用于对音频帧丢失隐藏进行控制的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及对用于接收音频信号的丢失音频帖的隐藏方法进行控制的方法和设 备。
【背景技术】
[0002] 传统音频通信系统用帖来传输语音和音频信号，意味着发送侧首先将信号设置为 例如20 = 40ms的短的段，该段随后被编码并作为例如逻辑单元在传输分组中传输。接收 机对该些单元中的每个单元进行解码，并且重构相应的信号帖，该信号帖进而最后输出为 重构信号采样的连续序列。在编码之前，通常存在将来自麦克风的模拟语音或音频信号转 换成音频采样序列的模数（A/D)转换步骤。相反地，在接收端，通常存在将重构的数字信号 采样序列转换成用于扬声器重放的时间连续模拟信号的最终D/A转换步骤。
[0003] 然而，针对语音和音频信号的该种传输系统会受到传输错误的影响，该会导致传 输帖中的一个或若干个在接收机处不可用于重构的情况。在那种情况下，解码器必须生成 针对每个擦除的（即不可用的）帖的替代信号。该在接收机侧信号解码器的所谓的帖丢失 或错误隐藏单元中完成。帖丢失隐藏的目的是使得尽可能听不到帖丢失，并且因此尽可能 减轻帖丢失对重构信号质量造成的影响。
[0004] 传统的帖丢失隐藏方法可W取决于编解码器的构造或结构，例如通过应用之前接 收的编解码器参数的重复的形式。该种参数重复技术显然取决于使用的编解码器的具体 参数，并且因此不容易适用于具有不同构造的其它编解码器。当前的帖丢失隐藏方法可W (例如）应用对先前接收帖的参数进行冻结和外插（extrapolate)的概念，W生成丢失帖的 替代帖。
[0005] 该些现有技术帖丢失隐藏方法包含一些突发丢失处理方案。通常，在接连多个帖 丢失之后，合成的信号被衰减，直至在长的错误突发之后完全静音。此外，修改必须重复和 推算的编码参数，W使衰减完成并使谱峰平滑掉。
[0006]当前现有帖丢失隐藏技术通常应用冻结和外插之前接收的帖的参数，W生成丢失 帖的替代帖。许多参变的（parametric)语音编解码器（如像是AMR或AMR-WB的线性预测 编解码器）通常冻结早先接收的参数或使用其某一外插，并一起使用解码器。本质上，该原 理是取得用于编码/解码的给定模型，并且将冻结或外插后的参数应用到同一模块上。AMR 和AMR-WB的帖丢失隐藏技术可W被认为是代表性的。在相应标准规范中对它们进行了详 细说明。
[0007] 音频编解码器类别中的很多编解码器用于编码频域技术。该意味着在一些频域变 换之后，对谱参数应用编码模型。解码器根据接收参数来重构信号谱，并且最终将谱变换回 时间信号。典型地，时间信号是逐帖重构的。该些帖通过重叠相加技术组合为最终的重构 信号。甚至在音频编解码器的情况下，现有的错误隐藏针对丢失帖通常应用相同或至少部 分类似的解码模型。来自之前接收的帖的频域参数被冻结或者适当地被外插，然后在频率 至IJ时间域转换中使用。该种技术的示例具备根据3GPP标准的3GPP音频编解码器。
【发明内容】
[0008] 帖丢失隐藏的当前现有技术解决方案通常经受质量减损。主要问题在于；参数冻 结和外插技术和甚至对于丢失帖的同一解码器模型的再应用并不能总是保证从之前解码 后的信号帖到丢失帖的平滑和可靠的信号演变。该通常导致具有相应质量影响的可听信号 中断。
[0009] 描述了用于语音和音频传输系统的帖丢失隐藏的新方案。新的方案提高了帖丢失 情况下的质量，高于用现有的帖丢失隐藏技术可W获得的质量。
[0010] 本实施例的目的是对优选地具有所描述的相关新方法的类型的帖丢失隐藏方案 进行控制，W实现重构信号的最佳可能声音质量。所述实施例旨在关于所述信号的属性和 帖丢失时间分布的属性两方面对该重构质量进行优化。具体地，对于提供良好质量的帖丢 失隐藏的问题是音频信号具有强烈变化的属性时的情况，例如能量起始（onset)或结束 (offset)，或者音频信号在谱上非常波动的情况。在那种情况下，所描述的隐藏方法会重复 起始、结束或谱波动，导致距离原始信号的大偏差和相应的质量损失。
[0011] 另一种成问题的情况是如果接连发生帖丢失的突发。从概念上说，根据所描述的 方法的帖丢失隐藏的方案可W处理该些情况，尽管结果是可能仍然发生恼人的音调上的人 为损伤（tonalarti化ct)。本发明实施例的另一个目的是将该种人为损伤减轻到最大可能 程度。
[0012] 根据第一方面，一种解码器用于隐藏丢失音频帖的方法包括；在先前接收的和重 构的音频信号的属性中或在观察到的帖丢失的统计属性中检测丢失帖的替代提供相对降 低的质量的条件。在检测到所述条件时，通过选择性地调整替代帖谱的相位或谱幅度来修 改所述隐藏方法。
