JP2004533021A - ディジタルオーディオ信号伝送の際の障害を隠蔽する方法 - Google Patents

Abstract

ディジタル信号から導出されて再生されるオーディオ信号における障害を隠蔽する方法が提案される。この方法では再生されるオーディオ信号がディジタル信号のデータ誤り統計に依存して減衰される。減衰されたオーディオ信号にディジタル信号のデータ誤り統計に依存して補償信号が重畳される。
本発明による方法は有利には、ディジタル入力信号の障害が大きい場合でも何時でも信号を音響的に再生されるので、ユーザは相応に構成された放送受信機において調節された音量を何時でも現実的に評価することができる。したがって、受信信号の障害が大きい場合に従来技術によりオーディオ信号の再生が中断された結果もはや確認することができない再生される音量に関してユーザが勘違いすることは回避される。

Description

【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は独立請求項の上位概念による、ディジタル信号から導出されて、再生されるオーディオ信号における障害を隠蔽する方法に関する。
【０００２】
移動通信におけるディジタル伝送技術のシステムでは伝送チャネルが理想的でない結果、殊にマルチパス受信、反射、ビルの影への回り込み（Abschattung）並びに減衰によって、ビット誤りとして現れるディジタル伝送信号における障害が生じる。この障害を、所定の範囲での送信側における適切なチャネル符号化または受信側における適切な復号化によって訂正することができる。ディジタル伝送信号におけるデータ誤り率が所定の値を上回ると、ビット誤りの訂正はもはや不可能であり、その結果このビット誤りはディジタル伝送信号と共に伝送されるデータ内容、例えばディジタルで伝送されるラジオ放送信号の場合では再生されるオーディオ信号に、はっきりと識別される障害として作用する。
【０００３】
アナログシステムの場合、受信品質が低下すると放送信号に包含されているオーディオ信号の品質が段階的に劣化し、例えばアナログＦＭ無線受信機は再生すべきオーディオ信号のステレオ／モノ切替ないしミューティングでもってこの段階的な劣化に見舞われる。
【０００４】
ディジタルシステムでは伝送信号の障害に依存する信号のこのような段階的または潜行性の劣化は存在しない。むしろディジタルで伝送されるオーディオ信号の品質は、非常に良好な品質の領域か非常に劣悪な品質の領域において推移する。ディジタルシステムの場合において良好な品質から劣悪な品質への円滑な移行を実現するために、ディジタルシステムではこの方式のシミュレーション（縮退；Graceful Degradation）を使用する。誤りを隠蔽するためにそこで使用される方式は、やはりデータ誤り率が高い場合には信号を小さくするないし完全にミュートする傾向にある。このことは、伝送信号のデータ誤り率が継続的に高い結果として継続的にミュートされる場合には、放送受信機が非常に小さいオーディオ信号しか再生しない、またはオーディオ信号をそもそも再生しないという印象を受けたユーザが困惑してしまう可能性がある。このことはユーザに、オーディオ信号を再生するための音量レベルを音量調節器を介して高めさせる可能性がある。それに加えビット誤りによって惹起される、再生されるオーディオ信号内のいわゆるガーガーといった耳障りな音（Gurgel）は通常非常に不快に感じられる。ここでディジタル無線信号が、ユーザによって開始された音量の上昇後に再び十分な品質でもって、すなわちデータ誤りの訂正が可能であるデータ誤り率でもって受信されると、受信が劣化していた結果事前に減衰またはミュートされていたオーディオの再生が急激に再び開始され、このことは再生音量の上昇後には、接続されているスピーカの損傷また、場合によってはユーザの聴覚にも害を与える可能性がある。
【０００５】
発明の利点
これに対して独立請求項の特徴を有する本発明による方法は、ディジタル放送信号を用いて伝送されるオーディオ信号に対して事前に選択された目下の再生音量についての信頼できる判定基礎が聴取者に伝えられるという利点を有する。したがって、受信したディジタル放送信号のデータ誤り率が高い結果、オーディオ再生の減衰、ないしミューティング中にユーザが不利にも音量を上げるという危険は回避される。付加的に、再生されるオーディオ信号における耳障りな音である、受信したディジタル放送信号内のビット誤りの不快に感じられる作用は低減される。
