产生错误隐藏信号的装置、方法和计算机可读介质制造方法及图纸

用于产生错误隐藏信号的装置，包括：LPC表示产生器(100)，用于产生替换LPC表示；LPC合成器(106，108)，用于使用替换LPC表示对码本信息进行滤波；以及噪声估计器(206)，用于在接收好的音频帧的过程中估计噪声估计，其中噪声估计依赖于好的音频帧，表示产生器(100)用于在产生替换LPC表示中使用由噪声估计器(206)估计的噪声估计。

Apparatus, method and computer-readable medium for generating error concealment signal

【技术实现步骤摘要】
产生错误隐藏信号的装置、方法和计算机可读介质本申请是申请人为弗朗霍夫应用科学研究促进协会、申请日为2015年3月4日、申请号为201580014728.2、专利技术名称为“产生错误隐藏信号的装置、方法和计算机可读介质”的分案申请。
本专利技术涉及音频编码，尤其涉及基于码本上下文的类LPC处理的音频编码。
技术介绍
为了模拟人类的声道且为了减少冗余量，感知音频编码器常常使用线性预测编码(LPC)，其可由LPC参数建模。通过LPC滤波器对输入信号进行滤波而获得的LPC残差，还通过由一个、两个或多个码本(例如：自适应码本、声门脉冲码本、创新性码本、转换码本、由预测和变换部分组成的混合码本)进行表示而被进一步地建模和传输。在帧丢失的情况下，语音/音频数据的片段(通常10ms或20ms)丢失。为了尽可能地听不出这种丢失，应用各种隐藏技术。这些技术通常包括过去接收的数据的外插。此数据可以是：码本的增益，码本向量，用于建模码本的参数和LPC系数。在现有技术水平已知的所有隐藏技术中，用于信号合成的LPC系数的集合，被重复(基于最后的好集合)或者被外/内插。ITUG.718[1]：在隐藏的过程中，外插LPC参数(在ISF域中表示)。该外插由两个步骤组成。第一，计算长期目标ISF向量。该长期目标ISF向量是以下的加权均值(具有固定加权因子beta)：·表示最后三个已知的ISF向量的平均的ISF向量，以及·表示长期平均频谱形状的离线训练ISF向量。然后，使用时变因子alpha，，每帧每次以最后正确地接收的ISF向量内插此长期目标ISF向量，以允许从最后接收的ISF向量到长期目标ISF向量的交叉衰落。为了产生中间步(每20ms，ISF被传输一次，每5ms，内插产生LPC的集合)，产生的ISF向量随后被转换回LPC域。然后，通过滤波在加法之前以相应的码本增益而放大的自适应和固定码本的总和的结果，使用LPC以合成输出信号。在隐藏的过程中，固定码本包括噪声。在连续的帧丢失的情况下，在不增加固定码本的情况下，反馈自适应码本。可选地，可以反馈和信号，如在ARM-WB[5]中所做。在[2]中，描述使用两个LPC系数的集合的隐藏方案。基于接收的最后好帧得到一个LPC系数的集合，基于接收的第一好帧得到另一个LPC参数的集合，但假设该信号在相反的方向上演变(朝着过去)。然后两个方向上执行预测，一个朝着未来和一个朝着过去。因此，产生丢失的帧的两个表示。最后，在被播出前，加权和平均两个信号。图8示出根据现有技术的错误隐藏过程。自适应码本800提供自适应码本信息至放大器808，该放大器将码本增益gp应用至来自自适应码本800的信息。放大器808的输出与组合器810的输入相连接。此外，随机噪声产生器804与固定码本802一起，提供码本信息至另一个放大器gc。在806处指示的放大器gc将增益系数(其为固定码本增益)应用至由固定码本802和随机噪声产生器804一起提供的信息。然后，将放大器806的输出附加地输入至组合器810。组合器810对由相应的码本增益放大的两个码本的结果做加法，以获得组合信号，然后将该组合信号输入至LPC合成块814。由如之前的讨论生成的替换表示控制LPC合成块814。现有技术程序具有一定缺点。为了处理变化的信号特征或为了将LPC包络朝背景噪声类特性收敛，在隐藏的过程中，通过外/内插一些其他的LPC向量以改变LPC。在隐藏的过程中，不可能精确地控制能量。