對高帶信號進行幀錯誤隱藏的方法及裝置的製作方法

2023-07-23 06:01:56 1

專利名稱：對高帶信號進行幀錯誤隱藏的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及信號解碼技術，具體涉及一種對高帶信號進行幀錯誤隱藏的 方法及裝置。
背景技術：
大多數傳統的語音編解碼器的語音信號帶寬一般較低，只有少數語音編 解碼器是寬帶的。由於近來網絡技術的發展，網絡傳輸速率越來越高，對寬 帶語音編解碼器需求也越來越多，有的語音編解碼器的帶寬甚至達到超寬帶
(50Hz-14000Hz)和全帶(20Hz-20000Hz )。
為了使新的寬帶語音編解碼器與傳統的語音編解碼能夠兼容互通，有的 語音編解碼器分為多層。以下以包含兩層的語音編解碼器為例進行說明。
包含兩層的語音編解碼器的編碼端首先通過一個分析正交鏡像濾波器將 輸入信號分為高帶信號和低帶信號，低帶信號輸入到低帶編碼器中進行編碼， 高帶輸入信號輸入到高帶編碼器中進行編碼。獲得的低帶數據和高帶數據通 過碼流復用編碼器組合成碼流，傳送出去。低帶信號是指信號範圍處於信號 帶寬較低段的信號，高帶信號是指信號範圍處於信號帶寬較高段的信號。例 如輸入信號帶寬為50Hz-7000Hz，對應的低帶信號帶寬可以為50Hz-4000Hz， 高帶信號帶寬可以為4000Hz-7000Hz。在解碼端通過語音解碼器進行解碼，碼 流經過碼流解復用分解成低帶碼流和高帶碼流，分別輸入到低帶解碼器和高帶信號和高帶信號。低帶信號和高帶信號再經過 合成正交鏡像濾波器，可以合成最終輸出的語音信號。
目前網絡協議承載語音(VoIP, Voice over IP)應用和無線網絡語音應 用越來越廣泛，語音的傳輸需要實時可靠的傳送較小的數據包。當一個語音 幀在傳輸過程中被丟棄時，通常沒有時間重新傳送丟棄的幀。同樣的，當一 個語音幀經過一段較長的路由而在需要播放時不能及時到達，則這個語音幀 也失去了存在的意義，相當於一個丟失幀。因此在語音系統中，語音幀不能 到達或者不能及時到達，都被認為是丟失幀。
如果對丟失的幀不進行處理，則語音就會出現斷續的現象，大大影響語 音質量。因此對於幀丟失的情況，需要進行幀錯誤隱藏處理，即對丟失的語 音數據進行估計，用估計的數據替代丟失的數據，則可以在幀丟失環境中獲 得更好的語音質量。對於解碼的時候分為高帶信號和低帶信號的語音編解碼 器， 一般在幀錯誤隱藏的時候，也是分別對低帶信號和高帶信號進行幀錯誤 隱藏，然後再將幀錯誤隱藏後得到的高帶信號和低帶信號輸入到合成正交鏡 像濾波器，以合成最終輸出的語音信號。
幀錯誤隱藏從方法上劃分為插入、插值、再生等方法。 插入的幀錯誤隱藏方法包括拼接、靜音替代、噪聲替代和上幀重複等。 插值的幀錯誤隱藏方法包括波形替代、基音波形重複和時域波形修正等。再生方法包括編碼器參數插值、基於模型的再生方法等。基於模型的再 生方法的音質和運算複雜度都是最高的，而上幀重複方法的音質較好，運算 複雜度也不高。
因為低帶信號對音質的影響高於高帶信號對音質的影響，因此一般低帶 信號採用較高複雜度和較高音質的幀錯誤隱藏算法(例如，基音波形重複、 時域波形修正、編碼器參數插值和基於模型的再生方法)，高帶信號可以採用 較低複雜度和較低音質的幀錯誤隱藏算法，這樣可以取得音質和複雜度之間 的折衷。
現有技術的語音解碼器中，對低帶信號採用基音波形重複的幀錯誤隱藏， 而對高帶信號使用上幀重複並衰減的方法來進行幀錯誤隱藏。
基於上幀重複並衰減的方法得到的高帶信號恢復公式為 "")、""-外"，"=0,.."7V-1
其中^(")， "二G，…，7V-1是當前丟失幀恢復後的高帶信號，iV為一幀包
含的樣點個數，衰減係數"取值範圍是0到1之間的非負數。可以是一個常數, 如O. 8，也可以是一個根據連續丟包數自適應變化的變量。例如對於第一個丟 失幀，乘以一個較大的衰減係數，如O. 9,對於第二個及之後的連續丟失幀， 乘以一個較小的衰減係數，如O. 7。
在實現本發明的過程中，發明人發現該方法在信號具有較強周期性時不能很好的恢復高帶信號。當低帶信號和高帶信號同時具有一致的周期性，用 現有技術對高帶信號進行幀錯誤隱藏時，破壞了高帶信號原有的周期性，從 而降低了語音解碼器輸出的語音信號的音質。

發明內容
本發明實施例提供一種對高帶信號進行幀錯誤隱藏的方法，提高語音解 碼器輸出的語音信號的音質。
本發明實施例還提供一種高帶信號幀錯誤隱藏裝置，提高語音解碼器輸 出的語音信號的音質。
本發明實施例還提供一種語音解碼器，提高語音解碼器輸出的語音信號 的音質。
為達到上述目的，本發明實施例的技術方案是這樣實現的 一種對高帶信號進行幀錯誤隱藏的方法，包括 計算高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度； 判斷所述周期性強度是否大於或等於預先設置的閾值，是則採用基於基 音周期重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏；否則採用基 於上幀數據重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏。
