信號(hào)解碼期間幀丟失的改進(jìn)型校正的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種信號(hào)校正，尤其是在解碼器中，收到信號(hào)時(shí)該解碼器發(fā)生幀丟 失的情況下的信號(hào)校正。
【背景技術(shù)】
[0002] 信號(hào)具有一系列采樣的形式，這些采樣分解成連續(xù)幀，而"幀"的意思是由幾個(gè)采 樣組成的信號(hào)段（如果信號(hào)的形式是例如根據(jù)ITU-T G. 711建議的編碼解碼器中的一系列 采樣，那么有可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)幀包含單獨(dú)一個(gè)采樣）。
[0003] 本發(fā)明涉及到數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，具體為但不專屬于音頻信號(hào)編碼/解碼領(lǐng)域。 采用編碼器和解碼器（通過實(shí)時(shí)傳輸或者通過儲(chǔ)存后續(xù)傳輸）的通信被信道條件擾亂時(shí) (例如，由于無線電問題、接入網(wǎng)絡(luò)阻塞等），發(fā)生幀丟失。
[0004] 在這種情況下，解碼器利用幀丟失校正（或"隱蔽"）機(jī)制，以便嘗試通過解碼器內(nèi) 的可用信息以重構(gòu)信號(hào)代替丟失的信號(hào)（例如，已經(jīng)解碼的信號(hào)或者在上一幀中收到的參 數(shù)）。通過這種技術(shù)，即使信道性能已經(jīng)劣化，也可以保持良好的服務(wù)質(zhì)量。
[0005] 幀丟失校正技術(shù)通常與編碼用途的類型密切相關(guān)。
[0006] 如果是以CELP(碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)）類型技術(shù)為基礎(chǔ)的語音信號(hào)編碼，那么幀丟失 校正尤其利用CELP模型。比如，在根據(jù)ITU-T G. 722. 2建議的編碼過程中，代替一個(gè)丟失 幀（或一個(gè)"數(shù)據(jù)包"）的解決方案包括通過衰減器擴(kuò)展長期增益預(yù)測(cè)的使用，以及通過使 導(dǎo)譜頻率ISF(Immittance Spectral Frequency)趨向于各自的平均值而擴(kuò)展每個(gè)ISF參 數(shù)的使用。還要重復(fù)語音信號(hào)的基音（指定為"LTP延遲"的參數(shù)）。此外，向解碼器提供 具有"創(chuàng)新"（在CELP編碼過程中進(jìn)行激勵(lì)）特征的參數(shù)的隨機(jī)值。
[0007] 需要注意的是，將此類方法應(yīng)用于變換編碼或PCM或ADPCM型波形編碼需要在傳 輸信號(hào)的解碼器中進(jìn)行CELP型參數(shù)分析，這帶來額外的復(fù)雜性。
[0008] 在與波形編碼器相對(duì)應(yīng)的ITU-TG. 711建議中，（在該建議文本的附錄I中列舉 的）幀丟失校正處理的信息性示例包括在已經(jīng)解碼的語音信號(hào)中找到基音周期，通過在已 解碼的信號(hào)和（通過隱蔽重構(gòu)的）重復(fù)的信號(hào)之間還原-添加（"重疊相加"）來重復(fù)最后 的基音周期。通過這樣處理，可以"平順"音頻失真（artifacts)，但是在解碼器中需要額外 延遲（該延時(shí)對(duì)應(yīng)于還原時(shí)間）。
[0009] 在通過轉(zhuǎn)換進(jìn)行編碼的情況下，替換幀丟失的最常用的技術(shù)包括重復(fù)最后收到的 幀的解碼頻譜。例如，如果按照ITU-T G. 722. 1建議，相當(dāng)于具有50%還原和正弦型分析/ 合成窗口的改進(jìn)離散余弦變換（MDCT)的MLT ("改進(jìn)重疊變換"）變換用來提供最后丟失的 幀與重復(fù)幀之間足夠緩慢的轉(zhuǎn)換，以便平順與頻譜簡單重復(fù)相關(guān)的失真；通常，如果大于一 個(gè)幀丟失，則把重復(fù)頻譜設(shè)為零。
[0010] 有利的是，這種隱蔽的方法不需要額外延遲，因?yàn)樗弥貥?gòu)信號(hào)與傳遞信號(hào)之 間的還原-添加，以便形成一種"交叉漸變"（由于MLT變換導(dǎo)致時(shí)間混疊）。它代表一種 資源成本非常低的技術(shù)。 toon] 然而，它有一個(gè)關(guān)于在幀丟失前的信號(hào)和重復(fù)信號(hào)之間時(shí)序不一致的缺點(diǎn)。這一 缺點(diǎn)的結(jié)果是相位不連續(xù)性（或不一致性），如果減少與兩幀相關(guān)聯(lián)的信號(hào)之間的還原時(shí) 間，所述相位不連續(xù)性則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的音頻失真（尤其在采用稱為"短延時(shí)"的MDCT幀的 情況下）。圖IB中闡釋了在短延時(shí)MLT變換情況下的短期還原狀況，與此相對(duì)的是圖IA所 示的根據(jù)G. 722. 1建議采用正弦窗的通常情況（從而為非常漸進(jìn)式的調(diào)制提供較長的還原 時(shí)間ZRA)。如圖IB所示，短延時(shí)窗口的調(diào)制產(chǎn)生相位偏移，由于還原區(qū)ZRB較短，可聽見所 述相位偏移。
