專利名稱：糾正傳輸差錯(cuò)的聲頻信號(hào)解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲頻信號(hào)的數(shù)字編碼領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，它涉及用于重構(gòu)聲頻信號(hào)的解碼方法，該聲頻信號(hào)是利用采用“反向LPC”合成濾波器的方法編碼的。
預(yù)測(cè)塊編碼系統(tǒng)對(duì)待編碼的聲頻信號(hào)(通常為語(yǔ)音或音樂(lè))的取樣的各連續(xù)幀進(jìn)行分析，提取每幀的數(shù)個(gè)參數(shù)。對(duì)這些參數(shù)量化，以形成在傳輸信道上傳送的比特流。
根據(jù)信道的質(zhì)量和傳輸類型，發(fā)射的信號(hào)會(huì)受到干擾，在解碼器接收的比特流中引起差錯(cuò)?？梢愿綦x比特流中的這些差錯(cuò)。然而，它們常常是突發(fā)的，尤其是在具有高干擾度的移動(dòng)無(wú)線電信道中和分組模式傳輸網(wǎng)絡(luò)中。在這種情況下，相當(dāng)于一個(gè)或多個(gè)信號(hào)幀的整個(gè)比特分組會(huì)差錯(cuò)或者接收不到。
所采用的傳輸系統(tǒng)通常能夠在解碼器這一級(jí)上檢測(cè)差錯(cuò)或丟失的幀。然后采用所謂的“丟失幀恢復(fù)”過(guò)程。這些過(guò)程使得解碼器能夠從丟失幀區(qū)域之前和之后的幀中恢復(fù)的取樣外推出丟失信號(hào)取樣。
本發(fā)明的目的是一定程度上改善恢復(fù)丟失幀的技術(shù)，使存在丟失幀時(shí)強(qiáng)烈地限制解碼器所感覺(jué)的主觀信號(hào)退化。在連續(xù)或間歇地利用通常稱為“反向LPC分析”的技術(shù)的預(yù)測(cè)編碼器的情況中，這具有特別的好處?？s寫(xiě)“LPC”表示“線性預(yù)測(cè)編碼”，“反向”表示分析是在當(dāng)前幀前的信號(hào)上進(jìn)行的。這一技術(shù)對(duì)于一般的傳輸差錯(cuò)和對(duì)于特定的丟失幀特別敏感。
最廣泛使用的線性預(yù)測(cè)編碼系統(tǒng)是CELP(碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè))編碼器。CELP編碼器中的反向LPC被首次用在ITU-T(見(jiàn)ITU-T建議G.728)采納的LD-CELP編碼器中。這個(gè)編碼器能夠把比特率從64kbit/s降低到16kbit/s，而所感覺(jué)的主觀質(zhì)量不劣化。
反向LPC分析在于對(duì)合成信號(hào)而不是對(duì)原始聲頻信號(hào)的當(dāng)前幀進(jìn)行LPC分析。事實(shí)上，分析是對(duì)當(dāng)前幀前的幀的合成信號(hào)取樣進(jìn)行的，因?yàn)樵诰幋a器(根據(jù)局部解碼，這在分析合成編碼器中通常是有用的)上和在遠(yuǎn)端解碼器上都可提供信號(hào)。由于分析是在編碼器和解碼器上進(jìn)行的，因此，不必傳送獲得的LPC系數(shù)。
與傳統(tǒng)的“正向”LPC分析相比，其中對(duì)編碼器輸入端的信號(hào)運(yùn)用線性預(yù)測(cè)，反向LPC分析提供更高的比特率，例如在CELP的情況中可以采用它豐富激勵(lì)字典。此外，沒(méi)有增大比特率，它顯著地增大了分析的階數(shù)，LPC合成濾波器對(duì)于LD-LPC編碼器通常具有50個(gè)系數(shù)，相比而言，對(duì)于利用正向LPC分析的大多數(shù)編碼器為10個(gè)系數(shù)。
由于LPC濾波器的階數(shù)較高，反向LPC分析提供對(duì)音樂(lè)信號(hào)的更好模擬，音樂(lè)信號(hào)的頻譜比語(yǔ)音信號(hào)的頻譜要豐富得多。為什么這一技術(shù)很適合于對(duì)音樂(lè)信號(hào)編碼的另一個(gè)原因是，音樂(lè)信號(hào)通常具有比語(yǔ)音信號(hào)平穩(wěn)的頻譜，這改善了反向LPC分析的性能。另一方面，反向LPC分析的校正功能需要(i)質(zhì)量良好的合成信號(hào)，它必須非常接近于原始信號(hào)。這迫使編碼比特率較高。已知當(dāng)前CELP編碼器的質(zhì)量，13kbit/s似乎是下限。
(ii)短幀或足夠平穩(wěn)的信號(hào)。被分析的信號(hào)與待編碼的信號(hào)之間存在一幀的延遲。因此，與信號(hào)平穩(wěn)的平均時(shí)間相比，幀長(zhǎng)度必須短。
(iii)編碼器與解碼器之間傳輸差錯(cuò)很少。一旦合成信號(hào)是不同的，編碼器和解碼器不再計(jì)算同一濾波器。那么，即使不存在任何新的干擾，也會(huì)引起大的偏差并被放大。
反向LPC分析編碼器/解碼器對(duì)傳輸差錯(cuò)的敏感性主要是由于下列遞歸現(xiàn)象由于丟失幀恢復(fù)裝置在編碼器上產(chǎn)生的合成信號(hào)與在解碼器上重構(gòu)的合成信號(hào)之間的差引起在解碼器上為下一幀計(jì)算的反向LPC濾波器與在編碼器上計(jì)算的反向LPC濾波器之間的差，因?yàn)檫@些濾波器是基于差值信號(hào)計(jì)算的。這些濾波器又被用于產(chǎn)生下一幀的合成信號(hào)，因此，在編碼器上和在解碼器上將是不同的。因此該現(xiàn)象會(huì)傳播、增大，并引起編碼器和解碼器偏差大且不可逆。由于反向LPC濾波器通常具有較高的階數(shù)(30至50個(gè)系數(shù))，它們對(duì)合成信號(hào)的頻譜產(chǎn)生很大作用(預(yù)測(cè)增益高)。
許多編碼算法使用丟失幀恢復(fù)技術(shù)。通過(guò)一種手段或者另一種手段(例如，在移動(dòng)無(wú)線電通信系統(tǒng)中，通過(guò)從檢測(cè)傳輸差錯(cuò)并能夠校正一部分差錯(cuò)的信道解碼器接收幀丟失信息)通知解碼器丟失幀。丟失幀恢復(fù)裝置的目的是從被視為有效的最前面一幀或多幀外推出丟失幀的取樣。有些系統(tǒng)利用直接從過(guò)去解碼信號(hào)獲取取樣的波形替代技術(shù)(見(jiàn)D.J.Goodman等人“在分組話音通信中恢復(fù)丟失話音段的波形替代技術(shù)”，IEEE Trans.On ASSP，Vol.ASSP-34，No.6，Dec.1986)外推這些取樣。在CELP類型的預(yù)測(cè)編碼器的情況中，例如，利用用于合成有效幀的合成模型替代丟失幀的取樣。那么，丟失幀恢復(fù)過(guò)程必須提供不是供丟失幀用的合成所需的參數(shù)(見(jiàn)例如ITU-T建議G.723.1和G.729)。由預(yù)測(cè)編碼器處理或編碼的有些參數(shù)顯現(xiàn)幀之間的高相關(guān)性。這特別可應(yīng)用于LPC參數(shù)和話音的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)參數(shù)(LTP延遲和相關(guān)增益)。由于這一相關(guān)性，再次使用最后有效幀的參數(shù)來(lái)合成丟失幀而不是使用差錯(cuò)或隨機(jī)參數(shù)更有利。
對(duì)于CELP編碼算法，丟失幀的參數(shù)通常是以以下方式獲得的-LPC濾波器或是通過(guò)僅復(fù)制參數(shù)或是通過(guò)引入一些衰減從最后有效幀的LPC參數(shù)獲得的；-話音/非語(yǔ)音檢測(cè)在丟失幀的水平上確定信號(hào)的諧波含量(見(jiàn)ITU-T建議G.723.1)；-在非話音的情況中，激勵(lì)信號(hào)是以部分隨機(jī)方式產(chǎn)生的，例如通過(guò)隨機(jī)地抽取碼字和利用被略微衰減的過(guò)去激勵(lì)增益(見(jiàn)ITU-T建議G.729)或者在過(guò)去激勵(lì)中的隨機(jī)選擇(見(jiàn)ITU-T建議G.728)；-在話音信號(hào)的情況中，LTP延遲通常是在前一幀中計(jì)算的，可能有少許“抖動(dòng)”以防止過(guò)度延長(zhǎng)宏亮共振音，使得LTP增益等于1或非常接近于1。通常根據(jù)過(guò)去激勵(lì)將激勵(lì)信號(hào)限制為長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。
