Brevet FR2535553A1 — publié le 19840504

Procédé et dispositif de réduction de la perception du bruit dans un système de transmission de signal de parole Llinvention se rapporte à la transmission de la parole, et plus particulièrement à procédé et à un dispositif de réduction de la perception du bruit dans un système de transmission de signal de parole. L'expérience montre que, lorsque la parole est perturbée pendant des durées relativement longues, de Q,5 à 10 millisecondes par exemple, le bruit est perceptible et rend l'audition désagréable bien avant que l'intelligibilité ne soit affectée. Par contre, lorsque le bruit est supprimé pendant les perturbations, l'audition s'effectue dans des conditions convenables, la perception de la parole étant très peu affectée alors par ces perturbations. L'invention a pour objet de réduire encore la perception des perturbations en utilisant le fait que pendant 80s6 du temps la parole est dite "voisée" Cest-a'-dire que le signal temporel représentatif de la parole est périodique, sa période etant la période de mélodie. Pour cela, le procédé suivant l'invention et le dispositif correspondant, permettent de remplacer, pendant la durée d'une perturbation, le bruit par un signal périodique a la période de mélodie. Suivant l'invention le procédé de réduction de la perception du bruit dans un système de transmission de signal de parole, est caractérisé en ce qu'il consiste à détecter les perturbations dans le signal de parole reçu, à mesurer la période de mélodie du signal de parole, et à remplacer lors des perturbations le signal perturbé par le signal de parole antérieur retardé d'une période de mélodie ou d'un nombre entier de périodes de mélodie. L'invention a également pour objet un dispositif de réduction de la perception du bruit destiné à la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques appa ra?trone à laide de la description qui suit en référence aux figures annexées. > La figure 1 est un schéma synoptique d'un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention. - Les figures 2 et 3 sont des schémas de détails d'éléments du schéma synoptique de la figure 1. - La figure 4 représente un second mode de réalisation du dispositif suivant l'invention. Sur la figure 1, l'entrée E est destinée à recevoir un signal analogique de parole. Cette entrée E est reliée d'une part à l'entrée d'un circuit de détection de perturbations, 1, d'autre part, par l'intermédiaire d'une voie directe à la première entrée d'un commutateur 2, et enfin par l'intermédiaire d'une voie retardée à la seconde entrée du commutateur 2. Cette voie retardée comporte un circuit à retard ajustable, 3 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas 4, la sortie de ce filtre passe-bas étant reliée à la seconde entrée du commutateur 2. Pour la commande du circuit à retard 3, le dispositif comporte un circuit de mesure de période 5 dont l'entrée est reliée à la sortie du commutateur 2, la sortie de ce circuit de mesure de période étant reliée à l'entrée d'un circuit de commande 6 dont la sortie est reliée à l'entrée de commande de retard, CR, du circuit à retard 3. La sortie S du commutateur 2 constitue la sortie du dispositif. Le signal étant analogique, le commutateur électronique doit être symétrique et équilibré par rapport au signal de commande. Une commutation progressive peut également être utilisée. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante: en l'absence de perturbation, la sortie du circuit de détection de perturbations commande le commutateur 2 de façon que l'entrée E soit reliée directement à la sortie S via la voie directe et la position I du commutateur. Lors de la détection du début d'une perturbation par le circuit 1, la sortie de ce circuit commande le changement de position du commutateur qui passe alors dans la position II qui relie la sortie du- filtre passe-bas à la sortie S du commutateur. Ainsi, en cas de détection de perturbations, le signal à la sortie S du dispositif est le signal d'entrée retardé d'une durée fixée par la boucle comportant le circuit de mesure de période et le circuit de commande.Le circuit de mesure de période mesure la période de mélodie du signal de parole, et le circuit de commande 6 permet d'ajuster le retard introduit par le circuit à retard 3 à une période ou à un nombre entier de périodes de mélodie, ce nombre étant fonction de la durée de la perturbation détectée. Le circuit à retard 3 peut être réalisé avec un registre à transfert de charge, et, comme il est connu, pour régler le retard introduit par ce