[发明专利]对高带信号进行帧错误隐藏的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号解码技术，具体涉及一种对高带信号进行帧错误隐藏的 方法及装置。

背景技术

大多数传统的语音编解码器的语音信号带宽一般较低，只有少数语音编 解码器是宽带的。由于近来网络技术的发展，网络传输速率越来越高，对宽 带语音编解码器需求也越来越多，有的语音编解码器的带宽甚至达到超宽带 (50Hz-14000Hz)和全带(20Hz-20000Hz)。

为了使新的宽带语音编解码器与传统的语音编解码能够兼容互通，有的 语音编解码器分为多层。以下以包含两层的语音编解码器为例进行说明。

包含两层的语音编解码器的编码端首先通过一个分析正交镜像滤波器将 输入信号分为高带信号和低带信号，低带信号输入到低带编码器中进行编码， 高带输入信号输入到高带编码器中进行编码。获得的低带数据和高带数据通 过码流复用编码器组合成码流，传送出去。低带信号是指信号范围处于信号 带宽较低段的信号，高带信号是指信号范围处于信号带宽较高段的信号。例 如输入信号带宽为50Hz-7000Hz，对应的低带信号带宽可以为50Hz-4000Hz， 高带信号带宽可以为4000Hz-7000Hz。在解码端通过语音解码器进行解码，码 流经过码流解复用分解成低带码流和高带码流，分别输入到低带解码器和高 带解码器进行解码，得到低带信号和高带信号。低带信号和高带信号再经过 合成正交镜像滤波器，可以合成最终输出的语音信号。

目前网络协议承载语音(VoIP，Voice over IP)应用和无线网络语音应 用越来越广泛，语音的传输需要实时可靠的传送较小的数据包。当一个语音 帧在传输过程中被丢弃时，通常没有时间重新传送丢弃的帧。同样的，当一 个语音帧经过一段较长的路由而在需要播放时不能及时到达，则这个语音帧 也失去了存在的意义，相当于一个丢失帧。因此在语音系统中，语音帧不能 到达或者不能及时到达，都被认为是丢失帧。

如果对丢失的帧不进行处理，则语音就会出现断续的现象，大大影响语 音质量。因此对于帧丢失的情况，需要进行帧错误隐藏处理，即对丢失的语 音数据进行估计，用估计的数据替代丢失的数据，则可以在帧丢失环境中获 得更好的语音质量。对于解码的时候分为高带信号和低带信号的语音编解码 器，一般在帧错误隐藏的时候，也是分别对低带信号和高带信号进行帧错误 隐藏，然后再将帧错误隐藏后得到的高带信号和低带信号输入到合成正交镜 像滤波器，以合成最终输出的语音信号。

帧错误隐藏从方法上划分为插入、插值、再生等方法。

插入的帧错误隐藏方法包括拼接、静音替代、噪声替代和上帧重复等。

插值的帧错误隐藏方法包括波形替代、基音波形重复和时域波形修正等。

再生方法包括编码器参数插值、基于模型的再生方法等。基于模型的再 生方法的音质和运算复杂度都是最高的，而上帧重复方法的音质较好，运算 复杂度也不高。

因为低带信号对音质的影响高于高带信号对音质的影响，因此一般低带 信号采用较高复杂度和较高音质的帧错误隐藏算法(例如，基音波形重复、 时域波形修正、编码器参数插值和基于模型的再生方法)，高带信号可以采用 较低复杂度和较低音质的帧错误隐藏算法，这样可以取得音质和复杂度之间 的折衷。

现有技术的语音解码器中，对低带信号采用基音波形重复的帧错误隐藏， 而对高带信号使用上帧重复并衰减的方法来进行帧错误隐藏。

基于上帧重复并衰减的方法得到的高带信号恢复公式为：

s_hb(n)＝s_hb(n-N)·α，n＝0，...，N-1

其中s_hb(n)，n＝0，...，N-1是当前丢失帧恢复后的高带信号，N为一帧包 含的样点个数，衰减系数α取值范围是0到1之间的非负数。可以是一个常数， 如0.8，也可以是一个根据连续丢包数自适应变化的变量。例如对于第一个丢 失帧，乘以一个较大的衰减系数，如0.9，对于第二个及之后的连续丢失帧， 乘以一个较小的衰减系数，如0.7。

在实现本发明的过程中，发明人发现该方法在信号具有较强周期性时不 能很好的恢复高带信号。当低带信号和高带信号同时具有一致的周期性，用 现有技术对高带信号进行帧错误隐藏时，破坏了高带信号原有的周期性，从 而降低了语音解码器输出的语音信号的音质。

发明内容