帧错误隐藏的制作方法
【技术领域】
[0001] 本技术涉及基于包括变换系数向量的帧的帧错误隐藏。
【背景技术】
[0002] 高质量音频传输通常可以使用基于变换的编码方案。输入音频信号通常在具有一 定大小（例如20ms)称为帧的时间块中被处理。通过合适的变换（例如修正离散余弦变换 (MDCT))对帧进行变换，然后将变换系数量化并在网络上发送。
[0003] 然而，当音频编解码器操作在包括无线或分组网络的通信系统中时，帧可能在传 输中丢失，或者太晚到达而无法使用在实时场景中。类似的问题在帧内的数据损坏时出现， 并且编解码器可被设置为丢弃这些损坏帧。以上示例被称为帧疑符或分组丢失，并且当其 发生时解码器通常调用某些算法以避免或降低帧疑符引起的音频质量下降，并且这些算法 被称为帧疑符（或错误）隐藏算法（FEC)或分组丢失隐藏算法（PLC)。
[0004] 图1示出了编码器10中输入的音频信号。步骤S1中执行到频域的变换，步骤S2 中执行量化，并且在步骤S2中执行量化频率系数（由索引表示）的分组化和发送。传输后， 在步骤S4中由解码器12接收分组，并且在步骤S5中重构频率系数，其中执行帧疑符（或错 误）隐藏算法，如FEC单元14所示。步骤S6中，将重构的频率系数反变换到时域。因而， 图1是一个系统概览，其中音频解码器12在参数/波形重构过程中处理传输错误，并且帧 疑符隐藏算法执行丢失或损坏帧的重构。
[0005] 错误隐藏的目的在于，对音频信号中没有到达或没有及时到达解码器或者损坏的 丢失部分进行同步。当可以容忍附加延时和/或附加比特可用时，可以使用各种强大的FEC 概念，这些概念可以基于，例如在两个好帧之间插值丢失帧，或者发送必要辅助信息。
[0006] 然而，在实时会话场景中，通常无法引入附加延时，也很难增加算法的比特预算和 计算复杂度。用于实时场景的三种示例FEC方案如下：
[0007] -静音，其中丢失的谱系数被置为0。
[0008] _重复，其中重复来自上一个好帧的系数。
[0009] -噪声注入，其中丢失的谱系数是随机噪声发生器的输出。
[0010] 基于变换的编解码器的常用FEC算法的一个示例是帧重复算法，其使用重复方案 并重复先前接收的帧的变换系数（有时具有缩放因子），如[1]所述。然后，使用重复变换 系数来重构针对丢失帧的音频信号。帧重复算法以及用于插入噪声或静默的算法都是有吸 引力的算法，因为它们具有较低的计算复杂度并且不需要传输额外的比特或额外的延时。 然而，错误隐藏可能使重构的信号变差。例如，基于静音的FEC方案会产生较大的能量不连 续性和较差的感知质量，并且使用噪声注入算法会引起不利的感知影响，尤其在应用于具 有主音调的区域时。
[0011] [2]中描述的另一个方案涉及传输辅助信息，以通过插值来重构错误帧。该方法的 缺点在于，需要用于辅助信息的额外带宽。对于没有辅助信息可用的MDCT系数来说，通过 插值来估计幅度，而使用需要大量（建议50个）过去的帧的概率模型来估计符号，这在现 实上不可行。
[0012] [3]中描述了一种相当复杂的插值算法，针对丢失帧的重构进行乘法校正。
[0013] 基于插值的帧错误隐藏方法的另一个缺点在于，其引入了额外的延时（在可尝试 任何插值前，必须先接收错误帧之后的帧），这在例如实时应用中（如会话应用）中不可接 受。
【发明内容】
[0014] 所提出的技术的目的在于改进帧错误隐藏。
[0015] 该目的通过所提出的技术的实施例来实现。
[0016] 根据第一方面，提供了一种基于包括变换系数向量的帧的帧错误隐藏方法。所述 方法包括：跟踪连续静态好帧的预定子向量的对应变换系数之间的符号改变。所述方法还 包括：累计预定数量的连续静态好帧的对应子向量中符号改变的数目。此外，所述方法包 括：使用最近的静态好帧来重构错误帧，但是将符号改变的累计数目超过预定阈值的子向 量中的变换系数的符号反转。
[0017] 根据第二方面，提供了一种用于基于包括变换系数向量的帧的帧错误隐藏的计算 机程序。所述计算机程序包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码在处理器上运行时， 使所述处理器执行以下动作：跟踪连续静态好帧的预定子向量的对应变换系数之间的符号 改变；累计预定数量的连续静态好帧的对应子向量中符号改变的数目；以及使用最近的静 态好帧来重构错误帧，但是将符号改变的累计数目超过预定阈值的子向量中的变换系数的 符号反转。
