FR3026256A1

FR3026256A1 - Dispositif d'amelioration du rendu audio en presence de paquets errones

Info

Publication number: FR3026256A1
Application number: FR1550732A
Authority: FR
Inventors: Cyrille Potereau
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-03-25

Abstract

Dispositif (10) d'amélioration du rendu audio en présence de paquets erronés pour un récepteur d'une transmission numérique, comprenant : • un tampon (3) apte à stocker des paquets non erronés reçus, • un lecteur (5) apte à lire les paquets stockés, dont la vitesse de lecture est variable de manière commandée, • un moyen d'estimation (7) d'un niveau de remplissage (8) du tampon, • un moyen d'asservissement (9) apte à commander la vitesse de lecture du lecteur selon une fonction croissante du niveau de remplissage du tampon.

Description

La présente invention concerne le domaine des transmissions numériques et plus particulièrement le domaine des dispositifs permettant d'améliorer le rendu audio en réception, en présence de paquets erronés. Une transmission numérique, tel une transmission selon le standard DAB, 5 DAB+, DBM ou DRM peut se caractériser en ce qu'un signal est transmis, entre un émetteur et un récepteur, sous forme de paquets. Il est possible, lorsque le canal de transmission présente des perturbations, que certains paquets ne puissent pas être transmis correctement. Ceci se traduit par des paquets manquants ou incomplets. Un paquet manquant est absent à la réception. Un paquet incomplet est reçu mais avec 10 insuffisamment de contenu pour pouvoir être exploité. De manière générique, ces deux types de paquets sont désignés sous l'appellation de « paquets erronés ». Le rythme de transmission des paquets est sensiblement adapté au rythme de reproduction du signal à l'attention d'un auditeur. Aussi, une perte de signal causée par un paquet erroné, laisse un blanc dans la séquence de reproduction. 15 Un tel blanc est désagréable à l'audition. Une solution connue consiste à reproduire à nouveau le paquet immédiatement précédant un paquet erroné. Une telle approche reste cependant limitée à une ou deux répétitions afin de ne pas produire un effet qui pourrait s'avérer désagréable à l'audition. 20 Aussi est-il recherché des solutions alternatives permettant de délivrer un signal présentant un meilleur rendu à l'audition, y compris en présence de paquets erronés. Pour cela l'invention a pour objet un dispositif d'amélioration du rendu audio en présence de paquets erronés pour un récepteur d'une transmission numérique, 25 comprenant - un tampon apte à stocker des paquets non erronés reçus, - un lecteur apte à lire les paquets stockés, dont la vitesse de lecture est variable de manière commandée, - un moyen d'estimation d'un niveau de remplissage du tampon, 30 - un moyen d'asservissement apte à commander la vitesse de lecture selon une fonction croissante du niveau de remplissage du tampon. Selon une autre caractéristique, le tampon est apte à stocker une durée de lecture audio comprise entre 250 et 1500 ms. Selon une autre caractéristique, le tampon est disposé, dans une chaîne de 35 réception, en amont d'un décodeur.

Selon une autre caractéristique, le lecteur est disposé, dans une chaîne de réception, en aval d'un décodeur et en amont d'un moyen de reproduction. Selon une autre caractéristique, le lecteur comprend un convertisseur asynchrone de période d'échantillonnage.

Selon une autre caractéristique, le lecteur comprend un convertisseur de période d'échantillonnage de type à étirement du temps. Selon une autre caractéristique, le moyen d'asservissement est configuré pour comparer le niveau de remplissage avec au moins un premier seuil, et réduire la vitesse de lecture lorsque le niveau de remplissage est en-dessous dudit premier seuil, et ne pas modifier la vitesse de lecture lorsque le niveau de remplissage est au-dessus dudit premier seuil. Selon une autre caractéristique, le moyen d'asservissement est configuré pour comparer le niveau de remplissage avec au moins un deuxième seuil, supérieur ou égal au premier seuil, et augmenter la vitesse de lecture lorsque le niveau de remplissage est au-dessus dudit deuxième seuil, et ne pas modifier la vitesse de lecture lorsque le niveau de remplissage est en-dessous dudit deuxième seuil. Selon une autre caractéristique, le moyen d'asservissement est configuré pour réduire la vitesse de lecture en fonction de l'écart entre le niveau de remplissage et le premier seuil et augmenter, le cas échéant, la vitesse de lecture en fonction de l'écart entre le niveau de remplissage et le deuxième seuil, ladite fonction étant préférentiellement un gain. Selon une autre caractéristique, le moyen d'asservissement est configuré pour saturer une commande de réduction de la vitesse de lecture, respectivement, le cas échéant, une commande d'augmentation de la vitesse de lecture, au moyen d'une variation maximale, relativement à une vitesse nominale, égale à 5 (3/0, préférentiellement égale à 1 `Vo. Selon une autre caractéristique, le moyen d'asservissement comprend encore un moyen d'application d'un filtre du premier ordre à la commande de vitesse de lecture. Selon une autre caractéristique, le premier seuil, respectivement, le cas 30 échéant, le deuxième seuil, est compris entre 250 ms et 1500 ms, préférentiellement entre 500 ms et 1000 ms. L'invention concerne encore un récepteur pour transmission numérique, comprenant un tel dispositif. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus 35 clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement une chaîne de réception, selon l'art antérieur, - la figure 2 illustre schématiquement une chaîne de réception, selon l'invention.

