CN1780403A - 用于处理异步音频流的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于处理异步音频流的方法和设备。从异步音频PES流检测破坏的PES包，检测破坏的PES包的ADTS帧，并用预定替代ADTS帧替换破坏的PES包的ADTS帧。从而，从PES流恢复AAC流。

Description

用于处理异步音频流的方法和设备
                       技术领域
本发明一般涉及一种用于恢复音频流的方法和设备，具体地讲，涉及一种用于从异步音频打包的基本流(PES)流恢复高级音频编码(AAC)流的方法和设备。
                       背景技术
在卫星数字多媒体广播(DMB)中，音频数据在广播信道上以预定传输流被发送，将参照图1来对此进行描述。
参照图1，通过在MPEG-2(运动图像专家组-2)AAC+SBR(频段复制)CODEC(编解码器)中对音频PCM(脉冲编码调制)流100的音频PCM数据压缩和编码并将头附加于压缩编码的音频数据来创建AAC流102。PCM流100包括每个具有PCM数据的PCM帧，在该PCM帧中，以48kHz的频率对数据的2,048个样本进行采样。AAC流102包括音频数据传输流(ADTS)帧，每个ADTS帧具有附加有ADTS头的压缩编码的PCM帧。在图1中，用“A”指示每个ADTS头。
按照ISO(国际标准化组织)/IEC 13818-1标准AAC流102被分段成预定大小，并且头112附加于每个段流(segment stream)114，从而产生多个PES包。这些PES包形成PES流104。在图1中，用“P”指示每个PES包的PES头112。
PES流104依次被分段成预定大小，并且头116附加于每个段流118，从而创建多个TS(传输流)包。这些TS包形成TS流106。
回头参照PES流104，在PCM流100中的PCM帧的开头插入的t0至t5是时间信息值，该时间信息值指示音频信息在解码器中什么时候被表示。该时间信息作为时间戳被包括在PES头数据的部分中。
为了在固定大小的TS包中传递尽可能多的音频数据，传统卫星DMB业务不将AAC流的ADTS头同步到PES流的PES头。如从图1中所注意到的，ADTS头“A”并非始终跟随PES头“P”。这种方法被称为异步PES方案，这种方法提供了在TS包中发送尽可能多的音频数据的好处。
然而，因为异步PES方案不处理包括差错的TS包，所以异步PES方案将AAC流恢复为图2中示出的形式，图2示出假设TS流200中的两个TS包206和208被差错破坏，异步PES方案将TS流200恢复为PES流202，然后恢复为AAC流204的示例。从TS流200产生的PES流202还包括与TS包206和208对应的破坏的PES数据210和212。如果TS流200不包含任何差错，那么PES流202可被恢复为类似于图1所示的PES流104。但是当TS流200包含诸如包括在包206和208中的差错的差错时，恢复的PES流包括破坏的PES数据210和212。
类似地，不像图1所示的AAC流102，从PES流202恢复的AAC流204包括破坏的数据214和216。破坏的数据214和216可包括与ADTS头对应的数据字段218。
如上所述，具有破坏的数据的AAC流在音频CODEC中引起问题。此外，如果与ADTS头中的大小对应的数据字段218如图2所示被破坏，那么音频CODEC可经历致命的差错。
丢弃破坏的PES数据来防止差错会引起时间信息的丢失。结果，音频数据被再现得太快，具有不同头的ADTS数据被混合在一个ADTS帧中，严重影响了音频CODEC。
                          发明内容
因此，本发明提供了一种音频流处理方法和设备，该方法和设备用于即使当由于出现在异步音频PES流中的差错而导致PES包被破坏时也能提高音频质量和系统稳定性。
此外，本发明提供了一种音频流处理方法和设备，该方法和设备用于从被异步音频PES流中的差错破坏的PES包最适宜地恢复AAC流。
