JP7026711B2 - Fd/lpd遷移コンテキストにおけるフレーム喪失管理 - Google Patents
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Description
デコードに有利に適合する。
・音声信号の場合、AMR-WB+コーディングに由来する2つの異なるモード、すなわち、
- ACELPモード、
- FFT変換を使用するMDCT変換(AMR-WB+コーデックとは異なる)を使用する、wLPT(「weighted Linear Predictive Transform」)と呼ばれるTCX(「Transform Coded Excitation」)モード、を備えるLPD(「Linear Predictive Domain」)モード。
・音楽信号の場合、1024のサンプルを使用するタイプMPEG AAC(「Advanced Audio Coding」)のMDCT(「Modified Discrete Cosine Transform」)によるコーディングを使用するFD(「Frequency Domain」)モード。
。我々は、ACELPからFDへの遷移のケースのみを本明細書で議論する。
・本明細書において長さ2Mの「MDCTウィンドウ」と称されるウィンドウによって信号を重み付けるステップ。
・長さMのブロックを形成するために時間領域(「時間領域エイリアシング」)において折り重ねるステップ。
・長さMのDCT(「Discrete Cosine Transform(離散コサイン変換)」)変換。
サンプルに関するゼロにおける場合、我々は、ウィンドウのその部分における時間領域エイリアシングなしで、MDCT変換を有する。そのようなケースでは、スムーズな遷移は、MDCT変換によって提供されず、たとえば外部クロスフェードのような他の手段によってなされねばならない。
信号との間のオーバラップ追加を達成するために、CELPサブフレームのオーバラップ部分にcos2のタイプのウィンドウを適用し、MDCTフレームとともに後者を加えることが十分である。この方法は、完全な再構築を提供する。
が正しく受信されデコードされた後、次のフレームが喪失されたのであれば、MDCTコーディングのために適切なPLCに基づく置換フレームが生成される。
- 予測コーディングパラメータのセットによってエンコードされた、デジタル信号の先行フレームを予測デコードするステップと、
- エンコードされたデジタル信号の現在のフレームの喪失を検出するステップと、
- 先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予測によって、現在のフレームのための置換フレームを生成するステップと、
- 先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予測によって、デジタル信号の追加セグメントを生成するステップと、
- デジタル信号のこの追加セグメントを一時的に記憶するステップと
を備える方法に関する。
- 変換によってエンコードされた少なくとも1つのセグメントを備えるエンコードされたデジタル信号の次のフレームを受信するステップと、
- デジタル信号の追加セグメントと、変換によってエンコードされたセグメントとをオーバラップ追加するサブステップを備える、次のフレームをデコードするステップとを備える。オーバラップ追加サブステップは、出力信号をクロスフェードすることを可能とする。そのようなクロスフェードは、(「リンギングノイズ」などの)音アーティファクトの発生を低減し、信号エネルギにおける整合性を保証する。
の目的のために、次の遷移フレームは、使用されているコア予測コーディングの周波数を示すビットを備え得る。
rは、生成された追加セグメントの長さを表す係数であり、
iは、0とL/rとの間の、次のフレームのサンプルの時間であり、
Lは、次のフレームの長さであり、
S(i)は、サンプルiに関する、追加後の次のフレームの振幅であり、
B(i)は、サンプルiに関する、変換によってデコードされたセグメントの振幅であり、
T(i)は、サンプルiに関する、デジタル信号の追加セグメントの振幅である。したがって、オーバラップ追加は、実施することが簡単な線形結合および演算を使用して行われ得る。よって、これら計算のために使用されるプロセッサに少ない負荷しかかけずに、デコードのために必要な時間が低減される。あるいは、他の形式のクロスフェードが、本発明の原理を変更せずに実施され得る。
デコーダの内部メモリを更新するステップを備え、予測によってデジタル信号の追加セグメントを生成するステップは、
- 置換フレームの予測による生成中に更新されたデコーダのメモリから、テンポラリメモリへコピーするステップと、
- テンポラリメモリを使用して、デジタル信号の追加セグメントを生成するステップと
からなるサブステップを備え得る。
- 先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予
測によって、追加フレームを生成するステップと、
- 追加フレームのセグメントを抽出するステップとからなるサブステップを備える。
- デジタル信号の現在のフレームの喪失を検出するための検出ユニットと、
- 以下の動作を実行するように構成されたプロセッサを備える予測デコーダと
