CN101601217B

CN101601217B - 一种信号处理方法、处理装置以及语音解码器

Info

Publication number: CN101601217B
Application number: CN2008800010203A
Authority: CN
Inventors: 詹五洲; 王东琦; 涂永峰; 王静; 张清; 苗磊; 许剑峰; 胡晨; 杨毅; 杜正中; 齐峰岩
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: EP2157572B1; ATE456126T1; EP2056291B1; EP2157572A1; JP4586090B2; CN100550712C; WO2009059498A1; EP2056291A1; US20090292542A1; JP2009116332A; HK1154696A1; KR101023460B1; PT2056291E; ES2374043T3; DE602008000579D1; US20090119098A1; CN102122511A; US7835912B2; CN101207459A; CN102122511B

Abstract

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。

Description

一种信号处理方法、处理装置以及语音解码器

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器。

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PLC(Packet LossConcealment，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N-1、N-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以及与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值；其中，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：

Figure DEST_PATH_RE-GSB00000897562000021

其中，sign()为符号函数，E₁为所述与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量，E₂为所述好帧的信号的能量；

根据所述能量比值调整所述合成信号，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，其中，依照下述公式调整所述合成信号：

yl (n) = {yl}^{'} (n) * (1 - \frac{R}{L + N} * n) n = 0, . . ., L + N - 1;

其中L为帧长，N为需要做交叉衰减信号的长度，yl′(n)为调整前的合成信号，yl(n)为调整后的合成信号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。。

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，其中，所述能量获取模块包括：

好帧信号能量获取子模块，用于获取所述好帧的信号能量；

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，其中，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：

R = sign (E_{1} - E_{2}) \sqrt{\frac{| E_{1} - E_{2} |}{E_{1}}};

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，依照下述公式调整所述合成信号：

yl (n) = {yl}^{'} (n) * (1 - \frac{R}{L + N} * n) n = 0, . . ., L + N - 1;

其中L为帧长，N为需要做交叉衰减信号的长度，yl′(n)为调整前的合成信号，yl(n)为调整后的合成信号。

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。

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。

附图说明

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s101、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s 102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(n)，n＝0，...，L-1，则当前帧对应的输出为zl(n)，n＝0，...，L-1，在此情况下，交叉衰减不改变重构信号，即：

zl[n]＝xl[n]，n＝0，...，L-1

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-1；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-1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(n)，n＝0，...，L-1为合成信号yl′(n)，n＝0，...L-1，即：zl[n]＝yl[n]＝yl′[n]，n＝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(n)，n＝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-1；对yl′(n)，n＝0，...L+N-1进行能量缩放后得到的信号为yl(n)，n＝0，...L+N-1，使其与信号xl(n)，n＝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(n)，n＝0，...L-1为：

zl(n)＝yl(n)，n＝0，...，L-1；

并将xl(n)，n＝L，..，L+N-1更新为xl(n)，n＝L，..，L+N-1和yl(n)，n＝L，...L+N-1进行交叉衰减后的得到的信号zl(n)。

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(n)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′(n)。首先对历史信号，zl(n)，n＝-Q，...-1进行分析，然后结合分析的结果合成信号yl′(n)。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：

(1)LP分析(Linear Prediction，线性预测)

短时分析滤波器A(z)和合成滤波器1/A(z)均为基于P阶LP的滤波器。LP分析滤波定义为：

A(z)＝1+a₁ z^-1+a₂ z^-2+…+a_P z^-P

历史信号zl(n)，n＝-Q，...，-1通过滤波器A(z)的LP分析之后，使用下面的公式得到历史信号zl(n)，n＝-Q，...，-1对应的残差信号e(n)，n＝-Q，...，-1：

e (n) = zl (n) + Σ_{i = 1}^{P} a_{i} zl (n - i), n = - Q, . . ., - 1,

(2)历史信号分析

使用基音重复方法对丢失的信号进行补偿。因此，首先需要估计出历史信号zl(n)，n＝-Q，...，-1对应的基音周期T₀，其具体步骤如下：首先对zl(n)进行预处理，去除在LTP(Long Term Prediction，长时预测)分析中不需要的低频成分，然后通过LTP分析可以得到zl(n)的基音周期T₀；得到基音周期T₀之后，结合信号分类模块得到语音的类别。