[0013] 根据第二方面，解码器被配置为实现对丢失音频帖的隐藏，并且包括控制器，该控 制器被配置为：在先前接收的和重构的音频信号的属性中或在观察到的帖丢失的统计属性 中检测丢失帖的替代提供相对降低的质量的条件。当检测到所述条件时，通过选择性地调 整替代帖谱的相位或谱幅度来修改所述隐藏方法。
[0014] 解码器可W在设备（例如移动电话）中实现。
[0015] 根据第=方面，接收机包括根据上述第二方面的解码器。
[0016]根据第四方面，一种计算机程序被定义为用来隐藏丢失音频帖，并且所述计算机 程序包括指令，当处理器运行该指令时，使处理器如上述第一方面所述隐藏丢失音频帖。
[0017] 根据第五方面，计算机程序产品包括存储了根据上述第四方面的计算机程序的计 算机可读介质。
[0018] 实施例的优点解决了对适配帖丢失隐藏方法的控制，所述控制允许减轻对编码语 音和音频信号的传输中的帖丢失的听得见的影响，甚至超过仅用所描述的隐藏方法获得的 质量。实施例的主要益处在于；提供了甚至对于丢失帖的重构信号的平滑且可靠的演变。 与使用现有技术相比大大地减小了帖丢失的听得见的影响。
【附图说明】
[0019] 为了更全面理解本发明的示例实施例，现在结合附图做出对于W下描述的参考， 其中：
[0020] 图1示出了矩形窗函数。
[0021] 图2示出了化mming窗与矩形窗的组合。
[0022] 图3示出了窗函数的幅度谱的示例。
[0023] 图4示出了具有频率fk的示例性正弦信号的线性谱；
[0024] 图5示出了具有频率fk的加窗的正弦信号谱；
[0025] 图6示出了基于分析帖的、与DFT的网格点的幅度相对应的条形图；
[0026] 图7示出了与DFT网格点P1、P2和P3拟合的抛物线；
[0027] 图8示出了窗谱的主瓣的拟合。
[002引 图9示出了通过DFT网格点P1和P2的主瓣逼近函数P的拟合。
[0029] 图10是示出根据本发明实施例的用于控制针对接收音频信号的丢失帖的隐藏方 法的一种示例方法的流程图。
[0030] 图11是示出根据本发明实施例的用于控制针对接收音频信号的丢失帖的隐藏方 法的另一种示例方法的流程图。
[0031] 图12示出了本发明的另一个示例实施例。
[0032] 图13示出了根据本发明的装置的示例。
[0033] 图14示出了根据本发明的实施例的设备的另一个示例。
[0034] 图15示出了根据本发明的实施例的设备的另一个示例。
【具体实施方式】
[0035] 所描述的对于新的帖丢失隐藏技术的新的控制方案包括图10中所示的W下步 骤。应该注意的是，可W在解码器的控制器中实现该方法。
[0036] 1.在先前接收到的和重构的音频信号的属性中或在观察到的帖丢失的统计属性 中检测根据所述方法的丢失帖的替换提供相对降低的质量的条件，101。
[0037] 2.在步骤1中检测到该种条件的情况下，修改方法的要素，根据该修改后的方法 要素，通过选择性地调整相位或谱幅度，利用Z(m) =Y(m) 来计算替代帖谱，102。
[00測正弦分析
[0039] 可W应用新控制技术的帖丢失隐藏技术的第一步骤包括对先前接收信号的一部 分的正弦分析。该正弦分析的目的是找到该信号的主正弦波的频率，W下假设是信号由有 限数量的单独正弦波组成，即该信号是W下类型的多正弦信号：
[0040]
[0041] 在该方程式中，K是假设组成信号的正弦波的数量。针对具有索引k= 1. ..K的 每个正弦波，ak是幅度，fk是频率，并且9k是相位。f,表示采样频率，并且n表示时间离散 采样s(n)的时间索引。
[0042] 找到尽可能准确的正弦波频率具有主要的重要性。虽然理想的正弦信号会具有线 频率fk的线谱，但是找到它们的真值在原则上将需要无限的测量时间。因此，在实践中难W 找到该些频率，因为只能基于短的测量时间段来估计它们，该测量时间段与用于本文描述 的正弦分析的信号段相对应；下文中，该信号段被称为分析帖。另一个困难是，在实践中，信 号可W是时变的，意味着上述方程式的参数随着时间而变化。因此，在一方面需要使用长的 分析帖使测量更准确；另一方面需要短的测量时间段W便更好的处理可能的信号变化。好 的折中是使用长度大约为例如20-40ms数量级的分析帖。
[0043] 识别正弦频率fk的优选可能是做出对分析帖的频域分析。为此，例如借助DFT或 DCT或类似的频域变换来将分析帖变换到频域。在使用分析帖的DFT的情况下，由W下方程 式来给出谱：
[0044]<