dispositif à transfert, la période du signal de commande appliqué sur l'entrée de commande CR est ajustée. Le filtre passe-bas 4 permet de fournir un signal dans la bande téléphonique, débarrassé des résidus de l'échantillonnage du registre à transfert de charge. Un mode de réalisation de chacun des circuits 5 et 6 est décrit plus en détails ci-après, en référence aux figures 2 et 3. La figure 2 représente un mode de réalisation du circuit de mesure de période 5, et comporte en série un filtre passe-bande il recueillant le maximum d'énergie du signal de parole dans la bande 0,3 à 1,2 KHz, un détecteur 52 suivi d'un. filtre passe-bas 53. La sortie du filtre passe-bas 53 est reliée à l'entrée d'un amplificateur limiteur 54 qui fournit un signal. rectangulaire à la fréquence de mélodie du signal de parole. La sortie de cet amplificateur limiteur est reliée à l'entrée d'un circuit de derivation 55. La sortie de ce circuit de dérivation constitue la sortie du circuit de mesure de période 5 et délivre des impulsions périodiques à la période de mélodie du signal de parole.Lorsque plusieurs impulsions successives d'amplitudes différentes sont présentes à la sortie du circuit de dérivation, seule celle d'amplitude la plus grande est prise en compte par le circuit de commande 6 qui suit. Ce mode de réalisation du circuit de mesure de la période de mélodie est simple et ne permet pas d'assurer que des impulsions caractéristiques de la fréquence double de la fréquence de mélodie, harmonique 2, ne seront pas retenues. Mais cela est sans inconvénient pour le dispositif de réduction de la perception du bruit, . car la précision requise par exemple dans les appareils du type Vocodeurs. n'est pas nécessaire. En effet, si la mesure ne permet pas de lever l'ambiguité entre le fondamental et l'harmonique 2, c'est que le signal voisé est quasi périodique également à la fréquence de cet harmonique. En conséquence, le signal antérieur d'une demi période de mélodie a sensiblement la même forme que le signal de la demi période suivante. La figure 3 représente un mode de réalisation du circuit de commande 6 du circuit à retard 3 et comporte un multivibrateur astable 61 dont la sortie est reliée d'une part à un circuit à retard 62, et d'autre part à l'entrée de commande d'un circuit de transfert 66. Le rôle du multivibrateur 61 est d'éliminer les impulsions successives distantes d'un intervalle inférieur à la durée la plus longue des perturbations que l'on souhaite prendre en compte. Ce circuit a donc pour résultat que la mesure de période est en fait le plus petit multiple de la période dont la durée est plus grande que la durée de la perturbation attendue. En effet, si le signal est stationnaire, le dispositif fonctionne encore correctement si le retard qui est alors introduit reste un multiple de la période de mélodie. La sortie du circuit à retard 62 est reliée à l'entrée d'un compteur 63.Une horloge 64 délivre un signal d'horloge à un diviseur 65, la sortie de ce diviseur étant reliée à l'entrée d'horloge du compteur 63. La sortie multiple de ce compteur 63 est reliée à l'entrée correspondante d'un registre 67 via un circuit de transfert 66. La sortie du registre 67 est reliée à l'entrée d'un diviseur à rang variable 68 qui fournit le signal d'horloge appliqué au circuit à retard 3 pour la commande du retard. Le diviseur à rang variable 68 a une entrée de commande reliée à la sortie de l'horloge 64. Ce circuit de commande fonctionne de la manière suivante: la mesure de la durée de la perturbation est effectuée par comptage dans le compteur 63 du nombre d'impulsions P provenant du diviseur 65, entre deux impulsions à la sortie du multivibrateur 61. Le diviseur 65 est luimême commandé par l'horloge 64, qui commande également le diviseur à rang variable 68 dont le rang de division P est en mémoire dans- le registre 67. Lorsqu'une impulsion est appliquée à l'entrée du circuit de commande 6, une impulsion de commande est transmise au circuit de transfert 66 pour qu'il transfère le contenu du compteur 63 dans le registre 67. Avec un faible retard donné par le circuit à retard 62, le compteur 63 est remis à zéro par la même impulsion qui a commandé le transfert, et il recommence immédiatement son comptage. La valeur de division du diviseur fixe 65, N, est égale au nombre d'étages du registre à transfert de charges 3 utilisé comme circuit à retard. Lorsque ce registre a reçu N impulsions successives, le signal a traversé le circuit à retard. P étant-le rang de division du diviseur à rang variable 68, et H la fréquence d'horloge