement du détecteur de parole d'émission.

Ceci permet la désignation correcte des intervalles pour réaliser une détermination précise des niveaux de décision. En d'autres termes,

l'adaptation du niveau de décision ne doit être effectuée qu'en uti-

lisant des signaux d'émission non contaminés par les signaux de fuite d'écho. De plus, l'aptitude à détecter l'énergie d'écho prévue évite l'apparition d'une demande de service de la ligne en cas de présence

exclusive d'écho et permet également au détecteur de parole d'émis-

sion de demander le service de la ligne en dépit de la présence d'écho. Il convient également de noter que la configuration de la figure 6 est nécessaire Irme si une certaine forme de protection contre l'écho est utilisée dans le système de transmission, du fait que, de façon caractéristique, chaque technique (e protection contre l 'écho

n'élimine pas toujours les échos.

On va maintenant faire abstraction du fonctionnement

fondanental du détecteur de parole d'émission, qui demeure essentielle-

ment le mâme que précéderuent, et on va décrire les différences de fonctionnement qui résultent des composants qui sont utilisés dans la partie de réception de la configuration de la figure 6. Le générateur de mesure 132 produit un signal d'évolution passée à représentation exponentielle de réception (REMP) qui est obtenu à partir de la ligne de réception 115. L'extenseur 133 utilise ce signal appliqué sur son entrée et une version de ce signal retardée de façon interne d'environ 24 ms pour produire un signal de sortie REMP soumis à extension (SREMP)

dont l'amplitude correspond à tout instant à la plus grande des ampli-

tudes du signal REMP courant et de tout autre signal RSP précédent dans l'intervalle de retard déterminé. L'extenseur 133 peut également être appelé, d'une manière sans doute plus descriptive, un générateur d'enveloppe d'écho. Le retard de l'extenseur 133 tient cocpte du temps de propagation du signal qui se manifeste lorsque le signal de réception se propage dans le chemin de fuite (indiqué par une flèche en pointillés sur la figure 6) d'un transformateur hybride situé à distance dans lequel les signaux des lignes 111 et 115 sont comnbinés pour réaliser une transmission bifilaire. Ce chemin de signal est celui que le signal de réception doit parcourir avant d'apparaître sur la ligne d'émission 111. Le circuit de définition d'interruption 136

cm-pare les niveaux de signal TEMP et SREWP qui sont obtenus respecti-

veent à partir du générateur de mesure 113 et de l'extenseur 133. Le circuit de définition 136 émet un signal pour indiquer que l'énergie d'émission dépasse l'énergie de réception soumise à extension et retardée. Le signal d'interruption est appliqué au protecteur d'écho 133 en compagnie du signal de sortie du circuit de définition de

parole 116.

Le signal de sortie du générateur de mesure 132 est égale-

ment appliqué au circuit de définition de parole 134 dont le signal de sortie indique le mOrent auquel le signal d'entrée dépasse un seuil

fixe qui est représentatif d'une énergie de signal minimale mais nota-

ble. Le dispositif détecteur de parole pour le signal de réception peut donc être un simple détecteur d'énergie qui indique la présence d'une énergie de signal notable, qu'il s'agisse de parole et/ou d'un signal monofréquence. Le signal de sortie du circuit 134 est appliqué à l'entrée de blocage du générateur i14 pour arrêter l'adaptation des niveaux de décision lorsque les niveaux de signal de la ligne 111 sont

contaminés par de l'énergie de signal d'écho.

