CN112435675B - 一种基于fec的音频编码方法、装置、设备和介质 - Google Patents

一种基于fec的音频编码方法、装置、设备和介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于FEC的音频编码方法、装置、设备和介质,方法包括:对原始音频数据进行预处理,得到预处理音频数据;对预处理音频数据进行量化,得到每一帧音频数据的绝对音量值,对于第一帧之后的音频数据,参考前一帧音频数据的绝对音量值,计算出相对音量值;设定阈值区间,在预处理后的音频数据中,获取相对音量值在阈值区间内的音频关键内容;在所述音频关键内容中,选择至少一个指定参数作为关键帧参数进行FEC编码。本发明提供的一种FEC的音频编码方法、装置、设备和介质,通过对音频数据进行有效性处理,然后通过FEC编码传输,从而提升网络不佳时的音频通话质量。

Description

一种基于FEC的音频编码方法、装置、设备和介质
技术领域
本发明涉及音频通讯技术领域,特别涉及一种基于FEC的音频编码方法、装置、设备和介质。
背景技术
前向纠错也叫前向纠错码(Forward Error Correction,简称FEC),是增加数据通讯可信度的方法。在单向通讯信道中,一旦错误被发现,其接收器将无权再请求传输。FEC是利用数据进行传输冗余信息的方法,当传输中出现错误,将允许接收器再建数据。
目前,音频通话是生活中常见、必不可少的一部分,承载都是基于Internet之上,但是有时实际的网络质量并不是很理想,丢包是普遍现象,带来较差的用户体验。而音频因为其特殊性,针对丢包情况如果采用重传的机制,效果也不理想,会造成声音乱码。
FEC采用传输冗余信息来对抗丢包,相对而言比较有成效。现有的技术几乎都是采用FEC对音频通话进行保障。但是这种方式,并不能有效解决因为原本网络质量不好导致丢包造成的音频效果不理想,因为采用FEC构造更多的冗余信息来恢复数据造成了带宽需求的增加,从而加重网络负载,让原本不佳的网络变得更加差,从而也无法有效提升音频通话质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题,在于提供一种基于FEC的音频编码方法、装置、设备和介质,通过对音频数据进行有效性处理,然后通过FEC编码传输,从而提升网络不佳时的音频通话质量。
第一方面,本发明提供了一种基于FEC的音频编码方法,包括:
对原始音频进行预处理,得到预处理音频;
对预处理音频每一帧的音量值进行量化,得到对应的绝对音量值,对于第一帧之后的预处理音频,参考前一帧的绝对音量值,计算出相对音量值,所述相对音量值用于量化当前帧绝对音量值与前一帧绝对音量值的差异;
根据相对音量值的计算方式设定阈值区间,在预处理音频中,提取相对音量值在阈值区间内的音频关键内容;
在所述音频关键内容中,选择至少一个指定参数作为关键帧参数进行FEC编码。
进一步地,计算出相对音量值,具体包括:计算当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值的平方差或对当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值进行傅立叶变换。
进一步地,所述至少一个指定参数,具体包括:增益、基音周期和线谱对。
第二方面,本发明提供了一种基于FEC的音频编码装置,包括:预处理模块、差异量化模块、关键内容提取模块以及关键帧参数编码模块;
所述预处理模块,用于对原始音频进行预处理,得到预处理音频;
所述差异量化模块,用于对预处理音频每一帧的音量值进行量化,得到对应的绝对音量值,对于第一帧之后的预处理音频,参考前一帧的绝对音量值,计算出相对音量值,所述相对音量值用于量化当前帧绝对音量值与前一帧绝对音量值的差异;
所述关键内容提取模块,用于根据相对音量值的计算方式设定阈值区间,在预处理音频中,提取相对音量值在阈值区间内的音频关键内容;
所述关键帧参数编码模块,用于在所述音频关键内容中,选择至少一个指定参数作为关键帧参数进行FEC编码。
进一步地,计算出相对音量值,具体包括:计算当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值的平方差或对当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值进行傅立叶变换。
进一步地,所述至少一个指定参数,具体包括:增益、基音周期和线谱对。
第三方面,本发明提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的方法。
第四方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。
本发明实施例至少具有如下技术效果或优点:
1、针对音频通话的特点,通过计算音频帧的相对音量值,并根据相对音量值的计算方式设定阈值区间,提取有效的音频关键内容,重点保障核心数据,相对普通的FEC,可以优先保障用户想沟通的内容,放弃对非关键信息的保障,使用户进行有效的沟通;
2、通过选择音频编码中对通话质量影响最大的关键帧参数进行FEC编码,进一步减少FEC音频编码的数据量,使用更少的带宽,减少了对网络的影响。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例一中方法中的流程图;