此外，本发明提供了一种音频流处理方法和设备，该方法和设备用于存储语法上有完美结构的恢复的音频数据，从而即使当音频流被存储在外部装置中时也可保证稳定性。
通过提供一种用于处理异步音频流的方法和设备来实现以上目的。
在异步音频流处理方法和设备中，从异步音频PES流检测破坏的PES包，并用预定的替代ADTS帧替换破坏的PES包的ADTS帧。从而，从PES流恢复AAC流。
                          附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的以上和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出卫星DMB业务中的音频流结构的示例的示图；
图2是示出恢复的包括具有破坏的数据的包的AAC流的示例的示图；
图3是根据本发明实施例的音频流处理器方框图；
图4是示出根据本发明实施例的用于处理异步音频PES数据的操作的流程图；和
图5是示出根据本发明实施例的AAC流恢复的示图。
                        具体实施方式
以下将参照附图来描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，由于公知的功能或结构在不必要的细节上会使本发明变得不清楚，所以不对其进行详细的描述。
图3是根据本发明实施例的音频流处理器的方框图。该音频处理器包括：AAC流恢复器302、系统音频流发生器304和环缓冲器306。TS信号分离器(DEMUX)300从TS流恢复PES流。PES流可具有破坏的数据(例如，包括差错的数据等)。AAC流恢复器302从PES流恢复AAC流。在存在破坏的PES包时，AAC流恢复器302通过处理破坏的PES数据来恢复根据语法(下面将被描述)的AAC流。
下面将参照图4和图5来描述AAC流恢复器302的PES数据处理。图4是示出根据本发明实施例的用于处理异步音频PES数据的操作的流程图。在步骤400至步骤426中AAC流恢复器302处理异步音频PES数据。图5是示出从PES流202恢复正常的AAC流500而非破坏的AAC流204的示图。
参照图4，在步骤400中AAC流恢复器302从TS DEMUX300接收PES数据，并在步骤402中确定该PES数据是否是破坏的PES包。如果确定该PES数据包括破坏的PES包，那么在步骤404中AAC流恢复器302丢弃破坏的PES包并返回到步骤400。
另一方面，如果确定所述PES数据包括正常的PES包并且不包括破坏的PES包，那么在步骤406中AAC流恢复器302从当前PES包获得时间戳，并在步骤408中从当前PES包搜索第一个ADTS头。如果当前PES包包括前缀帧(prefix frame)，那么在步骤408中该前缀帧(例如，前缀帧506)被临时存储。该前缀帧然后被用于从当前PES包恢复ADTS帧。在步骤410中，确定当前PES包是否有剩余帧。
参照图5更清楚地示出前缀帧，在图5中，标号506指示前缀帧，标号504指示剩余帧。前缀帧506指的是在当前PES包中存在于PES头P和第一个ADTS头A之间的分段的ADTS帧。剩余帧504指的是跟随前一正常PES包的末端的分段的ADTS帧。剩余帧504和前缀帧506在下述情况下被创建：当从AAC流产生PES流时，一个ADTS帧被分段到两个PES包上。如果当前PES帧包括剩余帧504，那么在步骤424中剩余帧被存储并被用于从下一个PES包恢复ADTS帧。
回头参照图4，在步骤410中，如果确定PES数据包括剩余帧，那么在步骤418中该剩余帧与前缀帧合并并且合并的帧被存储。如参照图5所示，AAC流500包括与PES流202的剩余帧504和前缀帧506对应的剩余帧508和前缀帧510，剩余帧508和前缀帧510都被并入单个ADTS帧中。
在步骤410中不存在剩余帧时，在步骤412中确定当前PES包是否是第一个。即，AAC流恢复器302确定当前PES包是否是PES流的第一个包，即，例如，在DMB接收中第一个接收的PES包。
