专利名称：一种信号处理方法、处理装置以及语音解码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种信号处理方法、处理装置以及语音解码
ο
背景技术：
在实时语音通信系统中，对语音数据的传输要求实时可靠，例如VoIP (Voice over IP，基于IP的语音)系统。但由于网络系统自身的不可靠特性，数据包在从发送端到接收 端传输过程中有可能会被丢弃或者不能及时的达到目的地，而这两种情况都被接收端认为 是网络丢包。而发生网络丢包是不可避免的，同时也是影响语音通话质量最主要因素之一， 因此在实时通信系统中需要健壮的丢包隐藏方法来恢复丢失的数据包，使得在发生网络丢 包的情况下仍获得良好的通话质量。在现有的实时语音通信技术中，在发送端，编码器把宽带语音分成高低两个子带， 并使用 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation，自适应差分脉冲编码调 制)分别对两个子带进行编码并通过网络一起发送给接收端。在接收端，解码器使用ADPCM 解码器对两个子带分别解码，然后使用QMF (Quadrature Mirror Filter，正交镜像滤波)合 成滤波器合成最终的信号。其中，对两个不同的子带分别采用不同的PLCO^acket Loss Concealment，丢包隐 藏)方法。对于低带信号，在没有丢包的情况下，交叉衰减时不改变重构信号。在有丢包情 况下，对于第一个丢失帧，使用短时预测器和长时预测器对历史信号(本申请文件中的历 史信号是丢失帧之前的语音信号)进行分析，并提取出语音类别信息；接着使用上述预测 器和类别信息，使用基于基音重复的LPC(Linear Predictive Coding，线性预测编码)的方 法重构丢失帧信号。ADPCM的状态也要随之同步更新，直到遇到一个好帧。另外，不仅要生 成丢失帧所对应信号，也需要生成用于交叉衰减的一段信号，那么一旦收到一个好帧，就对 收到的好帧信号与上述的这段信号做交叉衰减处理。注意到此交叉衰减处理仅在发生丢帧 后，接收端收到第一个好帧时才进行。在实现本发明过程中发明人发现上述的现有技术中至少存在如下问题重构的丢 失帧信号都是采用历史信号合成的信号，即使是在合成的信号的末尾，从波形和能量上看 也更接近于历史缓冲区中的信号，即丢失帧之前的信号，而不是最新解码出的信号，这会造 成合成的信号在丢失帧与丢失帧之后的第一帧的拼接处发生波形或能量突变，该突变如图 1所示，图中1所示包含三帧信号，被两个竖直线分割开来，其中帧N是丢失帧，其余两帧是 完好帧；上面的信号对应原始的信号，三个数据帧在传输中都没有丢失；中间的短划线信 号对应使用帧N之前的帧Ν-1、Ν-2等合成的信号，最下面一行信号对应采用上述现有技术合成的信号。从图1中可以看到，最终输出的信号帧N与帧N+1过渡时存在能量突变，尤其 是在语音末尾且帧长较长的情况下；且过多重复同一基音周期信号会引起音乐性的噪声。
发明内容
本发明的实施例提供一种信号的处理方法，用于丢包隐藏中的合成信号处理中， 使得合成的信号在丢失帧与丢失帧之后的第一好帧的拼接处的波形平滑过渡。为达到上述目的，本发明的实施例提供一种信号处理方法，用于丢包隐藏中的合 成信号的处理，包括以下步骤接收丢失帧后下一好帧；获取所述好帧的信号的能量；获取 与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量；根据所述好帧的信号的能量以及与所述好帧的 时刻对应的合成信号的能量，获取所述好帧的信号以及与所述好帧的时刻对应的合成信号 的能量比值；根据所述能量比值调整所述合成信号。本发明的实施例还提供一种信号处理装置，用于丢包隐藏中的合成信号的处理， 包括检测模块，用于检测到丢失帧的下一帧为好帧时，通知能量获取模块；能量获取模块，用于接收到所述检测模块的通知时，获取所述好帧的信号以及与 所述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值；合成信号调整模块，用于根据所述能量获取模块获取的能量比值调整所述合成信 号；其中，所述能量获取模块进一步包括好帧信号能量获取子模块，用于获取所述 的好帧信号能量；合成信号能量获取子模块，用于获取所述的合成信号能量；以及，能量比 值获取子模块，用于获取所述好帧的信号以及与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值。