專利名稱：數(shù)字語聲混合的數(shù)據(jù)交織方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種語聲混合方法，特別是涉及一種用于分布式多方會議系統(tǒng)的語聲混合方法。
目前，應(yīng)用于多點(diǎn)會議系統(tǒng)的語聲混合算法，主要有“選大”算法和“線性疊加”算法兩大類，有現(xiàn)成的專用集成電路(ASIC)芯片可供選用，如摩托羅拉(MOTOROLA)公司的“八選一”芯片(MC145611)和敏迪(MITEL)公司的“四路疊加”芯片(MT8924)。“選大”算法(如MC145611)是將需要混合的幾路語聲信號按數(shù)據(jù)進(jìn)行能量比較，根據(jù)比較的結(jié)果，選擇能量最大的一路信號作為輸出，產(chǎn)生混合的效果?！熬€性疊加”算法(如MT8924)則是將輸入的幾路語聲信號逐數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值求和，從而獲得混合的語聲信號。選大”算法采取“非此即彼”的選擇方法，任何時刻只能有一路輸入語聲被選中。如果輸入話路中有多于一路的語聲信號同時激活(即正在講話)，未被選中的話路就會出現(xiàn)“卡音”，即聲音被“剪頭去尾”，影響混合后的語聲信號的音質(zhì)。對于“線性疊加”算法來說，當(dāng)輸入信號的動態(tài)范圍較大時，由于疊加后的信號動態(tài)范圍有較大幅度的增加，輸出信號的幅值有可能溢出，導(dǎo)致音質(zhì)惡化。當(dāng)輸入語聲信號的能量較小時，噪聲疊加使得輸出信號的信噪比隨輸入話路的增加而急劇下降，造成音質(zhì)惡化，故“線性疊加”算法一般不適合于超過四路的語聲信號的混合?！斑x大”算法和“線性疊加”算法的共同缺點(diǎn)是復(fù)雜度高、造價高，音質(zhì)差，尤其不適用于分布式的多點(diǎn)會議系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)雜度低、音質(zhì)優(yōu)良、尤其適于分布式多點(diǎn)會議系統(tǒng)語聲混合方法。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它首先對輸入到終端的N路數(shù)字語聲碼流，按一定規(guī)律進(jìn)行數(shù)據(jù)交織，產(chǎn)生一個語聲混合碼流，然后，以標(biāo)準(zhǔn)取樣速率Fc(＝8kHz)的N倍(N·Fc)為幀觸發(fā)頻率，對這個語聲混合碼流進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)和低通濾波，在不增大輸出語聲信號的動態(tài)范圍和不降低其信噪比的情況下，實(shí)現(xiàn)多路語聲信號的混合。數(shù)據(jù)交織形成混合碼流的過程將N路輸入數(shù)字語聲，按其隨意選定的次序，進(jìn)行交織排列，并保證在隨后的各幀中次序不變，即N路對應(yīng)關(guān)系不變，使N個數(shù)據(jù)語聲組成一個復(fù)幀?；旌洗a流由一個個復(fù)幀組成；每個復(fù)幀由0到N-1共N個時隙組成；每個時隙固定地包含某一路輸入語聲的數(shù)據(jù)，即0時隙包含第0路輸入語聲的數(shù)據(jù)，1時隙包含第1路輸入語聲的數(shù)據(jù)，依此類推；以上所形成的混合碼流送入解碼器中，并以標(biāo)準(zhǔn)取樣頻率Fc的N倍(N·Fc)為幀觸發(fā)頻率對其進(jìn)行解碼，獲得的模擬信號就包含了所有的N路輸入語聲信息。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是眾所周知，數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)電路的基本功能是將通過解碼輸入數(shù)字信號的包絡(luò)提取出來，而且，當(dāng)數(shù)字信號的取樣頻率滿足奈奎斯特取樣條件時，包絡(luò)信號就是原來的模擬信號。顯然，由上面的說明可知，對任意一個時隙的數(shù)字信號，該數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)電路均能滿足奈奎斯特取樣條件的要求，從而，解碼后的輸出信號必定包含了全部的N路輸入語聲信息。輸出模擬信號功率由各個時刻的幅值決定，而輸出模擬信號在各個時刻的幅值又由相應(yīng)的輸入數(shù)字信號的幅值決定。這樣，由上述的數(shù)據(jù)交織方案和復(fù)幀結(jié)構(gòu)可以看出，輸出模擬信號的功率的功率是所有各路輸入模擬信號功率的平均值。從而證明本方案具有以下幾個方面的性能優(yōu)勢1)輸出模擬信號的功率是輸入的N路模擬信號功率的平均值，無論參數(shù)N有多大，輸出模擬信號都不會因?yàn)閯討B(tài)范圍過大而造成溢出。這樣，就克服了線形疊加算法在N較大時容易溢出的缺點(diǎn)。