在利用正向LPC分析的編碼系統(tǒng)的情況中，LPC濾波器的參數(shù)是以簡(jiǎn)單方式從前一幀的參數(shù)種外推出的第一丟失幀所采用的LPC濾波器通常是前一幀的濾波器，可能有衰減(即頻譜輪廓少許平坦化以及預(yù)測(cè)增益減小)。這種衰減可以通過(guò)把頻譜擴(kuò)展系數(shù)應(yīng)用到濾波器的系數(shù)上，或者如果這些系數(shù)由LSP(譜線對(duì))代表，通過(guò)施加譜線對(duì)的最小間隔而獲得(參見(jiàn)ITU-T建議G.723.1)。
頻譜擴(kuò)展技術(shù)是在ITU-T建議G.728的編碼器的情況種提出的，它采用反向LPC分析對(duì)于第一個(gè)丟失幀，基于過(guò)去(有效)合成信號(hào)首先計(jì)算一組LPC參數(shù)。將0.97的擴(kuò)展因數(shù)應(yīng)用于這一濾波器，對(duì)于每一個(gè)新的丟失幀，將這個(gè)因數(shù)反復(fù)地乘以0.97。注意只有該幀丟失時(shí)才使用這一技術(shù)。在接下來(lái)的第一個(gè)未丟失幀中，解碼器所采用的LPC參數(shù)是按常規(guī)(即基于合成信號(hào))計(jì)算的參數(shù)。
在正向LPC分析的情況中，不存在差錯(cuò)存儲(chǔ)現(xiàn)象，這里除了對(duì)預(yù)測(cè)中使用的LPC濾波器進(jìn)行量化外，還涉及LPC濾波器(在這種情況中，利用預(yù)測(cè)中的漏測(cè)因數(shù)或者M(jìn)A型預(yù)測(cè)為在特定個(gè)數(shù)有效幀結(jié)束時(shí)預(yù)測(cè)器重新同步提供機(jī)構(gòu))。
在反向分析的情況中，差錯(cuò)是通過(guò)差錯(cuò)合成信號(hào)的方式傳播的，在解碼器上采用該信號(hào)產(chǎn)生接在丟失部分后的有效幀的LPC濾波器。因此，改善為丟失幀產(chǎn)生的合成信號(hào)(激勵(lì)信號(hào)和增益的外推)是保證接下來(lái)LPC濾波器(基于前一合成信號(hào)計(jì)算的)更接近于在編碼器上計(jì)算的濾波器的一種方法上述的條件(i)至(iii)表明，對(duì)于遠(yuǎn)小于165 kbit/s的比特率，純反向分析的局限性很快變得明顯。除了合成信號(hào)質(zhì)量降低(它使LPC濾波器性能劣化)以外，通常必須接受較長(zhǎng)的幀長(zhǎng)度(10至30ms)以便降低比特率。注意劣化主要出現(xiàn)在頻譜躍遷時(shí)，常常出現(xiàn)在非平穩(wěn)的區(qū)域中。在平穩(wěn)區(qū)中，對(duì)于總體上非常平穩(wěn)的信號(hào)，如音樂(lè)，反向LPC分析非常明顯地優(yōu)于正向LPC分析。
為了保持反向分析的優(yōu)點(diǎn)，尤其在對(duì)音樂(lè)信號(hào)編碼中的良好性能，與降低比特率相結(jié)合，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了混合式“正向/反向LPC分析編碼系統(tǒng)”(參見(jiàn)S.Proust等人“利用混合式正向/反向自適應(yīng)LPC預(yù)測(cè)的雙速率(8kbit/s和16kbit/s)低延遲CELP編碼”P(pán)roc.Of the IEEE用于電信的語(yǔ)音編碼專題文集，1995年9月，P.37-38，和法國(guó)專利申請(qǐng)No.97 04684)。
將兩種類型LPC分析相組合可獲得兩種技術(shù)之優(yōu)點(diǎn)，采用正向LPC分析對(duì)躍遷和非平穩(wěn)的區(qū)域進(jìn)行編碼，采用高階反向LPC分析對(duì)平穩(wěn)區(qū)域進(jìn)行編碼。
把正向編碼幀引入到反向編碼幀中還能夠使編碼器和解碼器在傳輸差錯(cuò)時(shí)不相互偏離，因此提供對(duì)這種差錯(cuò)的穩(wěn)健性比純反向編碼大得多。然而，迄今為止，絕大多數(shù)的平穩(wěn)信號(hào)是以反向模式編碼的，對(duì)此傳輸差錯(cuò)的問(wèn)題一直是關(guān)鍵問(wèn)題。
這種混合的正向/反向系統(tǒng)打算提供給有限或共享資源的網(wǎng)絡(luò)上的多媒體應(yīng)用，或者移動(dòng)無(wú)線電通信。在這種類型的應(yīng)用中，很可能出現(xiàn)比特分組的損失，這意味著為對(duì)丟失幀敏感的技術(shù)(如反向LPC分析)預(yù)設(shè)障礙。通過(guò)極大地降低丟失幀在采用反向LPC分析或混合正向/反向LPC分析的系統(tǒng)中的影響，本發(fā)明特別適合于這種類型的應(yīng)用。
還存在一些其它類型的既采用正向LPC分析又采用反向LPC分析的聲頻編碼系統(tǒng)。合成濾波器具體地可以是正向LPC濾波器和反向LPC濾波器的一種組合(脈沖響應(yīng)的卷積)(參見(jiàn)EP-A-0 782 128)。然而，正向LPC濾波器的系數(shù)是由編碼器計(jì)算并以量化形式傳送的。反向LPC濾波器的系數(shù)是在把合成信號(hào)提供給正向LPC濾波器的逆濾波器后利用按照如上所述進(jìn)行的反向LPC分析過(guò)程在編碼器和解碼器上聯(lián)合確定的。
本發(fā)明的目的是由于傳輸信道質(zhì)量差丟失一幀或多幀時(shí)或者由于在分組傳輸系統(tǒng)中丟失或未接收一個(gè)分組時(shí)，利用反向LPC分析或者混合正向/反向LPC分析，在預(yù)測(cè)塊編碼系統(tǒng)中改善由解碼器產(chǎn)生的語(yǔ)音信號(hào)的主觀質(zhì)量。
因此，在連續(xù)利用反向LPC分析的系統(tǒng)的情況中，本發(fā)明提出一種對(duì)代表按相繼幀編碼的聲頻信號(hào)的比特流進(jìn)行解碼的方法，該比特流與表示任何丟失幀的標(biāo)記一起被接收，這里，對(duì)每一幀，由激勵(lì)參數(shù)形成激勵(lì)信號(hào)，如果該幀是有效的則在比特流中恢復(fù)激勵(lì)參數(shù)，如果該幀丟失則以其它一些方法估測(cè)，而且用合成濾波器對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行濾波，以獲得解碼聲頻信號(hào)，這里，基于至先前一幀所獲得的解碼聲頻信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)分析，以至少部分地估測(cè)與當(dāng)前幀相關(guān)的合成濾波器，只要不存在丟失幀，用于對(duì)激勵(lì)信號(hào)濾波的相繼的合成濾波器濾符合所估測(cè)的合成濾波器，這里，如果幀n0丟失，用于對(duì)除后續(xù)的幀n0+i的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的至少一個(gè)合成濾波器是由相對(duì)于幀n0+i估測(cè)的合成濾波器和自幀n0起一直被使用的至少一個(gè)合成濾波器的加權(quán)組合確定的。
對(duì)于接在一個(gè)或多個(gè)丟失幀之后的若干個(gè)幀，基于過(guò)去合成信號(hào)由解碼器所估測(cè)的反向LPC濾波器不是實(shí)際用來(lái)重構(gòu)合成信號(hào)的濾波器。為了合成后者，解碼器采用一個(gè)按照這種方法估測(cè)的依賴于正向?yàn)V波器的LPC濾波器，以及用于合成一個(gè)或多個(gè)先前幀的濾波器，因?yàn)樽詈鬄V波器是基于有效合成信號(hào)計(jì)算的。這是借助于接在丟失幀后施加到LPC濾波器的加權(quán)組合獲得的，該組合進(jìn)行平滑化運(yùn)算并在一定程度上促成平穩(wěn)頻譜平穩(wěn)。這一組合會(huì)隨至發(fā)送的最后有效幀的距離而變化。濾平丟失幀后合成所采用的LPC濾波器的軌跡的作用強(qiáng)烈限制偏差現(xiàn)象，由此顯著地改善解碼信號(hào)的主觀質(zhì)量。