de l'horloge 64, la période du signal de commande CR est P/H et le retard introduit par le circuit à retard 3 est NxP/H. P étant obtenu par comptage à la fréquence H/N de la période du signal, T = PN/H est bien la valeur du retard. A titre d'exemple les valeurs numériques peuvent être les suivantes: la fréquence de l'horloge 31 est choisie égale à 4 MHz. Le facteur N du diviseur fixe, qui correspond également au nombre d'étages du registre à décalage à transfert de charges 3, est égal à 125. Pour une fréquence de mélodie M égale à 64 Hz, NxM = H/P = 8 KHz, ce qui donne P = 500. Une variation de une unité sur la valeur de - P soit P - 499 correspond à une fréquence de mélodie M = 64,13 Hz soit H/P = NxM = 8,016 KHz. Ce qui correspond à une faible variation de la fréquence de mélodie M. Pour les cas les plus défavorables, voix de femmes, M est de l'ordre de 300 Hz; soit M = 320 Hz, H/P = NxM = 40 KHz, ce qui correspond à P = 100.Pour une variation de une unité du rang du compteur, soit P = 101, H/P = 38,46 KHz ce qui correspond à une fréquence de mélodie égale 307,69 Hz. On vérifie que même dans ce cas la précision de l'ajustement du retard correspond à une variation de période de mélodie 2 à 3%, la valeur absolue de la précision de la mesure de la période étant constante et égale à 31,2 microsecondes. Cette précision est suffisante pour l'application envisagée. Dans ce circuit, il est également possible d'anticiper la détection de la perturbation en introduisant un retard entre l'entrée E du dispositif et le point commun à la voie directe et à la voie retardée. Ce retard est alors ajusté en fonction de la durée nécessaire à la détection - de la perturbation. Pour la détection des perturbations dans le circuit 1, plusieurs méthodes sont possibles. Dans le cas où le signal de parole est sous forme analogique à bande limitée par exemple 0,3 - 3 KHz, il est possible de détecter la perturbation par la présence d'un signal dans la bande extérieure à la bande vocale, c'est-à-dire inférieure à 300 Hz ou supérieure à 3 KHz. Si le signal de parole est sous forme numérique il est possible de transmettre le signal codé avec un code détecteur d'erreurs, 4e circuit de détection de perturbations vérifiant à partir du code que le message reçu appartient bien au signal transmis et n'est pas un signal perturbateur. La figure 4 représente une variante de réalisation du dispositif dans le cas où le signal de sortie du démodulateur appliqué au dispositif suivant l'invention est un signal numérique. En effet le circuit de mesure de période 5 peut être réalisé sous forme numérique, la fonction inverseur est alors incluse dans le traitement numérique. Dans ce mode de réalisation, l'entrée E du dispositif est reliée à la première entrée d'un commutateur 101 dont la sortie est reliée à l'entrée d'une mémoire 100 organisée en mémoire tournante modulo le nombre d'adresses possibles; ce nombre d'adresses est fonction de la durée maximale des perturbations attendues, soit 50 à 100 millisecondes de parole par exemple. Un registre d'index d'écriture 102 et un registre d'index de lecture 103 ont leurs sorties reliées aux entrées d'adressage d'écriture et de lecture de la mémoire 100.Le registre d'index écriture 102, donnant l'adresse d'écriture des données entrantes, est incrémenté par une horloge 104; de même le registre d'adresse de lecture des données sortantes est décalé en l'absence de perturbation d'un pas fixe par rapport au registre d'index écriture et commandé par la même horloge 104. La période de l'horloge 104 est celle de la trame utilisée soit par exemple 8 kilobits par seconde pour de la parole codée en PCM, et 16 ou 32 kilobits par seconde pour un codage delta. Le décalage fixe entre les registres d'écriture et de lecture dans la mémoire 100 permet la compensation des retards liés entre autres à la détection des perturbations.La sortie de la mémoire 100 est reliée à l'entrée d'un convertisseur numérique-analogique 105. - La sortie de ce convertisseur est la sortie du dispositif, et est également reliée à l'entrée d'un circuit de mesure de période 5. Ce circuit de mesure de période peut être exactement semblable à celui décrit en référence à la figure 2. Dans ce mode de réalisation, la suppression des données reçues pendant une perturbation et leur remplacement par les données correspondantes d'une période de mélodie antérieure du signal sont obtenus en introduisant un décalage supplémentaire fonction de la période de mélodie et de la durée de la perturbation entre le registre-index d'écriture et le registre index