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(11) | EP 0 124 411 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Vocodeur à canaux muni de moyens de compensation des modulations parasites du signal de parole synthétisé |
| (57) L'invention concerne un vocodeur à canaux et plus particulièrement la structure du
sous-ensemble de synthèse d'un vocodeur à canaux. Ce sous-ensemble de synthèse comprend un moyen (38) d'élaboration d'un signal d'excitation et un moyen de mémorisation (40) des données issues des canaux d'analyse du sous-ensemble d'analyse du vocodeur. Pour chaque canal, le signal d'excitation après avoir été traité par ledit canal de synthèse (45) est comparé dans un soustracteur (62) aux données issues du canal d'analyse de même rang. Le signal obtenu est appliqué sur l'entrée qui commande le gain d'un modulateur (46) qui reçoit sur l'autre entrée le signal d'excitation limité à la bande passante dudit canal de synthèse. |
[0001] L'invention concerne un vocodeur à canaux muni de moyens de compensation des modulations parasites du signal de parole synthétisé.
[0002] On connaît plusieurs types de dispositif d'analyse et de synthèse d'un signal de parole dont les plus connus sont les vocodeurs à canaux, les vocodeurs à formants et les vocodeurs à prédiction linéaire. L'invention concerne le premier type de vocodeur. Ces trois types de vocodeurs ont une structure générale identique qui va être décrite en référence à la figure 1.
[0003] Sur cette figure 1, on à représenté schématiquement un vocodeur. Celui-ci peut être décomposé en trois parties : un sous-ensemble d'analyse 2, un organe de transmission 4 et un sous-ensemble de synthèse 6. On a vu que le sous-ensemble d'analyse 2 va transformer un signal de parole analogique en un signal numérique. Pour minimiser le débit du signal numérique émis par le sous-ensemble d'analyse 2, on ne réalise pas un codage temporel du signal de parole, comme dans le cas par exemple d'une transmission téléphonique par Modulation d'Impulsion et Codage (MIC), mais on va effectuer un codage fréquentiel du signal de parole. Le débit du signal de parole ainsi codé est de l'ordre de 2 à 5 kbit/s, ce qui est très inférieur au codage MIC qui nécessite 64 kbit/s.
[0004] Le signal de parole est représenté par deux types de paramètres. Un premier type de paramètres qui décrit l'enveloppe spectrale instantanée du signal de parole et un deuxième type de paramètres qui décrit la structure fine du spectre du signal de parole. Cette structure fine est souvent caractérisée par un seul paramètre qui est la valeur de la fréquence fondamentale. Un premier moyen 8 du sous-ensemble d'analyse 2, analyse et code l'enveloppe spectrale instantanée du signal de parole et un deuxième moyen 10 du sous-ensemble d'analyse code la structure fine du spectre du signal de parole.
[0005] Les deux signaux numériques obtenus à la sortie du moyen 8 et du moyen 10 du sous-ensemble d'analyse 2 sont ensuite émis dans l'organe de transmission 4, par exemple sous forme de trame. A l'autre extrémité de l'organe de transmission 4, les deux signaux numérisés sont reçus par le sous-ensemble de synthèse 6.
[0006] Le signal numérique codant l'enveloppe spectrale du signal de parole P, est alors appliqué sur l'entrée d'un moyen 12 comportant un filtre ou un ensemble de filtres pour restituer cette enveloppe spectrale. Le deuxième signal numérique, codé par le moyen 10 est appliqué sur l'entrée d'un moyen 14 d'élaboration d'un signal d'excitation qui reproduit la structure fine du spectre. Ce signal d'excitation est appliqué au moyen 12 pour restituer l'enveloppe spectrale du signal de parole.
[0007] Ce schéma général d'un vocodeur s'applique en particulier aux vocodeurs à canaux. On rappelle qu'il y a trois types de vocodeurs à canaux : les vocodeurs à canaux proprement dits, les vocodeurs à bande de base et les vocodeurs à excitation vocale. Dans le premier et le troisième types de vocodeur, le moyen 8 code l'ensemble de la bande spectrale analysée, comprise par exemple entre 200 Hz et 6000 Hz, découpée en sous-bandes traitées chacune par un canal d'analyse, et le moyen 10 code un paramètre permettant l'élaboration du signal d'excitation à la réception. Dans le deuxième type de vocodeur, la bande spectrale est découpée en une bande basse dite bande de base, comprise par exemple entre 200 Hz et 1000 Hz, et une bande haute. La bande basse est codée selon un procédé temporel classique par le moyen 10 ; à la réception, le signal d'excitation est tiré de cette bande de base décodée. La bande haute est codée par le moyen 8 comme la bande spectrale totale des vocodeurs à canaux du premier type. Le traitement effectué par le troisième type de vocodeur diffère de celui effectué par le second en ce que le signal d'excitation n'est pas déduit de la bande de base décodée mais est obtenu à partir de paramètres fournis par analyse temporelle du signal de parole.