反向LPC分析對(duì)于傳輸差錯(cuò)的敏感性主要由于前面所述的偏差現(xiàn)象。劣化的主要來(lái)源是在遠(yuǎn)端解碼器上計(jì)算的濾波器和在本地解碼器上計(jì)算的濾波器的累加偏差，這個(gè)偏差在合成信號(hào)中會(huì)引起嚴(yán)重畸變。因此，重要的是接在丟失幀之后的無(wú)差錯(cuò)幀的數(shù)目增大時(shí)，使兩個(gè)計(jì)算的濾波器之間的差(按照頻譜距離)減至最小并使差值趨向于零(編碼系統(tǒng)的重新收斂特性)。反向?yàn)V波器通常具有高的階數(shù)，它對(duì)合成信號(hào)的頻譜影響是首要的。本發(fā)明涉及的濾波器的收斂性確保合成信號(hào)的收斂性。這改善了存在丟失時(shí)合成信號(hào)的主觀質(zhì)量。
如果跟隨在丟失幀n0之后的幀n0+1也丟失，那么，用于對(duì)幀n0+1的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器最好由用于對(duì)幀n0的有關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器確定。這兩個(gè)濾波器可以是相同的。第二個(gè)濾波器同樣可以通過(guò)應(yīng)用如前所述的頻譜擴(kuò)展系數(shù)來(lái)確定。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，在所述加權(quán)組合中所使用的權(quán)重系數(shù)取決于幀n0+i與最后丟失幀n0之間的幀的數(shù)目i，所以所使用的合成濾波器逐漸接近于估測(cè)的合成濾波器。
具體而言，用于對(duì)幀n的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的每個(gè)合成濾波器由K個(gè)參數(shù)Pk(n)(1≤k≤K)表示，用于對(duì)幀n0+i的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器的參數(shù)Pk(n0+i)由以下方程式計(jì)算，幀n0+i跟隨在i-1有效幀(i≥1)之后，它們之前是丟失幀n0Pk(n0+i)=[1-α(i)].P~k(n0-i)+α(i).Pk(n0)---(1)]]>式中
是相對(duì)于幀n0+i估測(cè)的合成濾波器的第k參數(shù)，α(i)是正的或零權(quán)重系數(shù)，從最大等于1的值α(1)＝αmax起隨i而減小。
在跟隨丟失幀之后的第一有效幀中，系數(shù)α(i)的減小提供一個(gè)比較接近于為幀n0所采用的合成濾波器，它通常是已經(jīng)在良好條件下確定的，能使幀n0中該濾波器的存儲(chǔ)逐步丟失，從而移向?yàn)閹琻0+i估測(cè)的濾波器。
參數(shù)Pk(n)可以是合成濾波器的系數(shù)，即其脈沖響應(yīng)。參數(shù)Pk(n)可以等效地為這些系數(shù)的其它表征，諸如在線性預(yù)測(cè)編碼器中通常使用的反射系數(shù)、LAR(對(duì)數(shù)面積比)、PARCOR(部分相關(guān))、LSP(譜線對(duì))等。
對(duì)于i＞1，系數(shù)α(i)可以由以下方程式計(jì)算α(i)＝max{0，α(i-1)-β} (2)這里β是一個(gè)取值范圍在0至1的系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，在加權(quán)組合中所采用的權(quán)重系數(shù)取決于聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度的估測(cè)(Istat(n))，從而使在弱平穩(wěn)信號(hào)的情況中，用于對(duì)跟隨在丟失幀n0后的幀n0+i(i≥1)的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器比在強(qiáng)平穩(wěn)信號(hào)的情況中更接近于估測(cè)的合成濾波器。
因此，反向LPC濾波器的從動(dòng)以及產(chǎn)生的平穩(wěn)頻譜適合作為測(cè)量的實(shí)際平均平穩(wěn)信號(hào)頻譜的函數(shù)。如果信號(hào)真是相當(dāng)平穩(wěn)的，平滑度較高(因而頻譜平穩(wěn))，在相反情況下則較差。在非常平穩(wěn)頻譜的情況中，相繼的反向?yàn)V波器變化甚小。因此，可以使相繼的濾波器高度地從動(dòng)。這限制了偏差的風(fēng)險(xiǎn)并保證所需的平穩(wěn)頻譜。
聲頻信號(hào)頻譜的平穩(wěn)程度可以從包含在比特流的每個(gè)有效幀中的信息估測(cè)出。在有些系統(tǒng)中，存在保留發(fā)送這種類型信息的比特率的選項(xiàng)，使得解碼器能確定編碼信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度。
作為替代這一情況的另一種方法，聲頻信號(hào)頻譜的平穩(wěn)程度可以從解碼器為對(duì)激勵(lì)信號(hào)濾波所采用的相繼的合成濾波器的比較分析來(lái)估測(cè)。它可以通過(guò)測(cè)量解碼器所采用的相繼的反向LPC濾波器之間的頻譜距離(例如Itakura距離)的各種方法來(lái)測(cè)量。
利用以上的方程式(1)計(jì)算合成濾波器的參數(shù)中，能考慮聲頻信號(hào)頻譜的平穩(wěn)程度。于是，那么對(duì)于i＞1，權(quán)重系數(shù)α(i)是聲頻信號(hào)頻譜的估測(cè)平穩(wěn)程度的遞增函數(shù)。因此，當(dāng)頻譜高度平穩(wěn)時(shí)解碼器所采用的信號(hào)比它非平穩(wěn)時(shí)緩慢地接近于估測(cè)濾波器。
具體而言，當(dāng)由方程式(2)計(jì)算α(i)時(shí)，系數(shù)β可以是聲頻信號(hào)頻譜的估測(cè)平穩(wěn)程度的遞減函數(shù)。
如上所述，本發(fā)明的方法可以應(yīng)用于僅利用反向LPC分析的系統(tǒng)上，對(duì)此合成濾波器具有形式為1/AB(z)的傳遞函數(shù)，這里AB(z)為z-1的多項(xiàng)式，其系數(shù)是由解碼器從解碼聲頻信號(hào)的線性預(yù)測(cè)分析獲得的。
它也可以應(yīng)用于以EP-A-0 782 128中所述的方式采用正向和反向LPC濾波器的脈沖響應(yīng)的卷積的反向LPC分析與正向LPC分析相組合的系統(tǒng)上。在這種情況下，合成濾波器具有形式為1/[AF(z).AB(z)]的傳遞函數(shù)，這里AF(z)和AB(z)為z-1的多項(xiàng)式，多項(xiàng)式AF(z)的系數(shù)是由包含在比特流的有效幀中的參數(shù)獲得的，多項(xiàng)式AB(z)的系數(shù)是由解碼器從應(yīng)用于信號(hào)的線性預(yù)測(cè)分析獲得的，所述信號(hào)是利用具有傳遞函數(shù)AF(z)的濾波器通過(guò)對(duì)解碼聲頻信號(hào)濾波獲得的。