を備え、その動作は、
*予測コーディングパラメータのセットによってコーディングされた、デジタル信号の先行フレームを予測デコードし、
*先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予測によって、現在のフレームのための置換フレームを生成し、
*先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予測によって、デジタル信号の追加セグメントを生成し、
*このデジタル信号の追加セグメントを、テンポラリメモリに一時的に記憶することである、デコーダを提供する。
*変換によってエンコードされた少なくとも1つのセグメントを備えるエンコードされたデジタル信号の次のフレームを受信し、
*デジタル信号の追加セグメントと、変換によってエンコードされたセグメントとの間のオーバラップ追加のサブステップを備える、次のフレームをデコードすることである。
- 励振をデコードするために使用される状態、
- 合成フィルタ205のメモリ、
- ディエンファシスフィルタ206のメモリ、
- 後処理メモリ207、
- 再サンプリングユニット208のメモリなどのCELPエンコーダの内部状態を更新するステップ(または内部メモリを更新するステップ)を含み得る。
ブフレームと、MDCT変換によってエンコードされた現在のフレームとの両方をデコードし、CELPデコーダとMDCTデコーダとからの信号をオーバラップ追加することによって、ステップ309においてデコードされた遷移フレームである。
- ステップ313において、メモリに記憶されたLSF予測数量詞(これは、たとえばタイプARまたはMAであり得る)を更新しながら、先行フレームのLSFパラメータに基づくLSFパラメータとLPCフィルタとの内挿による推定。ISFパラメータのケースのためのフレーム喪失のケースにおけるLPCパラメータの推定の例示的な実施は、ITU-T G.718規格のパラグラフ7.11.1.2「ISF estimation and interpolation」および7.11.1.7「Spectral envelope concealment, synthesis, and updates」に与えられる。あるいは、ITU-T G.722.2規格、付録Iのパラグラフ1.5.2.3.3に記述された推定もまた、MAタイプ数量詞のケースにおいて使用され得る。
- ステップ313において、次のフレームのために、先行フレームの適合ゲインおよび固定ゲインに基づく励振を推定し、これら値を更新する。励振の例示的な推定は、パラグラフ7.11.1.3「Extrapolation of future pitch」、7.11.1.4「Construction of the periodic part of the excitation」、7.11.1.15「Glottal pulse resynchronization in low-delay」、7.11.1.6「Construction of the random part of excitation」に記述されている。固定コードブックベクトルは、典型的に、ランダム信号によって各サブフレームにおいて置換される一方、適合コードブックは、外挿されたピッチを使用し、先行フレームからのコードブックゲインは、典型的に、最後に受信されたフレームにおける信号のクラスに従って減衰されている。あるいは、ITU-T G.722.2規格、付録Iに記述された励振の推定もまた使用され得る。
- ステップ313において、励振および更新された合成フィルタ205に基づいて信号を合成し、先行フレームのための合成メモリを使用して、先行フレームのための合成メモリを更新する。
- ステップ313において、ディエンファシスユニット206を使用することによる、および、ディエンファシスユニット206のメモリを更新することによる、合成信号のディエンファシス。
- オプションで、ステップ313において、後処理メモリを更新しながら、合成信号を後処理するステップ207。後処理は、フレーム喪失訂正中は無効とされ得ることに注目されたい。なぜなら、後処理が使用する情報は、単純に外挿され、信頼性が低いからである。このケースでは、受信された次のフレームとの通常の動作を可能にするために、後処理メモリは未だに更新されるべきである。
- ステップ313においてフィルタメモリ208を更新しながら、再サンプリングユニット208によって出力周波数において合成信号を再サンプリングするステップ。
も(たとえば、節7.11.1.8および7.11.1.8.1において)使用されることに注目されたい。この態様は、本発明のスコープ外であるので、本明細書では考慮されない。
- メモリに記憶されたLSF数量詞を更新することなく、先行CELPフレームのLSFパラメータに基づく、LSFパラメータの内挿およびLPCフィルタによる推定。内挿による推定は、上述されたように(メモリに記憶されたLSF数量詞を更新することなく)置換フレームの内挿による推定に関して同じ方法を使用して実施され得る。
- 次のフレームのためのこれら値を更新することなく、適合ゲインおよび先行CELPフレームの固定ゲインに基づく励振の推定。励振は、(適合ゲインおよび固定ゲイン値を更新することなく)置換フレームのための励振の決定に関して同じ方法を使用して決定され得る。