如果所述PES包不是PES流的第一个包，那么在步骤414中AAC流恢复器302对丢失的ADTS帧的数目计数。丢失的ADTS帧的数目是在前一个正常PES包和当前PES包之间破坏的PES包中的ADTS帧的数目。通过破坏的PES包之前和破坏的PES包之后的PES包的时间戳知道删除的ADTS帧的数目和位置。即，由于通过音频信号的采样频率已知每个ADTS帧的时间间隔，所以使用正常PES包的头的时间戳来计算破坏的PES包中的ADTS帧的数目。
如果前一PES包被破坏并且当前PES包是所述破坏的PES包之后的正常PES包，那么在步骤426中存储当前PES包的时间戳(在步骤406中获得)，从而如果下一个PES包被破坏，那么时间戳可在处理该下一个PES包之后的PES包期间在恢复丢失的ADTS帧时被使用。
在步骤416中，用预定ADTS帧替换与在步骤414中计算的数目相等的数目的丢失的ADTS帧，然后存储该预定ADTS帧。可以以多种方式执行替换。例如，预先存储静音被压缩的ADTS帧，然后，可用该预先存储的ADTS帧替换丢失的ADTS帧。此外，预先存储白噪声被压缩的ADTS帧，然后，可用该预先存储的ADTS帧替换丢失的ADTS帧。或者存储从破坏的PES包之前的正常PES包恢复的正常ADTS帧，然后用该帧替代丢失的ADTS帧。
在ADTS数据的一个或两个帧被破坏的情况下，该破坏的一个或两个帧被前一正常ADTS帧替换。如果连续的ADTS帧被破坏，那么可用静音压缩的ADTS帧或白噪声压缩的ADTS帧来替换这些破坏的ADTS帧。在这种情况下，由于丢失的ADTS帧的音频数据和前一正常ADTS帧的音频数据之间的差可能很大，所以最好用静音压缩的或白噪声压缩的ADTS帧来替换丢失的ADTS帧。静音压缩的ADTS帧是静音被压缩的ADTS帧。同样，白噪声压缩的ADTS帧是白噪声被压缩的ADTS帧。
在步骤420中计算破坏的PES包和当前PES包中的ADTS帧的数目之后，在步骤422中AAC流恢复器302存储如计算的那么多的ADTS帧。破坏的PES包的ADTS帧被用上述替代ADTS帧替换，当前PES包的ADTS帧被正常存储。
在步骤424和426中当前PES包的剩余帧和时间戳被存储，用于在处理下一个被破坏的PES包之后的正常PES包期间在恢复丢失的ADTS帧时使用。然后AAC流恢复器302返回到步骤400来处理下一个PES包。
以这种方式，PES包之内的ADTS帧被无差错地恢复，丢失的ADTS帧被适当地替换。
回头参照图3，恢复的AAC流被提供给系统音频流发生器304。如图5所示，系统音频流发生器304通过将头H附加于AAC流的每个ADTS帧来产生系统音频流502，并将系统音频流502存储在环缓冲器306中。头H包括时间信息。系统音频流发生器304可使用基于破坏的PES包之前和之后的正常PES包的时间戳的时间信息将原始时间信息t0至t5(图1中示出)包括在系统音频流502中。
当系统音频流502被存储在环缓冲器306中时，系统音频流的帧被循环存储和读取。因而，尽管在AAC流恢复器302中恢复丢失的ADTS帧时包含时间延迟，即，直到正常PES包跟随破坏的PES包为止ADTS帧输出的时间延迟，通过缓冲系统音频流仍可被正常输出。存储在环缓冲器中的系统音频流可在音频CODEC308中被再现或者在记录器310中被记录。
如上所述，本发明无语法错误地从PES包恢复′ADTS帧，并适当地替换丢失的ADTS帧。因此，可减少或完全消除由差错引起的音频噪声，并且可增强CODEC和相应的系统的稳定性，所述差错在卫星DMB广播的传输之前被创建和/或在卫星DMB广播的传输期间被创建。
此外，当在差错环境中记录广播时，广播可被存储在没有语法错误的文件中。因此，当再现记录的音频数据时，系统具有稳定性。
尽管已参照本发明的某些优选实施例显示和描述了本发明，但是它们只是示例性的实施例。尽管在卫星DMB的上下文中描述了本发明的实施例，但是本发明也可应用于其它能够处理异步音频PES流的系统。因而，本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节的各种改变。