在混合的正向/反向LPC分析編碼系統(tǒng)的情況下，本發(fā)明提出一種對(duì)代表按相繼幀編碼的聲頻信號(hào)的比特流進(jìn)行解碼的方法，該比特流與表示任何丟失幀的標(biāo)記一起接收，比特流的每一個(gè)有效幀包括對(duì)與該幀相關(guān)的聲頻信號(hào)進(jìn)行編碼所應(yīng)用的編碼模式的指示，編碼模式或是幀包含頻譜參數(shù)的第一種編碼模式或是第二種編碼模式，這里，對(duì)每一幀，由激勵(lì)參數(shù)形成激勵(lì)信號(hào)，如果該幀是有效的則在比特流中恢復(fù)激勵(lì)參數(shù)，如果該幀丟失則以其它一些方法估測(cè)，而且用合成濾波器對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行濾波，以獲得解碼聲頻信號(hào)，如果比特流表示第一種編碼模式，用于對(duì)激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器由所述頻譜參數(shù)構(gòu)成，這里，基于至先前一幀所獲得的解碼聲頻信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)分析，以至少部分地估測(cè)與當(dāng)前幀相關(guān)的合成濾波器，這里，只要不存在丟失幀以及比特流表示第二種編碼模式，則用于對(duì)激勵(lì)信號(hào)濾波的相繼的合成濾波器符合估測(cè)的合成濾波器，這里，如果幀n0丟失，對(duì)前一有效幀比特流表示第二種編碼模式，而且比特流表示第二種編碼模式的多個(gè)有效幀跟隨幀n0之后，則用于對(duì)后續(xù)的幀n0+i的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的至少一個(gè)合成濾波器是由相對(duì)于幀n0+i估測(cè)的合成濾波器和自幀n0起一直被使用的至少一個(gè)合成濾波器的加權(quán)組合確定的。
以上特征覆蓋了以與僅利用反向編碼的系統(tǒng)中基本相同的方式在編碼器正在以反向模式工作的周期中丟失幀的情況。
以上對(duì)僅利用反向編碼的系統(tǒng)描述的較佳實(shí)施例可以直接調(diào)換到混合正向/反向系統(tǒng)的場(chǎng)合。
在使用時(shí)，聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度可以從存在于比特流中的信息估測(cè)，以表示逐幀地對(duì)聲頻信號(hào)進(jìn)行編碼的模式，注意到這一點(diǎn)是有趣的。
估測(cè)的聲頻信號(hào)頻譜的平穩(wěn)程度具體地可以通過(guò)對(duì)用第二種編碼模式處理的幀和用第一種編碼模式處理的幀遞減計(jì)數(shù)推導(dǎo)出，所述計(jì)數(shù)屬于當(dāng)前幀之前具有N幀左右持續(xù)時(shí)間的窗口，這里N是預(yù)定整數(shù)。
在編碼器正在從正向模式向反向模式轉(zhuǎn)變時(shí)丟失幀時(shí)，如果幀n0丟失，對(duì)前一有效幀比特流表示第一編碼模式(或者第二編碼模式)，至少一個(gè)比特流表示第二編碼模式的有效幀跟隨在幀n0之后，那么用于對(duì)下一幀n0+1的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器可以從相對(duì)于幀n0估測(cè)的合成濾波器確定。用于對(duì)下一幀n0+1的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的濾波器具體地可以取為與相對(duì)于幀n0估測(cè)的合成濾波器的相同。
在以下參考附圖給出的對(duì)本發(fā)明的非限定的實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變動(dòng)更加清楚。
圖1是聲頻編碼器的方框圖，按照本發(fā)明能夠?qū)ζ漭敵霰忍亓鬟M(jìn)行解碼。
圖2是利用按照本發(fā)明的正向LPC濾波器的聲頻解碼器的方框圖。
圖3是估測(cè)在圖2所示解碼器中能夠施加的信號(hào)頻譜的平穩(wěn)程度的流程圖。
圖4是在圖2所示的解碼器中能夠應(yīng)用的反向LPC濾波器計(jì)算的流程圖。
圖1所示的聲頻編碼器是混合正向/反向LPC合成編碼器。
待編碼的聲頻信號(hào)Sn(t)以整數(shù)n標(biāo)號(hào)的各連續(xù)數(shù)字幀的形式接收。每一幀包括L個(gè)取樣。例如，一幀可以具有10ms持續(xù)時(shí)間，即對(duì)于8kHz的取樣頻率L＝80。
編碼器包括具有傳遞函數(shù)1/A(z)的合成濾波器5，這里A(z)是一個(gè)z-1多項(xiàng)式。濾波器5通常與相關(guān)解碼器所采用的合成濾波器相同。濾波器5接收由殘余誤差編碼模塊6提供的激勵(lì)信號(hào)En(t)，在本機(jī)上形成解碼器以無(wú)傳輸差錯(cuò)產(chǎn)生的合成信號(hào)∑n(t)。
由模塊6提供的激勵(lì)信號(hào)En(t)的特征在于激勵(lì)參數(shù)EX(n)。由模塊6進(jìn)行的編碼目的在于使本機(jī)合成信號(hào)∑n(t)在特定判別標(biāo)準(zhǔn)方面盡可能接近于輸入信號(hào)Sn(t)。這個(gè)判別標(biāo)準(zhǔn)通常對(duì)應(yīng)于使由濾波器濾除的編碼差錯(cuò)∑n(t)-Sn(t)與基于合成濾波器5系數(shù)確定的特定知覺(jué)權(quán)重減至最小。編碼模塊6通常采用比幀短的數(shù)據(jù)塊(子幀)。這里符號(hào)EX(n)表示由模塊6為幀n的子幀確定的一組激勵(lì)參數(shù)。
編碼模塊6能夠進(jìn)行通常的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，以確定考慮話音間隙的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)延遲和相關(guān)增益，以及殘余差錯(cuò)激勵(lì)序列和相關(guān)增益。殘余差錯(cuò)激勵(lì)序列的形式取決于所涉及編碼器的類型。在MP-LPC編碼器的情況中，它相當(dāng)于對(duì)其位置和/或幅度進(jìn)行量化的一組脈沖。在CELP編碼器的情況中，它相當(dāng)于來(lái)自預(yù)定字典的碼字。
多項(xiàng)式A(z)是合成濾波器5的傳遞函數(shù)的倒數(shù)，具有以下形式A(z)=1+Σk=1Kak(n).z-k---(3)]]>式中ak(n)是對(duì)幀n確定的線性預(yù)測(cè)系數(shù)。如圖1中開(kāi)關(guān)7的符號(hào)所示，這些系數(shù)根據(jù)由判定模塊8確定的比特d(n)的值，或是由正向LPC分析10提供或是由反向LPC分析模塊12提供，而判定模塊8區(qū)分正向進(jìn)行LPC分析的幀(d(n)＝0)與反向進(jìn)行LPC分析的幀(d(n)＝1)。
將待編碼的信號(hào)Sn(t)提供給線性預(yù)測(cè)分析模塊10，它對(duì)信號(hào)Sn(t)進(jìn)行正向LPC分析。存儲(chǔ)器模塊11接收信號(hào)Sn(t)并將其存儲(chǔ)在分析時(shí)間窗口中，它通常覆蓋至當(dāng)前幀的幾幀。模塊10在這一時(shí)間窗口上對(duì)信號(hào)Sn(t)進(jìn)行階數(shù)KF階(通常KF≈10)的線性預(yù)測(cè)計(jì)算，以確定其傳遞函數(shù)AF(z)具有以下形式的線性預(yù)測(cè)濾波器AF(z)=1+Σk=1KFPFk(n).z-k---(4)]]>式中PFk(n)是在對(duì)幀n進(jìn)行處理后所獲得的k階預(yù)測(cè)系數(shù)。
能夠用于計(jì)算這些系數(shù)PFk(n)的線性預(yù)測(cè)分析方法在數(shù)字編碼領(lǐng)域中是眾所周知的。例如，參見(jiàn)L.R.Rabiner和R.W.Shafer的“語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字處理”，Prentice-Hall Int.，1978和J.D.Markel和A.H.Gray的“語(yǔ)音的線性預(yù)測(cè)”，Springer Verlag Berlin Heideberg，1976。