[0008] On va maintenant décrire, plus en détail, le sous-ensemble d'analyse d'un vocodeur à canaux en référence à la figure 2. La structure décrite est une structure connue de l'homme de l'art ; elle est utilisée dans le sous-ensemble d'analyse du vocodeur à canaux selon l'invention.
[0009] Le signal de parole P issu d'un microphone, d'une ligne téléphonique, d'un magnétophone ou autre est appliqué à l'entrée d'un moyen d'amplification 16 pour adapter le niveau de ce signal de parole à un niveau compatible avec un bon fonctionnement du vocodeur. Le signal sortant de ce moyen d'amplification 16 est appliqué d'une part sur l'entrée d'un moyen 18 qui code les données nécessaires à l'élaboration du signal d'excitation des filtres de synthèse et qui remplit la fonction du moyen 10 de la figure 1, et d'autre part sur l'entrée d'un moyen de pré-accentuation 20 qui ac- croit le gain (+ 6 dB/octave) de ce signal dans la bande de fréquence comprise entre par exemple 600 Hz et 6000 Hz. Ce moyen 20 a pour rôle de compenser l'atténuation naturelle des hautes fréquences dans le signal de parole et permet à tous les canaux d'analyse d'être utilisés avec toute la dynamique disponible. Ce moyen 20 peut cependant être omis. Ce moyen 20 délivre en sortie un signal qui attaque chacun des n canaux d'analyse 22.
[0010] Pour les trois types de vocodeurs à canaux décrits plus haut, chacun des canaux d'analyse 22 comprend en série un filtre passe-bande 24, un étage 26 pour redresser le signal et un filtre passe-bas 28. L'ensemble des filtres passe-bande 241, ... 24n constitue un banc de filtres contigus.
[0011] Chaque canal d'analyse 22 sélectionne au moyen du filtre passe-bande 24 une bande de fréquence du signal de parole et va redresser le signal de vibration sonore en un signal d'énergie grâce à l'étage 26. Le signal d'énergie est ensuite appliqué à l'entrée d'un filtre passe-bas 28 dont la fréquence de coupure est de l'ordre de 20 à 50 Hz. Ce filtre passe-bas permet d'avoir en sortie de chaque canal d'analyse 22, un signal représentatif de l'énergie du signal de parole contenu dans la bande passante du canal considéré et dont la fréquence de variation est faible, (elle est limitée par la fréquence supérieure de coupure du filtre passe-bas) ce qui limite le débit des données à transmettre.
[0012] La sortie de chacun des canaux d'analyse 22 est connectée, à travers un multiplexeur 30, à un moyen de quantification 32 qui comprend un convertisseur analogique-numérique (nécessaire seulement si le traitement en amont est réalisé en technologie analogique) et un quantificateur, par exemple logarithmique, délivrant ainsi des signaux numériques codés en décibels. Le signal issu de ce moyen de quantification 32 est multiplexé avec le signal issu du moyen 18 pour réaliser une trame qui est envoyée dans une ligne de transmission L.
[0013] A l'autre extrémité de cette ligne de transmission L, se trouve le sous-ensemble de synthèse du vocodeur à canaux. On va tout d'abord décrire en référence à la figure 3, un sous-ensemble de synthèse d'un type connu d'un vocodeur à canaux.
[0014] L'entrée du sous-ensemble de synthèse est constituée par un moyen 36 de réception qui extrait les données de la trame. Les données multiplexées issues des canaux d'analyse sont appliquées à l'entrée d'un moyen de mémorisation 40 et les données décrivant la structure fine du spectre du signal de parole sont appliquées à l'entrée d'un moyen 38 d'élaboration du signal d'excitation.
[0015] Le signal délivré par le moyen de mémorisation 40 est démultiplexé par un démultiplexeur 42 dont les sorties commandent les gains des modulateurs 46 des n canaux de synthèse 44. Chaque canal de synthèse comprend en série, en aval de son modulateur 46, un filtre passe-bande 48, qui est semblable au filtre passe-bande 24 du canal d'analyse de même rang. Chaque modulateur 46 module le signal d'excitation en fonction de la donnée issue du démultiplexeur 42 et provenant du canal d'analyse de même rang. La sortie de chaque canal de synthèse 44 est reliée à un additionneur 49. Le signal délivré par cet additionneur subit un traitement dans un moyen désaccentuateur 58, qui atténue les fréquences comprises entre par exemple 600 Hz et 6000 Hz de manière symétrique à l'action du moyen accentuateur 20 de la partie analyse. Dans le cas d'un traitement totalement numérique, il est suivi par un ensemble décodeur-filtre passe-bas 60 qui restitue le signal de parole dans la bande analysée, sa fréquence de coupure pouvant être par exemple de 6000 Hz.
[0016] Le signal de parole synthétisé S délivré par le vocodeur à canaux n'est jamais parfaitement identique au signal de parole P initial. Ceci est en partie dû à la restitution imparfaite de l'enveloppe spectrale instantanée du signal de parole. Cette imperfection a plusieurs causes.