Claims (15)

1、一种从异步音频PES流恢复AAC流的方法，该方法包括以下步骤：
在PES流的PES包中检测破坏的PES包；和
通过用对应的预定替代ADTS帧替换所述破坏的PES包之内的每个ADTS帧来恢复AAC流。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述恢复步骤包括以下步骤：
丢弃所述破坏的PES包；
基于包括在所述破坏的PES包之前的正常PES包中的时间戳和包括在所述破坏的PES包之后的正常PES包中的时间戳来对所述破坏的PES包中的丢失的ADTS帧的数目计数；和
用所述替代ADTS帧替换所述丢失的ADTS帧中的每个。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述替代ADTS帧是静音压缩的ADTS帧和白噪声压缩的ADTS帧之一。
4、根据权利要求2所述的方法，其中，所述替代ADTS帧是静音压缩的ADTS帧和白噪声压缩的ADTS帧之一。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，所述替代ADTS帧是静音压缩的ADTS帧、白噪声压缩的ADTS帧和从与所述破坏的PES包相邻的正常PES包恢复的正常ADTS帧之一。
6、根据权利要求2所述的方法，其中，所述替代ADTS帧是静音压缩的ADTS帧、白噪声压缩的ADTS帧和从与所述破坏的PES包相邻的正常PES包恢复的正常ADTS帧之一。
7、根据权利要求5所述的方法，其中，所述替换步骤包括：
如果所述丢失的ADTS帧的数目大于预定值，那么用静音压缩的ADTS帧和白噪声压缩的ADTS帧中的预定的一个替换所述丢失的ADTS帧中的每个；和
如果所述丢失的ADTS帧的数目等于或小于所述预定值，那么用所述正常ADTS帧替换所述丢失的ADTS帧中的每个。
8、一种用于处理异步音频PES流的设备，包括：
AAC流恢复器，通过用预定替代ADTS帧替换PES流中的破坏的PES包的每个ADTS帧来恢复AAC流；
系统音频流发生器，用于通过将包括时间信息的头附加于恢复的AAC流的每个ADTS帧来产生系统音频流；和
环缓冲器，用于缓冲所述系统音频流。
9、根据权利要求8所述的设备，其中，所述AAC流恢复器基于包括在所述破坏的PES包之前的正常PES包中的时间戳和包括在所述破坏的PES包之后的正常PES包中的时间戳来对所述破坏的PES包中的丢失的ADTS帧的数目计数；并用替代ADTS帧替换所述丢失的ADTS帧中的每个。
10、根据权利要求8所述的设备，其中，所述替代ADTS帧是静音压缩的ADTS帧和白噪声压缩的ADTS帧之一。
11、根据权利要求9所述的设备，其中，所述替代ADTS帧是静音压缩的ADTS帧和白噪声压缩的ADTS帧之一。
12、根据权利要求8所述的设备，其中，所述替代ADTS帧是静音压缩的ADTS帧、白噪声压缩的ADTS帧和从与所述破坏的PES包相邻的正常PES包恢复的正常ADTS帧之一。
13、根据权利要求9所述的设备，其中，所述替代ADTS帧是静音压缩的ADTS帧、白噪声压缩的ADTS帧和从与所述破坏的PES包相邻的正常PES包恢复的正常ADTS帧之一。
14、根据权利要求12所述的设备，其中，所述AAC流恢复器：
如果所述丢失的ADTS帧的数目大于预定值，那么用静音压缩的ADTS帧和白噪声压缩的ADTS帧中的预定的一个替换所述丢失的ADTS帧中的每个；和
如果所述丢失的ADTS帧的数目等于或小于所述预定值，那么用所述正常ADTS帧替换所述丢失的ADTS帧中的每个。
15、根据权利要求13所述的设备，其中，所述AAC流恢复器：
如果所述丢失的ADTS帧的数目大于预定值，那么用静音压缩的ADTS帧和白噪声压缩的ADTS帧中的预定的一个替换所述丢失的ADTS帧中的每个；和
如果所述丢失的ADTS帧的数目等于或小于所述预定值，那么用所述正常ADTS帧替换所述丢失的ADTS帧中的每个。
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