de lecture. Le circuit de commande de retard est voisin du circuit de commande de retard décrit en référence à la figure 3: ce circuit comporte un circuit à retard 62 relié à la sortie du circuit de mesure de période, cette sortie étant également reliée à l'entrée de commande d'un circuit de transfert 66. La sortie du circuit à retard est reliée à l'entrée de remise à zéro d'un compteur 63 qui compte à la fréquence de l'horloge 104.La sortie du compteur 63 est reliée à l'entrée du circuit de transfert 66 dont la-sortie est reliée à l'entrée d'un registre 67. La sortie de ce registre 67 est reliée à la première entrée d'un additionneur 70. Le circuit 1 de détection de perturbations dont l'entrée est reliée à l'entrée de modulation E a sa sortie reliée d'une part à l'entrée de commande du commutateur 101, d'autre part à une entrée de commande d'un circuit de décalage, 71 et enfin à une entrée de commande du registre d'index d'écriture 102. Ce circuit 71 a une seconde entrée de commande reliée à la sortie du circuit de mesure de période 5 et deux sorties reliées à l'additionneur 70, l'une à l'entrée de commande de décalage d'adresses et l'autre à l'entrée de remise à zéro de ce décalage. Lors de la détection d'une perturbation, une impulsion à la sortie du circuit de mesure de période commande le décalage du registre index de lecture 103 par l'additionneur 70, le contenu P du registre 67, correspondant à la durée de la période de mélodie mesurée en nombre d'impulsions d'horloge, étant ajouté à l'adresse précédente donnée par le registre index de lecture et gardée en mémoire dans l'additionneur 70. Tant que la perturbation se prolonge, chaque impulsion à la sortie du circuit de mesure de période 5 commande l'addition du contenu P du registre 67 à l'index de lecture précédent. Ainsi, en cas de perturbation de longue durée le dispositif repète la dernière période du signal non perturbé mis en mémoire.Lors de la détection de la fin de la perturbation, le changement d'état du signal de sortie du circuit de détection 1 provoque la remise à zéro du decalage supplémentaire introduit pendant la perturbation dans le registre index de lecture 103. Par ailleurs, la sortie de la mémoire 100 est reliée à la seconde entrée du commutateur 101. Le but de cette disposition est d'inscrire dans la mémoire 100, aux adresses indiquées par l'index d'écriture et pendant toute la durée des perturbations, les données de sortie de cette mémoire au lieu d'y inscrire le bruit correspondant à la perturbation.Ainsi, pendant toute la durée de la perturbation, les informations numériques erronées sont remplacées par celles qui proviennent d'une période antérieure telles qu'elles sont extraites de la mémoire 100 sous la commande du registre index de lecture 103. D'autre part, pour tenir compte du décalage des index de lecture et d'écriture, le signal de sortie du circuit de détection de perturbations 1 appliqué à l'entrée du registre index d'écriture 102 permet de rendre identique l'adresse d'écriture et l'adresse de lecture pendant toute la durée de la perturbation, en anticipant l'écriture du décalage d'adresse entre ces deux registres pendant la durée de la perturbation. En l'absence de perturbation, le décalage entre les registres index d'écriture et de lecture est rétabli à sa valeur normale. Ainsi, lorsque les perturbations sont de durée inférieure à la période de mélodie du signal de parole, ce système permet de remplacer une partie perturbée du signal par la partie correspondante de la période de mélodie précédente ou distante d'un nombre entier de périodes, ce nombre étant toujours le plus petit possible pour chacune des parties de signal perturbé. Ceci est obtenu par l'écriture dans la mémoire des éléments binaires retardés d'une ou plusieurs périodes aux lieu et place des éléments binaires erronés pendant la perturbation. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. En particulier, il est possible avec un signal de parole démodulé numérique, d'utiliser un dispositif analogique tel que celui représenté sur la figure 1, qui serait placé après le convertisseur numérique analogique. Par ailleurs, dans les deux modes de réalisation, le circuit de mesure des la période de mélodie a son entrée reliée à la sortie S du dispositif. I1 est églament possible de connecter ce circuit en un autre point du dispositif et par exemple à l'entrée E du dispositif lorsque cette entrée reçoit un signal analogique. De plus l'exemple de réalisation donné du circuit à retard 3, registre à transfert de charges, peut être remplacé par