[0017] Certains défauts sont inhérents à la nature même des vocodeurs à canaux et ne peuvent être atténués que par une forte augmentation du débit consacré au codage du signal de parole. Ces défauts peuvent être atténués, notamment en diminuant la largeur des filtres passe-bandes d'analyse et de synthèse, ce qui conduit à en augmenter le nombre, et en augmentant le nombre de niveaux de quantification de l'amplitude de l'enveloppe spectrale instantanée dans chacun des canaux d'analyse.
[0018] Par ailleurs, on observe dans les vocodeurs à canaux connus, une ondulation parasite sur le spectre instantané du signal de synthèse qui vient s'ajouter aux bruits de quantification inhérents à ce type de vocodeur, et qui est partiellement à l'origine de l'impression subjective de réverbération ou de résonance présentée par la parole synthétique. Cette ondulation est notamment due, dans le cas d'un vocodeur à bande de base, au fait que l'enveloppe spectrale du signal d'excitation n'est jamais plate, donc neutre. Il s'ensuit des modifications fluctuantes des enveloppes spectrales instantanées reconstituées par chaque canal de synthèse, qui s'effectuent au rythme des modifications spectrales affectant la bande de base.
[0019] En outre, dans les vocodeurs à canaux classiques, il existe une modulation parasite des enveloppes spectrales des signaux de synthèse due à la structure des filtres passe-bande d'analyse et de synthèse. Ainsi, sur la figure 4, on a représenté des diagrammes théoriques et réels de gain des filtres passe-bande des canaux d'analyse ou de synthèse. Le cas théorique est illustré sur la figure 4a. On a représenté les gains des filtres successifs p-1, p et p+1 centrés sur les fréquences fp-l, fp et fp+1, extraits du banc de filtre constitué par les filtres passe-bandes des n canaux d'analyse ou de synthèse du vocodeur. Dans cette représentation théorique, dans chaque bande spectrale, le gain est nul (en décibel) sur toute la largeur de la bande et négatif et infini en dehors.
[0020] En réalité, comme on l'a représenté sur la figure 4b, le gain de chaque filtre n'est pas constant sur toute la bande spectrale de ce filtre. En particulier, aux bornes inférieure et supérieure de fréquence de chaque canal, le gain n'est pas négatif et infini. Les filtres de deux canaux consécutifs d'analyse ou de synthèse se recoupent avec un certain gain négatif (par exemple -6 dB).
[0021] On cherche à se rapprocher du cas idéal où les canaux ne se recoupent pas. Dans ce but, on peut augmenter la sélectivité de chaque filtre, ce qui en augmente l'étroitesse, donc le nombre et par conséquent le débit. Le gain à l'intersection de deux canaux est donc limité en valeur inférieure par le nombre de canaux que l'on peut utiliser.
[0022] A titre d'exemple, on suppose que le gain de la raie de fréquence fex située à l'intersection de deux filtres consécutifs centrés sur les fréquences fp-1 et fp est de -6 décibels. On va alors montrer sur cet exemple numérique que la structure des moyens de synthèse d'un vocodeur selon l'art connu induit une ondulation parasite du signal de parole synthétisé.
[0023] Notons A en le niveau (en décibels) de la raie de fréquence fex du signal de parole P à un instant déterminé. A la sortie du filtre passe-bande du canal d'analyse 22 de rang p-1 (figure 2), cette raie de fréquence fex a une intensité de Aen-6 décibels. A la sortie du filtre passe-bande du canal d'analyse 22 de rang p, elle a le même niveau d'intensité de Aen-6 décibels. Notons par ailleurs Aex le niveau en décibels de cette raie de fréquence fex dans le signal d'excitation délivré par le moyen d'élaboration d'un signal d'excitation 38 de la figure 3. Toujours en référence à cette figure 3, à la sortie des modulateurs 46, des canaux de synthèses 44 de rang p-1 et p respectivement, le signal d'excitation issu du moyen 38 modulé respectivement par les données issues du canal d'analyse p-1 du canal d'analyse p, a une intensité égale à Aen-6+Aex décibels. Ces signaux issus des modulateurs de rang p-1 et p vont être appliqués respectivement sur les entrées des filtres passe-bande 48p-1 et 48p. Ces filtres vont diminuer à nouveau le gain de la raie de fréquence fex de 6 décibels. A la sortie de chacun des canaux de synthèse p-1 et p, on a donc un signal dont l'intensité sur la raie de fréquence fex est de A en + Aex -12 décibels. Dans le signal de parole synthétisé par l'additionneur, la raie de fréquence fex a donc une intensité égale à deux fois Aen+ Aex-12 décibels, c'est-à-dire une intensité de Aen+ Aex-6 décibels puisque un affaiblissement de 6 décibels correspond à une diminution de moitié de l'intensité du signal.