[0018] 根据第三方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读介质和存储在所述 计算机可读介质上的根据第二方面的计算机程序。
[0019] 根据第四方面，所提出的技术包括一种解码器的实施例，所述解码器被配置用于 基于包括变换系数向量的帧的帧错误隐藏。所述解码器包括：符号改变跟踪器，所述符号改 变跟踪器被配置为跟踪连续静态好帧的预定子向量的对应变换系数之间的符号改变。所述 解码器还包括符号改变累计器，所述符号改变累计器被配置为累计预定数量的连续静态好 帧的对应子向量中符号改变的数目。所述解码器还包括帧重构器，所述帧重构器被配置为 使用最近的静态好帧来重构错误帧，但是将符号改变的累计数目超过预定阈值的子向量中 的变换系数的符号反转。
[0020] 根据第五方面，所提出的技术包括解码器的另一个实施例，所述解码器被配置用 于基于包括变换系数向量的帧的帧错误隐藏。所述解码器包括：符号改变跟踪模块，所述符 号改变跟踪模块用于跟踪连续静态好帧的预定子向量的对应变换系数之间的符号改变。所 述解码器还包括：符号改变累计模块，所述符号改变累计模块用于累计预定数量的连续静 态好帧的对应子向量中符号改变的数目。所述解码器还包括：帧重构模块，所述帧重构模块 用于使用最近的静态好帧来重构错误帧，但是将符号改变的累计数目超过预定阈值的子向 量中的变换系数的符号反转。
[0021] 根据第六方面，所提出的技术包括解码器的另一个实施例，所述解码器被配置用 于基于包括变换系数向量的帧的帧错误隐藏。所述解码器包括处理器和存储器，其中所述 存储器包含所述处理器可执行的指令，从而所述解码器操作为执行以下动作：跟踪连续静 态好帧的预定子向量的对应变换系数之间的符号改变；累计预定数量的连续静态好帧的对 应子向量中符号改变的数目；以及使用最近的静态好帧来重构错误帧，但是将符号改变的 累计数目超过预定阈值的子向量中的变换系数的符号反转。
[0022] 根据第七方面，所提出的技术包括一种用户终端，所述用户终端包括根据第四、第 五或第六方面的解码器。
[0023] 至少一个实施例能够在帧丢失、帧延时或帧损坏的情形中改善主观音频质量，并 且在不发送附加辅助参数或产生捅值所需的额外延时的情况下实现该改善，并具有低复杂 度和低存储要求。
【附图说明】
[0024] 通过参考以下结合附图的描述，可以最佳理解本技术及其更多的目的和优点，其 中：
[0025] 图1是示出帧错误隐藏的概念的图；
[0026] 图2是示出符号改变跟踪的图；
[0027] 图3是示出符号改变被认为没有意义的情况的图；
[0028] 图4是示出帧结构的图；
[0029] 图5示出错误帧的子向量的重构的示例的图；
[0030] 图6是示出所提出的方法的总体实施例的流程图；
[0031] 图7是给出所提出的技术的概览的框图；
[0032] 图8是根据所提出的技术的解码器的示例实施例的框图；
[0033] 图9是根据所提出的技术的解码器的示例实施例的框图；
[0034]图10是根据所提出的技术的解码器的示例实施例的框图；
[0035] 图11是根据所提出的技术的解码器的示例实施例的框图；
[0036] 图12是用户终端的框图；以及
[0037] 图13是示出帧错误隐藏的另一个实施例的图。
【具体实施方式】
[0038] 贯穿附图，相同的附图标记用于相似或对应的元素。
[0039] 本文所提出的技术整体上适用于调制重叠变换（MLT)类型，例如作为当前优选变 换的MDCT。为简化描述，以下将只描述MDCT。
[0040] 此外，以下描述中的术语丢失帧、延时帧、损坏帧以及包括损坏数据的帧全都表示 要通过所提出的帧错误隐藏技术来重构的错误帧的示例。类似，术语"好帧"将用于指示无 错帧。
[0041] 在使用MDCT的变换编解码器中使用用于隐藏帧错误的帧重复算法，可能使重构 音频信号变差，这是因为在MDCT域中，相位信息是在MDCT系数的幅度和符号中传递的。对 于音调或谐频分量，对应的MDCT系数在幅度和符号上的演变依赖