Extensió de l'ample de banda de senyals de veu de banda estreta

Abstract

[ANGLÈS] Many telecommunication systems and internet networks (VoIP systems) transmit narrowband speech signals, i.e. signals with a frequency band from 300-3400 Hz, and a sampling frequency of 8 kHz. In order to improve speech quality, it is desirable to artificially increase the bandwidth on both sides of the frequency spectrum. Typically, we would like to transform narrowband speech to wideband speech with approximately 8 kHz bandwidth, and 16 kHz sampling frequency. In this final degree project, many different techniques of audio bandwidth extension have been developed, from less to more complexity and the improvement of the quality regarding the original signal has been analysed by audio testing. First, nonmodel-based algorithms have been developed, like oversampling and imaging that make use of the spectral components that occur when upsampling. Next model-based algorithm like linear mapping has been implemented. After all, both methods have been compared with a CMOS listening test to show the subjective differences between them.

[CASTELLÀ] La mayoría de los sistemas de transmisión de voz en telecomunicaciones y redes de internet (VoIP) transmiten las señales en banda estrecha, es decir, señales cuyas componentes frecuenciales oscilan entre los 300 Hz y los 3400 Hz (utilizando una frecuencia de muestreo de 8 kHz), Para poder mejorar la calidad auditiva de estos señales, existen técnicas que permiten aumentar este ancho de banda hasta los 8000 Hz con una frecuencia de muestreo de 16 kHz. En este trabajo de fin de grado se han analizado diferentes técnicas de ensanchado del ancho de banda sobre señales de banda estrecha, de menor a mayor complejidad, y se han analizado auditivamente las mejoras en la claridad del señal respecto del señal original. Primero, usando sistemas no basados en el modelo fuente-filtro, como por ejemplo, las réplicas en frecuencia que aparecen cuando se interpola un señal. Después, con técnicas basadas en el modelo fuente-filtro como la modulación en frecuencia para el ensanchamiento del señal de excitación o el mapeo lineal para estimar el envolvente espectral del señal. También se han realizado tests auditivos CMOS para mostrar las diferencias subjetivas entre ambas técnicas, además de calcular la distancia Itakura para tener una referencia de una distancia objetiva.

[CATALÀ] La majoria dels sistemes de transmissió de veu en telecomunicacions i xarxes d’internet (VoIP) transmeten els senyals en banda estreta, és a dir, senyals amb components freqüencials entre els 300 Hz i els 3400 Hz (utilitzant una freqüència de mostreig de 8 kHz). Per a poder millorar la qualitat auditiva d’aquests senyals, existeixen tècniques que permeten augmentar aquest ample de banda fins als 8000 Hz amb una freqüència de mostreig de 16 kHz. En aquest treball de fi de grau, s’han analitzat diferents tècniques d’eixamplament de l’ample de banda de senyals de banda estreta, de menor a major complexitat i s’ha analitzat auditivament la millora en la claredat del senyal respecte al senyal original. Primer, utilitzant sistemes no basats en el model font-filtre, com per exemple, les rèpliques en freqüència que apareixen quan interpolem un senyal. Després, amb altres tècniques basades en el model font-filtre com per exemple la modulació en freqüència per a l’eixamplament de l’excitació del senyal o el mapeig lineal per a eixamplar l’envolupant espectral del senyal. També s’ha realitzat un test auditiu CMOS per a mostrar les diferències subjectives entre ambdues tècniques. També s'ha calculat la distància Itakura entre els senyals per a tenir una referència d'una distància objectiva entre els senyals.