一種高帶信號幀錯誤隱藏裝置，包括周期性強度計算模塊、基音周期重 復模塊和上幀數據重複模塊所述周期性強度計算模塊，用於計算高帶信號關於低帶信號基音周期信
息的周期性強度；判斷所述周期性強度是否大於或等於預先設置的闊值，是 則將當前丟失幀的高帶信號傳輸到所述基音周期重複模塊；否則將當前丟失 幀的高帶信號傳輸到所述上幀數據重複模塊；
所述基音周期重複模塊，用於採用基於基音周期重複的方法，對當前丟 失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏；
所述上幀數據重複模塊，用於採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟 失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏。
一種語音解碼器，包括碼流解復用模塊、低帶解碼器、高帶解碼器、 低帶信號幀錯誤隱藏裝置、高帶信號幀錯誤隱藏裝置和合成正交鏡像濾波器；
所述碼流解碼復用模塊，用於將輸入的碼流解復用分解為低帶碼流和高 帶碼流；
所述低帶解碼器和高帶解碼器，分別用於將低帶碼流和高帶碼流進行解 碼後，得到低帶信號和高帶信號；
所述低帶信號幀錯誤隱藏裝置，用於對低帶信號進行幀錯誤隱藏處理， 得到低帶信號的基音周期；
所述高帶信號幀錯誤隱藏裝置，用於計算高帶信號關於低帶信號基音周 期信息的周期性強度；判斷所述周期性強度是否大於或等於預先設置的闊值，是則釆用基於基音周期重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱
藏；否則採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯 誤隱藏；
所述合成正交鏡像濾波器，用於將幀錯誤隱藏處理後的低帶信號和高帶 信號合成最終輸出的語音信號。
與現有技術相比，本發明實施例所提供的技術方案，計算高帶信號關於 低帶信號基音周期信息的周期性強度；並判斷高帶信號關於低帶信號基音周 期信息的周期性強度是否大於或等於預先設置的閾值，是則判斷其關於低帶 信號基音周期信息的周期性強，採用基於基音周期重複的方法，對當前丟失 幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏，從而使得在高帶信號周期性強時，不會破壞 高帶信號的周期性，避免了由於破壞高帶信號的周期性而引起的語音信號音 質降低的問題。當高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度小於預 先設置的閾值時，則判斷高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性較弱， 採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏， 從而避免了在高帶信號周期性4艮弱時，避免了由於幀錯誤隱藏處理引入高頻 噪聲而引起的語音信號音質降低的問題。可見，本發明實施例的對高帶信號 進行幀錯誤隱藏處理的技術方案，提高了語音解碼器輸出的語音信號的音質。


圖1為本發明實施例中語音信號解碼器的結構圖2為本發明實施例中的對高帶信號進行幀錯誤隱藏的方法流程圖3為本發明實施例中高帶信號幀錯誤隱藏裝置的結構圖4為本發明實施例中基音周期重複模塊的結構圖5為本發明實施例中一種上幀數據重複模塊的結構圖6為本發明實施例中另一種上幀數據重複模塊的結構圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細說明。
圖1為本發明實施例中語音解碼器的結構圖。如圖1所示，該語音解碼 器包括碼流解復用模塊、低帶解碼器、高帶解碼器、低帶信號幀錯誤隱藏裝 置、高帶信號幀錯誤隱藏裝置和合成正交鏡像濾波器。
碼流解碼復用模塊將輸入的碼流解復用分解為低帶碼流和高帶碼流；低 帶碼流和高帶碼流分別由低帶解碼器和高帶解碼器進行解碼後，得到低帶信 號和高帶信號，然後再分別經低帶信號幀錯誤隱藏裝置和高帶信號幀錯誤隱 藏裝置的幀錯誤隱藏處理後，輸入合成正交鏡像濾波器，合成最終輸出的語 音信號。
本發明實施例中，低帶信號幀錯誤隱藏裝置對低帶信號進行幀錯誤隱藏, 所述低帶信號幀錯誤隱藏裝置向高帶信號幀錯誤隱藏裝置提供用於計算高帶信號周期性強度的低帶信號基音周期。
高帶信號幀錯誤隱藏裝置執行本發明實施例提供的對高帶信號進行幀錯