Le protecteur d'écho 132 fournit un signal de sortie dit de demande de service par la ligne (TINS) pour indiquer l'apparition de

signaux de parole actifs sur la ligne 111. Ce signal de sortie appa-

raît lorsque le signal présent sur le conducteur 112 indique une activité de signal de parole et lorsque le circuit de définition 136 produit un signal d'interruption (BI). Si le signal d'activité disparait ou si le signal BI disparaît, le signal TNS camrute à un niveau qui indique une condition de repos. Lorsque la condition TEMP> SRHEP disparaît, le signal BI ne camnute à l'état de repos

qu'après la fin d'un intervalle de prolongation ou après la cessa-

tion de l'activité de parole. On a constaté qu'une durée d'inter-

valle de prolongation de l'ordre de 256 ms donnait des performances satisfaisantes. La figure 7 représente le schéma de l'extenseur 133 de la figure 6. Les lignes verticales en trait mixte sur la figure 7 séparent le circuit en une partie d'entrée qui est un circuit de prélèvement de maximum, une partie intermédiaire qui conserve les derniers maximnm de A et une partie de sortie qui sélectionne le plus grand des maximums des deux autres parties. Un circuit de retard 142 et un comparateur C, 143, sont branchés à l'entrée 141 pour appliquer le signal RCEP. Le circuit de retard 142 comporte une borne de validation qui est connectée de façon à être actionnée par le signal de sortie d'une porte OU 144. La porte 144 force le circuit de retard 142 à accepter le signal RPMP chaque fois qu'apparaît une impulsion G I. La figure 8 représente l'iTrpulsion G tr et sa relation avec les autres imrpulsions qu'on utilise pour faire fonctionner le

circuit de la figure 7. La sortie du circuit de retard 142 est con-

nectée à l'autre entrée du comparateur 143. Le comparateur 143 four-

nit un signal de sortie pour valider le circuit de retard 142, par l'intermédiaire de la porte 144, lorsque le niveau du signal d'entrée REMP dépasse le niveau de signal qui est enregistré dans le circuit de retard 142. Cette condition est indiquée par l'expression ENTREE >/ NOUVEAUqui est portée à la sortie du coiparateur 143 sur la figure 7. La partie d'entrée a pour fonction de suivre les pics ou pentes montantes du signal REMP puis ensuite de conserver la valeur de crête maximale pendant la durée de l'intervalle I. Le niveau de signal croissant peut être appliqué au circuit de retard 142 grâce au signal de sortie du coeparateur 143. IEn particulier, le ccaparateur

143 produit ce signal de sortie lorsque le niveau de signal sur l'en-

trée 141 dépasse le niveau NOUVAU qui est fourni par la valeur de signal présente enregistrée dans le circuit de retard 142. Lorsque cette condition se termine, le circuit de retard 142 conserve la

valeur de crête jusqu' à l'apparition de l'inpulsion G l suivante.

La partie intermédiaire du circuit de la figure 7 comprend une ligne à retard 146 qui comporte A - 1 éléments de retard et une partie de comparaison de signal camprenant les circuits situés entre

un sélecteur 147 et un sélecteur 148. Deux chemins de signal sont éta-

blis dans ces circuits. Un chemin de signal s'étend de la sortie du sélecteur 147 à une première entrée de signal du sélecteur 148, par l'intermediaire d'un circuit de retard 149. L'autre chemin de signal

est formé par une ligne 151 qui relie directement la sortie du sélec-

teur 147 à l'autre entrée de signal du sélecteur 148. Le sélecteur

147 comporte une entrée de conrmmande sur laquelle est appliquée l'im-

pulsion G e. Dans le sélecteur 147, l'application de l'impulsion G: achève d'établir le chemin de signal allant de la sortie du circuit de retard 142 à l'entrée du circuit de retard 149. De façon similaire, l'apparition du signal au niveau haut, TA, sur l'entrée de cooenande du sélecteur 148, par l'intermédiaire de la porte OU 153, achève l'établissement d'un chemin conducteur allant de la sortie du circuit de retard 149 à l'entrée de la ligne à retard 146. Ceci transfère le contenu L A du circuit de retard 149 vers l'élément A1 de la ligne à retard 146, mais non vers le circuit de retard 152, du fait que l'impulsion G t est absente. Lorsque le signal de caioande est à l'état bas, l'autre entrée de signal des sélecteurs 147 et 148 est

branchée aux sorties respectives de ces; derniers.