【０００６】
このために本発明によれば、ディジタル信号から導出されて再生されるオーディオ信号における障害を隠蔽する方法が提案され、再生されるオーディオ信号はディジタル信号のデータ誤り統計に依存して減衰され、減衰されたオーディオ信号にはディジタル信号のデータ誤り統計に依存して補償信号が重畳される。
【０００７】
本発明の有利な構成及び実施形態は従属請求項に記載されている。殊に有利には、再生されるオーディオ信号がディジタル信号のデータ誤り統計に依存して周波数選択的に減衰され、また補償信号が周波数選択的に重畳される。このようにして、ディジタル放送受信機の特性をアナログ放送受信機、殊にＦＭ放送受信機の特性にさらに近づけるよう調節することができる。つまり、アナログＦＭ放送受信機は受信したアナログ放送信号の受信品質が劣化した結果、通常の場合いわゆるハイカット（High-Cut）すなわち再生すべきオーディオ信号の高周波成分の減少を行う。
【０００８】
オーディオ信号は低周波数の領域ではむしろ調性の成分によって特徴付けられており、比較的高い周波数領域はむしろノイズのような信号成分によって傑出しているという事実に基づいて、比較的高い周波数領域を補償ノイズへにより置換することは信号品質をより良好にし、したがって誤り隠蔽により聴き取りの感度をより良好にする。
【０００９】
また周波数選択的な信号減衰及び信号置換によって、ビット誤りに起因するオーディオ信号における鳥が囀るような（zwitschernde）障害、いわゆるバーディ（Brirdies）が低減され、すなわちオーディオ信号の主観的な知覚は改善される。
【００１０】
ディジタル放送受信機の実際に調節される音量に対する殊に良好な評価基礎は、補償信号の重畳が高データ誤り率の結果によるオーディオ信号の減衰を完全に補償することによって与えられ、その結果減衰したオーディオ信号と補償信号の重畳から形成される全オーディオ信号は、障害無く受信されるないし再生されるオーディオ信号の音量に相応する。
【００１１】
補償信号を有利にはノイズ信号、正弦波トーンまたは識別トーンまたは記憶または同期された音声信号の形態で形成することができる。殊に補償信号がノイズ信号である場合には、このノイズ信号をさらに有利にはその周波数応答に関して、人間の聴力の音響心理学的な特性に適合させることができる。
【００１２】
さらに補償信号を減衰されたオーディオ信号に時間領域か周波数領域において加算的に重畳することができる。
【００１３】
本発明による方法は有利には、基本的に全てのオーディオフォーマットないしディジタルで伝送される全てのオーディ信号、殊に種々の規格例えばＤＡＢ、ＤＳＲなどのディジタル放送信号へと同様に適合できることによって傑出している。
【００１４】
それに加え、再生されるオーディオ信号の減衰の程度の制御も、補償信号の重畳の程度の制御も、データ誤り統計を用いて検知可能な受信したディジタル放送信号のデータ誤り率に直接的に依存して制御することができるので、方法を殊に簡単に実現できる。
【００１５】
それに加え殊に有利には、本発明による方法は受信したディジタル放送信号からのオーディオデータのソース復号化には作用しないので、復号されたオーディオ信号の影響を受けることなく方法を遮断することもできる。
【００１６】
図面
本発明の有利な実施例を図面に示し、以下詳細に説明する。
【００１７】
図１は、統合されたいわゆる誤り隠蔽部（Error-Concealment）を備えたＭＰＥＧオーディオ符号器を例とする、本発明による方法を実施する装置１のブロック図であり、この装置１では補償信号が必要に応じて減衰されたオーディオ信号に周波数領域において重畳される。
【００１８】
図２は、周波数領域におけるオーディオ信号と補償信号の重畳を示す。
【００１９】
実施例の説明
図１には、ビット隠蔽部ないしデータ誤り隠蔽部を有するオーディオ復号器ＭＰＥＧ１、２レイヤ２が示されている。ＭＰＥＧはフラウンホーファー社によって開発された、ディジタルオーディオデータを符号化ないし圧縮する方法を表す。したがって、前述のオーディオ復号器はＭＰＥＧフォーマットで存在するディジタルオーディオデータの復号に使用される。
【００２０】