虽然有可能控制各种码本的码本增益，LPC将隐含地影响整体水平或能量(甚至频率依赖)。可以想象，在突发帧丢失的过程中，淡出至特定的能量水平(例如，背景噪声水平)。使用现有技术水平的技术，甚至通过控制码本增益，这是不可能的。在保持合成具有与帧丢失之前相同的频谱特性的音调部分的可能性的同时将信号的噪声部分衰减至背景噪声是不可能的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提出用于产生错误隐藏信号的改进概念。这个目的由用于产生错误隐藏信号的装置、用于产生错误隐藏信号的方法或计算机可读介质实现。在本专利技术的一个方面，用于产生错误隐藏信号的装置包括用于产生第一替换LPC表示和不同的第二替换LPC表示的LPC表示产生器。此外，提供用于使用第一替换LPC表示对第一码本信息进行滤波以获得第一替换信号且使用第二替换LPC表示对第二不同的码本信息进行滤波以获得第二替换信号的LPC合成器。LPC合成器的输出由组合第一替换信号和第二替换信号的替换信号组合器组合，以获得错误隐藏信号。第一码本优选地为用于提供第一码本信息的自适应码本，第二码本优选地为用于提供第二码本信息的固定码本。换句话说，第一码本表示信号的音调部分，第二或固定码本表示信号的噪声部分并因此可被认为是噪声码本。使用衰减值、最后的好表示和最后的好LPC表示的均值产生自适应码本的第一码本信息。此外，使用最后的好LPC表示衰减值和噪声估计产生第二或固定码本的LPC表示。依赖于此实现方式，噪声估计可以为固定值、离线训练值或它可以从错误隐藏情况之前的信号自适应地得到。优选地，执行用于计算替换LPC表示的影响的LPC增益计算，然后为了执行补偿，使用此信息，使得合成信号的功率、或者响度或者通常地，振幅有关的测量与错误隐藏操作之前的相应的合成信号相似。在另一方面，用于产生错误隐藏信号的装置包括用于产生一个或多个替换LPC表示的LPC表示产生器。此外，提供用于计算来自LPC表示的增益信息的增益计算器，然后附加地提供用于补偿替换LPC表示的增益影响的补偿器，并且此增益补偿使用由增益计算器提供的增益操作而操作。然后，LPC合成器使用替换LPC表示对码本信息进行滤波以获得错误隐藏信号，其中补偿器用于在LPC合成器合成码本信息之前加权该码本信息，或用于加权LPC合成输出信号。因此，降低或消除错误隐藏情况开始时的任何增益、或功率或振幅有关的可感知影响。此补偿不仅对以上方面概述的各别LPC表示有用，还对仅使用单个LPC替换表示和单个LPC合成器的情况有用。通过计算最后的好LPC表示和替换LPC表示的脉冲响应，特别是通过在一定时间(3至8ms之间，优选地为5ms)对相应的LPC表示的脉冲响应计算rms值，确定增益值。在实现方式中，通过将新的rms值(即替换LPC表示的rms值)除以好LPC表示的rms值确定真实的增益值。优选地，使用背景噪声估计计算单个或多个替换LPC表示，该背景噪声估计优选地是从当前解码信号得到的背景噪声估计，而不是离线训练向量简单预定的噪声估计。在另一个方面，用于产生信号的装置包括用于产生一个或多个替换LPC表示的LPC表示产生器，和用于使用替换LPC表示对码本信息进行滤波的LPC合成器。附加地，提供用于在接收好的音频帧的过程中估计噪声估计的噪声估计器，此噪声估计依赖于好的音频帧。表示产生器用于在产生替换LPC表示中使用通过噪声估计器估计的噪声估计。处理过去解码信号的频谱表示以提供噪声频谱表示或目标表示。噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生错误隐藏信号的装置，包括：/nLPC(线性预测编码)表示产生器(100)，用于产生LPC系数的集合；/nLPC合成器(106，108)，用于使用所述LPC系数的集合对码本向量进行滤波以获得替换信号；以及/n噪声估计器(206)，用于在接收好的音频帧的过程中估计噪声估计，其中所述噪声估计依赖于所述好的音频帧，/n其中所述LPC表示产生器(100)用于在产生所述LPC系数的集合中使用由所述噪声估计器(206)估计的所述噪声估计，且/n其中所述错误隐藏信号从所述替换信号得到。/n