tout autre circuit permettant d'introduire dans la voie retardée un retard ajustable. Le circuit de commande 6 doit évidemment être adapté au circuit à retard utilisé. Enfin un microprocesseur peut avantageusement intégrer l'ensemble du traitement logique assurant les différentes commandes ainsi que la mémoire dans le cas où le signal reçu est un signal numérique Le procédé et le dispositif suivant l'invention sont applicables en particulier aux systèmes de transmission par paquets sur des paliers de fréquences différentes. En effet dans ce cas les perturbations sont dues au brouillage sur une fréquence déterminée, qui se traduit par le brouillage à la fréquence du signal brouilleur de paliers isolés dans la suite des paliers. Dans ce cas il est facile de détecter la perturbation et le dispositif suivant l'invention permet de remplacer le signal démodulé de ce palier par le signal démodulé de la période de mélodie antérieure. REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction de la perception du bruit dans un système de transmission de signal de parole, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter les perturbations dans le signal de parole reçu, à mesurer la période de mélodie du signal de parole, et à remplacer lors des perturbations le signal perturbé par le signal de parole antérieur retardé d'une période de mélodie ou d'un nombre entier de périodes de mélodie. 2. Dispositif de réduction de la perception du bruit dans un système de transmission de signal de parole reçu en analogique destiné à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de détection de perturbations (1), un circuit de mesure de la période de mélodie du signal de parole (5) associé à un circuit de commande de retard (6), et une voie directe et une voie retardée dont les sorties sont reliées aux entrées d'un commutateur (2) ayant une sortie qui constitue la sortie (S) du dispositif, la sortie du circuit de détection de perturbations (1) étant reliée à l'entrée de commande du commutateur de façon que l'entrée (E) soit reliée à la sortie (S) par la voie directe en l'absence de perturbation, et par la voie retardée en présence de perturbation, et la sortie du circuit de commande de retard étant reliée à une entrée de commande de la voie retardée pour ajuster le retard introduit dans cette voie à un nombre entier de périodes de mélodie du signal de parole. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de mesure de période (5) a son entrée reliée à la sortie (S) du dispositif. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la voie retardée comporte un registre mémoire à transfert de charges (3) suivi d'un circuit de filtrage des résidus d'échantillonnage (4), l'entrée de commande de la voie retardée étant l'entrée d'horloge de décalage du registre à transfert de charges, et le circuit de commande fournissant un signal d'horloge à- cette entrée dont le rythme est fonction de la période de mélodie. 5. Dispositif de réduction de la perception du bruit dans un système de transmission de signal de parole reçu en numérique, destiné à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de détection de perturbations (1), un circuit de mesure (5) de la période de mélodie du signal reçu converti en signal analogique, un circuit de commande de retard (6), et une mémoire (100) organisée en mémoire circulante, la sortie du circuit de détection de perturbations (1) et la sortie du circuit de mesure de période (5) étant reliées à des entrées correspondantes du circuit de commande de retard (6) dont la sortie est reliée à l'entrée d'adressage de lecture de la mémoire, le circuit de commande de retard déterminant le décalage d'adresses de lecture supplémentaire, fonction de la période de mélodie mesurée, à effectuer pour la lecture de la mémoire lors de la détection d'une perturbation pour que le signal lu soit le signal antérieur retardé d'un nombre entier de périodes de mélodie. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'entrée (E) du dispositif est reliée à l'entrée de la mémoire (100) par l'intermédiaire d'un commutateur (101) dont la deuxième entrée est reliée à la sortie de la mémoire (100), ce commutateur ayant une entrée de commande reliée à la sortie du circuit de détection de perturbations (1), de façon que les données reçues pendant les perturbations soient remplacées par les données correspondantes d'une période de mélodie antérieure non perturbée. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte un microprocesseur intégrant l'ensemble des circuits numériques et logiques du dispositif.