图2为本发明实施例一中音频的有效性处理流程图;
图3为本发明实施例二中装置的结构示意图;
图4为本发明实施例三中电子设备的结构示意图;
图5为本发明实施例四中介质的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本说明书中的技术方案,下面将结合本说明书实施例中的附图,对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本说明书实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都应当属于本申请的保护范围。
本申请实施例通过提供一种FEC的音频编码方法、装置、设备和介质,通过对音频数据进行有效性处理,然后通过FEC编码传输,从而提升网络不佳时的音频通话质量。
本申请实施例中的技术方案,总体思路如下:
本发明针对在丢包网络差的情况下,音频通话采用FEC达不到理想的效果,反而可能加剧网络变差的缺点,通过对音频的特性分析,提取实际用户关注的内容(音频关键内容和音频关键帧),进行FEC的冗余传输。首先,相对于当前的普通FEC,本方法使用更少的带宽,减少了对网络的影响;其次,本方法重点保障核心数据,针对关键语音内容和关键帧参数,进行FEC编码,相对普通的FEC,可以优先保障用户想沟通的内容,保留核心数据,放弃对非关键信息的保障,在网络不好的情况下,既保障通话顺畅,又最小程度地影响网络。
实施例一
本实施例提供一种FEC的音频编码方法,如图1所示,包括;
对原始音频进行预处理,得到预处理音频;
可以对原始音频数据进行回声消除和噪声抑制处理,从而得到相对有效的音频数据,再进行后续步骤的处理。
对预处理音频每一帧的音量值进行量化,得到对应的绝对音量值,对于第一帧之后的预处理音频,参考前一帧的绝对音量值,计算出相对音量值,所述相对音量值用于量化当前帧绝对音量值与前一帧绝对音量值的差异;
由于预处理音频还存在静音、啸声等非正常通话的内容,计算相对音量值是为了量化当前帧音量和前一帧音量的差异,因为声音具有连续性,参考前一帧的音量,计算出来的相对音量值,更具有实际意义。
可以根据需要采用不同的方法计算相对音量值,具体包括:计算当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值的平方差,或者,对当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值进行傅立叶变换。也可以用其它方法计算相对音量值用于量化当前帧绝对音量值与前一帧绝对音量值的差异。
根据相对音量值的计算方式设定阈值区间,在预处理音频中,提取相对音量值在阈值区间内的音频关键内容;
为了提取与前一帧差异在一定范围内的预处理音频作为音频关键内容,根据需求设定阈值区间。阈值区间的设定方式与相对音量的计算方式有关:当采用计算当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值的平方差得到相对音量值时,相对音量值为非负数,阈值可以设置为0到一设定上限值;当采用对当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值进行傅立叶变换得到相对音量值时,相对音量值可以为负数也可以为正数,阈值可以设置为一设定下限值和一设定上限值。
通过对音频数据的音量进行绝对量化,并参考前一帧的音量,计算出相对音量值,根据相对音量值选取音频关键内容,提取有效的音频关键内容,重点保障核心数据,相对普通的FEC,可以优先保障用户想沟通的内容,放弃对非关键信息的保障。
在所述音频关键内容中,选择至少一个指定参数作为关键帧参数进行FEC编码。所述至少一个指定参数,具体包括:增益、基音周期和线谱对。音频编码里面有很多的码流参数,每个参数的影响和效果都不一样。通过测试不同码流参数,影响到最终的音频MOS值,本发明实施例选取增益、基音周期和线谱对这三个参数为关键帧参数,因为这三个对MOS影响较大且bit占用少,性价比高。
图2为音频的有效性处理流程图,通过该处理,得到核心数据,在网络不好的情况下,既保障通话顺畅,又最小程度地影响网络,保障用户进行有效的沟通。
基于同一发明构思,本申请还提供了与实施例一中的方法对应的装置,详见实施例二。
实施例二
本实施例提供了一种基于FEC的音频编码装置,如图3所示,包括:预处理模块、差异量化模块、关键内容提取模块以及关键帧参数编码模块;
所述预处理模块,用于对原始音频进行预处理,得到预处理音频;
所述差异量化模块,用于对预处理音频每一帧的音量值进行量化,得到对应的绝对音量值,对于第一帧之后的预处理音频,参考前一帧的绝对音量值,计算出相对音量值,所述相对音量值用于量化当前帧绝对音量值与前一帧绝对音量值的差异;
所述关键内容提取模块,用于根据相对音量值的计算方式设定阈值区间,在预处理音频中,提取相对音量值在阈值区间内的音频关键内容;
所述关键帧参数编码模块,用于在所述音频关键内容中,选择至少一个指定参数作为关键帧参数进行FEC编码。