2)因?yàn)檩敵瞿M信號包含了全部的輸入信息，該方案又能很好地避免選大算法在N較大時的“卡音”現(xiàn)象，即對輸入語聲信號的“剪頭去尾”。
3)將語聲混合與數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)的過程結(jié)合在一起完成，既降低系統(tǒng)成本，又獲得良好的語聲音質(zhì)。
4)語聲混合的多點(diǎn)處理(MP)功能出各個通信終端自行完成，混合的語聲信號不必再送回到通信網(wǎng)絡(luò)上去，使之適用于分布式多方會議系統(tǒng)。


圖1 數(shù)據(jù)交織方法系統(tǒng)2 數(shù)據(jù)交織過程示意3 數(shù)據(jù)交織方法方框圖下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明；圖1是數(shù)據(jù)交織方法電路方框圖，其中右邊虛線方框中的部分為本方法的電路部分。S0、S1、…、SN-1是N個模擬語聲信號，以標(biāo)準(zhǔn)取樣速率Fc(8KHz)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)，得到
路數(shù)字化語聲碼流，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁鱾€通信終端。在每一個通信終端，數(shù)字化語聲碼流
首先按照圖2.和圖3.所示的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)交織，得到混合后的語聲碼流
。然后，以Fd＝N·Fc的幀觸發(fā)頻率，對混合后的語聲碼流
進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)，再經(jīng)過低通濾波處理，濾去高頻噪聲，就得到混合后的模擬語聲信號S∑。
數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)模塊和通常的數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)電路基本相同，只是其幀觸發(fā)頻率的上限Fmax受到輸入語聲碼流數(shù)量N和標(biāo)準(zhǔn)取樣速率Fc的限制，要滿足條件Fmax≥N·Fc。數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)模塊接收到混合碼流后，以幀觸發(fā)頻率Fd＝N·Fc對其進(jìn)行解碼。這相當(dāng)于以Fc的幀觸發(fā)頻率分別對各路輸入語聲交替進(jìn)行解碼，從而獲得包含各路輸入語聲的混合模擬信號。
圖2為數(shù)據(jù)交織過程示意圖，表示了N路輸入語聲碼流經(jīng)數(shù)據(jù)交織組成混合碼流的過程。其中，
是N個輸入語聲碼流，
為經(jīng)數(shù)據(jù)交織產(chǎn)生的混合語聲碼流，下標(biāo)n為數(shù)據(jù)序號，1/Fc為數(shù)據(jù)交織前各路輸入語聲碼流中相鄰數(shù)據(jù)之間的間隔，1/Fd為經(jīng)數(shù)據(jù)交織后混合碼流中相鄰數(shù)據(jù)之間的間隔。數(shù)據(jù)交織通過由輸入語聲碼流的數(shù)據(jù)重排來實(shí)現(xiàn)，重排的順序是在電路開始工作前隨意確定的，一旦確定，在電路的整個工作過程中，不能改變，即N路對應(yīng)關(guān)系不變。圖2中的虛線表明了一種數(shù)據(jù)排列順序混合碼流的第0個數(shù)據(jù)
等于第0路輸入碼流的第0個數(shù)據(jù)