本发明实施例还提供一种语音解码器，用于进行语音信号的解码，包括低带解码 单元、高带解码单元以及正交镜像滤波单元，所述低带解码单元，用于解码接收到的低带解码信号，补偿丢失的低带信号帧；所述高带解码单元，用于解码接收到高带解码信号，补偿丢失的高带信号帧；所述正交镜像滤波单元，用于对所述低带解码信号与所述高带解码信号进行合成 得到最终的输出信号；所述低带解码单元包括低带解码子单元，基于基音重复的线性预测编码子单元， 信号处理子单元，交叉衰减子单元；其中，所述低带解码子单元，用于对所述接收到的低带码流信号进行解码；基于基音重复的线性预测编码子单元，用于生成丢失帧对应的合成信号；信号处理子单元，用于接收所述丢失帧后的下一好帧，获取所述好帧的信号以及 与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值，根据所述能量比值调整所述合成信号；交叉衰减子单元，用于对所述低带解码子单元解码后的信号与由所述信号处理子 单元进行能量调整后的信号进行交叉衰减；其中，所述信号处理子单元包括检测模块，用于检测到所述丢失帧的下一帧为好 帧时，通知能量获取模块；能量获取模块，用于接收到所述检测模块的通知时，获取所述好 帧的信号以及与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值；以及合成信号调整模块，用于根据所述能量获取模块获取的能量比值调整所述合成信号；其中，所述能量获取模块进一步包括好帧信号能量获取子模块，用于获取所述的 好帧信号能量；合成信号能量获取子模块，用于获取所述的合成信号能量；能量比值获取 子模块，用于获取根据所述好帧信号能量获取子模块获取的好帧的信号能量与根据所述合 成信号能量获取子模块获取的与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量的比值。本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序代码， 当所述计算机程序代码被一个计算机执行的时候，所述计算机程序代码可以使得所述计算 机执行丢包隐藏中的信号处理方法中的任意一项步骤。本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储计算机程序代码，当所 述计算机程序代码被一个计算机执行的时候，所述计算机程序代码可以使得所述计算机执 行丢包隐藏中的信号处理方法中的任意一项步骤。与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点根据丢失帧之后的第一个好帧与合成信号的能量比值对合成信号进行调整，保证 合成信号在丢失帧与丢失帧之后的第一好帧的拼接处不发生波形或能量突变，实现了波形 平滑过渡，避免出现音乐性噪声。
图1是现有技术中信号在丢失帧与丢失帧之后的第一个好帧的拼接处发生波形 或能量突变的示意图；图2是本发明的实施例一中一种信号处理方法的流程图；图3是本发明的实施例一中一种信号的处理方法的原理示意图；图4是基于基音重复部分的线性预测编码模块示意图；图5是本发明的实施例一中不同信号的示意图；图6是本发明的实施例二中涉及的基于基音重复的方法来合成信号时出现的相 位不连续的情况的示意图；图7是本发明的实施例二中一种信号的处理方法的原理示意图；图8是本发明的实施例三中一种信号的处理装置的结构图；图9是本发明的实施例三中第二种信号的处理装置的结构图；图10是本发明的实施例三中第三种信号的处理装置的结构图；图11是本发明的实施例三中的处理装置的应用场景示意图；图12是本发明的实施例四中的语音解码器的模块示意图；图13是本发明的实施例四中的语音解码器的低带解码单元的模块示意图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例，对本发明的实施方式做进一步说明。本发明的实施例一中提供了一种信号的处理方法，用于丢包隐藏中的合成信号的 处理，如图2所示，包括以下步骤步骤SlOl、检测到丢失帧后相邻的下一帧为好帧；步骤S102、获取该好帧的信号以及同一时刻合成信号的能量比值；