在一种可能的实现方式中,计算出相对音量值,具体包括:计算当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值的平方差或对当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值进行傅立叶变换。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个指定参数,具体包括:增益、基音周期和线谱对。
由于本发明实施例二所介绍的装置,为实施本发明实施例一的方法所采用的装置,故而基于本发明实施例一所介绍的方法,本领域所属人员能够了解该装置的具体结构及变形,故而在此不再赘述。凡是本发明实施例一的方法所采用的装置都属于本发明所欲保护的范围。
基于同一发明构思,本申请提供了实施例一对应的电子设备实施例,详见实施例三。
实施例三
本实施例提供了一种电子设备,如图4所示,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时,可以实现实施例一中任一实施方式。
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例一中方法所采用的设备,故而基于本申请实施例一中所介绍的方法,本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式,所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中的方法所采用的设备,都属于本申请所欲保护的范围。
基于同一发明构思,本申请提供了实施例一对应的存储介质,详见实施例四。
实施例四
本实施例提供一种计算机可读存储介质,如图5所示,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,可以实现实施例一中任一实施方式。
本发明实施例针对音频通话具有连续性的特点,通过计算音频帧的相对音量值,并根据相对音量值的计算方式设定阈值区间,提取有效的音频关键内容,重点保障核心数据,相对普通的FEC,可以优先保障用户想沟通的内容,放弃对非关键信息的保障,使用户进行有效的沟通;通过选择音频编码中对通话质量影响最大的关键帧参数进行FEC编码,进一步减少FEC音频编码的数据量,使用更少的带宽,减少了对网络的影响。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、装置、设备或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解,我们所描述的具体的实施例只是说明性的,而不是用于对本发明的范围的限定,熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化,都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种基于FEC的音频编码方法,其特征在于:包括:
对原始音频进行预处理,得到预处理音频;
对预处理音频每一帧的音量值进行量化,得到对应的绝对音量值,对于第一帧之后的预处理音频,参考前一帧的绝对音量值,计算出相对音量值,所述相对音量值用于量化当前帧绝对音量值与前一帧绝对音量值的差异;
根据相对音量值的计算方式设定阈值区间,在预处理音频中,提取相对音量值在阈值区间内的音频关键内容;当采用当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值的平方差得到相对音量值时,相对音量值为非负数,阈值设置为0到一设定上限值;当采用当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值进行傅立叶变换得到相对音量值时,阈值设置为一设定下限值和一设定上限值;
在所述音频关键内容中,选择至少一个指定参数作为关键帧参数进行FEC编码;所述至少一个指定参数具体包括:增益、基音周期和线谱对。
2.一种基于FEC的音频编码装置,其特征在于:包括:预处理模块、差异量化模块、关键内容提取模块以及关键帧参数编码模块;
所述预处理模块,用于对原始音频进行预处理,得到预处理音频;
所述差异量化模块,用于对预处理音频每一帧的音量值进行量化,得到对应的绝对音量值,对于第一帧之后的预处理音频,参考前一帧的绝对音量值,计算出相对音量值,所述相对音量值用于量化当前帧绝对音量值与前一帧绝对音量值的差异;
所述关键内容提取模块,用于根据相对音量值的计算方式设定阈值区间,在预处理音频中,提取相对音量值在阈值区间内的音频关键内容;当采用当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值的平方差得到相对音量值时,相对音量值为非负数,阈值设置为0到一设定上限值;当采用当前帧音频数据的绝对音量值和前一帧音频数据的绝对音量值进行傅立叶变换得到相对音量值时,阈值设置为一设定下限值和一设定上限值;
所述关键帧参数编码模块,用于在所述音频关键内容中,选择至少一个指定参数作为关键帧参数进行FEC编码;所述至少一个指定参数具体包括:增益、基音周期和线谱对。
3.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1所述的方法。
4.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的方法。
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