誤隱藏的方法，包括計算得到高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期 性強度；判斷高帶信號的周期性強度是否大於或等於預先設置的闊值，是則 採用基於基音周期重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏； 否則採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱 藏。
圖2為本發明實施例中對高帶信號進行幀錯誤隱藏的方法流程圖，圖3 為本發明實施例中高帶信號幀錯誤隱藏裝置的結構圖。以下結合圖2和圖3 對本發明實施例提供的對高帶信號進行幀錯誤隱藏的技術方案進行詳細說 明。
如圖2所示，本發明實施例中的對高帶信號進行幀錯-誤隱藏的方法包括 以下步驟
步驟700,利用低帶信號幀錯誤隱藏計算得到的低帶信號基音周期，計算 高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度。
本步驟中，低帶信號幀錯誤隱藏採用的是可以得到基音周期的幀錯誤隱 藏方法，例如可以是基於基音波形重複方法、基於模型的再生方法或包括基 音周期參數的基於編碼器參數插值方法。其中，基於模型的再生方法例如可以是基於線性預測模型再生的幀錯誤隱藏方法。
本步驟中，高帶信號幀錯誤隱藏裝置首先利用低帶信號幀錯誤隱藏計算
得到低帶信號基音周期^ ，再用高帶信號歷史緩沖^W計算高帶信號關於^
的周期性強度"(。。
通常，衡量信號周期性強度的函數有自相關函數、歸一化自相關函數等。 低帶信號幀錯誤隱藏計算得到的基音周期值可以基於對低帶信號計算自
相關函數。自相關函數公式如下
formula see original document page 17
其中，r(i)是關於i的自相關函數，^力')是低帶語音信號。W是計算自相 關函數的窗口長度，例如可以取一幀語音信號的樣點數。min-"'^是基音周 期搜索下限，m^-"'^是基音周期搜索上限。則低帶信號基音周期為
f化=argmaxr(i) ,,.、 .
i=min—pZfc/i,…,maxjitch ， 即仏為令r(l)最大的i ^直
採用自相關函數計算周期性強度的公式為
其中，"=-乾…，-l是高帶信號的歷史緩衝，M是高帶信號歷史緩 衝中的樣點個數，N為一個正整數常量， 一般可以取一幀中高帶信號的採樣點 數。採用》
歸一化自相關函數計算周期性強度的公式為:
^2(")S&2(" —(ft)
其中，N為一個正整數常量， 一般可以取一幀中高帶信號的採樣點數。 參見圖3，圖3所示的高帶信號幀錯誤隱藏裝置包括周期性強度計算模塊、 基音周期重複模塊和上幀數據重複模塊，其中周期性強度計算模塊執行本步 驟，利用低帶信號幀錯誤隱藏計算得到的低帶信號基音周期，計算高帶信號 關於低帶信號基音周期信息的周期性強度。
本步驟中，低帶信號基音周期信息除了包括低帶信號基音周期^，還可 以包括低帶基音周期^附近的數值。高帶信號幀錯誤隱藏裝置也可以首先利
用低帶信號幀錯誤隱藏計算得到低帶信號基音周期^ 。為了減少高帶信號基 音周期搜索的複雜度及提高高帶信號基音周期的估計精度，進一步可以用低 帶基音周期^區間，如[111肌(^ -w，WO^'")，min(^ +附，戸'/一附0^)]，對高帶信號計算
歸一化自相關函數。用高帶信號歷史緩衝 (")計算高帶信號關於
:)]的周期性強度"(。。
max(f化—附,S /《min(^ +附,/ //_max)其中，m為搜索區間的半徑，如可以取值為3或者其他小於等於3的數值， 根據大量實驗結果而定，m取值大，則結果更精確，但是算法複雜度也增大。 在本實施例中，m取值為3。 為最小基音周期，在本實施例中，=16 。
mw為最大基音周期，在本實施例中，F'L"^^144。其他實施方式中，也 可以是p/f脂"=20 ,/ //_/wax = 143 , 或者=16 ,附^x = 160 ， 貝寸高帶基
音周期^為formula see original document page 19
且對應的高帶信號歸一化自相關係數為
formula see original document page 19
由此獲得高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度。
步驟701,判斷高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度是否大 於或等於預先設置的閾值，是則執行步驟702:否則執行步驟703。
本步驟中，對於採用自相關函數計算周期性強度的方法，可以通過大量
測試選取一個合適的閾值^ ,例如可以仿真採用本發明實施例中對高帶信號 進行幀錯誤隱藏方法的語音解碼器，得到使用不同閾值時輸出的語音信號， 然後計算該語音信號的信噪比，將信噪比最大的語音信號對應的閾值作為本 步驟選擇的合適的閾值。或者可以根據經驗值確定該閾值。如果"("^氣則判定高帶信號歷史緩沖關於^具有強周期性，否則關於^不具有強周期 性。
