CN1501350A

CN1501350A - 多通道声码器的语音处理方法

Info

Publication number: CN1501350A
Application number: CNA021525706A
Authority: CN
Inventors: 朱祥文; 张晓枫; 胡锴; 覃景繁; 董晓宏
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhigu Tech Co Ltd
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-02
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: CN1231889C

Abstract

本发明涉及一种多通道声码器的语音处理方法，针对现有技术中延时过大的缺陷，采用动态地获取或发送数据的方法，根据各个通道的声码器依次进行处理的时刻，动态调整相应的获取或发送数据的相位点，使得每一个通道的声码器可获取或发送最新的数据。以编码处理方向的任一通道的声码器为例：从正在采集数据的TDM邮箱中获取在开始编码时刻之前已采集的数据作为第二部分数据；并从已采集好数据的TDM邮箱中获取最后进入、并可与第二部分数据组成一帧完整数据的数据作为第一部分数据；用第一部分数据加上第二部分数据组成一帧完整的数据，再由声码器对其进行编码处理。通过上述方案可减少的延时为M－M/N。

Description

多通道声码器的语音处理方法

技术领域

本发明涉及移动或固定通信领域，更具体地说，涉及一种用于移动或固定通信网络中多通道声码器的语音处理方法。

背景技术

在通信网络中，常常需要将G.711编码格式的语音信号(64kbps)进行压缩编码，以提取话音特征参数(一般小于16kbps)，降低数据传输速率，并由移动终端或固定终端还原成语音信号，上述工作通常由声码器完成。由于声码器处理的复杂性，使得语音信号端到端的延时增加。而在通信网络中，为了增加系统容量，常常是多个通道的声码器同时处理，多通道处理进一步增加了延时，过大的延时将会降低语音信号的质量。下面将具体介绍产生延时的原理。

现有声码器的编码方向的处理过程如图1所示。其中，TDM(TimeDivision Multiplex，即时分复用)邮箱暂存从多通道串口(图中为McBSP串口)中采集的PCM(脉冲编码调制)数据，每一通道的声码器从TDM邮箱的对应通道中获取一帧PCM数据，然后依次对其所获取的数据进行编码处理。其中，TDM邮箱1和2采用乒乓方式，图中所示邮箱1的每一通道中已经采集好一帧数据，而邮箱2正在收集新的数据。在图1中，首先由多通道声码器同时从TDM邮箱1的各个通道中分别获取一帧已经采集好的数据，然后由多通道声码器对各个通道依次进行处理。当处理完成后，邮箱1和邮箱2之间在外部事件(通常为中断)的驱动下进行切换。整个过程中，声码器要么处理TDM邮箱1的数据，要么处理TDM邮箱2的数据，不会同时处理邮箱1和邮箱2中的数据。

假设多通道声码器的数据采集时间为M毫秒，即从TDM邮箱中某一通道的第一个PCM样点开始到采集完最后一个PCM样点所需的时间，因采集是同时进行的，所以总的数据采集时间为M；因多通道声码器对各个通道依次进行处理，并需要在一个采集时间内完成处理动作，所以对单个通道进行处理的最大时间为M/N毫秒；另外，设声码器的“前视”(look-ahead)时间为Δ毫秒。根据上述假设，则通道1的声码器处理总延时为：M+M/N+Δ，而最后一个通道N的声码器处理总延时为：M+N*M/N+Δ＝2M+Δ。这里所说的声码器处理总延时，是指某一通道的声码器从TDM邮箱中接收该通道的第一个PCM样点开始到声码器输出该通道的数据为止所需的时间。

上面介绍的是编码方向处理，对于解码方向，每一通道的声码器接收由移动终端或固定终端传来的数据，依次对其所收到的每一帧数据进行解码处理后发送到TDM邮箱的对应通道中，再由TDM邮箱传送到多通道串口。虽然其处理过程与编码过程相反，但产生延时的原因是相似的。经过以上类似的分析过程，不难得到解码方向的最大延时，即多通道声码器接收到通道N的压缩语音数据开始到第一个PCM样点发送出去为止所需的时间，为：M+N*M/N＝2M。

从上述分析可知，多通道声码器对不同通道进行处理的时刻不同，但是所有通道声码器获取或发送数据时间都是以通道1的时间为基准，这样当声码器依次处理单个通道时，相应通道数据实际上延时了(I-1)*M/N，其中I为当前处理的通道数，且1≤I≤N。由此可见，最后一个通道N的语音数据最旧，延时最大。这将大大降低语音信号的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中过大的延时会降低语音信号质量的缺陷，提供一种多通道声码器的语音处理方法，以减少多通道声码器的语音处理延时，提高语音信号质量。