La figure 1 présente un synoptique d'une chaîne de réception dans un récepteur d'une transmission numérique selon l'art antérieur. Une telle chaîne comprend typiquement de gauche à droite, une antenne 1 qui reçoit un signal radiofréquence et le transmet à un extracteur 2. Ledit extracteur 2 réalise tous les traitements de signal nécessaires pour extraire du signal radiofréquence reçu par l'antenne 1, des paquets, constitutifs du signal audio. A cette occasion, des paquets sont manquants, ce qui peut être détecté par une numérotation en séquence, ou présents mais insuffisamment complets pour pouvoir être lus ou reproduits, ce qui peut être détecté par une taille insuffisante ou par une vérification, telle une somme de contrôle, effectuée par l'extracteur 2. Tous ces paquets, absents ou incomplets, sont dans la présente demande de brevet, désignés par le terme générique : paquets erronés. Les paquets correctement reçus, ou non erronés, sont transmis à un décodeur 4 qui réalise les transformations nécessaires pour obtenir des paquets décodés, aptes à être reproduits. Ces paquets décodés sont transmis à un moyen de reproduction sonore 6. Le moyen de reproduction sonore 6 est en charge de la reproduction sonore du contenu des paquets. Il est figuré par un haut-parleur, mais peut comprendre tout système de reproduction comprenant un ou plusieurs haut-parleurs, un casque, et/ou le cas échéant un dispositif d'amplification. L'ensemble des modules de cette chaîne de réception fonctionne de manière sensiblement synchrone, avec une fréquence de transmission / réception d'un paquet sensiblement égale à la fréquence de reproduction sonore d'un paquet. Aussi en cas de paquet erroné il apparait un « blanc », soit une durée de reproduction sonore de la durée d'un paquet, sans signal. Aussi l'invention propose de remédier à un tel inconvénient en proposant un dispositif 10 d'amélioration du rendu audio permettant d'éviter un tel blanc et en assurant 30 une continuité du signal audio reproduit, y compris en présence de paquets erronés. Pour cela, tel qu'illustré à la figure 2, une chaîne de réception similaire à une chaîne de réception selon l'art antérieur, telle qu'illustrée à la figure 1, et comprenant une antenne 1, un extracteur 2, un décodeur 4 et un moyen de reproduction sonore 6, se voit adjoindre par l'invention : un tampon 3, un lecteur 5, un estimateur 7 et un moyen 35 d'asservissement 9. Le lecteur 5 est apte à lire les paquets selon une vitesse de lecture variable, et ce selon une vitesse commandée. Le tampon 3 est apte, en amont, à stocker les paquets transmis par l'extracteur 2. Le tampon 3 ne stocke que des paquets non erronés, les paquets erronés étant éliminés par l'extracteur 2, avant la transmission au tampon 3. Les paquets, erronés ou non, étant reçus selon une fréquence sensiblement constante, un niveau de remplissage 8 du tampon 3, auquel ne sont transmis que les paquets non 5 erronés, diminue en présence de paquets erronés et est ainsi indirectement indicatif du nombre de paquets erronés. L'estimateur 7 est apte à estimer le niveau de remplissage 8 du tampon 3. Ceci peut, le cas échéant, être réalisé en coopération avec le tampon 3. Ce niveau de remplissage 8 est transmis au moyen d'asservissement 9 qui détermine une commande déterminant une vitesse de lecture, à l'attention du lecteur 5. Cette commande 10 est déterminée selon une fonction croissante du niveau de remplissage 8. Ainsi lorsque le niveau de remplissage 8 du tampon 3 devient faible, le moyen d'asservissement 9 commande une vitesse de lecture du lecteur 5 plus faible. Une telle vitesse de lecture, et par conséquent de reproduction sonore, est ainsi réduite, et devient inférieure à la vitesse de réception des paquets, permettant ainsi au niveau de 15 