當(dāng)d(n)＝0(正向模式)時(shí)，將模塊10計(jì)算的系數(shù)PFk(n)提供給合成濾波器5，換句話說(shuō)對(duì)于1≤k≤K，K＝KF且ak(n)＝PFk(n)。模塊10還對(duì)正向LPC濾波器進(jìn)行量化。采用這種方法，對(duì)于d(n)＝0，它確定每幀的量化參數(shù)Q(n)。確定幀n的參數(shù)Q(n)可以直接代表濾波器的系數(shù)PFk(n)。量化同樣可以應(yīng)用到反射系數(shù)、LAR(對(duì)數(shù)面積比)和LSP(線頻譜對(duì))等。d(n)＝0時(shí)提供給濾波器5的系數(shù)PFk(n)對(duì)應(yīng)于量化值。
把本機(jī)合成信號(hào)∑n(t)提供給線性預(yù)測(cè)分析模塊12，它進(jìn)行反向LPC分析。存儲(chǔ)器模塊13接收信號(hào)∑n(t)并將其存儲(chǔ)在分析時(shí)間窗口中，該窗口通常覆蓋至當(dāng)前幀前一幀的多個(gè)幀。模塊12在合成信號(hào)的這一窗口上進(jìn)行KB階(通常KB≈50)的線性預(yù)測(cè)計(jì)算，以確定其傳遞函數(shù)AB(z)具有以下形式的線性預(yù)測(cè)濾波器AB(z)=1+Σk=1KBPBk(n).z-k---(5)]]>式中PBk(n)是在對(duì)幀n-1進(jìn)行處理后的k階的預(yù)測(cè)系數(shù)。
當(dāng)d(n)＝1(反向模式)時(shí)，將模塊12計(jì)算的系數(shù)PBk(n)提供給合成濾波器5，換句話說(shuō)對(duì)于1≤k≤K，K＝KB且ak(n)＝PBk(n)。
模塊10、12分別提供預(yù)測(cè)增益GF(n)、GB(n)，它已經(jīng)達(dá)到最大，以獲得其各自的預(yù)測(cè)系數(shù)PFk(n)、PBk(n)。判定模塊8逐幀地分析增益GF(n)、GB(n)的值，以決定編碼器以正向模式和以反向模塊開(kāi)始工作的時(shí)間。
一般地說(shuō)，如果與正向預(yù)測(cè)增益GF(n)相比，反向預(yù)測(cè)增益GB(n)相對(duì)高一些和話，可以假設(shè)待編碼的信號(hào)是略微平穩(wěn)的。如果在相繼多個(gè)幀上是這種情況，那么，使編碼器以反向模式工作是明智的，所以模塊8取d(n)＝1。相反，在非平穩(wěn)區(qū)中，它取d(n)＝0。對(duì)于正向/反向判定方法的詳細(xì)描述，見(jiàn)法國(guó)專利申請(qǐng)97 04684。
圖1示出編碼器的輸出復(fù)用器14，對(duì)比特流F進(jìn)行格式化。比特流F包括每幀的正向/反向判定位d(n)。
當(dāng)d(n)＝0(正向模式)時(shí)，比特流F的幀n包括頻譜參數(shù)Q(n)，它對(duì)正向LPC濾波器的系數(shù)PFk(n)進(jìn)行量化。幀其余部分包括由模塊6確定的激勵(lì)參數(shù)EX(n)。
當(dāng)d(n)＝1(反向模式)時(shí)，比特流F的幀n不包括任何頻譜參數(shù)Q(n)。輸出二進(jìn)制比特率是相同的，提供多個(gè)位對(duì)殘余差錯(cuò)激勵(lì)進(jìn)行編碼。因此，模塊6或是通過(guò)分配更多的位對(duì)一些參數(shù)(LTP延遲、增益等)進(jìn)行量化，或是通過(guò)增加CELP字典的規(guī)模，能夠豐富殘余差錯(cuò)的編碼。
例如，對(duì)于在電話頻帶(300-3400Hz)內(nèi)工作的ACELP(代數(shù)字典CELP)編碼器，二進(jìn)制比特率可以是11.8 kbit/s，采用10ms幀(L＝80)、階數(shù)KF＝10的正向LPC分析、階數(shù)KB＝30的反向LPC分析，并將每一幀分隔成兩個(gè)子幀(在處理第二個(gè)子幀中采用為每一幀計(jì)算的正向和反向LPC濾波器，并在處理該子幀中采用這些濾波器與為前一幀計(jì)算的這些濾波器之間的內(nèi)插)。
解碼器，圖2示出其方框圖，除比特流F外還接收表示丟失幀的標(biāo)記BFI。
編碼器的輸出比特流F通常被饋送到信道編碼器，它按照具有傳輸差錯(cuò)檢測(cè)和/或糾正能力的碼引入冗余度。在聲頻解碼器的上行側(cè)，相關(guān)信道解碼器利用這一冗余度來(lái)檢測(cè)傳輸差錯(cuò)以及可能對(duì)其中一部分進(jìn)行糾正。如果幀的傳輸很差，以致于信道解碼器的糾正能力不足以糾正，那么后者啟動(dòng)BFI標(biāo)記，以便聲頻解碼器采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。
圖2示出解碼器的輸入分用器20，對(duì)于所接收的比特流的每個(gè)有效幀n，它傳遞正向/反向判定d(n)、激勵(lì)參數(shù)EX(n)，如果d(n)＝0，還傳遞頻譜參數(shù)Q(n)。
當(dāng)指出幀n為丟失幀時(shí)，解碼器認(rèn)為編碼模式保持與最后有效幀的編碼模式相同。因此，它采納d(n)＝d(n-1)。
對(duì)于一個(gè)有效正向模式幀(在比特流F中讀出d(n)＝0)，模塊21從接收的量化指數(shù)Q(n)計(jì)算正向LPC濾波器的系數(shù)PFk(n)(1≤k≤KF)。開(kāi)關(guān)23、24，其位置如圖2所示，把計(jì)算出的系數(shù)PFk(n)饋送到合成濾波器22，其傳遞函數(shù)是1/A(z)＝1/AF(z)，AF(z)由方程式(3)給出。
對(duì)于丟失幀如果d(n)＝0，解碼器繼續(xù)以正向模式工作，把由估測(cè)器模塊36提供的系數(shù)ak(n)提供給合成濾波器KF。
在反向模式幀n(在比特流中讀出d(n)＝1或者在丟失幀時(shí)保持該判定)的情況下，合成濾波器22的系數(shù)是由計(jì)算反向LPC濾波器的模塊25確定的系數(shù)PBk(n)(1≤k≤KB)，將下文中對(duì)其進(jìn)行描述。合成濾波器22的傳遞函數(shù)是1/A(z)，A(z)=1+Σk=1KBPk(n).z-k---(5)]]>合成濾波器22為幀n接收由LPC編碼殘數(shù)合成模塊26傳遞的激勵(lì)信號(hào)
對(duì)于有效幀n，合成模塊26從比特流中讀出的激勵(lì)參數(shù)EX(n)計(jì)算激勵(lì)信號(hào)
，開(kāi)關(guān)27處于圖2所示的位置。在這種情況中，由合成模塊26產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)
與由編碼器的模塊6為相同幀所傳遞的激勵(lì)信號(hào)En(t)相同。與編碼器中情況一樣，如何計(jì)算激勵(lì)信號(hào)取決于正向/反向判定位d(n)。
濾波器22的輸出信號(hào)
構(gòu)成解碼器所得的合成信號(hào)。然后，通常可以將這一合成信號(hào)提供給解碼器中的一個(gè)或多個(gè)后置整形濾波器(圖中未示出)。
把合成信號(hào)
饋送給線性預(yù)測(cè)分析模塊30，它以與圖1所示編碼器的模塊12相同的方式進(jìn)行反向LPC分析，以估測(cè)合成濾波器，其系數(shù)
≤k≤KB)提供給計(jì)算模塊25。與幀n相關(guān)的系數(shù)Pk(n)是在考慮合成至幀n-1的信號(hào)后獲得的。存儲(chǔ)器模塊31接收信號(hào)
并將其存儲(chǔ)在與圖1所示模塊13相同的分析時(shí)間窗口中。然后，分析模塊30與模塊12一樣基于所存儲(chǔ)的合成信號(hào)進(jìn)行相同的計(jì)算。
只要沒(méi)有幀丟失，那么，模塊25傳送系數(shù)Pk(n)，它等于由分析模塊30提供的估測(cè)系數(shù)Pk(n)。因此，只要沒(méi)有幀丟失，當(dāng)然在比特流F的有效幀中不存在差錯(cuò)位的情況下，由解碼器提供的合成信號(hào)
與在編碼器上確定的合成信號(hào)∑n(t)完全相同。
各個(gè)模塊33、34對(duì)至少一幀存儲(chǔ)解碼器接收的激勵(lì)參數(shù)EX(n)和d(n)＝0時(shí)的正向LPC濾波器的系數(shù)PFk(n)，以致于如果一幀丟失的話能夠恢復(fù)激勵(lì)參數(shù)和/或正向LPC參數(shù)。如果BFI標(biāo)記指出丟失幀，在這種情況中使用的參數(shù)是基于存儲(chǔ)器33、34的內(nèi)容由各個(gè)模塊35、36提供的估測(cè)值。模塊35和36能夠采用的估測(cè)方法可以從以上所述的方法中選取。具體地說(shuō)，模塊35可以通過(guò)考慮有關(guān)話音/非話音檢測(cè)器37提供的合成信號(hào)
