[发明专利]应用加权噪音的帧丢失的校正

说明书

本发明涉及一种用于处理数字信号的方法，它适用于在解码信号的过程中执行以便取代在解码过程中所丢失的一系列样本，该方法包括如下步骤：生成用于取代所丢失系列信号的结构，该结构包括根据在一系列丢失样本之前在解码过程中接收到的有效样本所确定的频谱组分；生成包括接收的有效样本的对解码器有用的数字信号和由频谱组分所生成的信号之间的残差；以及从该残差中提取块，所述方法其中使用重叠相加方式将窗口加权块注入该结构中，该注入的块在时间上部分重叠。

本发明涉及信号校正，尤其是解码器在其所接收到的信号中存在着帧丢失时。

信号是一系列样本的形式，并将其分割为连续的帧，其中术语“帧”是指由至少一个样本所组成的信号片段(使得帧包含单个样本且可简单地对应于采用一系列样本形式的信号)。

本发明涉及数字信号处理的领域，尤其但并不仅限于编码/解码音频信号的领域。帧丢失常常发生于使用编码器和解码器的通信(实时发送或存储用于后续发送)由于信道状况(由于无线电问题、网络拥塞等)所中断时。

在这种情况下，解码器使用数据包丢失校正机制(或者“遮掩”)试图使用重建的信号来代替丢失的信号，期间使用了一些解码器的有效信息(例如，已经解码的信号或在之前的帧所接收的参数)。该技术允许在即使信道性能下降的情况下保持高质量的服务。

帧丢失校正技术常常高度依赖于所使用的编码类型。

在基于CELP(Code Excited Linear Prediction，“代码激励线性预测”)技术编码语音信号的情况下，帧丢失校正应用CELP模型。例如，当根据推荐的G722.2进行编码时，取代丢失帧(或“数据包”)的方案是通过衰减长期预测(LTP)增益来延长它的使用，同时延长每个ISF(“导谱频率”)参数的使用，通过将它们演变成它们的各自平均值。语音信号的音高周期(指定为“LTP-Lag”)可以同样重复。此外，解码器可提供特征化“创新”的参数的随机值(CELP编码中的激励)。

应当注意的是，应用此类适用于变换编码或适用于PCM(“脉冲编码调制”)编码的方法都需要在解码器中进行CELP编码，这就会引入了额外的复杂度。

在适用于波形编码器的ITU-T推荐的G.711中，帧丢失校正的处理(在该推荐的附录I中的例示)找到已经解码的语音信号中的音高周期并通过已解码的信号和被重复信号之间的重叠相加来重复最后的音高周期。这一处理“消除”了音频的人工痕迹，但需要在解码器中的额外时间(对应于重叠时长的时间)。

在变换编码中最常用于校正帧丢失的技术包括重复在所接收到的最后帧中解码的频谱。举例来说，在根据推荐的G.722.1编码的情况下，MLT(“调制重叠变换”)等效于具有50％重叠和正弦曲线窗口的修正离散余弦变换(MDCT)，它确保了转换(在最后帧丢失和重复帧之间的)能充分足够的慢，以便消除由于帧的简单重复的人工痕迹。

有利的是，该技术并不需要任何额外的时间，因为它利用了MTL变换的时空混叠来创建与重建信号的重叠相加。这在资源方面是非常廉价的技术。

然而，它存在与在帧丢失之前的信号和重复的信号之间时空不一致有关的缺点。这会导致音频信号相位不连续，只要在两个帧之间的重叠很小(例如在使用“低延迟”MDCT窗口的情况下)，它就会产生明显的音频人工痕迹。在低延迟MLT变换的情况下，具有短重叠的这一状况如图1B所示，可用于与图1A的通常情况作对比，在图1A所示的情况下，根据推荐G.722.1使用了长正弦窗口(然后提供长重叠周期ZRA并使用非常渐进的调制)。很显然，通过短延迟窗口的调制会产生由于短重叠区域ZRB所引起的听觉可察觉的相位偏移，如图1B所示。

在这种情况下，即使当执行将音高检测(在根据推荐G.711附录1编码的情况下)和由MDCT变换的窗口所产生的重叠相加的组合方案时，也不足以充分消除与相位偏移相关的音频人工痕迹。