语音类别如下表1所示：

表1：语音分类

(3)基音重复

基音重复模块用于估计丢失帧对应的LP残差信号e(n)，n＝0，…，L-1。在进行基音重复之前，如果语音的类别不是VOICED，则采用下面的公式来限制采样点的幅度：

e (n) = \min (\max_{i = - 2, . . ., + 2} (| e (n - T_{0} + i) |) | e (n) |) \times sign (e (n)), n = - T_{0}, . . ., - 1

其中，

sign (x) = \{\begin{matrix} 1 & if & x &GreaterEqual; 0 \\ - 1 & if & x < 0 \end{matrix}

如果语音的类别是VOICED，则丢失信号所对应的残差e(n)，n＝0，…，L-1采用重复新接收到的好帧的信号中的最后一个基音周期的信号所对应的残差信号获得，即：

e(n)＝e(n-T₀)

而对于其它类型的语音，为了避免生成的信号周期性太强(对于非语音的信号，如果周期性太强，听起来就会有音乐噪声等不舒服噪声)，则使用下面的公式生成丢失信号所对应的残差信号e(n)，n＝0，…，L-1：

e(n)＝e(n-T₀+(-1)ⁿ)。

除了生成丢失帧对应的残差信号外，还要继续生成额外N个样点的残差信号e(n)，n＝L，…，L+N-1，以生成用于交叉衰减的信号，以保证丢失帧和丢失帧之后的第一个好帧之间的平滑拼接。

(4)LP合成

在生成丢失帧和交叉衰减对应的残差信号e(n)后，接着用下面的公式得到重构的丢失帧信号yl′(n)，n＝0，…，L-1：

{yl}_{pre} (n) = e (n) - Σ_{i = 1}^{P} a_{i} yl (n - i)

其中，残差信号e(n)，n＝0，…，L-1，是在上述基音重复中得到的残差信号。

除此之外，还要继续使用上述公式生成用于交叉衰减的N个样点yl_pre(n)，n＝L，…，L+N-1。

(5)自适应衰减

针对表1提供不同的语音分类，对yl_pre(n)中的信号的能量进行控制。即

yl′(n)＝g_mute(n)×yl_pre(n)，n＝0，...，L+M-1，g_mute(n)∈[0 1]

其中，g_mute(n)对应每个样点所对应的衰减因子。它的取值根据语音类型的不同以及丢包情况而变化。下面给出一个具体的例子：

对于能量变化大的语音，例如爆破音，对应于表1中的TRANSIENT类型和VUV_TRANSITION类型的语音，衰减的速度大一些；对于能量变化小的语音，衰减的速度小一些。为叙述方便，假定1ms信号包含R个样点。具体的，

对于类型为TRANSIENT类型的语音，在10ms内(共S＝10R个样点)，令g_mute(-1)＝1，g_mute(n)从1衰减为0；10ms之后的样点对应的g_mute(n)都为0，用公式表示如下：

g_{mute} (n) = \{\begin{matrix} g_{mute} (n - 1) + \frac{n + 1}{S + 1} & n = 0, . . ., S - 1 \\ 0 & n &GreaterEqual; S \end{matrix}

对于类型为VUV_TRANSITION类型的语音，在开始的10ms内衰减的速度小一些，在随后的10ms内快速的衰减为0，用公式表示如下：

g_{mute} (n) = \{\begin{matrix} g_{mute} (n - 1) - \frac{0.024 \cdot (n + 1)}{S + 1} & n = 0, . . ., S - 1 \\ g_{mute} (n - 1) - \frac{g_{mute} (S - 1) \cdot (n + 1 - S)}{S + 1} & n = S, . . ., 2 S - 1 \\ 0 & n &GreaterEqual; 2 S \end{matrix}

对于其它类型的语音，在开始的10ms内衰减的速度小一些，在随后的10ms内衰减速度再快一些，然后在随后的20ms内快速的衰减为0，用公式表示如下：

g_{mute} (n) = \{\begin{matrix} g_{mute} (n - 1) - \frac{0.024 \cdot (n + 1)}{S + 1} & n = 0, . . ., S - 1 \\ g_{mute} (n - 1) - \frac{0.048 \cdot (n + 1 - S)}{S + 1} & n = S, . . ., 2 S - 1 \\ g_{mute} (n - 1) - \frac{g_{mute} (2 \cdot S - 1) (n + 1 - 2 \cdot S)}{2 S + 1} & n = 2 S, . . ., 4 S - 1 \\ 0 & n &GreaterEqual; 4 S \end{matrix}

其中，图3中的能量缩放具体为：

根据xl(n)，n＝L，..，L+M-1以及yl′(n)，n＝L，..，L+M-1对yl′(n)，n＝0，..，L+N-1的能量进行缩放的具体方法包括以下步骤，参考图3：

步骤s201、分别计算合成信号yl′(n)，n＝L，...L+M-1对应的能量E₁与信号xl(n)，n＝L，..，L+M-1对应的能量E₂。

具体的，

E_{1} = Σ_{i = L}^{L + M - 1} {yl}^{' 2} (i);

E_{2} = Σ_{i = L}^{L + M - 1} {xl}^{2} (i) .

其中，M为计算能量时所包括信号的采样点数目。M可以根据实际情况灵活设置。例如在较短帧长的情况下，如帧长L小于5ms，推荐M＝L；而在帧长较长及基音周期小于一个帧长的情况下，可以令M为一个基音周期信号对应长度。

步骤s202、计算E₁与E₂的能量比R。

具体的，

R = sign (E_{1} - E_{2}) \sqrt{\frac{| E_{1} - E_{2} |}{E_{1}}},

其中sign()函数为符号函数，定义如下：

sign (x) = \{\begin{matrix} 1 & if & x &GreaterEqual; 0 \\ - 1 & if & x < 0 \end{matrix}

步骤s203、根据能量比R对信号yl′(n)，n＝0，...L+N-1的幅值调整。

具体的，

yl (n) = {yl}^{'} (n) * (1 - \frac{R}{L + N} * n) n = 0, . . ., L + N - 1

其中N为当前帧用于交叉衰减的长度，N的值可以根据需要灵活设置。例如在帧长较短的情况下，可令N为一帧的长度，即N＝L。

为避免当E₁＜E₂时，应用上述方法出现能量幅值溢出(超过所允许的采样点对应幅值得最大值)的情况，仅在E₁＞E₂时才应用上述公式对信号yl′(n)，n＝0，...L+N-1进行衰减。

对于上一帧为丢失帧，且当前帧也为丢失帧时，就不需对所述上一帧进行能量缩放，即所述上一帧对应的yl(n)为：

yl(n)＝yl′(n) n＝0，...，L-1

其中，图3中的交叉衰减具体为：

为了实现平滑的能量过渡，由合成信号yl′(n)，n＝0，...L+N-1能量缩放生成yl(n)，n＝0，...L+N-1后，还需要对低带信号进行交叉衰减处理。规则如下表2 所示：

表2：交叉衰减规则

在表2中，zl(n)为对应最终输出的当前帧对应的信号；xl(n)当前帧对应的好帧的信号；yl(n)对应当前帧同一时刻合成的信号。

上述过程的示意图如图5所示，其中：

第一行为原始信号；第二行为合成信号，用短划线表示；最下面一行为输出信号，是进行过能量调整后的信号，用虚线表示。其中帧N是丢失帧，帧N-1和帧N+1都是完好的帧。首先计算帧N+1的收到的信号和帧N+1对应合成信号的能量比值，然后根据能量比值对合成的信号进行衰减得到最下面一行的输出信号，衰减的方法参考上述步骤s203。最后进行交叉衰减处理，对于帧N，将帧N衰减后的输出信号作为帧N的输出(这里假设信号的输出允许有至少一帧的延时，即可以在输入帧N+1后输出帧N)；对于帧N+1，按照交叉衰减原则，将帧N+1衰减后的输出信号乘上一个下降窗，将帧N+1对应的收到的原始信号乘上一个上升窗并进行叠加，用叠加得到的信号作为帧N+1的输出。

本发明的实施例二中，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。与实施例一中的处理方法的区别在于，在上述实施例一中基于基音周期的方法来合成信号yl′(n)时，可能会出现相位不连续的情况。如图6所示。

在图6中，每两个竖实线之间的信号对应一帧信号，由于人类语音的丰富多样性，语音所对应的基音周期不可能保持不变，都是在不断变化的，因此如果重复使用历史信号的最后一个基音周期来合成丢失帧的信号时，会出现合成信号的末尾和当前帧的起始波形不连续的情况，波形上出现了突变，也就是所说的相位不匹配的情况。从图6中可以看到，当前帧的起始点距离合成的信号左边和右边最小间隔匹配点的距离为d_e和d_c，在现有技术中给出一种通过对合成信号进行插值实现相位匹配的方法。例如帧长为L，对应的相位差d为-d_e(如果最佳匹配点在最左边，且距离当前帧起始点的距离为d_e，则d＝-d_e；如果最佳匹配点在当前帧起始点的右边，且距离当前帧起始点的距离为d_c，则d＝d_c)。然后使用插值的方法将L+d个采样点的信号插值成生N个采样点的信号。

由于图6也是基于基音重复来合成信号，因此也不可避免地出现相位不匹配的情况。为避免此现象，方法的原理示意图如图7所示，与实施例一的区别在于，将基于基音重复的线性预测编码信号进行相位同步后，再进行能量缩放处理。在对信号yl′(n)，n＝0，...，L+N-1进行能量缩放之前，对之进行相位匹配，例如可以采用上述插值方法，对yl′(n)，n＝0，...，L+N-1进行插值来获得插值后的信号yl″(n)，n＝0，...，L+N-1，然后结合信号xl(n)和信号yl″(n)对yl″(n)进行能量缩放以获得信号yl(n)。最后，进行交叉衰减的步骤同实施例一。

通过使用本发明的上述实施例提供的信号处理方法，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。

本发明的实施例三还提供了一种信号处理装置，用于丢包隐藏中的合成信号的处理，其结构示意图如图8所示，包括：

检测模块10，用于检测到丢失帧后相邻的下一帧为好帧时，通知能量获取模块30。

能量获取模块30，用于接收到检测模块10的通知时，获取该好帧的信号以及同一时刻合成信号的能量比值。

合成信号调整模块40，用于根据能量获取模块30获取的能量比值调整该合成信号。

具体的，该能量获取模块30进一步包括：

好帧信号能量获取子模块21，用于获取所述的好帧信号能量。

合成信号能量获取子模块22，用于获取所述的合成信号能量。

能量比值获取子模块23，用于获取好帧的信号以及同一时刻合成信号的能量比值。

另外，该信号处理装置还包括：

相位匹配模块20，用于对输入的合成信号进行相位匹配后发送到能量获取模块30，如图9所示，作为本发明的实施例三提供的第二种信号处理装置。

此外，如图10所示，相位匹配模块20还可以位于能量获取模块30和合成信号调整模块40之间，用于在获取好帧的信号以及与所述好帧时刻对应的合成信号的能量比值，并对输入相位匹配模块20的信号进行相位匹配后发送到合成信号调整模块40。

本发明的实施例三中的处理装置的一具体应用场景如图11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(n)，n＝0，...，L-1，则当前帧对应的输出为zl(n)，n＝0，...，L-1，在此情况下，交叉衰减不改变重构信号，即：

zl[n]＝xl[n]，n＝0，...，L-1

其中L为帧长；

当所述当前帧的下一帧丢失时：

在此情况下，本发明实施例的信号处理装置不对合成信号yl′(n)，n＝0，...L-1进行处理，则所述第一个丢失帧对应的输出信号zl(n)，n＝0，...，L-1为合成信号yl′(n)，n＝0，...L-1，即：zl[n]＝yl[n]＝yl′[n]，n＝0，...，L-1。

