信號解碼期間幀丟失的改進型校正的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種信號校正，尤其是在解碼器中，收到信號時該解碼器發(fā)生幀丟 失的情況下的信號校正。
【背景技術(shù)】
[0002] 信號具有一系列采樣的形式，這些采樣分解成連續(xù)幀，而"幀"的意思是由幾個采 樣組成的信號段（如果信號的形式是例如根據(jù)ITU-T G. 711建議的編碼解碼器中的一系列 采樣，那么有可能實現(xiàn)一個幀包含單獨一個采樣）。
[0003] 本發(fā)明涉及到數(shù)字信號處理領(lǐng)域，具體為但不專屬于音頻信號編碼/解碼領(lǐng)域。 采用編碼器和解碼器（通過實時傳輸或者通過儲存后續(xù)傳輸）的通信被信道條件擾亂時 (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"）機制，以便嘗試通過解碼器內(nèi) 的可用信息以重構(gòu)信號代替丟失的信號（例如，已經(jīng)解碼的信號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(碼激勵線性預(yù)測）類型技術(shù)為基礎(chǔ)的語音信號編碼，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，代替一個丟失 幀（或一個"數(shù)據(jù)包"）的解決方案包括通過衰減器擴展長期增益預(yù)測的使用，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展每個ISF參 數(shù)的使用。還要重復(fù)語音信號的基音（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編碼過程中進行激勵）特征的參數(shù)的隨機值。
[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 輸信號的解碼器中進行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)解碼的語音信號中找到基音周期，通過在已 解碼的信號和（通過隱蔽重構(gòu)的）重復(fù)的信號之間還原-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（該延時對應(yīng)于還原時間）。
[0009] 在通過轉(zhuǎn)換進行編碼的情況下，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/ 合成窗口的改進離散余弦變換（MDCT)的MLT ("改進重疊變換"）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，因為它利用重構(gòu)信號與傳遞信號之 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，它有一個關(guān)于在幀丟失前的信號和重復(fù)信號之間時序不一致的缺點。這一 缺點的結(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)的信號之間的還原時 間，所述相位不連續(xù)性則會產(chǎn)生嚴重的音頻失真（尤其在采用稱為"短延時"的MDCT幀的 情況下）。圖IB中闡釋了在短延時MLT變換情況下的短期還原狀況，與此相對的是圖IA所 示的根據(jù)G. 722. 1建議采用正弦窗的通常情況（從而為非常漸進式的調(diào)制提供較長的還原 時間ZRA)。如圖IB所示，短延時窗口的調(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，提出一種處理信號的方法，所述信號包括在連續(xù)幀中分布的一系列米樣，其 中，在所述信號解碼期間實施該方法，以便替換至少一個在解碼過程中丟失的信號幀。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中搜索其時長與根據(jù)所述有效信號設(shè)置的周期相 對應(yīng)的信號段；
[0016] 2)分析信號段的頻譜，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)成一個合成信號來合成至少一個丟失幀的替 換幀。
[0018] 本文所述"幀"的意思應(yīng)理解為至少一個采樣塊。在大多數(shù)解碼編碼器中，這些幀 是由多個采樣構(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 后隨后收到的一個或多個有效幀（盡管這樣實施會導(dǎo)致解碼延遲）。所采用的來自有效信 號的采樣可以是直接來自幀的采樣，也可以是與存儲器相對應(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，所述窗口在替代信號和時間演變的信號之間沒有 大范圍的重疊（如圖Ib所示的MDCT或MLT短延時窗口的典型情況）。因為利用了所收到 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，所以本發(fā)明針 對還原具有獨特優(yōu)勢。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] 在一個實施例中，該方法包括按照有效信號的相關(guān)性對一個重復(fù)周期進行搜索， 上述信號段的時長包括至少一個重復(fù)周期。
[0022] 例如，在語聲信號的情況下，此"重復(fù)周期"與基音周期相對應(yīng)（與信號的基頻相 反）。盡管如此，信號也可以來自音樂信號，例如，該音樂信號具有和基頻相關(guān)的整體音調(diào)， 也具有對應(yīng)于前述重復(fù)周期的基本周期。
[0023] 例如，可以對與信號音調(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 的最后幾個采樣構(gòu)建第一存儲緩存，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。從第二緩存識別的采樣與從 第一緩存識別的采樣之間的時間偏移可以構(gòu)成一個重復(fù)周期或者多個重復(fù)周期（取決于 相關(guān)性搜索的精細度）。應(yīng)注意的是，采取多個重復(fù)周期不會降低實施本發(fā)明的質(zhì)量，因為 在這種情況下，僅對覆蓋幾個周期而不是一個周期的時長進行頻譜分析，這樣有助于增加 分析的精度。
[0024] 因此，進行頻譜分析的信號時長可以確定為下列時長：
[0025] _(如果可以清晰辨認信號的音調(diào)）則為與一個重復(fù)周期相對應(yīng)的時長；
[0026] -如果相關(guān)性給出了大于