對於釆用歸一化自相關函數計算周期性強度的方法，閾值的取值範圍是o
到l之間的非負數。可以通過大量測試選取一個合適的閾值凡。、例如O. 7, 具體步驟與採用自相關函數計算周期性強度時選取閾值的方法相同；也可以
選擇一個經驗值。如果^力J^^^或者^(max^^"。、則判定高帶信號歷史
緩衝&(")關於低帶信號基音周期信息具有強周期性，否則關於低帶信號基音 周期信息不具有強周期性。
圖3所示的高帶信號幀錯誤隱藏裝置中，周期性強度計算模塊在計算得
到高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度之後，判斷該計算的高 帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度是否大於或等於預先在其中 設置的閾值，是則由基音周期重複模塊進行後續處理，否則由上幀數據重複 才莫塊進行後續處理。
步驟702,釆用基於基音周期重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行 幀錯誤隱藏。
本步驟中，基音周期重複的方法可以是基於基音波形重複或基於模型的 再生方法、或基于波形重複並衰減的方法。
本步驟中，例如，採用基於基音波形重複對高帶信號進行幀錯誤隱藏時，採用下面的公式對當前丟失幀的高帶信號進行恢復
"=0,...，iV_l
其中，"-o，…，iv-i是當前丟失幀恢復後的高帶信號，iV為一幀包
含的樣點個數。"^風…，-i是高帶信號的歷史緩沖，M是高帶信號歷 史緩沖中的樣點個數。
採用簡單的重複周期性對高帶信號進行幀錯誤隱藏，在大量連續丟幀時， 得到的語音信號會產生具有過強周期性的信號。
有時為了提高效果，對恢復的信號乘以一個衰減係數"，此時，基音周期 重複的方法還可以是採用基音波形重複並衰減的方法對當前丟失幀的高帶信
號進行幀錯誤隱藏得到的高帶信號變為 &(")= ""_^)."， " = 0,...,iV-l
其中，^為一幀包含的樣點個數，衰減係數"取值範圍是o到l之間的非
負數。可以是一個常數，如O. 8，也可以是一個根據連續丟包數自適應變化的 變量。例如對於第一個丟失幀，乘以一個較大的衰減係數，如O. 9，對於第二 個及之後的連續丟失幀，乘以一個較小的衰減係數，如O. 7。具體衰減系統確 定的方法可以釆用與確定閾值時相同的方法，在此不再贅述。
採用基音波形複製並衰減的方法對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱 藏，再例如，當是以基於修正型離散餘弦變換(MDCT， Modified DiscreteCosine Transform)的幀錯誤隱藏時，需要首先通過基音周期複製兩幀信號 """)、("-。"=0"."2iV-l
對信號S加正弦窗並衰減，得到當前幀的反修正型離散餘弦
變換(IMDCT, Invert Modified Discrete Cosine Transform)系悽t的估算 值r("):
r (") = w,血 = o,…,2iV -1
"為衰減因子，如可以取W/2。"，")再與上一幀IMDCT係數"戸(")的後 一幀進行疊加(OLA, Overlap-add),並衰減得到當前幀的輸出信號
~(") + A0 + w*(")r("))a , = o"."iV-l
此時，上一幀IMDCT係數"戸(")的後一幀可以稱為上一幀IMDCT係數
""(")的後部分，衰減係數"取值範圍是O到l之間的非負數。可以是一個常 數，如"=0.8,也可以是一個根據連續丟包數自適應變化的變量，如 "=1-(xoosx(" + i),逐點加強衰減的程度，使輸出的信號變的更為平滑。
圖4所示本發明實施例中一種基音周期重複模塊，包括複製模塊，根 據基音周期對當前幀信號進行複製，衰減模塊根據複製的幀信號加正弦窗並 衰減得到當前幀的IMDCT係數的估算值，疊加運算模塊將所述估算值與上一幀IMDCT係數的後一幀進行疊加並衰減。
本步驟中，採用基於線性預測模型再生方法對高帶信號進行幀錯誤隱藏
時，釆用下面的公式，對高帶殘差信號&(")進行基音周期重複。
" = 0"..,iV-1
其中，" = 0"."7V-l為當前丟失幀的高帶殘差信號，
"=-M，…，-l為高帶信號的歷史緩衝關於線性預測分析的殘差。
然後利用上述高帶殘差信號，通過線性預測合成器合成當前丟失幀的高 帶信號，具體公式為
formula see original document page 23
有時為了提高主觀效果，對恢復的信號要乘以一個衰減係數"，此時，採 用基於線性預測模型再生的方法進行幀錯誤隱藏得到的高帶信號變為
formula see original document page 23
其中，"^，…，iv-i是當前丟失幀恢復後的高帶信號，iV為一幀包
含的樣點個數。"^仏…，-i是高帶信號的歷史緩衝，M是高帶信號歷
史緩衝中的樣點個數。衰減係數"取值範圍是O到l之間的非負數。可以是一 個常數，如O. 8,也可以是一個根據連續丟包數自適應變化的變量。例如對於 第一個丟失幀，乘以一個較大的衰減係數，如O. 9，對於第二個及之後的連續丟失幀，乘以一個較小的衰減係數，如O. 7。
圖3所示的基音周期重複模塊執行本步驟，釆用基於基音周期重複的方 法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏處理。該模塊可以採用基於基 音波形複製的方法實現對高帶信號的幀錯誤隱藏處理，或者採用基於模型的 再生方法，例如線性預測模型方法實現對高帶信號的幀錯誤隱藏處理。
步驟703，採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行 幀錯誤隱藏。
本步驟中，基於上幀數據重複的方法可以包括基於上幀重複方法、基 於上幀重複並衰減方法、基於編碼器參數插值的方法。
圖3所示的上幀數據重複模塊執行本步驟，採用基於上幀數據重複的方 法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏。具體的詳細的算法，可以是 採用基於上幀重複的方法、基於上幀重複並衰減的方法或基於編碼器參數插 值的方法執行本步驟。
例如，採用上幀重複並衰減的方法時，可以將當前丟失幀的上一幀的時 域數據複製到當前丟失幀，並乘以一個衰減係數"，即可以採用下面的^^式對 當前信號進行恢復
&(") = &("-外"，"=0,.."iV-l
其中，^為一幀包含的樣點個數，衰減係數"取值範圍是O到l之間的非負數。可以是一個常數，如O. 8，也可以是一個根據連續丟包數自適應變化的 變量。例如對於第一個丟失幀，乘以一個較大的衰減係數，如O. 9,對於第二 個及之後的連續丟失幀，乘以一個較小的衰減係數，如O. 7。
圖5為本發明實施例中一種上幀數據重複模塊的結構圖，如圖5所示， 該上幀數據重複模塊包括上幀高帶信號複製模塊和衰減模塊，上幀高帶信號 複製模塊將當前丟失幀的上一幀的高帶信號複製到當前丟失幀，並將複製的 幀輸入到衰減模塊，由衰減模塊乘以衰減係數"後，得到幀錯誤隱藏處理後的 高帶信號。
如果高帶解碼器的算法是頻域算法，採用基於上幀重複並衰減的方法對 上幀從頻率域數據恢復時域數據過程中的某些中間數據進行重複和衰減，可 以為將當前丟失幀的上幀從頻率域數據恢復時域數據時的中間數據作為當前 丟失幀的相應中間數據，對所述相應中間數據進行衰減，然後再利用這些當 前丟失幀的衰減後的中間數據合成當前丟失幀的時域數據，或者將上幀從頻 率域數據恢復時域數據時的中間數據衰減後作為當前丟失幀的相應中間數 據，然後再利用這些中間數據合成當前丟失幀的時域數據。
例如，高帶解碼器是以基於修正型離散餘弦變換(MDCT， Modified Discrete Cosine Transform)的高帶解碼器時，可以採用重複和衰減上一幀 的反修正型離散餘弦變換係數(IMDCT, Invert Modified Discrete CosinTransform)來估算得到當前丟失幀的IMDCT係數，然後按照合成公式，將上 一幀的IMDCT係數和當前丟失幀的IMDCT係數進行疊加(OLA, Overlap-Add), 得到當前丟失幀的時域數據。
估算當前丟失幀IMDCT係數可採用下面的公式
r(")=『(")."，"=0，...,2iV-1
其中，"，(")為當前丟失幀的IMDCT係數，W，")為上一幀的IMDCT係數， ^為一幀包含的樣點個數，衰減係數"取值範圍是O到l之間的非負數。可以 是一個常數，如O. 8，也可以是一個根據連續丟包數自適應變化的變量。例如 對於第一個丟失幀，乘以一個較大的衰減係數，如O. 9,對於第二個及之後的 連續丟失幀，乘以一個較小的衰減係數，如O. 7。
通過對IMDCT係數進行0LA獲得當前丟失幀的時域數據
W")= ac(" + AO,(" + TV) + , " = 0,.." TV -1
其中，^(")為當前丟失幀的時域數據，W^(")是OLA合成時需要加的窗
函數，例如漢明窗、正弦窗等。窗函數的確定方法與現有技術中計算^(")時 確定窗函數的方法相同，在此不再贅述。
圖6為本發明實施例中另一種上幀數據重複模塊的結構圖。如圖6所示， 該上幀數據重複模塊包括上幀的IMDCT係數存儲模塊、衰減模塊和疊加運算 模塊。其中，上幀的IMDCT係數存儲模塊，存儲上幀從頻率域數據恢復時域
26數據過程中的IMDCT係數，然後經衰減模塊將該IMDCT係數衰減"後，得到當 前丟失幀的IMDCT係數，將上幀的IMDCT係數與衰減後得到的當前丟失幀的 IMDCT係數輸入疊加運算模塊進行疊加運算後，得到當前丟失幀經幀錯誤隱藏 處理後的高帶信號。