Camme on peut le voir sur la figure 7, l'entrée de commande du sélecteur 148 est connectée à la sortie de la porte OU 153 et une porte OU 154 est associée à l'entrée de validation du circuit de retard 149. De ce fait, l'apparition de l'impulsion TA a non seulement pour effet de valider le circuit de retard 149 de façon qu'il accepte son signal d'entrée, mais également de faire apparaître son signal de sortie sur la sortie du sélecteur 148, pour l'appliquer à la ligne à

retard 146. L'autre entrée de la porte 153 est branchée à un compara-

teur 156 qui valide cette porte lorsque le niveau de sortie du circuit

de retard 149 est supérieur au niveau de signal sur la ligne 151.

La partie intermédiaire du circuit de la figure 7 a pour but d'enregistrer les maximums des A intervalles r passés. Pendant l'impulsion G v, le signal d'entrée du circuit de retard 149 est le signal NOUVEAU qui provient de la sortie du circuit de retard 142, tandis que le signal de sortie du sélecteur 148 est la valeur la plus élevée parmi la valeur conservée dans le circuit de retard 149 et la

valeur du signal NEOUVEAU sur la ligne 151, du fait de l'action du coa-

parateur 156. Pendant la partie de l'impulsion T1-TA qui n'est pas en simultanéité avec l'impulsion TA, le signal d'entrée du circuit de retard 149 est le signal il ANCIEN, c'est-à-dire les maximums des intervalles -t conservés précédemment et enregistrés dans le circuit

de retard 146. Le signal de sortie du circuit de retard 149 est main-

tenant la valeur NOCUVEAU enregistrée précédemment, du fait qu'à ce moment le signal de sortie de la porte 154 ne valide pas l'entrée du circuit de retard. De ce fait, le signal de sortie du sélecteur 148 est la plus grande des valeurs anciennes enregistrées ou de la valeur

NOUVEAU, ce qui résulte également de l'action du comparateur 156.

Lorsqu'apparait l'impulsion TA, le contenu du circuit de retard 149 est appliqué au premier élément de la ligne à retard 146, tandis que le circuit de retard 149 est chargé avec le contenu du dernier élément de la ligne à retard 146, qui est la valeur la plus ancienne parmi les valeurs enregistrées précédemment. Ce processus se répète jusqu'à

l'apparition de l'impulsion G r suivante.

La partie de sortie du circuit de la figure 7 ccaprend le circuit de retard 152 mentionné précédemment qui applique un signal d'entrée à un comparateur 157 et un sélecteur 158. Un atténuateur 159 est branché à la sortie du sélecteur 158 pour appliquer au signal SRHMP une atténuation appropriée pour ccnpenser la perte de retour

minimale prévue du chemin d'écho qui est représenté de façon synbo-

lique sur la figure 6. Pour les systèmes d'Interpolation de Parole par Affectation de Temps, oette perte est d'enviroe 6 dB. Les autres signaux d'entrée appliqués au comrparateur 157 et au sélecteur 158 sont constitués par le signal de sortie du circuit de retard 142 qui est le signal NOUVEAU. Le camparateur 157 fournit le signal d'entrée de conmande destiné au sélecteur 158 de façon que le signal de sortie du sélecteur corresponde toujours au signal le plus élevé

pamni le signal NOUVEAU et le signal ANCIEN.

Dans le cas d'une application caractéristique dans un système d'Interpolation de Parole par Affectation de Temps, des valeurs particulières assurent des performances satisfaisantes. On

peut par exemple définir la précision en termes de précision tempo-

relle, le=4 ms, et de précision correspondant au ncxbre de bits,soit N = 8 bits. On obtient un retard total de 24 ms avec A = 4 éléments

dans la ligne à retard 146, en association avec la présence des cir-

cuits de retard 142 et 152 dans les parties d'entrée et de sortie de l'extenseur 133. Naturellement, dans d'autres applications l'hmnme de

1 'art pourrait choisir facilement des valeurs particulières différen-

tes pour obtenir des performances appropriées.