remplissage 8 d'augmenter. Le moyen d'asservissement 9 est configuré de telle manière à ce que la vitesse de lecture, ensemble avec la vitesse de reproduction sonore, soit réduite, jusqu'à devenir strictement inférieure à la vitesse de réception des paquets non erronés, soit la vitesse effective de réception des paquets stockés dans le tampon 3. Ainsi la vitesse de lecture qui est aussi la vitesse de vidage du tampon 3, est commandée 20 inférieure à la vitesse de réception des paquets non erronés, qui est aussi la vitesse de remplissage du tampon 3, permettant ainsi au tampon 3 de se remplir à nouveau. A contrario, lorsque le niveau de remplissage 8 du tampon 3 devient important, le moyen d'asservissement 9 commande une vitesse de lecture du lecteur 5 plus importante. Une telle vitesse de lecture, et par conséquent de reproduction sonore, 25 est ainsi augmentée, et devient supérieure à la vitesse de réception des paquets, permettant ainsi au niveau de remplissage 8 de baisser. Le moyen d'asservissement 9 est configuré de telle manière à ce que la vitesse de lecture, ensemble avec la vitesse de reproduction sonore, soit augmentée, jusqu'à devenir strictement supérieure à la vitesse de réception des paquets non erronés. Ainsi la vitesse de vidage du tampon 3, est 30 commandée supérieure à la vitesse de remplissage du tampon 3 et permet au tampon 3 de se vider. Ainsi, le moyen d'asservissement 9 permet, sans explicitement connaitre le nombre ou la distribution des paquets erronés, de compenser la présence de paquets erronés en maintenant, en moyenne, un niveau de remplissage 8 du tampon 3 35 sensiblement constant. La taille du tampon 3, en nombre de paquets, peut être convertie, la durée d'un paquet étant connue (24 ms pour le DAB, 20 ms pour le DAB+ et environ 21.3 ms pour le DMB), en durée de signal sonore reproduit. Cette taille détermine la durée maximale pendant laquelle la reproduction sonore peut être maintenue, en présence de perturbations causant des paquets erronés. Elle est ainsi déterminée, de manière statistique en estimant une distribution de paquets erronés à compenser. Le coût, en 5 termes de quantité de mémoire, limite cependant cette taille. Un tampon 3 apte à stocker une durée de lecture audio comprise entre 250 et 1500 ms, préférentiellement comprise entre 500 et 1000 ms, permet de répondre aux conséquences de perturbations courantes. Dans la chaîne de réception, telle qu'illustrée à la figure 2, le tampon 3 peut être disposé en tout point, entre l'extracteur 2 et le lecteur 5. Ainsi il peut être disposé en 10 aval du décodeur 4. Cependant, les paquets après décodage comprenant une décompression, occupent une plus grande place en mémoire. Aussi, les paquets étant identifiables avant d'être décodés, le tampon 3 peut avantageusement être disposé en amont du décodeur 4, tel qu'illustré à la figure 2. Le lecteur 5, quant à lui, doit nécessairement être disposé en aval du 15 tampon 3, duquel il reçoit les paquets stockés et en amont du moyen de reproduction sonore 6 auquel il les transmet. Avantageusement, le lecteur 5 est cependant disposé en aval du décodeur 4, afin de traiter des paquets décodés. Le lecteur 5 a pour fonction de modifier, en fonction d'une commande reçue du moyen d'asservissement 9, la vitesse de lecture des paquets constituant le signal. 