Adpcm编解码器及adpcm解码器丢包隐藏的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种ADPCM编解码器中丢包隐藏的方法，通过这种方法，在解码器中，当检测到各子带编码量子化预测误差(ej包丢失时，产生一个替代信号(X^)，并将其代替否则会经过解码的正确信号(xdJ用于在丢包期间获取输出信号(Xciut)。
【背景技术】
[0002]例如，下列文献中描述了此种方法
[0003].M.Serizawa和Y.Nozawa, “一种对子带ADPCM宽带语音编解码器使用音调波形重复及内状态更新的丢包隐藏方法，” IEEE语音编码专题讨论会，第68 - 70页，2002( “APacket Loss Concealment Method using Pitch Waveform Repetit1n and InternalState update on the Decoded speech for the Sub-band ADPCM Wideband SpeechCodec, ” IEEE Speech Coding Workshop, pp.68 - 70, 2002.)
[0004]*J Thyssen, Rff Zopf, JH Chena ITU-T G.722 丢包隐藏标准候选者”(“A Candidatefor the ITU-T G.722Packet Loss Concealment Standard”)，2007，及相同作者的相关专利(被本文件引用)
[0005].R.ff.Zopf, L.Pilati “子带编解码器的丢包隐藏”(“Packet loss concealmentfor sub-band codecs”)，2014，US 8706479B2
[0006]其目的旨在，当语音和音频信号数字传输中出现丢失或坏帧和/或数据包时，将音频质量的恶化降至最小程度。视随机丢包百分比的不同，所述方法可在丢失期间使信号静音以减少丢失，或可重复帧或音调波形等。B.ff.Wah，X.Su和D.Lin的“用于互联网实时音频和视频传输的误差隐藏方案的调查报告”(“A survey of error concealmentschemes for real-time aud1 and video transmiss1n over the internet”)中提出了音频丢失隐藏方法的示例。根据现有技术(参见R.W.Zopf, J.-H.Chen, J.Thyssen,“丢包隐藏后的解码器状态更新”(“Updating of Decoder States After Packet LossConcealment”))，在丢失过程中，ADPCM解码器参数是独立地适应于各子带的编码预测误差(ej，因为其已部分或完全被破坏。在现有技术中，原始和替代信号在传输丢失边缘的未经压缩音频域中是交叉衰减(重叠相加法)。在衰减中，现有技术采用音频信号的“时间规整”和预测寄存器的“再定相”等技术(参见ITU-T G.722附录三丢包隐藏标准；R.Zopf, J.Thyssen,和J.-H.Chen0 “丢包隐藏中的时间规整和再定相”。INTERSPEECH2007 ( “Time-warping and re-phasing in packet loss concealment.，，INTERSPEECH2007);及J.-H.Chen, “基于语音波形外插的丢包隐藏”，ICASSP IEEE关于声学、语音和信号处理的国际会议 IEEE, 2009 ( “Packet loss concealment based on extrapolat1n ofspeech waveform.，，，ICASSP IEEE Internat1nal Conference onAcoustics, Speech andSignal Processing IEEE, 2009))，以便重新对齐Xdet^P x相位。但是，后两种技术要求大量延迟以计算“时滞”，这对于总延迟(音频模拟输入至音频模拟输出)为约3毫秒的专业无线话筒基本无法接受。
[0007]本发明目的为，隐藏专业无线话筒和接收器之间ADPCM编码音频信号的无线传输中正确信号(xdJ和外插替代信号(x[)间的突发瞬变，以将误差的能听度及其随时间的传播降至最小程度。
【发明内容】
[0008]此目的通过上述方法实现，该方法特征在于，在正确信号(xdJ和替代信号O^c)间的预定过渡期中，各子带中的替代信号(XpwJ和计算预测信号(Xpra4ni)间的差异(U与解量化预测误差(dd%J结合，以接收解量化组合预测误差(d_b，J，其被加至预测信号(xpred, J以得到组合过渡信号作为所述过渡期中输出信号Uciut= X _b)及调整所有解码器参数的基础。
[0009]此方法的新颖性在于把以先前未披露的形式从重构数据中获得的ADPCM预测误差与原始ADPCM预测误差信号(d^J加以组合。提出此方法用于，在传输丢失之前和之后可获得正确接受的ADPCM信号(XdeJ和外插替代音频信号(x[)时，解码ADPCM信号。
[0010]一方面，具有较大内存(极点数>5的预测滤波器)的ADPCM表现出较好的编码性能，另一方面，其更易产生传输错误(这一问题在文献中一般被称为错误跟踪)。即使丢失持续时间很短，该不利作用可在丢失后持续很长时间(错误传播)。当传输丢失发生时，本发明允许隐藏正确音频和外插音频之间的突发瞬变。其未暗示需要额外的延迟。另外，因为此方法对传输错误有更强的适应力，其间接地允许采用带有极点预测器大内存的优质ADPCM编解码器。因此，此方法适于专业无线话筒应用，对于这些应用，高预测增益可实现更好的声音质量。