，即
混合碼流的第1個數(shù)據(jù)
等于第1路輸入碼流的第0個數(shù)據(jù)
，即
混合碼流的第N-1個數(shù)據(jù)
等于第N-1路輸入碼流的第0個數(shù)據(jù)
，即
，至此產(chǎn)生第一個復(fù)幀。
然后，混合碼流的第N個數(shù)據(jù)
等于第0路輸入碼流的第1個數(shù)據(jù)
，即
混合碼流的第N+1個數(shù)據(jù)
等于第1路輸入碼流的第1個數(shù)據(jù)
，即
混合碼流的第2N-1個數(shù)據(jù)
等于第N-1路輸入碼流的第個樣1點(diǎn)
，即
，至此產(chǎn)生第二個復(fù)幀。
以此類推，經(jīng)上述交織，得到一個包括N路輸入語聲信息的混合碼流。這個數(shù)據(jù)排列的過程叫數(shù)據(jù)交織。
圖3為本發(fā)明的一個具體實(shí)施方案。其中數(shù)據(jù)交織過程由可編程器件(EPM7128)和存儲器(RAM，IDT6116)來實(shí)現(xiàn)。上層應(yīng)用軟件通過系統(tǒng)總線將從通信網(wǎng)絡(luò)接收到的N路語聲碼流及相應(yīng)地址和控制信號傳送到可編程器件?？删幊唐骷环矫娌煌５貙⒔邮盏降恼Z聲碼流，按字節(jié)逐個寫入存儲器，同時又不停地將語聲碼流的數(shù)據(jù)從存儲器讀出來。在存儲器的寫入和讀出過程中，并不是一對一的讀入讀出操作關(guān)系，而是多個字節(jié)的讀入對應(yīng)于一個字節(jié)的讀出?？删幊唐骷ㄟ^變換地址信號，使讀出存儲器地址訪問順序與寫入RAM的地址訪問順序有所不同，并維持上述的對應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)語聲數(shù)據(jù)的重排，即數(shù)據(jù)交織。經(jīng)過交織的數(shù)據(jù)隊(duì)列在可編程器件中完成并一串變換，產(chǎn)生混合碼流。數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A，MC145480)電路以幀觸發(fā)頻率Fd=N·Fc對混合碼流進(jìn)行解碼，經(jīng)低通濾波器處理，就得到混合后的語聲信號。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字語聲混合的數(shù)據(jù)交織方法，其特征是該方法是將N路輸入到終端的數(shù)字語聲，按其隨意選定的次序，進(jìn)行交織排列，并保證在隨后的各幀中次序不變，即N路對應(yīng)關(guān)系不變，使N個數(shù)字語聲組成一個復(fù)幀；混合碼流由一個個的復(fù)幀組成；每個復(fù)幀由0到N-1共N個時隙組成，每個時隙固定地包含某一路輸入語聲的數(shù)據(jù)，即0時隙包含第0路輸入語聲的數(shù)據(jù)，1時隙包含第1路輸入語聲的數(shù)據(jù)，依此類推；當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(D/A)接受到混合碼流后，以標(biāo)準(zhǔn)取樣速率Fc的N倍(N·Fc)為幀觸發(fā)頻率對其進(jìn)行解碼，獲得的模擬信號就包含了所有的N路輸入語聲信息。
全文摘要
一種數(shù)字語聲混合的數(shù)據(jù)交織方法,涉及一種語聲混合方法。該方法是將N路輸入到終端的數(shù)字語聲,按隨意選定的次序進(jìn)行交織排列,并俁證在隨后的各幀中次序不變,產(chǎn)生一個混合碼流;數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)模塊接收到混合碼流后,以標(biāo)準(zhǔn)取樣速率Fc的N倍(N·Fe)為幀觸發(fā)頻率,對其進(jìn)行解碼,獲得包含各路輸入語聲的混合模擬信號。該方法提供了一種復(fù)雜度低、音質(zhì)優(yōu)良、適用于分布式多點(diǎn)會議系統(tǒng)的數(shù)字語聲混合方法。
文檔編號H04J3/00GK1248836SQ9911104
公開日2000年3月29日 申請日期1999年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月29日
發(fā)明者馬金明, 丁曉明, 裘正定 申請人:北方交通大學(xué)