Ce qu'on vient de décrire ne constitue qu'un exemple d'ap-

plication des principes de l'invention. On voit par exemple que le

détecteur de parole de l'invention, décrit et représenté ici en rela-

tion avec une seule voie de transmission, dans le but de décrire l'invention, peut être avantageusenent partagé entre plusieurs voies de transmission, selon un principe de multiplex tenmorel, chaque voie

étant connectée au détecteur de parole pendant un intervalle élémnn-

taire particulier.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés, sans

sortir du cadre de 1 'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé pour produire une enveloppe d'écho, carac-

térisé en ce qu'on suit les parties montantes d'un signal d'en-

trée et on conserve un premier signal de sortie indiquant la valeur maximale du signal d'entrée atteinte pendant l'inter-

valle prédéterminé, on reçoit et on conserve le signal de sor-

tie ainsi que les valeurs maximales précédentes correspondant à des intervalles prédéterminés précédents, l'enregistrement et

la comparaison fournissant un second signal de sortie qui in-

dique la valeur la plus grande parmi le premier signal dé sor-

tie et chacune des valeurs maximales précédentes, ce second si-

gnal de sortie remplaçant les valeurs maximales précédentes lorsqu'il leur est supérieur quand il leur est comparé, et on

reçoit le premier signal de sortie et le second signal de sor-

tie au début de chacun des intervalles prédéterminés, on con-

serve pendant la durée de l'intervalle prédéterminé le second

signal de sortie correspondant au premier signal de sortie pré-

cédent apparaissant au début de l'intervalle prédéterminé cor-

respondant, tout en produisant un signal de sortie qui corres-

pond au signal le plus grand parmi le second signal de sortie

enregistré et le premier signal de sortie.

2. Générateur d'enveloppe d'écho destiné à la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens (142-144) destinés à suivre les parties montantes d'un signal d'entrée et à conserver sur leur sortie la valeur maximale pendant un intervalle prédéterminé;

des seconds moyens (146-149, 153, 154, 156) comprenant des mo-

yens de sélection d'entrée (147), des moyens d'enregistrement (149), des moyens de sélection de sortie (148) et des moyens

de réaction (146), avec les moyens de sélection-d'entrée con-

nectés à la sortie des premiers moyens de façon à appliquer aux

moyens d'enregistrement la valeur maximale précédente, au mo-

ment o les premiers moyens commencent à conserver chaque va-

leur maximale, et avec les moyens de réaction connectés à la sortie des moyens de sélection de sortie, pour appliquer aux

moyens de sélection d'entrée leur contenu enregistré, corres-

pondant au maximum d'un nombre prédéterminé de valeurs maxi-

males précédentes successives, pendant une partie définie à l'avance de l'intervalle prédéterminé, après que chaque valeur maximale a été acceptée par les premiers moyens, tandis que les moyens de sélection de sortie produisent un second signal de sortie correspondant à la valeur la plus grande parmi la valeur

maximale enregistrée par les moyens d'enregistrement et la va-

leur contenue dans les moyens de réaction, les moyens de réac-

tion et les moyens d'enregistrement remplaçant alors leur con-

tenu enregistré par le second signal de sortie; et des troi-

sièmes moyens (152, 157-159) comprenant des moyens de conserva-

tion (152) et des moyens de sélection (158), ces moyens de con-

servation acceptant la valeur maximale précédente enregistrée qui provient des moyens d'enregistrement (149) et qui apparait en sortie des moyens de sélection de sortie (148), lorsque les moyens d'enregistrement acceptent la valeur maximale suivante, les moyens de sélection étant connectés de façon à produire en tant que signal de sortie du générateur d'enveloppe d'écho la

valeur la plus grande parmi les deux valeurs maximales enregis-

trées par les moyens de conservation et par les premiers moyens.