如果採用重複MDCT係數並衰減，而不是採用重複IMDCT係數並衰減，則 需要對MDCT係數進行IMDCT變換來得到IMDCT係數，再對IMDCT衰減，並進 行OLA來獲得當前丟失幀的時域數據，這樣就會增加IMDCT變換的計算量。 因此本領域技術人員應該理解，直接重複上幀IMDCT係數並進行衰減，然後 進行OLA才喿作來合成當前丟失幀的時域數據，可以減少計算量。
再例如高帶解碼器是以基於傅利葉變換(FFT, Fast Fourier Transform) 的高帶解碼器時，可以採用重複和衰減上幀的反傅利葉變換係數(IFFT， Invert Fast Fourier Transform)來估算得到當前丟失幀的IFFT係數，再 進行0LA，得到當前丟失幀的時域數據。
估算當前丟失幀IFFT係數可採用下面的公式 ^(""q")." ， w = 0,.."M-1
其中，『r(")為當前丟失幀的IFFT係數，"，")為上幀的IFFT係數，M 為一幀需要的IFFT係數個數， 一般M大於一幀的樣點數W。衰減係數"取值 範圍是0到l之間的非負數。可以是一個常數，如0.875,也可以是一個根據
27連續丟包數自適應變化的變量。例如對於第一個丟失幀，乘以一個較大的衰
減係數，如0. 9，對於第二個及之後的連續丟失幀，乘以一個較小的衰減係數， 如0. 7。
對於當前丟失幀的前面^-^個樣點，採用下面的OLA公式進行恢復 & ( ) = w( + ，p"(" + TV) + w("W (") ， " = 0,…,M — W — 1
其中，^(")為當前丟失幀的時域數據， <")是OLA合成時需要加的窗函 數，例如漢明窗、正弦窗等。
對於當前丟失幀的後面^個樣點，採用下面的公式恢復 &(") = dc"r(") ， " = M_U-1
其.忠，-.M為一幀需要的IFFT係數個數，^為一幀的採樣點數。 除兩層的編解碼器之外，有的語音解碼器還可以分為包含核心層和增強 層的多層解碼器。核心編解碼器就是一個傳統的窄帶或寬帶編解碼器，在核 心層的基礎上，擴展出一些增強層。這樣其核心層就可以直接與對應的傳統 語音編解碼器互通。有的增強層屬於低帶增強層，用於提高低帶語音信號的 音質。有的增強層屬於高帶增強層，用於將語音帶寬進行擴展，例如將窄帶 信號擴展為寬帶信號，或者將寬帶信號擴展為超寬帶信號，甚至可以將超寬 帶信號擴展為全帶信號。但是無論是大於兩層的語音解碼器或是兩層的語音 解碼器，都要在各自層的信號解碼後，分別合併為低帶信號和高帶信號，並分別進行幀錯誤隱藏處理，然後再得到語音解碼器輸出的語音信號，因此， 本發明實施例提供的對高帶信號進行幀錯誤隱藏的技術方案，同樣適用於包 括核心層和增強層的多層解碼器。
由以上所述可以看出，本發明實施例所提供的技術方案，計算高帶信號
關於低帶信號基音周期信息的周期性強度；並判斷高帶信號關於低帶信號基 音周期信息的周期性強度是否大於預先設置的闊值，是則判斷其周期性強， 採用基於基音周期重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏， 從而使得在高帶信號周期性強時，避免了由於破壞高帶信號的周期性而引起 的語音信號音質降低的問題。
同時，本發明實施例中利用低帶信號幀錯誤隱藏處理時得到有低帶信號 基音周期，計算關於高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度，從 而減小了專門設置周期性強度計算模塊所需要的硬體開銷。
當高帶信號的周期性強度小於預先設置的閾值時，則判斷高帶信號的周
期性較弱，採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀 錯誤隱藏，從而避免了在高帶信號周期性很弱時，避免了由於幀錯誤隱藏處 理引入高頻噪聲而引起的語音信號音質降低的問題。可見，本發明實施例的 對高帶信號進行幀錯誤隱藏處理的技術方案，提高了語音解碼器輸出的語音 信號的音質。同時，本發明實施例提供的技術方案，當高帶信號解碼器的算法為頻域 算法時，可以利用上幀從頻率數據恢復時域數據時的中間數據，進行當前丟
失幀的高帶信號的幀錯誤隱藏處理。當高帶信號採用MDCT編碼時，可以直接 重複在解碼是得到的IMDCT係數並進行衰減，然後進行疊加操作來恢復當前 丟失幀的時域數據，從而相比重複MDCT係數的方法，減少了計算量。
是可以通過軟體、硬體、或硬體以及軟體來完成。本發明的實施例還可以包 括一種計算機刻度存儲介質，該計算機刻度存儲介質用於承載或存儲計算機 可讀或可執行的指令，或用於存儲數據指令。所述的程序可以存儲於一計算 機可讀取存儲介質中，所述的存儲介質，如R0M/RAM、磁碟、光碟等。存儲 於該存儲介質中的指令形成的程序在執行時，可以包括本發明任一方法實施 例中的步驟。