- 励振および再計算された合成フィルタ205に基づいて、および、先行フレームのための合成メモリを使用して、信号セグメント(たとえば、半フレームまたはサブフレーム)を合成するステップ。
- ディエンファシスユニット206を使用することによって合成された信号をディエンファシスするステップ。
- オプションで、後処理メモリ207を使用することによって合成された信号を後処理するステップ。
- 再サンプリングメモリ208を使用して、再サンプリングユニット208によって、出力周波数において合成された信号を再サンプリングするステップ。
に、オーバラップ追加を実行することを可能にする。たとえば、追加セグメントが、サブフレームの半分である場合、0と1との間の線形ゲインが、オーバラップ追加中に、MDCTフレームの前半へ適用され得、1と0との間の線形ゲインが、追加信号セグメントへ適用される。この追加信号セグメントがなければ、MDCTデコードは、量子化誤差による不連続という結果になり得る。
- 先行CELPフレームが、第1の周波数(たとえば、12.8kHz)においてコアコーダによってエンコードされ、遷移CELPサブフレームが、第2の周波数(たとえば、16kHz)においてコアコーダによってエンコードされたのであれば、遷移サブフレームはデコードされ得ず、追加信号セグメントが、デコードユニット105に対して、ステップ322のMDCTデコードの結果得られた信号とのオーバラップ追加を実行することを可能にする。たとえば、追加セグメントがサブフレームの半分である場合、0と1との間の線形ゲインが、オーバラップ追加中に、MDCTフレームの前半へ適用され得、1と0との間の線形ゲインが、追加信号セグメントへ適用される。
- 先行CELPフレームと遷移CELPサブフレームとが同じ周波数においてコアコーダによってエンコードされたのであれば、遷移フレームをデコードしたMDCTデコーダ104から由来するデジタル信号とのオーバラップ追加のために、遷移CELPサブフレームが、デコードユニット105によってデコードされ使用され得る。
- rは、生成された追加セグメントの長さを表す係数であり、この長さは、L/rに等しい。値rに制限はない。これは、追加信号セグメントと、デコードされた遷移MDCTフレームとの間の十分なオーバラップを可能にするように選択されるであろう。たとえば、rは、2に等しくなり得る。
- iは、0とL/rとの間の、次のフレームのサンプルに対応する時間であり、
- Lは、次のフレームの長さ(たとえば、20ミリ秒)であり、
- S(i)は、サンプルiに関する、追加後の次のフレームの振幅であり、
- B(i)は、サンプルiに関する、変換によってデコードされたセグメントの振幅であり、
- T(i)は、サンプルiに関する、デジタル信号の追加セグメントの振幅である。
加えて、追加セグメントの生成を提供する。いくつかのケースでは、特に、次のフレームがCELPフレームであれば、前記追加セグメントは使用されない。しかしながら、先行フレームのコーディングパラメータは再使用されるので、計算は、何ら追加の複雑性をもたらさない。対照的に、次のフレームが、MDCTフレームであるか、または、先行するCELPフレームをエンコードするために使用されるコア周波数とは異なるコア周波数におけるCELPサブフレームを伴う遷移フレームである場合、生成され記憶された追加信号セグメントは、次のフレームのデコードを可能にする。これは、先行技術の解決先では可能ではない。
101 受信ユニット
102 分類ユニット
103 CELPデコーダ
104 MDCTデコーダ
105 デコードユニット
106 出力インターフェース
107 メモリ
108 フレーム喪失管理ユニット
201 受信ユニット
202 デコードユニット
203 デコードユニット
204 高周波数デコードユニット
205 LPC合成フィルタ
206 ディエンファシスフィルタ
207 後処理メモリ
208 再サンプリングユニット
209 出力インターフェース
400 コンピューティングデバイス
401 入力インターフェース
402 デジタル信号プロセッサ
403 プロセッサ
404 ランダムアクセスメモリ
405 大容量記憶装置
406 出力インターフェース
Claims (8)
- 予測コーディングおよび変換コーディングを使用してエンコードされたデジタル信号をデコードするための、デコーダ(100)によって行われる方法であって、
- 前記エンコードされたデジタル信号の現在のフレームの喪失を検出すると(302)、前記現在のフレームに続く次のフレームを受信する前に、したがって前記次のフレームが予測コーディングを用いてエンコードされているか、変換コーディングを用いてエンコードされているか、遷移フレームであるかにかかわらず、予測コーディングパラメータのセットによってエンコードされた、前記デジタル信号の先行フレームを予測デコードするステップ(304)と、
- 前記先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予測によって、前記現在のフレームのための置換フレームを生成するステップ(312)と、
- 前記先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予測によって、デジタル信号の追加セグメントを生成するステップ(316)と、