[0011]在本发明的一个优选实施例中，通过下列公式接收正确信号(Xd%J的解量化预测误差(dd%J和替代信号(XmJ的预测误差((![,J之经加权的组合总和(d_b,J
[0012]dconbin= (Iin) Xddec, n+wn X dPLC,n，
[0013]式中，加权函数Wni在从正确信号(xdJ至替代信号(X^)的过渡中，随时间从O增长至1，而在从替代信号(x[)至正确信号(xdJ的过渡中，从I减少至O。
[0014]对于高通子带，可将此组合函数做得更简单、更突发，以在较不易听见的情况下，减少复杂性。其它可能的组合函数可，例如，独立于预测滤波器的状态。
[0015]本发明的方法使得预测滤波器高效地从XdJS应于X PLC,且反之亦然，以稳健地从XpJ1 灰复正确解码的信号X decο尽管本方法可被延伸至基于所述组合预测误差调整所述量化器，但是通过使用原始接收的预测信号ejl整所述量化。
[0016]本发明还涉及一种用于执行上述方法的带PLC电路的ADPCM解码器。所述解码器特征在于一种误差组合器电路，该电路具有两个输入，其中一个与所述PLC电路的输出相连，而另一个与所述ADPCM解码器的输入相连，及两个输出，其中一个用于其输出信号(xconb)，而另一个用于调整ADPCM解码器。
[0017]在一个优选实施例中，所述误差组合电路在一个输入处包括用于将接收自PLC电路的替代信号(X^)下采样至子带信号(XpwJ的分析滤波器组，而在另一输入处包括用于接收自ADPCM解码器输入的经编码、量化及下采样的预测误差(ej的自适应解量化单元，一个自适应预测单元与两个输出之一相连至减法器，从所述分析滤波器组接收子带替代信号(x%n)，并与另一输出相连至加法器，由此在所述减法器和加法器之间置有一个与所述自适应解量化单元输出相连的隐藏预测误差整形器，而所述加法器的输出具有至所述自适应预测单元的反馈回路且引至一个用于重组所得组合子带替代信号的分析滤波器组，以获得输出信号(Xciut= x_b)，且其中所述隐藏预测误差整形器以预定方式生成所述解量化预测误差(dd%J与子带替代信号(XmJ的预测误差(dpwJ的加权和。
【附图说明】
[0018]下面通过附图更详细地描述本发明。
[0019]图1示出现有技术提供的丢包隐藏(PLC)方案，
[0020]图2为图1所示隐藏方法的时线，
[0021]图3为本发明的PLC方案，即本发明配置的新ADPCM解码器框图，
[0022]图4为本发明方法的时线，
[0023]图5为执行本发明方法的电路框图，即本发明的新误差组合器框图，
[0024]图6为本发明PLC与现有技术处理的喇叭信号对比图，
[0025]图7为图6中圆圈内细节的放大图。
【具体实施方式】
[0026]在ADPCM编码的音频传输中，所有M子带的预测误差e =Ie1, e2,..., en,..., eM 1; eM}被发送至接收器，并被用于解码原始音频信号及调整ADPCM解码器参数，所述参数包括如图1所示的预测系数、预测器滤波寄存器和(逆)量化函数。如不正确地接收e，即通过合适的校验和检测到丢失，ADPCM解码器的音频输出x-通常被丢包隐藏(PLC)提供的外插替代信号替换。
[0027]从图2的时线可看到，正确和替代信号之间的过渡(反之亦然)迄今在未压缩的音频域中交叉衰减，以减少其能听度。但是，即使该方法也无法避免正确信号和替代信号间或多或少可听见的瞬变。另外，因为从替代信号至正确信号的过渡期内的ADPCM错误跟踪，可产生信号赝象，且对于专业无线话筒，此不利效应可持续过长时间。为解决这些问题，本发明提供一种“误差组合器”(参见图3)，其在正确信号。和替代信号X ^间(反之亦然)过渡期内被启动，并执行本发明的方法。所述误差组合器具有两个输入，其中一个与所述PLC电路的输出相连，而另一个与所述ADPCM解码器的输入相连，及两个输出，其中一个用于其输出信号(Xronib)，而另一个用于调整ADPCM解码器。其最后产生一个所述过渡期内有效的组合替代信号x_b，如图4所示。所述组合替代信号x_b可在原始解码信号X dec和通过现有丢失隐藏获得的外插替代信号间时分多路传输。所述误差组合器的一个输出还被用于调整ADPCM解码器的参数。如图3和4所示，有三种选择可获得最终输出信号
Xout:
[0028]1、无任何丢包时，正确信号等于输出信号X out；
[0029]2、在丢包隐藏活动的开始和结束时，输出信号x—由组合替代信号X _b定义；
[0030]3、在过渡期外的PLC过程中，替代信号为代表输出信号X _的信号。
[0031]图5示出所述误差组合器(图4)在一个输入处包括用于将接收自PLC电路的替代信号(x[)下采样至子带信号(XpkJ的分析滤波器组，而在另一输入处包括用于接收自ADPCM解码器输入的经编码、量化及下采样的预测误差(ej的自适应解量化单元，一个自适应预测单元与两个输出之一相连至减法器，从所述分析滤波器组接收子带替代信号(Xpwn1)，并与另一输出相连至加法器，由此在所述减法器和加法器之间置有一个与所述自适应解量化单元输出相连的隐藏预测误差整形器，而所述加法器的输出具有至所述自适应预测单元的反馈回路且引至一个用于重组所得组合子带替代信号的分析滤波器组，以获得输出信号(Xciut= x_b)，且其中所述隐藏预测误差整形器以预定方式生成所述解量化预测误差(dd%J与子带替代信号(XmJ的预测误差(dPwJ的加权和。
[0032]本发明的方法在所述误差组合器中执行，其中，所述PLC(图3)生成的替代信号X[与由ADPCM解码器(未图示)发送的原始预测误差％—起使用，以调整解码器参数，并在正确的接收信号和替代信号X [间(反之亦然)的瞬变期内生成解码器输出。
[0033]替代信号被发送