上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。上述本發 明實施例描述的"步驟" 一詞也不代表實施例執行方法的順序。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範 圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等， 均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種對高帶信號進行幀錯誤隱藏的方法，其特徵在於，該方法包括計算高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度；判斷所述周期性強度是否大於或等於預先設置的閾值，是則採用基於基音周期重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏；否則採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏。
2、 如權利要求i所述的方法，其特徵在於，所述低帶信號基音周期信息 包括低帶信號基音周期或低帶信號基音周期區間，所述區間以低帶信號基音周期減去m所得數值和最小基音周期比較的較大值為所述區間第一邊界，以 低帶信號基音周期加上m所得數值和最大基音周期比較的較小值為所述區間 第二邊界，所述m小於等於3。
3、 如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述低帶信號基音周期 通過低帶信號的幀錯誤隱藏處理得到。
4、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述計算高帶信號關於低帶 信號基音周期信息的周期性強度為利用當前丟失幀的高帶信號的歷史緩沖 信號，通過自相關函數或採用歸一化相關函數計算高帶信號關於低帶信號基 音周期信息的周期性強度。
5、 如權利要求1或4所述的方法，其特徵在於，所述基於基音周期重複 的方法為基於基音波形重複方法、或基于波形重複並衰減的方法、或基於模型的再生方法。
6、 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述基於基音波形重複並衰 減的方法對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏包括根據基音周期對高帶信號的歷史緩衝信號進行複製並對所述複製的信號 加正弦窗並衰減加窗信號得到當前幀的反修正型離散餘弦變換IMDCT係數的估算值；將所述估算值與上一幀IMDCT係數的後部分進行疊加並衰減。
7、 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述估算值與上一幀IMDCT 係數的後部分進行疊加並衰減時的衰減係數為根據連續丟包數自適應變化 的變量。
8、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述基於上幀數據重複的方 法為基於上幀重複方法、或基於上幀重複並衰減方法、或基於編碼器參數 插值方法。
9、 如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述採用基於上幀重複並衰 減方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏包括將當前丟失幀的上一幀的時域數據作為當前丟失幀的時域數據並進行衰減。
10、 如權利要求8或9所述的方法，其特徵在於，所述採用基於上幀重複並衰減方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏包括將當前丟失幀的上幀從頻率域數據恢復時域數據時的中間數據作為當前丟失幀的相應中間數據，對所述相應中間數據進行衰減，利用所述丟失幀衰減後的相應中間數據合成為當前丟失幀的時域數據；或將當前丟失幀的上幀從頻率域數據恢復時域數據時的中間數據衰減後作為當前丟失幀的相應中間數據，利用所述丟失幀的相應中間數據合成為當前丟失幀的時域數據。
11、 如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述中間數據為反修正離 散餘弦變換IMDCT係數時，所述利用當前丟失幀的相應中間數據合成為當前 丟失幀的時域數據為將所述當前丟失幀的IMDCT係數和上幀的IMDCT係數進行疊加得到當前 丟失幀的時域數據。
12、 一種高帶信號幀錯誤隱藏裝置，其特徵在於，該高帶信號幀錯誤隱 藏裝置包括周期性強度計算模塊、基音周期重複模塊和上幀數據重複模塊；所述周期性強度計算模塊，用於計算高帶信號關於低帶信號基音周期信 息的周期性強度；判斷所述周期性強度是否大於或等於預先設置的閾值，是 則將當前丟失幀的高帶信號傳輸到所述基音周期重複模塊；否則將當前丟失 幀的高帶信號傳輸到所述上幀數據重複模塊；所述基音周期重複模塊，用於採用基於基音周期重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏；所述上幀數據重複模塊，用於採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟 失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏。