的或多或少話音字符的信息，估測(cè)激勵(lì)參數(shù)。
在指出丟失幀時(shí)反向LPC濾波器系數(shù)的恢復(fù)遵循由模塊25對(duì)系數(shù)Pk(n)的計(jì)算。此計(jì)算有利地依賴于由估測(cè)器模塊38產(chǎn)生的聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度的估測(cè)Istat(n)。
模塊38能夠按照?qǐng)D3所示的流程圖工作。在這個(gè)過(guò)程中，模塊38采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器，其值表示為N0和N1，它們的比率N1/N0代表在由數(shù)字N限定的時(shí)間窗口中正向編碼幀的比例，數(shù)字N的持續(xù)時(shí)間代表N個(gè)左右的信號(hào)幀(通常N≈100，即窗口為1s左右)。
幀n的估測(cè)值Istat(n)是數(shù)字N0和N1的函數(shù)f。具體地說(shuō)，它可以是二元函數(shù)，例如如果N1＞4N0(相對(duì)平穩(wěn))，f(N0，N1)＝1或者如果N1≤4N0(相對(duì)非平穩(wěn))，f(N0，N1)＝0如果在當(dāng)前幀n中由濾波器22傳遞的合成信號(hào)∑n(t)的能量E(∑n)低于所選的閾值，以致于能量不足的幀被忽略(步驟40)，在幀n中不修改計(jì)數(shù)器N0和N1，在步驟41中模塊38直接計(jì)算Istat(n)。如果不低于該閾值，在步驟42中它檢查幀n所表示的編碼模式(在比特流中讀出的d(n)或者丟失幀時(shí)d(n)＝d(n-1))。如果d(n)＝0，在步驟43中計(jì)數(shù)器N0遞增。如果d(n)＝1，在步驟44中計(jì)數(shù)器N1遞增。然后，模塊38在步驟41中計(jì)算Istat(n)，除非N0+N1的和達(dá)到數(shù)字N(步驟45)，在這種情況中，兩個(gè)計(jì)數(shù)N0和N1的值除以2后再計(jì)算。
模塊25計(jì)算系數(shù)Pk(n)(1≤k≤KB)的過(guò)程可遵循圖4的流程圖。注意這個(gè)過(guò)程是對(duì)所有的n幀執(zhí)行的，不論是有效的還是丟失的，而且不論采用正向還是反向編碼。所計(jì)算的濾波器取決于權(quán)重系數(shù)α，它又取決于自最后丟失幀起已經(jīng)消逝的幀數(shù)和相繼的估測(cè)值Istat(n)。當(dāng)前幀前的最后丟失幀的編號(hào)由n0表示。
在開(kāi)始為幀n進(jìn)行的處理時(shí)，模塊25產(chǎn)生KB系數(shù)Pk(n)，如果d(n)＝1，將其提供給濾波器22，用于幀n的合成信號(hào)
。如果d(n)＝0，僅計(jì)算并存儲(chǔ)系數(shù)Pk(n)。計(jì)算是在步驟50中進(jìn)行的，利用方程式Pk(n)=(1-α).P~k(n)+α.Pk(n0)---(6)]]>
10、將上述橫支海棉塊和包皮套安裝固定在橫支架的橫支上，方法如下將已做好的六方包橫支海棉包皮套正面向下背面向上平放在桌面上，并使包皮套背面的
GPQF向正上方擺放，將已做好的六方包橫支海棉塊平放在包皮套上面正中間位置，并使海棉塊上方的長(zhǎng)方體FTUE上方棱FT中點(diǎn)的切縫KI與皮套正上方
GPQF上方長(zhǎng)邊GP中點(diǎn)的剪縫RK對(duì)齊，且使海棉塊的上下方長(zhǎng)邊(外邊緣)分別與皮套的上下方長(zhǎng)邊(外邊緣)相距17mm。將保持器橫支架倒置，使橫支架正中間的連體豎支向上、橫支向下，將橫支長(zhǎng)方體AWSC整體平放在海棉塊正中間長(zhǎng)方形CWS′C′的位置上(對(duì)照?qǐng)D1、圖4)。在左邊，先將海棉塊左上方長(zhǎng)方體FKIE的整體從其右端切口縫K1至IG分開(kāi)并向上卷折，使它在繞過(guò)橫支正中間正上方的連體豎支后再向內(nèi)向下壓至緊貼橫支背面而履蓋橫支寬面的1/2并用手按住，再將海棉塊右上方長(zhǎng)方體KTUI的整體從其左端切口縫KI至IG分開(kāi)并向上卷折，使它在繞過(guò)橫支的連體豎支后再向內(nèi)向下壓至緊貼橫支背面而履蓋橫支寬面的1/2并用手按住，再將正下方的海棉塊長(zhǎng)方體D′H′F′E′的整體以線段D′H′為對(duì)折線向上彎折再以線段O′P′為對(duì)折線向內(nèi)向下卷折至緊貼橫支背面而履蓋橫支寬面的1/2且與上方的海棉塊邊緣相貼合并用手按??；將海棉塊左端長(zhǎng)方體ABB′A′以線段CC′為對(duì)折線向上卷折再以線段BB′為對(duì)折線向右向下卷折至緊貼橫支左端背面并用手按住，使該海棉塊的棱(寬邊)AA′與線段DD′相重合亦與上下方海棉塊卷折合攏<p>如果接下來(lái)的幀n0+2等仍然是反向編碼的，利用系數(shù)α使所用的合成濾波器平滑，系數(shù)α的值根據(jù)信號(hào)區(qū)或多或少的平穩(wěn)情況或多或少地快速減小。在特定個(gè)數(shù)的幀(平穩(wěn)情況中10幀，非平穩(wěn)情況中2幀，具有指示值β1和β0)之后，系數(shù)α再次為0，換句話說(shuō)，如果編碼模式保持反向模式，則所采用的濾波器Pk(n0+i)變?yōu)榈扔谀K30由合成信號(hào)估測(cè)的濾波器
以上的描述詳細(xì)地說(shuō)明了混合正向/反向編碼系統(tǒng)的例子。僅利用反向編碼的編碼器時(shí)，本發(fā)明的使用是十分相似的-輸出比特流F不包含判定位d(n)和頻譜參數(shù)Q(n)，而僅包含激勵(lì)參數(shù)EX(n)，-不需要圖1中編碼器的功能單元7、8、10和11，由反向LPC分析模塊12計(jì)算的系數(shù)PB(n)被合成濾波器5直接使用，-不需要圖2中解碼器的功能單元21、23、24、34和36，由模塊25計(jì)算的系數(shù)Pk(n)被合成濾波器22直接使用。
如果計(jì)算模塊25采用Istat(n)，在解碼器中不再提供判定位d(n)，它必須以其它某種方法計(jì)算。如果發(fā)送的比特流不包含使編碼器能夠估測(cè)Istat(n)的任何特定信息，那么估測(cè)可以基于由模塊25相繼計(jì)算的合成濾波器Pk(n)的比較分析。如果在相繼濾波器之間測(cè)得的頻譜距離在特定時(shí)間窗口上保持相對(duì)較小，那么信號(hào)被視為相對(duì)平穩(wěn)的。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)代表按相繼幀編碼的聲頻信號(hào)(Sn(t))的比特流(F)進(jìn)行解碼的方法，所述比特流與表示任何丟失幀的標(biāo)記(BFI)一起接收，這里，對(duì)每一幀，由激勵(lì)參數(shù)(EX(n))形成激勵(lì)信號(hào)
，如果該幀是有效的則在比特流中恢復(fù)激勵(lì)參數(shù)，如果該幀丟失則以其它一些方法估測(cè)，而且借助用合成濾波器(22)對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行濾波，以獲得解碼聲頻信號(hào)