步骤S103、根据该能量比值调整该合成信号。其中，步骤S102中的“同一时刻合成信号”即指代“与所述好帧的时刻对应的合成 信号”，本申请文件其他部分的“同一时刻合成信号”可作同样理解。以下结合具体的应用场景，描述本发明的实施例中一种信号的处理方法。本发明的实施例一中，提供了一种信号的处理方法，用于丢包隐藏中的合成信号 的处理，其原理示意图如图3所示。在当前帧没有丢失的情况下，由低带ADPCM解码器对接收到的当前帧进行解码后 得到的信号xl (η)，η = 0，...，L-1，则当前帧对应的输出为zl(n)，n = 0，. . .，L_l，在此情 况下，交叉衰减不改变重构信号，即zl[n] = xl[n]，η = 0，· · ·，L-I其中L为帧长；在当前帧丢失的情况下，使用基于基音重复的线性预测编码方法生成当前帧对应 的合成信号yl' (n),n = 0,... L-I ；根据所述当前帧的下一帧是否丢失，进行不同情况的 处理当所述当前帧的下一帧丢失时在此情况下，不对合成信号yl' (n),n = 0,... L-I进行能量缩放处理，则所述第 一个丢失帧对应的输出信号zl (η)，η = 0，. . .，L-I为合成信号yl' (η)，η = 0，... L-I， 即zl [n] = yl[n] = yl' [η]，η = 0，. . .，L_1当所述当前帧的下一帧没有丢失时设在进行能量缩放时，其中使用到的好帧(即所述第一个丢失帧的下一帧)的信 号为由低带ADPCM解码器解码后得到的所述好帧信号xl (η)，η = L,.., L+M-1，其中M为 计算能量时所包括信号的采样点数目；其中使用到的与所述好帧信号同一时刻的合成信号 为基于基音重复的线性预测编码生成的信号yl' (n)，n = L，...L+M-ldiyl' (η), η = 0, ... L+N-1进行能量缩放后得到的信号为yl (η)，η = 0，. . . L+N-1，使其与信号xl (η)，η = L,..，L+N-1在能量上能够匹配，其中N为进行交叉衰减的信号长度。所述当前帧对应的 输出信号 zl (η)，η = 0，... L-I 为zl (η) = yl (η)，η = 0，· · ·，L-I ；并将xl (η)，η = L，. ·，L+N-1 更新为 xl (η)，η = L，. ·，L+N-1 和 yl (η)，η = L，. . . L+N-1进行交叉衰减后的得到的信号zl (η)。其中，图3中的基于基音重复的线性预测编码方法，如图4所示，在遇到丢失帧之前，当接收到的数据帧是好帧时，zl (η)被存储到一个缓冲区里面 以备后用。当遇到第一个丢失帧时，则需要分两步来合成最终的信号yl' (η)。首先对历史 信号，21(11)，11 = -0，...-1进行分析，然后结合分析的结果合成信号71' (η)。其中，Q为 用于对历史信号进行分析所需信号长度。该基于基音重复的线性预测编码模块具体包括以下部分(I)LP 分析(Linear Prediction，线性预测)短时分析滤波器A (ζ)和合成滤波器1/Α (ζ)均为基于P阶LP的滤波器。LP分析 滤波定义为
权利要求
1.一种丢包隐藏中的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤 接收丢失帧后下一好帧；获取所述好帧的信号的能量；获取与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量；根据所述好帧的信号的能量以及与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量，获取所述 好帧的信号以及与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值； 根据所述能量比值调整所述合成信号。
2.如权利要求1所述信号处理方法，其特征在于，所述合成信号为基于基音重复的线 性预测编码生成的合成信号。
3.如权利要求1所述信号处理方法，其特征在于，所述获取所述好帧的信号以及与所 述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值后，还包括确定所述好帧的信号的能量小于与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量，则根据所 述能量比值调整所述合成信号。
4.如权利要求1或2所述信号处理方法，其特征在于，所述好帧的信号以及与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值R为
5.如权利要求4所述信号处理方法，其特征在于，依照下述公式调整所述合成信号
6.如权利要求1所述信号处理方法，其特征在于，所述根据所述能量比值调整所述合 成信号之前还包括对所述合成信号进行相位匹配。
7.如权利要求1所述信号处理方法，其特征在于，所述根据所述能量比值调整所述合 成信号的步骤后还包括将所述好帧的信号和与所述好帧的时刻对应的所述合成信号进行交叉衰减，获取与所 述好帧的时刻对应的输出信号。