[0024] On voit donc qu'un signal de parole dont la raie de fréquence fex située à l'intersection de deux filtres consécutifs et ayant une intensité de Aen + Aex décibels est transformée, par le vocodeur, en un signal de parole synthétisé dont la même raie a une intensité de Aen+ Aex -6 décibels, c'est-à-dire une intensité deux fois moindre. Cette diminution d'intensité apparait pour toutes les raies qui se trouvent à l'intersection de deux filtres passe-bande consécutifs des canaux d'analyse ou de synthèse. Sur toute la largeur de la bande spectrale couverte par le banc de filtres des canaux d'analyse et de synthèse, on a donc une modulation du gain qui est maximum pour les raies situées au milieu d'une bande d'un filtre passe-bande et qui est minimum pour les raies situées à l'intersection de deux filtres passe-bande consécutifs. Cette modulation est l'une des causes principales des défauts mentionnés précédemment.
[0025] Cette ondulation peut être éliminée, ou au moins très atténuée, si on ajoute une chaîne d'analyse derrière le filtre passe-bande de chaque canal de synthèse et si on commande un modulateur de telle sorte que, pour des signaux sensiblement stationnaires, la sortie modulée du filtre passe-bande du canal de synthèse soit identique à la sortie du filtre passe-bande du canal d'analyse correspondant.
[0026] Une telle chaîne d'analyse est décrite dans le brevet américain n°2996576 délivré le 15 août 1961 et intitulé "Feedback Vocoder". Selon ce brevet, la correction du signal de sortie du filtre passe-bande d'un canal de synthèse se fait en boucle fermée.
[0027] Chaque canal de synthèse comprend en série un premier filtre passe-bande, un modulateur et un second filtre passe-bande identique au premier. Le premier filtre passe-bande reçoit le signal d'excitation.
[0028] Une chaîne d'analyse est associée à chaque canal de synthèse. Chaque chaîne d'analyse comprend un moyen de mesure d'énergie, constitué d'un détecteur et d'un filtre passe-bas en série, un soustracteur et un amplificateur de courant continu. Le moyen de mesure d'énergie reçoit le signal de sortie du canal de synthèse et délivre un signal sur une entrée du soustracteur. Celui-ci reçoit sur une autre entrée le signal délivré par le canal d'analyse de même rang que le canal de synthèse et délivre sur l'entrée de commande de gain du modulateur, à travers l'amplificateur de courant continu, un signal exprimant la différence signée entre les signaux reçus sur ses entrées.
[0029] Cette chaîne d'analyse ne peut corriger efficacement que les ondulations de faible fréquence à cause du temps de réaction inhérent à la structure en boucle fermée.
[0030] Une autre limitation dans la vitesse de réaction de cette chaîne d'analyse provient de la nature du moyen de mesure d'énergie qui comprend un filtre passe-bas à constante de temps non nulle.
[0031] Ainsi, cette chaîne d'analyse ne peut pas corriger efficacement un accroissement injustifié rapide du signal du filtre passe-bande de sortie du canal de synthèse. Il en résulte une impression subjective désagréable à l'écoute du signal de parole synthétisé.
[0032] Le but de l'invention est précisément de supprimer ces défauts. Pour cela, il convient d'associer à chaque canal de synthèse une chaîne d'analyse apte à corriger rapidement le signal du filtre passe-bande de sortie de ce canal de synthèse.
[0033] A cette fin, on se propose d'utiliser une chaîne d'analyse en boucle ouverte ce qui permet de supprimer le temps de réaction. Cette chaîne d'analyse comprend un détecteur de crête recevant le signal délivré par le filtre passe-bande du canal de synthèse, un soustracteur recevant le signal délivré par le détecteur de crête et le signal d'excitation et un modulateur qui reçoit sur son entrée de signal le signal de sortie du filtre passe-bande du canal de synthèse et sur son entrée de gain le signal délivré par le soustracteur.
[0034] Cette chaîne d'analyse réagit plus vite que la chaîne d'analyse du brevet cité car la correction de gain appliquée au modulateur ne modifie pas l'analyse en cours dans le canal de synthèse. La convergence entre les niveaux des signaux d'analyse et de synthèse dépend donc moins des constantes de temps dues aux éléments de la chaîne d'analyse.
[0035] D'autre part, le remplacement du filtre passe-bas par un détecteur de crête, dont la constante de temps est nulle à la montée, permet également de corriger très rapidement tout accroissement injustifié du signal du filtre passe-bande du canal de synthèse.
[0036] On peut toutefois utiliser un filtre passe-bas dans le dispositif de l'invention pour mesurer l'énergie. Ceci limite un peu les performances de la chaîne d'analyse, celles-ci restant toutefois nettement supérieures grâce à la structure en boucle ouverte à la chaîne d'analyse du brevet cité.
