CN1136760C - 多声道音频信号中误差掩蔽的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
多声道音频信号中误差掩蔽的方法和装置。对于音频编码，MPEG 2标准以多声道重现规定空间表示法。为确保与MPEG 1信号后向兼容性，将多声道语音通道信号作矩阵变换。矩阵变换前减小音频信号电平以防过驱动。为再补偿编码器端的减缩，译码器重新提升输出电平。按本发明，若附加信号中检测到误差，则一部分多声道音频信号被平滑转换为MPEG 1兼容信号分量，和/或另一部分被置零，译码器端可在多声道音频信号的平滑转换前完成MPEG 1兼容信号分量的电平提升。
Description
本发明涉及到多声道音频信号中误差掩蔽的方法和装置，尤其涉及到一种MPEG-2音频译码器。
对于音频编码系统，MPEG-2标准以多声道重现(多声道语音)规定一种空间表示法。在这种情况中，多声道语音包括L、C、R(左、中、右)三个声道，它们在空间上位于听者前面；以及包括LS、RS(左环绕、右环绕)两个声道，它们在空间上位于听者后面。此外，还提供产生特殊效果的第六声道。为了保证与MPEG-1信号后向兼容，将多声道语音通道的信号进行矩阵变换。然后，该过程中计算出的立体声信号L0和R0作为MPEG-1兼容立体声信号传输，余下的三个音频信号作为附加数据传输。
在进行矩阵变换之前，为防止过驱动，通常降低音频信号电平。因此，无衰减即L、C、LS＝1时，根据L0＝L+0.7C+0.7LS作矩阵变换，则可得到值L0＝24。为了再补偿编码器端的减缩，MPEG-2中所提供的方案是，译码器重新提升输出电平。然而，如果在多声道部分出现传输误差，则译码器将不能进行逆矩阵变换。这时，仅只有MPEG-1兼容信号分量，即L0和R0将被译码。因此，在转换为MPEG-1译码期间，听觉可能受到多方干扰。所以，由于在MPEG-1译码中未作电平提升，故会发生音量的突然变化。
本发明的目的是给出多声道音频信号中误差掩蔽的一种方法。
本发明的另一目的就是给出实现根据本发明方法的一种装置。
从原理上讲，多声道音频信号电平均调的方法就是，在编码器端利用矩阵变换从多声道音频信号产生单声道或立体声信号，以及附加信号，单声道或立体声信号根据第一编码标准进行编码，附加信号根据第二编码标准进行编码；而在译码器端对单声道或立体声信号和附加信号译码，并经逆矩阵变换，以重新获得多声道音频信号。该方法的一个基本点在于，若在附加信号中检测到误差，则一部分多声道音频信号被平滑转换成单声道或立体声信号，和/或另一部分多声道音频信号被置零。
比较有利的方法是，在编码器端作多声道音频信号衰减先于矩阵变换。因此，在译码器端，进行立体声信号的电平提升先于多声道音频信号的平滑转换(cross-fading)，在一段时间之后，再对译码器端的电平提升进行反转。
如此一来，在多个帧中检测到误差的情况下对电平提升作反转可能是特别有益的。
第一编码标准具体可以是MPEG-1标准，以及第二编码标准具体可以是MPEG-2标准。
一个更加有益的改进提供了重现域音响的计算，并根据使电平提升前后音响偏差为最小的方法进行电平提升。
此外，在出现多声道语音误差时，可较佳实现至拟音响效果方法的转换和/或平滑转换。
原理上讲，重现多声道音频信号的装置具有一个译码单声道或立体声信号的第一译码器，一个译码附加信号的第二译码器和一个逆矩阵变换器件，所译码出的信号输入到逆矩阵变换器以产生多声道音频信号。本装置的基本点在于提供一个转换开关，从第一译码器输出的单声道或立体声信号和从第二译码器输出的误差信号、以及从逆矩阵变换器件输出的多声道音频信号均被输入到此转换开关，当出现误差信号时，就实现一次从多声道音频信号到单声道或立体声信号的转换。
因此，该转换开关最好设置在位于译码器端的合成滤波器的上游。
更加有益的是，提供一个电平提升单元，通过此单元，在有误差时单声道或立体声信号的电平得到提升。
特别有益的是，还提供一个定时器，使得在一段时间后能切断上述单元进行电平提升。
此外，提供一个计算当前音响效果的单元会是有益的，该单元计算出的值输入到电平提升单元。
本发明的示范实施例将参照图1和2进行说明。
图1和图2给出了二套根据本发明的编码器-译码器装置的框图。
图1所示为根据本发明的一编码器-译码器装置。首先，多声道音频信号LS、L、C、R、RS被输入到衰减器A。用此衰减器降低各声道的电平，以防止后续矩阵变换M出现过驱动。通过此矩阵变换M计算立体声信号L0和R0，以及其他多声道音频信号。在编码器ENC中，立体声信号R0和L0然后被输入到MPEG-1编码器EMPEG1中，至于余下的信号，则被输入到MPEG-2编码器EMPEG2中。经MPEG编码，继之由多路调制器MUX调制后，音频信号作为一个基本数据流B进行传输。传输后，此比特流首先被输入到译码器端的多路解调器DEMUX。然后，被分开的数据流被输入到译码器DEC中的MPEG-1译码器DMPEG1或MPEG-2译码器DMPEG2。此MPEG译码数据然后被输入到单元INVM中，其中对译码器端的矩阵变换作逆变换。