本发明技术方案是，采用动态地获取或发送数据的方法，根据各个通道的声码器依次进行处理的时刻，动态调整相应的获取或发送数据的相位点，使得每一个通道的声码器可获取或发送最新的数据。

一、对于多通道声码器的编码处理方向的任一通道的声码器：

从正在采集数据的TDM邮箱的相应通道中获取在开始编码时刻之前已采集的那一部分数据，将其作为第二部分数据；

并从已采集好数据的TDM邮箱的相应通道中获取最后进入、并可与所述第二部分数据组成一帧完整数据的那一部分数据，将其作为第一部分数据；

用所述第一部分数据加上所述第二部分数据组成一帧完整的数据，再由所述声码器对其进行编码处理。

二、对于多通道声码器的解码处理方向的任一通道的声码器：

将其要发送的一帧完整数据分为需在先发送的第一部分数据和在后发送的第二部分数据；

将第一部分数据发送到正在向多通道串口传送数据的TDM邮箱的相应通道的尾部，以取代其中在完成解码处理的时刻尚未传送的数据；

将第二部分数据发送到另一TDM邮箱的相应通道的首部；

所述两个TDM邮箱依次将所述第一部分数据和第二部分数据传送到多通道串口的相应通道。

通过上述方案，每一通道的声码器完成其编码方向的处理过程所需的总延时包括：从两个TDM邮箱的相应通道中分别获取一部分数据以组成一帧完整数据所需的获取时间M；对所采集的数据进行编码处理所需的最大处理时间M/N；以及声码器的look-ahead时间Δ。而每一通道的声码器完成其解码方向的处理过程所需的总延时包括对所收到的数据进行解码处理所需的最大处理时间M/N以及将一帧完整数据分为两部分分别发送到两个TDM邮箱的相应通道所需的发送时间M。可见，与现有技术的最大延时相比，编码方向和解码方向所减少的延时都为M-M/N，例如当M＝20，N＝20时，M-M/N＝19，每一方向可减少19毫秒的延时，这在多声码器级联的情况下将会大大提高语音信号的质量。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有声码器常用的数据采集方法的示意图；

图2是采用本发明的方法后其中一个通道的声码器在进行编码方向处理时的示意图；

图3是采用本发明的方法后其中一个通道的声码器在进行解码方向处理时的示意图。

具体实施方式

为了降低多通道声码器数据的语音处理时间，本发明采用多通道声码器动态数据采集方法，根据不同通道声码器的处理时间不同，动态调整相应的数据采集时间，使得每一个通道能够采集到该通道当前最新的数据。

下面结合图2以编码方向的处理为例进行分析，在图2中，TDM邮箱1的通道已经采集好一帧PCM数据，TDM邮箱2正在从多通道串口采集PCM数据。为了便于分析，假设所有通道声码器为同类型的声码器、该类型声码器从两个TDM邮箱的相应通道中分别获取一部分数据以组成一帧完整数据所需的获取时间M、对所采集的数据进行编码处理所需的最大处理时间为M/N、声码器的look-ahead时间为Δ。以下为编码方向的处理过程的详细步骤：

首先，对多通道声码器的处理时间进行统一规划，将每一个通道声码器的处理时间按照时间片进行划分，时间片大小为M/N，则每一个通道声码器的处理时刻依次为：

通道1声码器处理时刻：Codec1_Time＝0，

通道2声码器处理时刻：Codec2_Time＝M/N，

通道I声码器处理时刻：CodecI_Time＝(I-1)*M/N，其中1≤I≤N。

然后，如图2所示，根据各个通道的声码器依次对其所获取的数据开始编码处理的时刻，调整其从TDM邮箱中获取数据的相位点，例如对于其中的通道3的声码器：

从正在采集数据的TDM邮箱2的通道3中获取在上述开始编码时刻，即(3-1)*M/N＝2M/N时刻之前已采集的那一部分数据，也就是图2中TDM邮箱2的通道3左侧的阴影部分，将其作为第二部分数据；

并从已采集好数据的TDM邮箱1的通道3中获取最后进入其中，并可与上述第二部分数据组成一帧完整数据的那一部分数据，也就是图2中TDM邮箱1的通道3右侧的阴影部分，将其作为第一部分数据；