20 Plusieurs dispositifs sont possibles pour réaliser une telle fonction. Selon un premier mode de réalisation, le lecteur 5 comprend un convertisseur asynchrone de période d'échantillonnage (en anglais « Asynchronous Sample Rate Converter », ASRC). Un tel convertisseur est apte, en fonction de la commande issue du moyen d'asservissement, indiquant, par exemple, un taux de variation de la vitesse, à 25 modifier un signal d'entrée défini pour une fréquence d'échantillonnage d'entrée en un signal de sortie défini pour une fréquence d'échantillonnage de sortie, la fréquence d'échantillonnage de sortie étant avec la fréquence d'échantillonnage d'entrée dans un rapport égal au taux de variation de la vitesse. Un tel convertisseur ASRC permet ainsi avantageusement de modifier la 30 vitesse de lecture à chaque période d'asservissement. Un tel convertisseur ASRC est encore avantageux en ce qu'il est simple à réaliser et est même parfois déjà présent dans un récepteur afin de réaliser une autre fonction et qu'il peut ainsi avantageusement être réutilisé. Un inconvénient d'un tel convertisseur ASRC est qu'il ne conserve pas le contenu spectral du signal qu'il transforme. 35 Si une telle caractéristique de conservation du contenu spectral est souhaitée, il est possible, selon un autre mode de réalisation, que le lecteur 5 comprenne un convertisseur de type « étirement du temps » (de l'anglais « time stretching ») qui conserve le contenu spectral du signal, au prix d'un traitement plus compliqué. Afin de réaliser sa fonction, le moyen d'asservissement 9, selon un mode de réalisation, est configuré pour comparer le niveau de remplissage 8, reçu de 5 l'estimateur 7, avec au moins un premier seuil Si. Le moyen d'asservissement 9 est alors apte à réduire la vitesse de lecture, lorsque le niveau de remplissage 8 est inférieur audit premier seuil Si, et à ne pas modifier la vitesse de lecture, lorsque le niveau de remplissage 8 est supérieur au dit premier seuil Si. Au moins un autre tel premier seuil peut être utilisé, inférieur à Si, associé, en cascade, à une réduction plus importante de la 10 vitesse de lecture. Ceci crée ainsi des paliers, permettant une convergence plus rapide. De manière complémentaire, le moyen d'asservissement 9 est configuré pour comparer le niveau de remplissage 8 avec au moins un deuxième seuil S2, supérieur ou égal au premier seuil Si. Le moyen d'asservissement 9 est alors apte à augmenter la vitesse de lecture, lorsque le niveau de remplissage 8 est supérieur au dit deuxième 15 seuil S2, et à ne pas modifier la vitesse de lecture, lorsque le niveau de remplissage 8 est inférieur au dit deuxième seuil S2. La présence d'une zone comprise entre le premier seuil Si et le deuxième seuil S2 permet d'éviter les changements de vitesse fréquents, en cas de stabilité du taux de paquets erronés, y compris le cas d'absence de paquets erronés. 20 Il est cependant possible, à minima, de ne considérer qu'un seul seuil S2 = Si. Le premier seuil Si, respectivement, le cas échéant, le deuxième seuil S2, est compris entre 250 ms et 1500 ms, préférentiellement entre 500 ms et 1000 ms. Selon un mode de réalisation, le moyen d'asservissement 9 est configuré pour 25 réduire la vitesse de lecture en fonction de l'écart entre le niveau de remplissage 8 et le premier seuil Si, si le niveau de remplissage 8 est inférieur au premier seuil Si, et augmenter, la vitesse de lecture en fonction de l'écart entre le niveau de remplissage 8 et le deuxième seuil S2, si le niveau de remplissage 8 est supérieur au deuxième seuil S2. La fonction appliquée audits écarts est préférentiellement un gain. 30 Ainsi la vitesse de lecture, relativement à la vitesse nominale du signal est réduite en présence de paquets erronés, et dans la mesure du nombre de paquets erronés, afin que le tampon 3 puisse se remplir à nouveau. Au fur et à mesure que le tampon 3 se remplit, la vitesse de lecture augmente à nouveau, jusqu'à revenir, au maximum, égale à la vitesse nominale, qui peut être maintenue, lorsque aucun paquet 35 erroné n'est à déplorer. Ainsi, s'il se contente de traiter les paquets erronés, le dispositif 10 n'est amené à modifier la vitesse de lecture que par valeur inférieure à la vitesse nominale.