装置のデータ入力側１０に生じるＭＰＥＧ符号化されたディジタルオーディオ信号１０１は復号器１１に供給される。復号器１１においては、符号化されたディジタルオーディオ信号の復号並びに誤り識別、また場合によっては受信したデータ信号の誤り訂正を行う。復号器１１の第１の出力側に生じるオーディオ信号１１１は、フィルタ回路１２に供給される。このフィルタ回路１２は例えばエコライザとして、しかしながら選択的には調節可能な限界周波数、エッジ勾配及び全増幅係数を有するバンドパスフィルタとして構成することができる。フィルタ１２を用いて評価されたオーディオ信号１２１は、この場合では加算素子１３である重畳回路１３に供給されている。加算素子１３の出力側において取り出される全オーディオ信号１３１は逆フィルタ１４において周波数領域から時間領域に逆返還され、その結果回路装置１の出力側１５には回路装置１に包含されるオーディオ装置のスピーカを介して再生される全オーディオ信号１４１が生じる。
【００２１】
逆返還１４の必要性はＭＰＥＧ符号化された信号は周波数領域に存在するという事実から生じ、したがってオーディオ信号の各サンプリング値はそのスペクトル分布として存在する。
【００２２】
復号器１１の第２の出力側には、受信したディジタル信号のデータ誤り率を表す誤り信号１１２が生じ、この誤り信号１１２は誤り統計を形成するための回路装置１６に供給されている。誤り統計形成部１６の第１の出力側には、回路装置１の入力側１０に生じるディジタル信号のデータ誤り率を表す誤り統計信号１６１が生じる。この誤り統計信号１６１は対応付け回路１７に供給されており、この対応付け回路１７においては誤り統計信号１６１に依存して、エコライザ１２ないしフィルタ１２を制御するパラメータが選択される。例えばデータ入力側１０における信号が近似的に障害の無い場合には、エコライザ１２ないしフィルタ１２はフィルタ制御信号１７１によって、これらのエコライザ１２ないしフィルタ１２に供給される復号されたオーディオ信号１１１が実質的に変化せずにエコライザないしフィルタ１２の出力側に生じるように制御される。これに対してデータ誤り率が上昇する場合には、対応付け回路１７においてエコライザ１２ないしフィルタ１２を制御するパラメータセットは、先ずオーディオ信号１１１の比較的高い周波成分が減衰され、さらにデータ誤り率が上昇するとオーディオ信号１１１の低い周波成分も減衰され、最終的に全オーディオ信号が減衰されるように選択される。
【００２３】
本発明の有利な実施形態によれば対応付け回路１７にはさらに、同様に誤り統計形成部１６によって生成されるビット誤り信号１６２が供給され、このビット誤り信号１６２はディジタル入力信号のビット誤りを表す。ビット誤り信号１６２はフレームヘッダに対する内部検査またはデータ誤り自体から導出され、目下の誤り率に関する直接的な尺度である。これに対して誤り統計信号１６１はローパス特性に基づき、ディジタル信号における誤りに比較的緩慢に反応する信号である。
【００２４】
データ誤り率ないしデータ誤り率を表す誤り統計信号１６１に依存して、有利な実施形態によれば付加的にビット誤り信号１６２に依存して選択された、エコライザ１２ないしフィルタ１２を制御するためのデータセット１７１は、対応付け回路１７からこれらのエコライザ１２ないしフィルタ１２に供給されている。さらには、フィルタパラメータにおける選択されたデータセット１７１とは逆のデータセット１７２は補償信号発生器１８に供給されており、さらにこの補償信号発生器１８には、本発明の上述の有利な実施形態によれば、ビット誤り信号１６２が誤り統計形成部１６から供給されている。
【００２５】
補償信号発生器１８は供給される第２のエコライザパラメータないしフィルタパラメータ１７２に依存して、さらには本発明の有利な実施形態によればビット誤り信号１６２に付加的に依存して、このパラメータに応じて形成される補償信号を生成し、この補償信号は重畳回路１３の第２の入力側に供給されている。したがって重畳回路１３の出力側には、エコライザまたはフィルタ１２を用いてエコライザパラメータないしフィルタパラメータ１７１に応じて減衰されたオーディオ信号と、第２のエコライザパラメータないしフィルタパラメータ１７２に応じて形成された補償信号１８１との重畳、この場合では加算からなるは全オーディオ信号１３１が生じる。
【００２６】