[0012] 在這種情況下，盡管能夠?qū)嵤⒒羲阉鳎ǜ鶕?jù)G. 711建議附錄I解碼的情況） 與通過MDCT變換的窗口產(chǎn)生的還原-添加相結(jié)合的解決方案，也不足以消除音頻失真，尤 其是與頻率分量之間的相移改變相關(guān)的音頻失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明旨在改善這種狀況。
[0014] 為此，提出一種處理信號(hào)的方法，所述信號(hào)包括在連續(xù)幀中分布的一系列米樣，其 中，在所述信號(hào)解碼期間實(shí)施該方法，以便替換至少一個(gè)在解碼過程中丟失的信號(hào)幀。具體 而言，該方法包括以下步驟：
[0015] 1)在解碼器可利用的有效信號(hào)中搜索其時(shí)長與根據(jù)所述有效信號(hào)設(shè)置的周期相 對(duì)應(yīng)的信號(hào)段；
[0016] 2)分析信號(hào)段的頻譜，以確定該段的頻譜分量；
[0017] 3)通過從至少一部分頻譜分量中構(gòu)成一個(gè)合成信號(hào)來合成至少一個(gè)丟失幀的替 換幀。
[0018] 本文所述"幀"的意思應(yīng)理解為至少一個(gè)采樣塊。在大多數(shù)解碼編碼器中，這些幀 是由多個(gè)采樣構(gòu)成。然而，在例如根據(jù)G. 711建議的某些編碼解碼器中，特別是 編碼調(diào)制"）型解碼編碼器中，信號(hào)僅僅是由一系列采樣構(gòu)成的（從本發(fā)明的意義上說，一 "幀"僅包括一個(gè)采樣）。本發(fā)明也可以用于此類型的解碼編碼器。
[0019] 例如，有效信號(hào)可由在幀丟失前收到的最后的有效幀構(gòu)成。也可以采用丟失幀之 后隨后收到的一個(gè)或多個(gè)有效幀（盡管這樣實(shí)施會(huì)導(dǎo)致解碼延遲）。所采用的來自有效信 號(hào)的采樣可以是直接來自幀的采樣，也可以是與存儲(chǔ)器相對(duì)應(yīng)的通過變換得到的采樣，后 者在通過還原變換的MLT或MDCT型解碼的情況下通常含有混疊。
[0020] 本發(fā)明提供一種校正幀丟失的有利解決方案，尤其是在禁止額外的解碼延遲的情 況下，例如，通過窗口使用變換解碼器時(shí)，所述窗口在替代信號(hào)和時(shí)間演變的信號(hào)之間沒有 大范圍的重疊（如圖Ib所示的MDCT或MLT短延時(shí)窗口的典型情況）。因?yàn)槔昧怂盏?的最后有效幀的頻譜分量，以構(gòu)成包含最后有效幀的頻譜顏色的合成信號(hào)，所以本發(fā)明針 對(duì)還原具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。然而，本發(fā)明顯然也適用于任何類型（通過變換、CELP、PCM或其它） 的編碼/解碼。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括按照有效信號(hào)的相關(guān)性對(duì)一個(gè)重復(fù)周期進(jìn)行搜索， 上述信號(hào)段的時(shí)長包括至少一個(gè)重復(fù)周期。
[0022] 例如，在語聲信號(hào)的情況下，此"重復(fù)周期"與基音周期相對(duì)應(yīng)（與信號(hào)的基頻相 反）。盡管如此，信號(hào)也可以來自音樂信號(hào)，例如，該音樂信號(hào)具有和基頻相關(guān)的整體音調(diào)， 也具有對(duì)應(yīng)于前述重復(fù)周期的基本周期。
[0023] 例如，可以對(duì)與信號(hào)音調(diào)有關(guān)的周期采用重復(fù)周期搜索。例如，可以通過有效接收 的最后幾個(gè)采樣構(gòu)建第一存儲(chǔ)緩存，可以通過第二緩存的某些采樣的相關(guān)性搜索第二個(gè)尺 寸較大的緩存，所述采樣的次序最符合第一緩存的那些采樣。從第二緩存識(shí)別的采樣與從 第一緩存識(shí)別的采樣之間的時(shí)間偏移可以構(gòu)成一個(gè)重復(fù)周期或者多個(gè)重復(fù)周期（取決于 相關(guān)性搜索的精細(xì)度）。應(yīng)注意的是，采取多個(gè)重復(fù)周期不會(huì)降低實(shí)施本發(fā)明的質(zhì)量，因?yàn)?在這種情況下，僅對(duì)覆蓋幾個(gè)周期而不是一個(gè)周期的時(shí)長進(jìn)行頻譜分析，這樣有助于增加 分析的精度。
[0024] 因此，進(jìn)行頻譜分析的信號(hào)時(shí)長可以確定為下列時(shí)長：
[0025] _(如果可以清晰辨認(rèn)信號(hào)的音調(diào)）則為與一個(gè)重復(fù)周期相對(duì)應(yīng)的時(shí)長；
[0026] -如果相關(guān)性給出了大于