作为矩阵变换的结果所获得的多声道音频信号被输入到电平提升单元P1，以反转编码器端的电平减缩。这些信号被输入到MPEG综合滤波器SYNF之前，根据本发明，它们先通过误差转换开关F。此误差转换开关由MPEG-2译码器DMPEG2输入到其上的出错信息进行启动。在MPEG情况下一个无误差的帧包含1152个抽样点，若其后跟有一个出错的帧，此时输出上述出错信息。在这种情况下，输入到滤波器FIR的信号由误差转换开关F进行转换，其转换方法是：左声道和右声道从MPEG-2信号L和R被转换到MPEG-1信号L0和R0。为此，MPEG-1译码器输出的这些信号不仅仅被输入到逆变换矩阵INVM，还被输入到误差转换开关F。此外，中心声道、左环绕声道和右环绕声道被转换到误差转换开关F中的值0。根据本发明的装置，误差转换开关位于合成滤波器SYNF的上游，故各个通道的转换导致信号的平滑转换，从而就不出现音量的突然变化。
图2所示为另一根据本发明的编码器-译码器装置，其中，另外进行MPEG-1数据流的电平提升。在编码器端和译码器端的处理过程仍以图1中所述的方式进行。但在译码器端还提供另一电平提升单元P2和可选的控制电平提升的定时器T。若多声道音频信号中出现误差，则除MPEG-1信号之外，还有一个误差信号从MPEG-2译码器被输入到电平提升单元。如参照图1所述的情形，在误差转换开关F中将一开关接通到MPEG-1译码之后。然而，电平提升单元P2另还进行这些信号的电平提升，以避免或至少减轻音量的突然变化。由于这种电平提升偶尔可能导致过驱动，故在定时器T的控制下会使之再缓慢反转。
同样，定时控制的电平提升和复原可在下述情况下进行：即出错信息没有必要由传输误差产生，而是多声道部分的误差信号也被用作MPEG-1信号和MPEG-2信号的区别特征。因此，如果在多帧中出现多声道误差，则可认为是一个MPEG-1信号正在被传输而非MPEG-2信号。此时，单元P2进行的电平提升也能在若干帧后被再次缓慢或者突然切断，例如在信号间隔期间。
本发明可被用于进行或保证多声道语音传输的数字编码音频信号的重现。例如，这可包含MPEG-2编码，但也等效于杜比AC3编码，因其立体声/单声道信号以一种同播方式进行传送。该重现可由各种不同的音频重现设备来完成，诸如DVD播放机，附有声卡的计算机、收音机或电视接收机。
Claims (10)
1.一种多声道音频信号的电平均调方法，在编码器端利用矩阵变换从多声道音频信号产生单声道或立体声信号和附加信号，此单声道或立体声信号根据第一编码标准进行编码，附加信号或全部声道根据第二编码标准进行编码，而在译码器端，单声道或立体声信号及附加信号被译码，并进行逆矩阵变换，或者全部声道被译码，以重新得到多声道音频信号，其特征在于，若在附加信号中检测到误差，则一部分多声道音频信号被平滑转换成单声道或立体声信号，及另一部分多声道音频信号被置零。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在编码器端，多声道音频信号在进行矩阵变换之前被衰减，而在译码器端，立体声信号的电平提升在对多声道音频信号作平滑转换之前完成的。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，在从多帧中检测到误差时电平提升被反转。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，第一编码标准为MPEG-1标准，及第二编码标准是MPEG-2标准。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，计算重现域的音响效果，进行电平提升，使电平提升前后的音响效果偏差为最小。
6.一种多声道音频信号的重现装置，具有译码单声道或立体声信号的第一译码器(DMPEG1)，和译码附加信号的第二译码器(DMPEG2)，及一个逆矩阵变换器件(INVM)，被译码的信号输入到此器件，以产生多声道音频信号，其特征在于，提供一个转换开关(F)，第一译码器(DMPEG1)输出的单声道或立体声信号、第二译码器(DMPEG2)输出的误差信号及逆矩阵变换器件(INVM)输出的多声道音频信号均被输入到此转换开关上，当出现误差信号时，进行从多声道音频信号到单声道或立体声信号的转换。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于，转换开关(F)被设置在位于译码器端的合成滤波器(SYNF)的上游。
8.根据权利要求6或7的装置，其特征在于，提供一个电平提升单元(P2)，在有误差时由此单元提升单声道或立体声信号的电平。
9.根据权利要求6或7的装置，其特征在于，提供一个定时器(T)，使得在多个帧之后能切断单元(P2)进行的电平提升。
10.根据权利要求6或7的装置，其特征在于提供一个单元，由其计算当前音响效果，此计算值被输入到电平提升单元(P2)。
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