補償信号発生器１８に供給されるフィルタパラメータセット１７２は、本発明の有利な実施形態によれば、フィルタ１２のフィルタ曲線と、補償信号を評価するために補償信号発生器１８に設けられている第２のフィルタのフィルタ曲線とが相互に補償されるように設計されているので、全体として線形の周波数応答が生じる。フィルタ曲線のこの経過は例えば図２からも見て取れ、この図２においてはフィルタ１２の振幅周波数応答１２５及び補償信号を評価するために補償信号発生器１８に設けられている第２のフィルタの別の振幅周波数応答１８５が周波数２００にわたりプロットされている。図からも分かるように、入力信号の所定の誤り度ないし所定のデータ誤り率に対応付けられているフィルタないしエコライザ１２の周波数応答１２５は、３ｄＢの限界周波数２１０を介して値０で終わる。これに対して、同一のデータ誤り率ないしデータ誤り統計に対応付けられている別の周波数応答１８５は、値０から３ｄＢの限界周波数２１０を介して、振幅周波数応答１２５の最大振幅に対応する値に上昇する。最大周波数２２０以上ではオーディオ信号の再生はいずれにせよ人間の聴力で識別できないので、別の振幅周波数応答１８５はこの最大周波数２２０に向かい値０へと減少する。
【００２７】
図２から分かるように、フィルタ１２ないし補償信号発生器１８の２つの周波数応答１２５及び１８５は、全体として線形且つ一定の周波数応答に重畳される。
【００２８】
補償信号発生器１８は本発明の有利な実施形態によれば、この補償信号発生器１８において中性のノイズ信号が補償信号として形成されるように構成されている。したがって図１の回路１の出力側１５には、測定されたデータ誤り率に応じて減衰されたオーディオ信号と、同様にデータ誤り率に応じて形成されたノイズ信号との重畳から成るおいては全オーディオ信号１４１が生じる。データ誤り率をより低くするために、オーディオ信号１２１の成分はノイズ信号１８１を犠牲にして上昇し、これに対してデータ誤り率が上昇する場合には、オーディオ信号１２１はますますノイズ信号１８１によって補償される。
【００２９】
これに対して本発明の有利な実施形態によれば、補償信号は１つの正弦波トーンまたは識別トーンまたは複数の正弦波トーンまたは識別トーンの重畳として構成されている。さらには補償信号を、記憶されたまたは同期された音声信号であってもよい。さらに補償信号１８１は人間の聴力の生理学に適応され且つ相応にフィルタリングされたノイズであってよい。
【００３０】
上述したように、本発明を基本的にどのようにでもディジタル符号化されたオーディオ信号に適用することができる。本発明の範囲においてはデータ入力側１０にディジタル符号化された任意のオーディオ信号１０１を供給することができる。復号器はディジタル符号化されたオーディオ信号１０１のあらゆる種類に適応されている、ないし適応させることができるので、復号器の出力側には適切に復号されたオーディオ信号１１１が生じる。
【００３１】
基本的に本発明を時間領域に存在するオーディオ信号に適用することもできるが、この場合には逆変換器１４を省略することができ、さらにはフィルタ１２、復号器１６、対応付け回路１７及び補償信号発生器１８は相応に適応されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】
本発明による方法を実施するための装置のブロック回路図である。
【図２】
周波数領域におけるオーディオ信号と補償信号の重畳である。

Claims (4)

1. ディジタル信号から導出される、再生されるオーディオ信号における障害を隠蔽する方法であって、
   前記再生されるオーディオ信号を前記ディジタル信号のデータ誤り統計に依存して減衰させる、障害を隠蔽する方法において、
   前記減衰されたオーディオ信号に、前記ディジタル信号の前記データ誤り統計に依存して、補償信号を重畳させることを特徴とする、障害を隠蔽する方法。
2. 前記再生されるオーディオ信号を、前記ディジタル信号の前記データ誤り統計に依存して減衰させ、前記補償信号を周波数選択的に重畳させる、請求項１記載の方法。
3. 前記補償信号の重畳は前記オーディオ信号の減衰を補償する、請求項１または２記載の方法。
4. 前記補償信号をノイズ信号、正弦波トーンまたは識別トーン、または音声信号によって形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。