- デジタル信号の前記追加セグメントを一時的に記憶するステップ(317)と
を備え、
前記次のフレームを受信すると(318)、前記次のフレームが変換コーディングを用いてエンコードされているか、予測コーディングから変換コーディングへの遷移フレームであるならば、前記方法は、前記デジタル信号の前記追加セグメントを用いて前記次のフレームをデコードするステップ(322; 323; 324)とをさらに備え、
エンコードされたデジタル信号の前記次のフレームは、変換によってエンコードされた少なくとも1つのセグメントを備え、前記先行フレームは、第1の周波数において動作するコア予測コーダを介した予測コーディングによってエンコードされ、
前記次のフレームは、前記第1の周波数とは異なる第2の周波数において動作するコア予測コーダを介した予測コーディングによってエンコードされた少なくとも1つのサブフレームを備える遷移フレームである、方法。 - 前記次のフレームをデコードするステップは、デジタル信号の前記追加セグメントと、変換によってエンコードされた前記セグメントとをオーバラップ追加するサブステップを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記次のフレームは、使用されている前記コア予測コーディングの周波数を示すビットを備え、前記周波数は前記第2の周波数に対応する、請求項1に記載の方法。
- 予測によって前記置換フレームを生成する前記ステップはさらに、前記デコーダ(100)の内部メモリを更新するステップ(313)を備え、
予測によってデジタル信号の追加セグメントを生成する前記ステップは、
- 前記置換フレームを予測によって生成する前記ステップ中に更新された前記デコーダ(100)の前記内部メモリから、テンポラリメモリ(107)へコピーするサブステップ(314)と、
- 前記テンポラリメモリを使用して、デジタル信号の前記追加セグメントを生成するサブステップ(316)とを備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 予測によってデジタル信号の追加セグメントを生成する前記ステップは、
- 前記先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予測によって、追加フレームを生成するサブステップと、
- 前記追加フレームのセグメントを抽出するサブステップとを備え、
デジタル信号の前記追加セグメントは、前記追加フレームの前半に対応する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - プロセッサによって実行されたときに請求項1から5のいずれか一項に記載の方法を実施するための命令を備えるコンピュータプログラム。
- 予測コーディングおよび変換コーディングを使用してエンコードされたデジタル信号のためのデコーダ(100)であって、前記デコーダ(100)は、
- 前記デジタル信号の現在のフレームの喪失を検出するための検出ユニット(108)と、
- 前記エンコードされたデジタル信号の現在のフレームの喪失を検出すると、前記現在のフレームに続いて次のフレームを受信する前に、したがって前記次のフレームが予測コーディングを用いてエンコードされているか、変換コーディングを用いてエンコードされているか、遷移フレームであるかにかかわらず、以下の動作を実行するように構成されたプロセッサを備える予測デコーダ(103)とを備え、前記動作は、
予測コーディングパラメータのセットによってコーディングされた、前記デジタル信号の先行フレームを予測デコードし、
前記先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予測によって、前記現在のフレームのための置換フレームを生成し、
前記先行フレームをエンコードする少なくとも1つの予測コーディングパラメータから、予測によって、デジタル信号の追加セグメントを生成し、
デジタル信号の前記追加セグメントを、テンポラリメモリに一時的に記憶することであり、
前記次のフレームを受信すると、前記次のフレームが変換コーディングを用いてエンコードされているか、予測コーディングから変換コーディングへの遷移フレームであるならば、前記予測デコーダは、前記デジタル信号の前記追加セグメントを用いて前記次のフレームをデコードするように構成されたプロセッサを備える変換デコーダをさらに備え、
エンコードされたデジタル信号の前記次のフレームは、変換によってエンコードされた少なくとも1つのセグメントを備え、前記先行フレームは、第1の周波数において動作するコア予測コーダを介した予測コーディングによってエンコードされ、
前記次のフレームは、前記第1の周波数とは異なる第2の周波数において動作するコア予測コーダを介した予測コーディングによってエンコードされた少なくとも1つのサブフレームを備える遷移フレームである、デコーダ(100)。 - 前記デコーダ(100)はさらに、デジタル信号の前記追加セグメントと、変換によってコーディングされた前記セグメントとの間のオーバラップ追加を実行するように構成されたプロセッサを備えるデコードユニットを備える、請求項7に記載のデコーダ(100)。
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