這里，基于至先前一幀所獲得的解碼聲頻信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)分析，以至少部分地估測(cè)與當(dāng)前幀相關(guān)的合成濾波器，只要不存在丟失幀，用于對(duì)除激勵(lì)信號(hào)濾波的相繼的合成濾波器濾符合估測(cè)的合成濾波器，其特征在于，如果幀n0丟失，用于對(duì)后續(xù)的幀n0+i的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的至少一個(gè)合成濾波器是由相對(duì)于幀n0+i估測(cè)的合成濾波器和自幀n0起一直被使用的至少一個(gè)合成濾波器的加權(quán)組合確定的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于如果跟隨在丟失幀n0后的幀n0+1也是丟失幀，那么，用于對(duì)與幀n0+1相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器由用于對(duì)與幀n0相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器確定。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在所述加權(quán)組合中所采用的權(quán)重系數(shù)(α(i)，1-α(i))取決于幀n0+i與最后丟失幀n0之間的幀的數(shù)目i，從而使所采用的合成濾波器逐步接近于所估測(cè)的合成濾波器。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于用于對(duì)與幀n相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)濾波的每個(gè)合成濾波器由參數(shù)Pk(n)(1≤k≤K)表示，這里，用于對(duì)與跟隨在丟失幀n0后i-1個(gè)有效幀(i≥1)后的幀n0+i相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器的參數(shù)Pk(n0+i)由以下方程式計(jì)算Pk(n0+i)=[1-α(i)].P~k(n0+i)+α(i).Pk(n0)]]>式中
是相對(duì)于幀n0+i估測(cè)的合成濾波器的第k參數(shù)，α(i)是正或零權(quán)重系數(shù)，從等于1時(shí)最大值α(1)＝αmax起隨i而減小。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于α(1)＝αmax。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于對(duì)于i＞1，系數(shù)α(i)是由方程式α(i)＝max{0，α(i-1)-β}計(jì)算的，這里β是取值范圍在0至1的系數(shù)。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于在所述加權(quán)組合中所采用的權(quán)重系數(shù)取決于聲頻信號(hào)平穩(wěn)程度的估測(cè)值(Istat(n))，從而使在弱平穩(wěn)信號(hào)的情況中，用于對(duì)與跟隨在丟失幀n0后的幀n0+i(i≥1)相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器比在高度平穩(wěn)信號(hào)的情況中更接近于估測(cè)的合成濾波器。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)的程度(Istat(n))是由包含在比特流的每個(gè)有效幀中的信息估測(cè)的。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)的程度(Istat(n))是由用于對(duì)激勵(lì)信號(hào)濾波的相繼的合成濾波器的比較分析估測(cè)的。
10.如權(quán)利要求4或7至9之一所述的方法，其特征在于對(duì)于i＞1，權(quán)重系數(shù)α(i)是估測(cè)的聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度(Istat(n))的遞增函數(shù)。
11.如權(quán)利要求6或10所述的方法，其特征在于系數(shù)β是估測(cè)的聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度(Istat(n))的遞減函數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)的程度(Istat(n))是以二元方式估測(cè)的，根據(jù)估測(cè)，系數(shù)β的取值為0.5或0.1。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的方法，其特征在于合成濾波器(22)具有形式為1/AB(z)的傳遞函數(shù)，這里AB(z)為z-1的多項(xiàng)式，其系數(shù)(PBk(n))是由應(yīng)用于解碼聲頻信號(hào)
的所述線性預(yù)測(cè)分析獲得的。
14.如權(quán)利要求1至12之一所述的方法，其特征在于合成濾波器(22)具有形式為1/[AF(z).AB(z)]的傳遞函數(shù)，這里AF(z)和AB(z)為z-1的多項(xiàng)式，多項(xiàng)式AF(z)的系數(shù)(PFk(n))是由包含在比特流的有效幀中的參數(shù)(Q(n))獲得的，多項(xiàng)式AB(z)的系數(shù)(PBk(n))是由應(yīng)用于信號(hào)的所述線性預(yù)測(cè)分析獲得的，所述信號(hào)是通過(guò)利用具有傳遞函數(shù)AF(z)的濾波器對(duì)解碼聲頻信號(hào)
濾波獲得的。
15.一種對(duì)代表按相繼幀編碼的聲頻信號(hào)(Sn(t))的比特流(F)進(jìn)行解碼的方法，所述比特流與表示任何丟失幀的標(biāo)記(BFI)一起接收，所述比特流的每一有效幀包括對(duì)與該幀相關(guān)的聲頻信號(hào)進(jìn)行編碼所應(yīng)用的編碼模式的指示(d(n))，所述編碼模式或是幀包含頻譜參數(shù)(Q(n))的第一種編碼模式或是第二種編碼模式，這里，對(duì)每一幀，由激勵(lì)參數(shù)(EX(n))形成激勵(lì)信號(hào)
，如果該幀是有效的則在比特流中恢復(fù)激勵(lì)參數(shù)，如果該幀丟失則以其它一些方法估測(cè)，而且用合成濾波器(22)對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行濾波，以獲得解碼聲頻信號(hào)
如果比特流表示第一種編碼模式，用于對(duì)激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器是由所述頻譜參數(shù)構(gòu)成的，這里，基于至先前一幀所獲得的解碼聲頻信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)分析，以至少部分地估測(cè)與當(dāng)前幀相關(guān)的合成濾波器，這里，只要不存在丟失幀而且比特流表示第二種編碼模式，則用于對(duì)激勵(lì)信號(hào)濾波的相繼的合成濾波器符合估測(cè)的合成濾波器，其特征在于，如果幀n0丟失，對(duì)前一有效幀比特流已經(jīng)表示第二種編碼模式，而且比特流表示第二種編碼模式的多個(gè)有效幀跟隨幀n0之后，則用于對(duì)后續(xù)的幀n0+i的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的至少一個(gè)合成濾波器是由相對(duì)于幀n0+i估測(cè)的合成濾波器和自幀n0起一直被使用的至少一個(gè)合成濾波器的加權(quán)組合確定的。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于如果幀n0丟失并且隨后是比特流表示第二種編碼模式的至少一個(gè)有效幀，用于對(duì)后續(xù)的幀n0+i的相關(guān)激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器是由相對(duì)于幀n0估測(cè)的合成濾波器確定的。