【技术特征摘要】
20140319 EP EP14160774;20140505 EP 14167003.4;20141.一种用于产生错误隐藏信号的装置，包括：
LPC(线性预测编码)表示产生器(100)，用于产生LPC系数的集合；
LPC合成器(106，108)，用于使用所述LPC系数的集合对码本向量进行滤波以获得替换信号；以及
噪声估计器(206)，用于在接收好的音频帧的过程中估计噪声估计，其中所述噪声估计依赖于所述好的音频帧，
其中所述LPC表示产生器(100)用于在产生所述LPC系数的集合中使用由所述噪声估计器(206)估计的所述噪声估计，且
其中所述错误隐藏信号从所述替换信号得到。


2.如权利要求1所述的装置，
其中所述噪声估计器(206)用于：
获得(1200)过去解码信号(208)，
计算(1202)所述过去解码信号(208)的频谱表示，
从所述过去解码信号(208)的频谱表示得到(1204)噪声频谱表示，以及
将所述噪声频谱表示转换(1206)至噪声LPC表示，所述噪声LPC表示是与所述LPC系数的集合同类的LPC表示。


3.如权利要求1所述的装置，
其中所述LPC系数的集合包括替换因子，以及
其中所述噪声估计器(206)用于提供所述噪声估计作为噪声因子。


4.如权利要求3所述的装置，其中所述替换因子是LSF(线谱频率)因子或ISF(导谱频率)因子，以及其中所述噪声因子是LSF因子或ISF因子。


5.如权利要求1所述的装置，
其中所述噪声估计器(206)用于将具有最优平滑的最小统计方法(1210)应用至过去解码信号(208)以得到所述噪声估计。


6.如权利要求1所述的装置，
其中所述噪声估计器(206)用于：
从过去解码信号(208)得到(1210)频谱噪声估计，
将所述频谱噪声估计转换(1212，1214)至LPC系数的集合；以及
将所述LPC系数的集合转换(1216)至ISF域或LSF域以获得所述噪声估计。


7.如权利要求1所述的装置，
其中所述噪声估计器(206)用于：
提供(1210)频谱噪声估计；
将所述频谱噪声估计转换(1212)至时域表示；以及
使用时域表示的前N个样本执行(1214)莱文森-德宾递归，其中N对应于所述频谱噪声估计的LPC系数的集合的LPC阶。


8.如权利要求7所述的装置，
其中所述时域表示包括所述频谱噪声估计的平方的傅里叶变换频谱的逆傅里叶变换。


9.如权利要求1所述的装置，
其中所述LPC表示产生器(100)用于使用所述噪声估计和最后好的音频帧的LPC系数的集合得到所述LPC系数的集合。


10.如权利要求1所述的装置，
其中所述LPC表示产生器(100)用于使用先前的好的音频帧的LPC系数的集合或至少两个先前的好的音频帧的LPC系数的集合的均值得到所述LPC系数的集合，其中所述均值或先前的好的音频帧的LPC系数的集合淡出，使得在一些错误帧或丢失帧之后，所述LPC系数的集合对应于所述噪声估计。

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·施纳贝尔，杰雷米·勒孔特，拉尔夫·斯皮尔施内德，曼纽尔·扬德尔，
申请(专利权)人：弗朗霍夫应用科学研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE