JP2012230419A - パケットロス又はフレーム消去隠蔽を実行するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】復号器を備えた受信器が、符号器によって送信された、圧縮されたスピーチ情報の符号化されたフレームを受信する。受信器の遺失フレーム検出器が、符号化されたフレームが、送信中に失われた又は破損されたかどうか又は消去されたかどうかを判断する。符号化されたフレームが消去されていなければ、符号化されたフレームは復号器によって復号され、一時メモリが復号器の出力によって更新される。所定の遅延期間が追加された後、音声フレームが出力される。遺失フレーム検出器が、符号化されたフレームが消去されたと判断した場合、FECモジュールが、信号にフレーム隠蔽処理を施す。FEC処理は、消去されたフレームに対して、自然に聞こえる合成スピーチを生成する。
【選択図】図2
Description
この仮特許出願ではない特許出願は、1999年4月19日に出願された、米国特許仮出願第60/130,016号の利益を主張し、その主題をここに引用し編入する。以下の文書もまた、ここに引用し編入する。ITU-T Recommendation G.711- Appendix I,"A high quality low complexity algorithm for packet loss concealment with G.711"(9/99)及びAmerican National Standard for Telecommunications - Packet Loss Concealment for Use with ITU-T Recommendation G.711 (T1.521-1999)。
パケットロス又はフレーム消失の隠蔽(FEC)技法は、入力信号が、送信機において符号化及びパケット化され、ネットワーク上に送信され、フレームを復号し出力を再生する受信器において受信されるような音声システムにおける送信ロスを隠す。ITU−TのG.723.1やG.728やG.729などの標準的なコード励起線形予測(Code-Excited Linear Prediction)(CELP)に基づくスピーチコーダの多くが、FECアルゴリズムを内蔵する又はその規格において提案されているが、例えばG.711などには現在、そのような規格は存在しない。
本発明は、内蔵又は標準FEC処理を持たないスピーチコーダにおいてパケットロス又はフレーム消去の隠蔽(FEC)を実行する方法及び装置に関する。復号器を備える受信器が、符号器から送信された、圧縮された音声情報の符号化されたフレームを受信する。受信器における遺失フレーム検出器が、符号化されたフレームが送信中に遺失したか又は破損したか、又は消去されたかを判断する。符号化されたフレームが消去されていなければ、符号化されたフレームは復号器によって復号され、復号器の出力によって一時メモリが更新される。所定の遅延期間の後、音声フレームが出力される。
近年、サービス品質の保証無しにG.711をパケットネットワーク上で使い公衆電話交換ネットワーク(Plain-Old Telephony Service)(POTS)をサポートすることに関心が集まっている。フレーム消去(又はパケットロス)が、これらのネットワーク上で発生した場合、呼の品質を著しく劣化させないために、隠蔽技法が必要とされる。高品質で複雑さが低いフレーム消去隠蔽(FEC)技法が開発され、以下に詳述する。
Claims (32)
- FEC能力を持たないスピーチコーダにおいてフレーム消去の隠蔽(FEC)を実行する方法であって、
符号器から送信された圧縮スピーチ情報の符号化されたフレームを受信するステップと、
符号化されたフレームが、送信の際に、消去され、失われ又は破損したかを判断するステップと、
前記判断ステップにおいて、符号化されたフレームが消去されていないと判断された場合、受信した符号化されたフレームを復号し、復号されたフレームにするステップと、
前記判断ステップにおいて、符号化されたフレームが消去されたと判断された場合、以前に復号したフレームのデータを使い、消去されたフレームに対して合成フレームを生成するステップと、
復号されたフレーム及び合成フレームのデータによって、第一のメモリを更新するステップと、
前記復号されたフレーム及び合成フレームを音声信号として出力するステップと、
を含むことを特徴とするFEC実行方法。 - 請求項1に記載の方法であって更に、
遅延メモリを使い、前記音声信号の出力を所定時間遅延させるステップ、を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、一つ又はそれ以上の消去されたフレーム列中の第一の消去されたフレームにおける前記生成ステップが、
消去されたフレームのピッチ周期を推定するステップと、
前記第一メモリから、一つ又はそれ以上の最新ピッチ周期を、第二のメモリに複写するステップと、
前記第一メモリから、最新ピッチ周期の一部を、第三のメモリに複写するステップと、
前記第三メモリと、前記第二メモリに記憶されたピッチ周期の一部とをオーバーラップ加算するステップと、
前記ピッチ周期のオーバーラップ加算された部分を、前記第二メモリの前記最新部分に記憶するステップと、
前記更新のステップにおいて前記第一メモリを更新するため、また前記出力のステップで出力するために、前記第二メモリに記憶された一つ又はそれ以上の最新ピッチ周期に基づき合成フレームを生成するステップと、
前記生成ステップに使われた前記第二メモリの最終位置をオフセットポインタに記憶するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項3に記載の方法であって更に、前記遅延メモリを、前記オーバーラップ加算された部分によって更新するステップ、を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって更に、合成フレームが出力された後に、一つ又はそれ以上の後続の符号化されたフレームが消去されたかどうかを判断するステップ、を含むことを特徴とする方法。
- 請求項5に記載の方法であって、一つ又はそれ以上の後続の符号化されたフレームが消去されていた場合に更に、
連続して消去されたフレームの数が、所定の長さを超えるかどうかを判断するステップと、
前記判断ステップにおいて、連続した消去されたフレームの数が所定の長さを超えないと判断された時に、合成フレームを生成するために使われるピッチ周期の数を変更するステップと、
前記判断ステップにおいて、連続した消去されたフレームの数が所定の長さを超えると判断された時に、現在のピッチ周期の数で、合成フレームの生成を続けるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項6に記載の方法であって、連続した消去されたフレームの数が所定の長さを超えなかった場合、前記変更ステップが更に、
以前のフレームから、ピッチ周期の一部のための合成信号の生成を続け、その結果を第四のメモリに入れるステップと、
第二のメモリで使われるピッチ周期の数を増やすステップと、
前記第三メモリと、前記第二メモリに記憶されたピッチ周期の一部とをオーバーラップ加算し、その結果を前記第二メモリの前記最新部分に記憶するステップと、
オフセットポインタを、前記第二メモリの新しい部分を指すまでピッチ周期づつ移動させるステップと、
前記第二メモリから第五のメモリにデータを複写することにより、合成フレーム分のデータを生成するステップと、
前記生成ステップで使われた前記第二メモリの最終位置を、オフセットポインタに記憶するステップと、
前記第四メモリと、前記第五メモリ内のピッチ周期の一部とをオーバーラップ加算し、その結果を前記第五メモリに記憶するステップと、
消去されたフレームが所定の長さを超えているかどうかを判断するステップと、
前記判断ステップにおいて、消去されたフレームが所定の長さを超えると判断された時に、前記更新のステップにおいて前記第一メモリを更新するために使われ前記出力のステップにおいて出力するために使われる前記第五メモリを、消去の長さに基づき減衰するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項6に記載の方法であって、連続した消去されたフレームの数が所定の長さを超える時に、前記続けるステップが更に、
前記第二メモリから第五のメモリにデータを複写することにより、合成フレーム分のデータを生成するステップと、
前記生成ステップで使われた前記第二メモリの最終位置をオフセットポインタに記憶するステップと、
消去されたフレームが所定の長さを超えるかどうかを判断するステップと、
前記判断ステップにおいて、消去されたフレームが所定の長さを超えると判断された時に、前記更新のステップにおいて前記第一メモリを更新するために使われ前記出力のステップにおいて出力するために使われる前記第五メモリを、消去の長さに基づき減衰するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項5に記載の方法であって、前記後続の符号化されたフレームが消去されていない時に、更に、前記第一の消去されていない符号化されたフレームをFEC処理を使って処理するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項9に記載の方法であって、前記処理のステップが更に、
前記第二メモリから第五のメモリにデータを複写することにより合成フレーム分のデータを生成するステップと、
前記消去されたフレームが所定の長さを超えるかどうかを判断するステップと、
前記判断ステップにおいて、消去されたフレームが所定の長さを超えると判断された時に、前記第五メモリを、消去の長さに基づき減衰するステップと、
前記第五メモリの一部と、第一の消去されていない復号されたフレームの開始部分とをオーバーラップ加算し、その結果を前記第五メモリに記憶するステップと、
復号されたフレームのオーバーラップ加算されていない部分を、前記更新のステップにおいて前記第一メモリを更新するために使われ、前記出力のステップにおいて出力するために使われる前記第五メモリに複写するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記合成フレームを生成するために使われる前記ピッチ周期の数が時間の関数として増やされることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記生成ステップが符号器を使い、復号器の状態変数が前記合成フレームを探知することを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、高周波数入力信号に対しては、一つ又はそれ以上のピッチ周期が使われ前記合成フレームが生成されることを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法であって、前記推定ステップが、復号器がピッチ推定値を保持しない場合、ピッチ周期の推定に自動相関を使い、復号器がピッチ推定値を保持する場合、前記復号器のピッチ推定値を使うことを特徴とする方法。
- 請求項10に記載の方法であって、前記オーバーラップ加算の長さが、消去されたフレームの長さにしたがって増やされることを特徴とする方法。
- 請求項6に記載の方法であって、前記第一メモリが履歴バッファであり、前記第二メモリがピッチバッファであり、前記第三メモリが最終クオーターバッファであり、前記第四メモリが一時バッファであり、前記第五メモリが出力バッファであることを特徴とする方法。
- FEC能力を持たないスピーチコーダにおいてフレーム消去の隠蔽(FEC)を実行する装置であって、
符号器から送信された圧縮スピーチ情報の符号化されたフレームを受信する遺失フレーム検出器であって、符号化されたフレームが、送信の際に、欠落し、失われ、又は破損したかを判断する遺失フレーム検出器と、
前記遺失フレーム検出器が、符号化されたフレームが消去されていないと判断した場合に、受信した符号化されたフレームを復号し復号されたフレームにする復号器と、
前記遺失フレーム検出器が、符号化されたフレームが消去されたと判断した場合に、以前に復号したフレームのデータを使い、消去されたフレームに対して合成フレームを生成するFECモジュールと、
復号されたフレーム及び合成フレームのデータによって更新される、第一のメモリと、
復号されたフレーム及び合成フレームを音声信号として出力する出力装置と、
を有することを特徴とするFEC実行装置。 - 請求項17に記載の装置であって更に、遅延メモリを使い、前記音声信号の出力を所定時間遅延させる遅延モジュール、を備えることを特徴とする装置。
- 請求項17に記載の装置であって、一つ又はそれ以上の消去されたフレーム列中の第一の消去されたフレームにおいて、FECモジュールが、消去されたフレームのピッチ周期を推定し、一つ又はそれ以上の最新ピッチ周期を前記第一メモリから第二のメモリに複写し、最新ピッチ周期の一部を前記第一メモリから第三のメモリに複写し、前記第三メモリに記憶された前記ピッチ周期の一部と、前記第二メモリに記憶されたフレームの一部とをオーバーラップ加算し、前記ピッチ周期のオーバーラップ加算された部分を、前記第二メモリに記憶されたピッチ周期の前記最新部分に記憶し、前記第一メモリを更新し、また出力装置を使って出力するために、前記第二メモリに記憶された一つ又はそれ以上の最新ピッチ周期に基づき合成フレームを生成し、前記第二メモリで使われた最終位置をオフセットポインタとして記憶することを特徴とする装置。
- 請求項19に記載の装置であって、前記FECモジュールが、前記オーバーラップ加算された部分によって前記遅延メモリを更新することを特徴とする装置。
- 請求項17に記載の装置であって、前記遺失フレーム検出器が、合成フレームが出力された後に、一つ又はそれ以上の後続の符号化されたフレームが消去されたかどうかを判断することを特徴とする装置。
- 請求項21に記載の装置であって、前記遺失フレーム検出器が、一つ又はそれ以上の後続の符号化されたフレームが消去されていたと判断した場合に、前記FECモジュールが、連続した消去されたフレームの数が、所定の長さを超えるかどうかを判断し、連続した消去されたフレームの数が所定の長さを超えないと判断された時に、合成フレームを生成するために使われるピッチ周期の数を変更し、連続した消去されたフレームの数が所定の長さを超えると判断された時に、現在のピッチの数で、合成フレームの生成を続けることを特徴とする装置。
- 請求項22に記載の装置であって、前記FECモジュールが、連続した消去されたフレームの数が所定の長さを超えないと判断した場合、前記FECモジュールが、以前のフレームからの、ピッチ周期の一部のための合成信号の生成を続け、その結果を第四のメモリに入れ、第二メモリで使われるピッチ周期の数を増やし、前記第三メモリと前記第二メモリに記憶されたピッチ周期の一部とをオーバーラップ加算し、その結果を前記第二メモリの前記最新部分に記憶し、前記オフセットポインタを、前記第二メモリの新しい部分を指すまでピッチ周期づつ移動させ、前記第二メモリから第五のメモリにデータを複写することにより、合成フレーム分のデータを生成し、前記第二メモリで使われた最終位置を、オフセットポインタに記憶し、前記第四メモリと前記第五メモリ内のピッチ周期の一部とをオーバーラップ加算し、その結果を前記第五メモリに記憶し、欠落フレームが所定の長さを超えるかどうかを判断し、欠落フレームが所定の長さを超えると判断された時に、前記第一メモリを更新するために使われ、前記出力装置を使って出力するために使われる前記第五メモリを、消去の長さに基づき減衰することを特徴とする装置。
- 請求項22に記載の装置であって、前記FECモジュールが連続した消去されたフレームの数が所定の長さを超えると判断した場合に、前記FECモジュールが、前記第二メモリから第五のメモリにデータを複写することにより、合成フレーム分のデータを生成し、前記第二メモリで使われた最終位置をオフセットポインタに記憶し、欠落フレームが所定の長さを超えるかどうかを判断し、欠落フレームが所定の長さを超えると判断された時に、前記第一メモリを更新するために使われ前記出力装置によって出力するために使われる前記第五メモリを、消去の長さに基づき減衰することを特徴とする装置。
- 請求項21に記載の装置であって、前記後続の符号化されたフレームが消去されていない場合に、前記FECモジュールが、第一の消去されていない符号化されたフレームをFEC処理を使い処理することを特徴とする装置。
- 請求項25に記載の装置であって、前記FECモジュールが、前記第二メモリから第五のメモリにデータを複写することにより合成フレーム分のデータを生成し、前記欠落フレームが所定の長さを超えるかどうかを判断し、前記欠落フレームが所定の長さを超えると判断された場合に、消去の長さに基づき前記第五メモリを減衰し、前記第五メモリの一部と、第一の消去されていない復号されたフレームの開始部分とをオーバーラップ加算しその結果を前記第五メモリに記憶し、復号されたフレームのオーバーラップ加算されていない部分を、前記第一メモリを更新するために使われ前記出力装置によって出力するために使われる前記第五メモリに複写することを特徴とする装置。
- 請求項17に記載の装置であって、前記合成フレームを生成するために使われる前記ピッチ周期の数が時間の関数として増やされることを特徴とする装置。
- 請求項17に記載の装置であって、前記FECモジュールが符号器を使い、復号器の状態変数が前記合成フレームを探知することを特徴とする装置。
- 請求項17に記載の装置であって、高周波数入力信号に対しては、一つ又はそれ以上のピッチ周期を使い前記合成フレームを生成することを特徴とする装置。
- 請求項19に記載の装置であって、前記FECモジュールが、復号器がピッチ推定値を保持しない場合、ピッチ周期の推定に自動相関を使い、復号器がピッチ推定値を保持する場合、前記復号器のピッチ推定値を使うことを特徴とする装置。
- 請求項26に記載の装置であって、前記オーバーラップ加算の長さが、欠落フレームの長さと共に増やされることを特徴とする装置。
- 請求項22に記載の装置であって、前記第一メモリが履歴バッファであり、前記第二メモリがピッチバッファであり、前記第三メモリが最終クオーターバッファであり、前記第四メモリが一時バッファであり、前記第五メモリが出力バッファであることを特徴とする装置。
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