17.如權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于如果兩個(gè)相繼的幀n0和幀n0+i都丟失，對(duì)前一有效幀比特流已經(jīng)表示第二種編碼模式，則用于對(duì)與幀n0+i相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器是由用于對(duì)與幀n0相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器確定的。
18.如權(quán)利要求15至17之一所述的方法，其特征在于在所述加權(quán)組合中所采用的權(quán)重系數(shù)(α(i)，1-α(i))取決于幀n0+i與最后丟失幀n0之間的幀的數(shù)目i，從而使所采用的合成濾波器逐步接近于所估測(cè)的合成濾波器。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于用于對(duì)與比特流表示第二種編碼模式的幀n相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)濾波的每個(gè)合成濾波器由K個(gè)參數(shù)Pk(n)(1≤k≤K)表示，這里，用于對(duì)與比特流表示第二種編碼模式的跟隨在丟失幀n0后i-1個(gè)有效幀(i≥1)后的幀n0+i相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)濾波的合成濾波器的參數(shù)Pk(n0+i)由以下方程式計(jì)算Pk(n0+i)=[1-α(i)].P~k(n0+i)+α(i).Pk(n0)]]>式中
是相對(duì)于幀n0+i估測(cè)的合成濾波器的第k參數(shù)，α(i)是正或零權(quán)重系數(shù)，從等于1時(shí)最大值α(1)＝αmax起隨i而減小。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于α(1)＝αmax。
21.如權(quán)利要求19或20所述的方法，其特征在于對(duì)于i＞1，系數(shù)α(i)是利用方程式α(i)＝max{0，α(i-1)-β}計(jì)算的，這里β是取值范圍在0至1的系數(shù)。
22.如權(quán)利要求15至21之一所述的方法，其特征在于在所述加權(quán)組合中所采用的權(quán)重系數(shù)取決于聲頻信號(hào)平穩(wěn)程度的估測(cè)值(Istat(n))，從而使在弱平穩(wěn)信號(hào)的情況中，用于對(duì)與跟隨在丟失幀n0后且比特流表示第二種模式(i≥1)的幀n0+i相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行濾波的合成濾波器比在強(qiáng)平穩(wěn)信號(hào)的情況中更接近于估測(cè)的合成濾波器。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)的程度(Istat(n))是由包含在比特流(F)的每個(gè)有效幀中的信息(d(n))估測(cè)的。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于估測(cè)聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)的程度(Istat(n))的信息是表示聲頻信號(hào)編碼模式(d(n))的信息。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于估測(cè)的聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)的程度(Istat(n))是通過(guò)對(duì)用第二種編碼模式處理的幀和用第一種編碼模式處理的幀遞減計(jì)數(shù)導(dǎo)出的，所述計(jì)數(shù)屬于當(dāng)前幀前的時(shí)間窗口，具有N幀左右的持續(xù)周期，N是預(yù)定的整數(shù)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)的程度(Istat(n))是利用兩個(gè)計(jì)數(shù)器遞歸地估測(cè)的，一個(gè)對(duì)于利用第一種編碼模式處理的每一幀其值N0遞增，另一個(gè)對(duì)于利用第二種編碼模式處理的每一幀其值N1遞減，當(dāng)兩個(gè)值之和達(dá)到數(shù)字N時(shí)兩個(gè)計(jì)數(shù)器的值一起減小，估測(cè)的聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度是比率N1/N0的遞增函數(shù)。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于估測(cè)的聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度(Istat(n))是比率N1/N0的二元函數(shù)。
28.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度(Istat(n))是由用于對(duì)激勵(lì)信號(hào)(Ek(n))濾波的相繼的合成濾波器的比較分析估測(cè)的。
29.如權(quán)利要求19或22至28之一所述的方法，其特征在于對(duì)于i＞1，權(quán)重系數(shù)α(i)是估測(cè)的聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度(Istat(n))的遞增函數(shù)。
30.如權(quán)利要求21至29之一所述的方法，其特征在于系數(shù)β是估測(cè)的聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)程度(Istat(n))的遞減函數(shù)。
31.如權(quán)利要求27至30之一所述的方法，其特征在于根據(jù)估測(cè)的聲頻信號(hào)頻譜平穩(wěn)的程度(Istat(n))，系數(shù)β的取值為0.5或0.1。
32.如權(quán)利要求15至31之一所述的方法，其特征在于當(dāng)比特流表示第二種編碼模式時(shí)，所采用的合成濾波器具有形式為1/AB(z)的傳遞函數(shù)，這里AB(z)為z-1的多項(xiàng)式，其系數(shù)(PBk(n))是由應(yīng)用于解碼聲頻信號(hào)
的所述線性預(yù)測(cè)分析獲得的。
33.如權(quán)利要求15至31之一所述的方法，其特征在于當(dāng)比特流表示第二種編碼模式時(shí)，所采用的合成濾波器具有形式為1/[AF(z).AB(z)]的傳遞函數(shù)，這里AF(z)和AB(z)為z-1的多項(xiàng)式，多項(xiàng)式AF(z)的系數(shù)(PFk(n))是由包含在比特流的有效幀中的參數(shù)(Q(n))獲得的，多項(xiàng)式AB(z)的系數(shù)(PBk(n))是由應(yīng)用于信號(hào)的所述線性預(yù)測(cè)分析獲得的，所述信號(hào)是通過(guò)利用具有傳遞函數(shù)AF(z)的濾波器對(duì)解碼聲頻信號(hào)
濾波獲得的。
全文摘要
由與可能刪除幀的數(shù)據(jù)(BFI)信令一起接收的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流(F)表示按相繼幀編碼的聲頻信號(hào)。對(duì)于每一幀,本發(fā)明方法在于利用合成濾波器(22)對(duì)基于二進(jìn)制數(shù)據(jù)流中恢復(fù)(有效幀)的或者其它方法估測(cè)(刪除幀)的激勵(lì)參數(shù)(EX(n))形成的激勵(lì)信號(hào)(E
文檔編號(hào)G10L19/005GK1263625SQ9980048
公開(kāi)日2000年8月16日 申請(qǐng)日期1999年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月6日
發(fā)明者S·普魯斯特 申請(qǐng)人:法國(guó)電信局