Cependant le dispositif 10 peut permettre de résoudre simultanément un autre problème de transmission. Il a été supposé que la fréquence d'émission des paquets était strictement égale à la fréquence de réception des paquets. Or, l'émetteur détermine la fréquence d'émission en fonction d'une horloge émetteur et le récepteur détermine la fréquence de réception en fonction d'une horloge récepteur. Ces deux horloges ne sont généralement pas synchronisées et les deux fréquences peuvent différer. Ceci peut créer un paquet manquant, très similaire à un paquet manquant dû à une perturbation, si la fréquence d'émission est plus faible ou a contrario un paquet surnuméraire, si la fréquence d'émission est plus importante, relativement à la fréquence de réception.

Ce phénomène se superpose au problème des paquets erronés dus aux perturbations. Pour un paquet manquant, son comportement similaire à un paquet manquant dû à une perturbation, fait qu'il peut être traité de manière transparente par l'invention, comme un paquet erroné dû à une perturbation. Pour un paquet surnuméraire, il en est de même, à la seule condition d'autoriser la vitesse de lecture à devenir supérieure à la vitesse nominale. En effet, un paquet surnuméraire doit être traité par une augmentation de la vitesse de lecture, qui en l'absence de paquet erroné, peut devenir supérieure à la vitesse nominale. Une réduction ou une augmentation absolue de la vitesse de lecture par le lecteur 5 relativement à la vitesse nominale, s'accompagne d'une réduction de la qualité de rendu audio pour l'auditeur. Tant que la variation absolue de la vitesse de lecteur reste faible relativement à la vitesse nominale, elle reste peu ou pas audible. Cependant il convient, pour ne pas créer des conditions d'écoute trop désagréables de ne pas varier la vitesse de lecture au-delà d'une limite de variation maximale A. Cette limite de variation maximale A est avantageusement prise égale à 5 (3/0 et encore préférentiellement prise égale à 1 (3/0. Ainsi le moyen d'asservissement 9 détermine une commande de vitesse et la sature de manière à ce que la vitesse de lecture finalement commandée reste comprise entre vitesse nominale - A et vitesse nominale + A. Afin d'éviter de trop brusques variations de la vitesse de lecture, suite à un changement brutal de la consigne, le moyen d'asservissement 9 comprend encore 30 avantageusement un filtre du premier ordre qu'il applique à la commande de vitesse de lecture, afin d'étaler dans le temps un changement brutal. L'invention concerne encore un récepteur pour transmission numérique, comprenant un tel dispositif.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (10) d'amélioration du rendu audio en présence de paquets erronés pour un récepteur d'une transmission numérique, caractérisé en ce qu'il comprend : - un tampon (3) apte à stocker des paquets non erronés reçus, - un lecteur (5) apte à lire les paquets stockés, dont la vitesse de lecture est variable de manière commandée, - un moyen d'estimation (7) d'un niveau de remplissage (8) du tampon, - un moyen d'asservissement (9) apte à commander la vitesse de lecture du lecteur (5) selon une fonction croissante du niveau de remplissage (8) du tampon (3).
2. Dispositif (10) selon la revendication 1, où le tampon (3) est apte à stocker une durée de lecture audio comprise entre 250 et 1500 ms.
3. Dispositif (10) selon l'une des revendications 1 ou 2, où le tampon (3) est disposé, dans une chaîne de réception, en amont d'un décodeur (4).
4. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où le lecteur 15 (5) est disposé, dans une chaîne de réception, en aval d'un décodeur (4) et en amont d'un moyen de reproduction sonore (6).
5. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à4, où le lecteur (5) comprend un convertisseur asynchrone de période d'échantillonnage.
6. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à4, où le lecteur 20 (5) comprend un convertisseur de type à étirement du temps.
7. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, où le moyen d'asservissement (9) est configuré pour comparer le niveau de remplissage (8) avec au moins un premier seuil (Si), et réduire la vitesse de lecture du lecteur (5) lorsque le niveau de remplissage (8) est en-dessous dudit premier seuil (Si), et ne pas modifier la 25 vitesse de lecture du lecteur (5) lorsque le niveau de remplissage (8) est au-dessus dudit premier seuil (Si).
8. Dispositif (10) selon la revendication 7, où le moyen d'asservissement (9) est configuré pour comparer le niveau de remplissage (8) avec au moins un deuxième seuil (S2), supérieur ou égal au premier seuil (Si), et augmenter la vitesse de lecture du 30 lecteur (5) lorsque le niveau de remplissage (8) est au-dessus dudit deuxième seuil (S2), et ne pas modifier la vitesse de lecture du lecteur (5) lorsque le niveau de remplissage (8) est en-dessous dudit deuxième seuil (S2).
9. Dispositif (10) selon l'une des revendications 7 ou 8, où le moyen d'asservissement (9) est configuré pour réduire la vitesse de lecture du lecteur (5) en fonction de l'écart entre le niveau de remplissage (8) et le premier seuil (Si) et augmenter, le cas échéant, la vitesse de lecture du lecteur (5) en fonction de l'écart entre le niveau de remplissage (8) et le deuxième seuil (S2), ladite fonction étant préférentiellement un gain.
10. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, où le moyen d'asservissement (9) est configuré pour saturer une commande de réduction de la vitesse de lecture, respectivement, le cas échéant, une commande d'augmentation de la vitesse de lecture, au moyen d'une variation maximale, relativement à une vitesse nominale, égale à 5 (3/0, préférentiellement égale à 1 %.
11. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, où le moyen d'asservissement (9) comprend encore un moyen d'application d'un filtre du premier ordre 15 à la commande de vitesse de lecture.
12. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, où le premier seuil (Si), respectivement, le cas échéant, le deuxième seuil (S2), est compris entre 250 ms et 1500 ms, préférentiellement entre 500 ms et 1000 ms.
13. Récepteur pour transmission numérique, caractérisé en ce qu'il comprend 20 un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.