8.一种信号处理装置，用于丢包隐藏中的合成信号的处理，其特征在于，包括 检测模块，用于检测到丢失帧的下一帧为好帧时，通知能量获取模块；能量获取模块，用于接收到所述检测模块的通知时，获取所述好帧的信号以及与所述 好帧的时刻对应的合成信号的能量比值；合成信号调整模块，用于根据所述能量获取模块获取的能量比值调整所述合成信号；其中，所述能量获取模块进一步包括好帧信号能量获取子模块，用于获取所述的好帧信号能量；合成信号能量获取子模块，用于获取所述的合成信号能量；以及 能量比值获取子模块，用于获取所述好帧的信号以及与所述好帧的时刻对应的合成信 号的能量比值。
9.如权利要求8所述信号处理装置，其特征在于，还包括相位匹配模块，用于对所述合成信号进行相位匹配后发送到所述能量获取模块或对经 过所述能量获取模块的所述合成信号进行相位匹配后发送到所述合成信号调整模块。
10.一种语音解码器，其特征在于，包括低带解码单元、高带解码单元以及正交镜像 滤波单元，所述低带解码单元，用于解码接收到的低带解码信号，补偿丢失的低带信号帧； 所述高带解码单元，用于解码接收到高带解码信号，补偿丢失的高带信号帧； 所述正交镜像滤波单元，用于对所述低带解码信号与所述高带解码信号进行合成得到 最终的输出信号；所述低带解码单元包括低带解码子单元，基于基音重复的线性预测编码子单元，信号 处理子单元，交叉衰减子单元；其中，所述低带解码子单元，用于对所述接收到的低带码流信号进行解码； 基于基音重复的线性预测编码子单元，用于生成丢失帧对应的合成信号； 信号处理子单元，用于接收所述丢失帧后的下一好帧，获取所述好帧的信号以及与所 述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值，根据所述能量比值调整所述合成信号；交叉衰减子单元，用于对所述低带解码子单元解码后的信号与由所述信号处理子单元 进行能量调整后的信号进行交叉衰减； 其中，所述信号处理子单元包括检测模块，用于检测到所述丢失帧的下一帧为好帧时，通知能量获取模块； 能量获取模块，用于接收到所述检测模块的通知时，获取所述好帧的信号以及与所述 好帧的时刻对应的合成信号的能量比值；以及合成信号调整模块，用于根据所述能量获取模块获取的能量比值调整所述合成信号； 其中，所述能量获取模块进一步包括 好帧信号能量获取子模块，用于获取所述的好帧信号能量； 合成信号能量获取子模块，用于获取所述的合成信号能量；能量比值获取子模块，用于获取根据所述好帧信号能量获取子模块获取的好帧的信号 能量与根据所述合成信号能量获取子模块获取的与所述好帧的时刻对应的合成信号的能 量的比值。
11.如权利要求10所述的语音解码器，其特征在于，所述信号处理子单元还包括相位匹配模块，用于对所述合成信号进行相位匹配后发送到所述能量获取模块或对经 过所述能量获取模块的所述合成信号进行相位匹配后发送到所述合成信号调整模块。
12.—种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序代码，当 所述计算机程序代码被一个计算机执行的时候，所述计算机程序代码可以使得所述计算机 执行权利要求1至7项中任意一项的步骤。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储计算机程序代码，当所述 计算机程序代码被一个计算机执行的时候，所述计算机程序代码可以使得所述计算机执行权利要求1至7项中任意一项的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种信号处理方法，用于丢包隐藏中的合成信号的处理，包括以下步骤接收丢失帧后下一好帧；获取所述好帧的信号的能量；获取与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量；根据所述好帧的信号的能量以及与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量，获取所述好帧的信号以及与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值；根据所述能量比值调整所述合成信号。本发明还公开了一种信号处理设备以及语音解码器。通过使用本发明提供的方法，根据丢失帧之后的第一个好帧与合成信号的能量比值对合成信号进行调整，保证合成信号在丢失帧与丢失帧之后的第一帧的拼接处不发生波形或能量突变，实现了波形平滑过渡，避免出现音乐性噪声。
文档编号G10L19/00GK102122511SQ20111009276
公开日2011年7月13日 申请日期2008年4月25日 优先权日2007年11月5日
发明者张清, 杜正中, 杨毅, 涂永峰, 王东琦, 王静, 胡晨, 苗磊, 詹五洲, 许剑峰, 齐峰岩 申请人:华为技术有限公司