13、 如權利要求12所述的高帶信號幀錯誤隱藏裝置，其特徵在於，所述 上幀數據重複模塊包括上幀高帶信號複製模塊和衰減模塊；所述上幀高帶信號複製模塊，用於將當前丟失幀的上幀的高帶信號複製 到當前丟失幀；所述衰減模塊，用於將所述上幀高帶信號複製模塊複製的上幀的高帶信 號乘以衰減係數後，得到幀錯誤隱藏處理後的高帶信號。
14、 如權利要求12所述的高帶信號幀錯誤隱藏裝置，其特徵在於，所述 上幀數據重複模塊包括上幀的IMDCT係數存儲模塊、衰減模塊和疊加運算模 塊，所述上幀的IMDCT係數存儲模塊，用於存儲上幀從頻率域數據恢復時域 數據過程中的反修正離散餘弦變換係數IMDCT係數；所述衰減模塊，用於將所述上幀的IMDCT係數存儲模塊的IMDCT係數衰 減，得到當前丟失幀的IMDCT係數；所述疊加運算模塊，用於將所述上幀的IMDCT係數存儲模塊的IMDCT係數和所述衰減模塊得到的當前丟失幀的IMDCT係數進行疊加運算後，得到當 前丟失幀的時域數據。
15、 如權利要求12所述的高帶信號幀錯誤隱藏裝置，其特徵在於，所述 基音周期重複模塊包括複製模塊，衰減模塊和疊加運算模塊；所述複製模塊，用於根據基音周期對當前幀信號進行複製； 所述衰減模塊，用於對所述複製的信號加窗並衰減得到當前幀的IMDCT 係數的估算值；所述疊加運算模塊，用於將所述估算值與上一幀IMDCT係數的後一部分 進行疊力p並衰減。
16、 一種語音解碼器，其特徵在於，該語音解碼器包括碼流解復用模 塊、低帶解碼器、高帶解碼器、低帶信號幀錯誤隱藏裝置、高帶信號幀錯誤 隱藏裝置和合成正交鏡像濾波器；所述碼流解碼復用^^莫塊，用於將輸入的碼流解復用分解為低帶碼流和高 帶碼流；所述低帶解碼器和高帶解碼器，分別用於將所述低帶碼流和高帶碼流進 行解碼後，得到低帶信號和高帶信號；所述低帶信號幀錯誤隱藏裝置，用於對低帶信號進行幀錯誤隱藏處理， 得到低帶信號的基音周期；所述高帶信號幀錯誤隱藏裝置，用於計算高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度；判斷所述周期性強度是否大於或等於預先設置的閾值， 是則釆用基於基音周期重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱 藏；否則採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯 誤隱藏；所述合成正交鏡像濾波器，用於將幀錯誤隱藏處理後的低帶信號和高帶 信號合成最終輸出的語音信號。
17、如權利要求16所述的語音解碼器，其特徵在於，所述高帶信號幀錯 誤隱藏裝置包括周期性強度計算模塊、基音周期重複模塊和上幀數據重複 模塊；所述周期性強度計算模塊，用於計算當前丟失幀的高帶信號關於低帶信 號基音周期信息的周期性強度；判斷所述周期性強度是否大於或等於預先設 置的閾值，是則將當前丟失幀的高帶信號傳輸到所述基音周期重複模塊；否 則將當前丟失幀的高帶信號傳輸到所述上幀悽t據重複模塊；所述基音周期重複模塊，用於釆用基於基音周期重複的方法，對當前丟 失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏；所述上幀數據重複模塊，用於釆用基於上幀數據重複的方法，對當前丟 失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏。
18、 一種電腦程式產品，其特徵在於，所述電腦程式產品包括計算 機程序代碼，當所述電腦程式代碼被一個計算機執行的時候，所述計算機 程序代碼可以使得所述計算機執行權利要求1至11項中任意一項的步驟。
全文摘要
一種對高帶信號進行幀錯誤隱藏的方法及裝置，所述方法包括計算高帶信號關於低帶信號基音周期信息的周期性強度；判斷所述周期性強度是否大於或等於預先設置的閾值，是則採用基於基音周期重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏；否則採用基於上幀數據重複的方法，對當前丟失幀的高帶信號進行幀錯誤隱藏。
文檔編號G10L19/00GK101542594SQ200880000379
公開日2009年9月23日 申請日期2008年5月4日 優先權日2007年9月15日
發明者清 張, 偉 李, 杜正中, 毅 楊, 王東琦, 晨 胡, 磊 苗, 詹五洲, 許麗淨, 許劍峰, 齊峰巖 申請人:華為技術有限公司