当所述当前帧的下一帧没有丢失时：

在使用本发明实施例的信号处理装置对合成信号yl′(n)，n＝0，...L+N-1进行处理时，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(n)，n＝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-1；对yl′(n)，n＝0，...L+N-1进行处理后得到的信号为yl(n)，n＝0，...L+N-1，使其与信号xl(n)，n＝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(n)，n＝0，...L-1为：

zl(n)＝yl(n)，n＝0，...，L-1；

通过使用本发明的上述实施例提供的信号处理设备，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。

本发明的实施例四还提供一种语音解码器，如图12所示。包括：用于进行解码接收到高带解码信号，补偿丢失的高带信号帧的高带解码单元50；用于解码接收到的低带解码信号，补偿丢失的低带信号帧的低带解码单元60；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的正交镜像滤波单元70；通过高带解码单元50对接收端接收到的高带码流信号进行解码，对于丢失的高带信号帧进行合成；通过低带解码单元60对接收端接收到的低带码流信号进行解码，对于丢失的低带信号帧进行合成；将从低带解码单元60输出的低带解码信号与高带解码单元50输出的高带解码信号通过正交镜像滤波单元70进行合成，得到最后的解码信号。

对于低带解码单元60，参考图13，其具体包括如下模块：用于生成丢失帧对应的合成信号的基于基音重复的线性预测编码子单元61；用于对所述接收到的低带码流信号进行解码的低带解码子单元62；用于对所述的合成信号进行调整处理的信号处理子单元63；用于对所述低带解码模块解码后的信号与由所述能量缩放模块能量缩放后的信号进行交叉衰减的交叉衰减子单元64。

通过低带解码子单元62对接收到的低带信号进行解码，利用基于基音重复的线性预测编码子单元61对丢失的低带信号帧进行线性预测编码得到合成信号，然后，对合成信号通过信号处理子单元63进行合成信号调整处理，使得合成信号的能量幅值与低带解码子单元62所处理得到的解码信号在能量幅值上保持一致，避免出现的音乐噪声；最后对通过能量缩放处理后的合成信号与低带解码子单元62所处理得到的解码信号通过交叉衰减子单元64进行交叉衰减，得到最终的经过丢失帧补偿后的解码信号。

其中，信号处理子单元63的结构有三种变化形式，即对应于图8-图10中的信号处理装置结构示意图所示，在此不再赘述。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台设备执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims

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以及与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量比值；其中，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：其中，sign()为符号函数，E¹为所述与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量，E²为所述好帧的信号的能量；

yl (n) = {yl}^{'} (n) * (1 - \frac{R}{L + N} * n)

n＝0，...，L+N-1；

其中L为帧长，N为需要做交叉衰减信号的长度，yl′(n)为调整前的合成信号，yl(n)为调整后的合成信号；

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。

2.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。

3.一种信号处理装置，用于丢包隐藏中的合成信号的处理，其特征在于，包括：

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；其中，所述能量获取模块包括：

好帧信号能量获取子模块，用于获取所述好帧的信号能量；

合成信号能量获取子模块，用于获取所述的合成信号能量；

R = sign (E_{1} - E_{2}) \sqrt{\frac{| E_{1} - E_{2} |}{E_{1}}};

其中，sign()为符号函数，E¹为所述与所述好帧的时刻对应的合成信号的能量，E²为所述好帧的信号的能量；

yl (n) = {yl}^{'} (n) * (1 - \frac{R}{L + N} * n)

n＝0，...，L+N-1；

4.如权利要求3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。

5.一种语音解码器，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，

所述高带解码单元，用于解码接收到的高带解码信号，补偿丢失的高带信号帧；

其中，所述低带解码子单元，用于对所述接收到的低带解码信号进行解码；

6.如权利要求5所述的语音解码器，其特征在于，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；

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。

7.如权利要求6所述的语音解码器，其特征在于，所述能量获取模块进一步包括：

好帧信号能量获取子模块，用于获取所述好帧的信号能量；

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的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。

8.如权利要求6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：