[0037] De manière plus précise, l'invention a pour objet un sous-ensemble de synthèse d'un vocodeur à canaux comprenant un moyen de réception et d'extraction des données d'une trame, un moyen d'élaboration d'un signal d'excitation et comprenant en outre :
- n canaux de synthèse numérotés de 1 à n, comportant chacun un filtre passe-bande et un moyen de mesure d'énergie pour mesurer l'énergie contenue dans ladite bande, lesdits canaux de synthèse recevant en entrée le signal d'excitation issu du moyen d'élaboration du signal d'excitation,
- au moins un soustracteur recevant sur une première entrée le signal d'énergie délivré par un canal de synthèse et sur une deuxième entrée le signal issu du moyen de réception et représentant le signal d'énergie délivré par le canal d'analyse correspondant et délivrant un signal exprimant la différence signée entre les deux signaux appliqués en entrée,
- au moins un modulateur associé au soustracteur dont l'entrée qui commande le gain reçoit le signal délivré par le soustracteur, ledit sous-ensemble de synthèse étant tel que les canaux de synthèse, le (ou les) soustracteur (s) et le (ou les) modulateur(s) associés sont disposés en cascade dans cet ordre et constituent un circuit en boucle ouverte, le sous-ensemble de synthèse étant arrangé de manière à comporter au moins un moyen de traitement de signal incluant un soustracteur et son modulateur associé, ledit moyen de traitement comportant un circuit de quantification et codage qui reçoit en entrée le signal d'énergie d'un canal de synthèse pour délivrer à l'une des entrées du soustracteur un signal d'énergie quantifié et codé, l'autre entrée du soustracteur recevant le signal d'énergie issu du moyen de réception et délivré par le canal d'analyse correspondant, le modulateur recevant sur son entrée de signal à moduler le signal de sortie du filtre passe-bande du canal de synthèse.
[0038] L'invention a aussi pour objet un vocodeur à canaux comprenant un sous-ensemble d'analyse d'un signal de parole et un sous-ensemble de synthèse du signal analysé, ces deux sous-ensembles étant reliés par une ligne de transmission, ledit sous-ensemble d'analyse comprenant un moyen de détection et de mesure d'un signal d'excitation, n canaux d'analyse numérotés de 1 à n constitués chacun d'un filtre passe-bande et d'un moyen pour mesurer l'énergie contenue dans ladite bande, l'ensemble des filtres passe-bandes des n canaux d'analyse formant un banc de filtres contigus, au moins un moyen de codage pour coder numériquement les données issues du moyen de mesure et un moyen pour mettre en trame et transmettre les données issues du moyen de détection et des moyens de codage, ledit sous-ensemble de synthèse comprenant un moyen de réception et d'extraction des données de la trame, un moyen d'élaboration du signal d'excitation, et dans lequel le sous-ensemble de synthèse comprend en outre :
- n canaux de synthèse numérotés de 1 à n, constitués chacun d'un filtre passe-bande identique au filtre passe-bande du canal d'analyse de même rang et d'un moyen de mesure d'énergie pour mesurer l'énergie contenue dans ladite bande, lesdits canaux de synthèse recevant en entrée le signal d'excitation issu du moyen d'élaboration du signal d'excitation,
- au moins un soustracteur recevant sur une première entrée le signal d'énergie délivré par un canal de synthèse et sur une deuxième entrée le signal issu du moyen de réception et représentant le signal d'énergie délivré par le canal d'analyse correspondant et délivrant un signal exprimant la différence signée entre les deux signaux appliqués en entrée,
- au moins un modulateur associé au soustracteur dont l'entrée qui commande le gain reçoit le signal délivré par le soustracteur, ledit sous-ensemble de synthèse étant tel que les canaux de synthèse, le (ou les) soustracteur(s) et le (ou les) modulateur(s) associés sont disposés en cascade dans cet ordre et constituent un circuit en boucle ouverte, le sous-ensemble de synthèse étant arrangé de manière à comporter au moins un moyen de traitement de signal incluant un soustracteur et son modulateur associé, ledit moyen de traitement comportant un circuit de quantification et codage qui reçoit en entrée le signal d'énergie d'un canal de synthèse pour délivrer à l'une des entrées du soustracteur un signal d'énergie quantifié et codé, l'autre entrée du soustracteur recevant le signal d'énergie issu du moyen de réception et délivré par le canal d'analyse correspondant, le modulateur recevant sur son entrée de signal à moduler le signal de sortie du filtre passe-bande du canal de synthèse.
[0039] Selon un mode de réalisation avantageux, le vocodeur selon l'invention comprend n moyens de traitement de signal, numérotés de 1 à n, chaque moyen de traitement de signal étant associé à un canal de synthèse.
[0040] Selon un mode de réalisation préféré, le vocodeur selon l'invention comprend un unique moyen de traitement de signal dont l'entrée du circuit de quantification et codage est reliée à un multiplexeur dont n entrées reçoivent le signal d'énergie de chaque canal de synthèse et dont l'entrée de signal du modulateur est reliée à un autre multiplexeur dont n entrées reçoivent le signal de sortie du filtre passe-bande de chaque canal de synthèse.
[0041] Selon un mode de réalisation particulier, le vocodeur comprend en outre un moyen de lissage situé entre le soustracteur et le modulateur, ledit moyen de lissage effectuant dans chaque canal un lissage de telle sorte que la différence d'intensité entre deux données successives issues d'un même canal reste inférieure à une valeur prédéterminée.
[0042] Selon une caractéristique secondaire, le moyen de lissage comprend un comparateur dont une entrée reçoit le signal issu du soustracteur et dont l'autre entrée reçoit un autre signal, un moyen de calcul de signal de gain, des moyens de mémorisation de ce signal de gain, ledit moyen de calcul déterminant pour une trame donnée ledit gain en fonction du signal de sortie du comparateur et du signal de gain mémorisé de la trame précédente, lesdits moyens de mémorisation fournissant ledit autre signal.
[0043] Selon une autre caractéristique secondaire, chaque soustracteur comporte sur son entrée inverseuse des moyens basculeurs permettant de recevoir sur ladite entrée inverseuse soit le signal issu du moyen de codage assoc.ié, soit un signal de niveau fixe prédéterminé.
[0044] Selon une autre caractéristique secondaire, chaque moyen de mesure d'énergie comprend en série un redresseur et un détecteur de crête.
[0045] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 déjà décrite, représente la structure générale d'un vocodeur ;
- la figure 2 déjà décrite, représente schématiquement la structure de la partie analyse d'un vocodeur à canaux de type connu utilisée dans le vocodeur de l'invention
- la figure 3 déjà décrite, représente schématiquement la partie synthèse d'un vocodeur à canaux d'un type connu ;
- les figures 4a et 4b déjà décrites, sont des diagrammes illustrant le gain théorique et réel dans chaque canal d'un banc de filtres passe-bande ;
- la figure 5 illustre schématiquement un mode de réalisation de la partie synthèse d'un vocodeur à canaux selon l'invention ;
- la figure 6 illustre schématiquement un moyen de lissage de type numérique utilisé dans un deuxième mode de réalisation d'un vocodeur à canaux selon l'invention.
[0046] Le vocodeur à canaux selon l'invention dont le sous-ensemble de synthèse est représenté schématiquement sur la figure 5, reçoit sur un moyen de réception 36, une trame de données constituant une repré- sentation numérique d'un signal de parole analysé par le sous-ensemble d'analyse dudit vocodeur. Ce moyen délivre un premier signal à un moyen d'élaboration du signal d'excitation 38 et un deuxième signal à un moyen de mémorisation 40. Jusqu'à ce niveau, le sous-ensemble de synthèse du vocodeur selon l'invention est identique au sous-ensemble de synthèse de vocodeur d'un type connu décrit à la figure 3.
[0047] Le signal d'excitation élaboré par le moyen 38 est appliqué sur les entrées des n canaux de synthèse 45, respectivement identiques aux canaux d'analyse de même rang. Ils comprennent chacun un filtre passe-bande 48, un redresseur 50 et un filtre passe-bas 52. Ce dernier peut-être avantageusement remplacé par un détecteur de crête qui suit plus rapidement qu'un filtre passe-bas les possibles augmentations brutale d'énergie localisée en fréquence du signal d'excitation, de manière à ce que ces augmentations soient compensées le plus rapidement possible par le traitement dans la chaîne de synthèse selon l'invention.
[0048] Les signaux délivrés par chacun de ces canaux de synthèse 45 sont ensuite quantifiés et codés par un moyen de quantification et codage 56 auquel ils sont reliés au travers d'un multiplexeur 54 de sortie Sl. Le moyen 56 effectue le même codage que le moyen de quantification et codage du sous-ensemble d'analyse.
[0049] Le signal d'énergie extrait des canaux de synthèse 45 et du moyen 56 est appliqué sur l'entrée inverseuse d'un soustracteur 62 dont l'autre entrée reçoit le signal délivré par le moyen de mémorisation 40 qui contient les données issues des canaux d'analyse. Le soustracteur 62 délivre en sortie la- différence signée des signaux appliqués sur chacune de ses entrées.
[0050] Ce signal est traité par un moyen de lissage 64 qui sera décrit plus en détail en référence à la figure suivante. Le moyen de lissage 64 réalise un lissage par canal. Il assure que deux données consécutives issues du même canal ne diffèrent pas de plus d'une certaine valeur prédéterminée par exemple 1 décibel. Ce moyen peut être omis.
[0051] La sortie du moyen de lissage est reliée à l'entrée commandant le gain d'un modulateur 46. Sur l'autre entrée du modulateur 46, on va appliquer un signal issu de la sortie S.2 d'un multiplexeur 66 et qui reçoit sur chacune de ses entrées un signal prélevé à la sortie des filtres passe-bande 48 de chacun des n canaux de synthèse. Le signal délivré par le modulateur 46, après traitement par un moyen de désac- centuation 58 et un ensemble décodeur-filtre passe-bas 60 identique à ceux utilisés dans le vocodeur de type connu décrit à la figure 3, représente le signal de parole synthétisé S.
[0052] L'ensemble constitué par le moyen 56, le soustracteur 62, le moyen de lissage facultatif 64 et le modulateur 46 constitue un moyen de traitement de signal 63 dont une première entrée est reliée à la sortie S1 et une deuxième entrée est reliée à la sortie S-2.
[0053] Le vocodeur selon l'invention dont le sous-ensemble de synthèse vient d'être décrit a une structure qui permet d'éliminer les ondulations parasites du signal de parole synthétisé apparaissant dans les vocodeurs selon l'art connu. En effet, reprenons l'exemple numérique utilisé pour illustrer les imperfections des vocodeurs selon l'art connu. On considère une raie de fréquence fex qui se trouve à l'intersection de deux filtres passe-bande de canaux d'analyse ou de synthèse consécutifs p-1 et p. Dans le signal de parole initial, cette raie a une intensité A et à la sortie des filtres d'analyse, elle a une intensité de Aen-6 dB. L'intensité de cette raie est contenue dans le signal qui est mémorisé par le moyen de mémorisation 40 de la partie de synthèse du vocodeur. D'autre part, le moyen 38 d'élaboration du signal d'excitation va fournir une raie de fréquence fex d'intensité A , comme dans le vocodeur décrit en référence à la figure 3. Avec le vocodeur selon l'invention décrit à la figure 5, ce signal d'excitation va être traité par les canaux de synthèse de rang p-1 et p identiques aux canaux d'analyse de même rang. A la sortie de chacun de ces filtres de synthèse, l'intensité de la raie de fréquence fex sera de A - 6 dB.
[0054] Pour le canal de rang p-1, on a donc à l'entrée du soustracteur 62 sur l'entrée inverseuse, un nombre représentant une intensité A - 6 dB et sur l'entrée non inverseuse, un nombre représentant une intensité A - 6 dB issu du canal d'analyse de rang p-l. A la sortie de ce soustracteur 62, on a donc pour la raie de fréquence fex une différence de A - Aex dB. Ce nombre module dans le modulateur 46 le gain du signal délivré par le filtre passe-bande 48p-1 du canal de synthèse de rang p-1 et dont la raie de fréquence fex a une intensité de Aex - 6 décibels. En sortie de ce modulateur 46, on a donc un signal dont la raie de fréquence f ex a une intensité de (Aen-Aex)+(Aex-6)dB, c'est-à-dire A - 6 dB.
[0055] en Le calcul précédent a été effectué pour le canal p-1. En fait, la raie de fréquence fex est traitée par les canaux p-1 et p. On a donc aussi, en sortie du modulateur 46, un signal issu du canal de rang p contenant une raie de fréquence fex d'intensité A - 6 dB. En sommant sur les deux canaux p-1 et p, la raie de fréquence fex a donc une intensité de deux fois A - 6 dB, c'est-à-dire une intensité de l'ordre en A décibels.
[0056] Ainsi, dans le signal de parole synthétisé S délivré par le vocodeur à canaux selon l'invention, l'intensité des raies dont la fréquence est à l'intersection de deux filtres passe-bande consécutifs de canaux d'analyse ou de synthèse, est restituée sans affaiblissement. L'ondulation parasite qui apparaissait dans les vocodeurs selon l'art antérieur a disparu. De plus, contrairement à ce qui se produit dans les vocodeurs de l'art antérieur, la raie de fréquence fex est restituée avec une intensité A en indépendante de l'intensité Aex de la raie de fréquence fex du signal d'excitation. Il en résulte une correction de l'ondulation éventuelle de l'enveloppe spectrale du signal d'excitation. Ceci est particulièrement intéressant pour les vocodeurs à bande de base ou à excitation vocale.
[0057] On va maintenant décrire en détail en référence à la figure 6, le moyen de lissage 64. Ce moyen de lissage 64 permet de n'avoir, pour deux données consécutives issues d'un même canal qu'une différence au plus égale à une valeur prédéterminée, par exemple 1 décibel. Ce moyen de lissage 64 comprend en série un comparateur 66 et un moyen de calcul 68, pour calculer le gain corrigé de la donnée appliquée en entrée du moyen de lissage 64. Il comprend aussi un moyen 70, pour mémoriser le gain corrigé calculé par le moyen 68, qui est relié au comparateur 66.
[0058] Les données issues d'un canal de synthèse sont traitées par le moyen de lissage de la manière suivante. Le comparateur 66 reçoit sur une entrée non inverseuse les données issues du soustracteur 62 et qui sont extraites de la trame de rang i, et sur une entrée inverseuse un signal Gi-1 qui représente le gain des données issues de la trame de rang i-1 et correspondant au même canal. Le moyen de calcul 68 va délivrer en sortie un signal de gain Gi qui est mémorisé dans le moyen 70 et qui est appliqué sur l'entrée du modulateur 46.
[0059] On a représenté sur la figure 6, un mode de réalisation particulier de ce moyen de lissage. Le moyen 68 comprend en série un moyen 72 pour déterminer un coefficient εi du gain, un multiplicateur 74 et un additionneur 76. Le moyen 70 comprend une mémoire 78 et un moyen de quantification 80.