通道3的声码器获取了上述第一部分数据与第二部分数据后，将第一部分数据加上第二部分数据，也就是图2中声码器的通道3左侧阴影加上右侧阴影，组成一帧完整的数据；

然后，由通道3的声码器对这一帧完整的数据进行编码处理，再传送给移动终端或固定终端。

采用上述步骤动态调整获取数据的相位点之后，通道3的声码器完成其编码方向的处理过程所需的总延时包括从两个TDM邮箱的相应通道中分别获取一部分数据以组成一帧完整数据所需的获取时间M，对所采集的数据进行编码处理所需的最大处理时间M/N，以及声码器的look-ahead时间Δ，总延时为：M+M/N+Δ。上述过程对任一通道都是一样的，也就是说每一个通道的声码器完成其编码方向的处理过程所需的总延时都是M+M/N+Δ。

在现有技术中，只有通道1的声码器的总延时为M+M/N+Δ，其它通道声码器的总延时则依次增加，通道N的声码器的总延时增加到2M+Δ。可见，本发明最大可减少的延时为：(2M+Δ)-(M+M/N+Δ)＝M-M/N。当M＝20，N＝20时，M-M/N＝19，即可减少19毫秒的延时，在多声码器级联的情况，将会大大提高语音信号的质量。

以上分析的是声码器编码方向的处理过程。对于解码方向的处理过程与此相反，其中同样可根据各个通道的声码器依次对其所收到的数据完成解码处理的时刻，调整其向TDM邮箱发送数据的相位点，如图3所示，对通道3的声码器：

先将其要发送的一帧完整数据分为需在先发送的第一部分数据以及在后发送的第二部分数据，分别对应于图3中声码器的通道3的右侧阴影部分和左侧阴影部分；

然后将第一部分数据发送到正在向多通道串口传送数据的TDM邮箱2的相应通道的尾部，也就是图3中TDM邮箱2的通道3左侧的阴影部分，以取代其中在完成解码处理的时刻尚未传送的数据；

再将第二部分数据发送到另一TDM邮箱的相应通道的首部，也就是图3中TDM邮箱1的通道3右侧的阴影部分；

TDM邮箱2将上述第一部分数据传送到多通道串口的相应通道后，再由TDM邮箱1将上述第二部分数据传送到多通道串口。

根据以上分析可知，每一通道的声码器完成其解码方向的处理过程所需的总延时包括对所收到的数据进行解码处理所需的最大处理时间M/N和将一帧完整数据分为两部分分别发送到两个TDM邮箱的相应通道所需的发送时间M。总延时为：M+M/N。上述过程对任一通道都是一样的，也就是说每一个通道的声码器完成其解码方向的处理过程所需的总延时都是M+M/N。与现有技术相比，最大可减少的延时为：2M-(M+M/N)＝M-M/N。可见其具有与编码处理方向相同的减少延时效果。

Claims

1、一种多通道声码器的语音处理方法，其编码方向的处理过程中，时分复用邮箱暂存从多通道串口中采集的脉冲编码调制数据，每一通道的声码器从时分复用邮箱的对应通道中获取一帧数据，然后依次对其所获取的数据进行编码处理，其特征在于，在上述过程中，根据各个通道的声码器依次对其所获取的数据开始编码处理的时刻，调整其从时分复用邮箱中获取数据的相位点，对任一通道的声码器：

从正在采集数据的时分复用邮箱的相应通道中获取在所述开始编码时刻之前已采集的那一部分数据，将其作为第二部分数据；

并从已采集好数据的时分复用邮箱的相应通道中获取最后进入、并可与所述第二部分数据组成一帧完整数据的那一部分数据，将其作为第一部分数据；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一通道的声码器完成其编码方向的处理过程所需的总延时包括：

从两个时分复用邮箱的相应通道中分别获取一部分数据以组成一帧完整数据所需的获取时间M；

对所采集的数据进行编码处理所需的最大处理时间M/N；

以及声码器的前视时间Δ。

3、一种多通道声码器的语音处理方法，其解码方向的处理过程中，每一通道的声码器接收由移动终端或固定终端传来的数据，依次对其所收到的每一帧数据进行解码处理后发送到时分复用邮箱的对应通道中，再由时分复用邮箱传送到多通道串口，其特征在于，在上述过程中，根据各个通道的声码器依次对其所收到的数据完成解码处理的时刻，调整其向时分复用邮箱发送数据的相位点，对任一通道的声码器：

将第一部分数据发送到正在向多通道串口传送数据的时分复用邮箱的相应通道的尾部，以取代其中在完成解码处理的时刻尚未传送的数据；

将第二部分数据发送到另一时分复用邮箱的相应通道的首部；

所述两个时分复用邮箱依次将所述第一部分数据和第二部分数据传送到多通道串口的相应通道。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每一通道的声码器完成其解码方向的处理过程所需的总延时包括：

对所收到的数据进行解码处理所需的最大处理时间M/N；

将一帧完整数据分为两部分分别发送到两个时分复用邮箱的相应通道所需的发送时间M。