[0060] Le moyen 72 reçoit du comparateur numérique 66 un signal indiquant si la différence entre les signaux appliqués à l'entrée dudit comparateur numérique est positive, nulle ou négative. Le coefficient εi délivré par ce moyen 72 peut être égal, à titre d'exemple à 2-m si la différence est positive, 0 si elle et nulle et -2-m si elle est négative, le choix de la valeur de m prédéterminé définissant la constante de temps de filtrage du moyen de lissage 64. Ce coefficient εi est multiplié par le multiplicateur 74 avec le gain Gi-1 mémorisé dans la mémoire 78. Le résultat obtenu est ajouté dans l'additionneur 76 au gain Gi-1 pour donner un gain Gi égal à Gi-1 (1 + i). Ce gain Gi mémorisé dans la mémoire 78 est quantifié par le moyen de quantification 80 pour pouvoir être comparé au signal délivré par le soustracteur 62.
[0061] Selon une variante de réalisation de l'ensemble de synthèse, un moyen de commutation peut être prévu à l'entrée inverseuse du soustracteur 62 pour recevoir, en fonction de l'état du moyen de commutation, soit le signal provenant du moyen 56 (pour un fonctionnement selon l'invention), soit un signal de niveau fixe prédéterminé. Dans ce dernier cas, le fonctionnement du sous-ensemble de synthèse est analogue à celui du vocodeur à canaux classique.
- n canaux de synthèse (45) numérotés de 1 à n, comportant chacun un filtre passe-bande (48) et un moyen de mesure d'énergie (50, 52) pour mesurer l'énergie contenue dans ladite bande, lesdits canaux de synthèse recevant en entrée le signal d'excitation issu du moyen (38) d'élaboration du signal d'excitation,
- au moins un soustracteur (62) recevant sur une première entrée le signal d'énergie délivré par un canal de synthèse et sur une deuxième entrée le signal issu du moyen de réception (36) et représentant le signal d'énergie délivré par le canal d'analyse correspondant et délivrant un signal exprimant la différence signée entre les deux signaux appliqués en entrée,
- au moins un modulateur (46) associé au soustracteur, dont l'entrée qui commande le gain reçoit le signal délivré par le soustracteur, ledit sous-ensemble de synthèse étant caractérisé en ce que les canaux de synthèse (45), le (ou les) soustracteur(s) (62) et le (ou les) modulateur(s) (46) associés sont disposés en cascade dans cet ordre et constituent un circuit en boucle ouverte, le sous-ensemble de synthèse étant arrangé de manière à comporter au moins un moyen de traitement (63) de signal incluant un soustracteur (62) et son modulateur (46) associé, ledit moyen de traitement (63) comportant un circuit de quantification et codage (56) qui reçoit en entrée le signal d'énergie d'un canal de synthèse (45) pour délivrer à l'une des entrées du soustracteur un signal d'énergie quantifié et codé, l'autre entrée du soustracteur recevant le signal d'énergie issu du moyen de réception et délivré par le canal d'analyse correspondant, le modulateur recevant sur son entrée de signal à moduler le signal de sortie du filtre passe-bande du canal de synthèse.
- n canaux de synthèse (45) numérotés de 1 à n, constitués chacun d'un filtre passe-bande (48) identique au filtre passe-bande du canal d'analyse de même rang et d'un moyen de mesure d'énergie (50, 52) pour mesurer l'énergie contenue dans ladite bande, lesdits canaux de synthèse recevant en entrée le signal d'excitation issu du moyen (38) d'élaboration du signal d'excitation,
- au moins un soustracteur (62) recevant sur une première entrée le signal d'énergie délivré par un canal de synthèse et sur une deuxième entrée le signal issu du moyen de réception (36) et représentant le signal d'énergie délivré par le canal d'analyse correspondant et délivrant un signal exprimant la différence signée entre les deux signaux appliqués en entrée,
- au moins un modulateur (46) associé au soustracteur dont l'entrée qui commande le gain reçoit le signal délivré par le soustracteur, ledit sous-ensemble de synthèse étant caractérisé en ce que les canaux de synthèse (45), le (ou les) soustracteur(s) (62) et le (ou les) modulateur (s) (46) associés sont disposés en cascade dans cet ordre et constituent un circuit en boucle ouverte, le sous-ensemble de synthèse étant arrangé de manière à comporter au moins un moyen de traitement (63) de signal incluant un soustracteur (62) et son modulateur (46) associé, ledit moyen de traitement (63) comportant un circuit de quantification et codage (56) qui reçoit en entrée le signal d'énergie d'un canal de synthèse (45) pour délivrer à l'une des entrées du soustracteur un signal d'énergie quantifié et codé, l'autre entrée du soustracteur recevant le signal d'énergie issu du moyen de réception et délivré par le canal d'analyse correspondant, le modulateur recevant sur son entrée de signal à moduler le signal de sortie du filtre passe-bande du canal de synthèse.