KR101372460B1 - 오디오 디코드의 적응성 여기 이득을 제한하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장기 예측 필터를 포함하는 인코더에 의해 코드화된 오디오 신호용 디코더에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 상기 디코더는 프레임들 전송 손실들을 검출하기 위한 블록(211), 상기 전송 프레임 손실 다음 적응성 여기에 대한 디코디싱 누적된 에러를 나타내는 에러 표시 함수의 값들을 계산하기 위한 모듈(222) - 임의의 값은 손실 프레임에 대한 상기 적응성 여기에 할당됨 -, 에러 ㅍ시 함수의 상기 값들을 바탕으로 에러 표시 파라미터를 계산하기 위한 모듈(213), 적어도 하나의 주어진 임계값과 상기 에러 표시 파라미터의 비교기(214), 비교기(214)에 의해 제공된 결과를 바탕으로 디코더에 의해 사용된 적어도 하나의 여기 이득 값을 결정하기 위한 판별기(215)를 포함한다. 본 발명은 오디오주파수 신호들 같은 디지털 신호들을 인코딩 및 디코딩하는 것에 응용할 수 있다.
Description
본 발명은 오디오 디코더에서 적응성 여기 이득을 제한하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 장기 예측 필터를 포함하는 코더에 의해 코딩되었던 오디오 신호를 디코딩하기 위한 디코더에 관한 것이다.
본 발명은 오디오 주파수 신호들 같은 디지털 신호들을 코딩 및 디코딩하는 분야에서 바람직한 애플리케이션을 발견한다.
본 발명은 특히 패킷들의 손실 후 디코딩의 허용 가능한 품질을 제공하고 특히 코드 여기 선형 예측(CELP) 코딩 환경에서 디코딩하기 위하여 사용되는 장기 예측(LTP) 필터들의 포화를 회피하기 위해, 패킷 스위칭 네트워크들에서 스피치 및/또는 오디오 신호들의 전송, 예를들어 음성패킷망 전송에 적당하다.
CELP 코더의 하나의 예는 10 밀리초(ms) 프레임들을 사용하여 초당 8 킬로 비트들(kbps)의 고정된 비트 속도로 전송되고 8kHz로 샘플링되는 300 헤르쯔(Hz) 내지 3400 Hz의 전화 대역에서 스피치 신호들을 위하여 설계된 ITU-T 추천 G.729에 의해 커버된 시스템이다. 이런 코더의 동작은 R. Salami, C. Laflamme, J.P. Adoul, A. Kataoka, S. Hayashi, T.Moriya, C. Lamblin, D. Massaloux, S. Proust, P. Kroon and Y. Shoham에 의한 "Design and description of CS-ACELP: a toll quality 8 kbps speech coder", ieee Trans. on Speech and Audio Processing, Vol.6-2, March 1998, pp. 116-130에 상세히 기술된다.
도 1(a)는 50Hz 아래의 주파수들에서 신호들을 제거하기 위한 고역 전처리 필터링(101)을 도시한다. 그 다음 필터된 스피치 신호(S(n))는 딕셔너리(dictionary)에서 양자화된 벡터(QV)를 인덱스하는 인덱스 형태의 멀티플렉서(104)에 전송된 선형 예측 코딩(LPC) 필터(
)를 결정하기 위하여 블록(102)에 의해 분석된다.
여기 신호라 불리는 필터(
)에 의해 필터된 본래 신호(S(n))는 도 2의 테이블에 리스트된 파라미터들을 추출하기 위하여 블록(103)에 의해 처리된다. 이들 파라미터들은 코드화되고 멀티플렉서(MUX)(104)에 전송된다.
도 1(b)는 여기 코딩 블록(103)의 동작을 상세히 도시한다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 여기 신호는 3개의 단계들로 코딩된다:
- 제 1 단계에서, 장기 예측(LTP) 필터링은 블록들(106,107,111)에 의해 이루어진다; G.729 코더의 LTP 필터는 1차 필터이다; "피치" 기간으로서 공지되고, 부분 값(P0_부분)에 의해 적당히 보완되는 경우 정수 값(P0)으로서 표현되는 적응성 여기 기간(P), 및 또한 "피치" 이득으로서 공지된 적응성 여기 이득(gp)은 블록(105)으로부터의 타켓 여기 신호 및 x(n) = go.x(n-p)에 의해 제공된 합성 신호 사이의 에러를 최소화하기 위하여 합성에 의한 분석을 통해 결정되고, 여기서 n은 신호의 샘플을 나타낸다;
- 그 다음 제 2 단계에서 이들 두 개의 신호들 사이의 나머지 차는 첫째 이노베이터(innovator) 코드로서 공지되고 4 펄스들 ±1을 가진 ACELP 이노베이터 딕셔너리(108)로부터 추출된 고정 코드(c(n)), 및 둘째 고정 여기 이득(gC)(109)에 의해 모델링된다; 고정 코드(c(n)) 및 이득(gC)은 선행 LTP 스테이지로부터의 나머지 신호 및 신호(gC.c(n)) 사이의 에러를 111'에서 최소화함으로써 결정된다;
- 마지막으로 최종 단계에서, 결과적인 파라미터들 즉, 피치 기간(P), 고정 코드(c(n)), 피치 이득(gp), 및 고정 여기 이득(gc)은 코드화되고 멀티플렉서(104)에 전송된다.
도 1(c)는 표준 G.729 디코더가 멀티플렉서(104)로부터 디멀티플렉서(112)에 의해 수신된 데이터로부터 스피치 신호를 재구성하는 방법을 도시한다. 여기 신호는 두 개의 기여분들을 부가함으로써 5ms 서브 프레임들 형태로 재구성된다:
- 블록들(116,117)의 출력에서 적응성 여기(LTP) 신호(x(n)=gp.x(n-p))를 재구성하기 위하여 피치 기간(P)을 디코딩(115)하고 피치 이득(gp)을 디코딩(118)하여 발생하는 제 1 기여분,;
- 고정 여기 신호(gc.c(n))를 재구성하기 위하여 블록(118)에 의해 디코드된 이득(gp)에 의해 스케일된 고정 여기 신호(c(n))를 디코딩(113)하여 발생하는 제 2 기여분;
- 그 다음 이들 두 개의 기여분들은 디코드된 여기 신호(x(n) = gp.x(n-p) + gC.c(n))를 제공하기 위하여 부가된다.
디코드된 여기 신호는 LPC 합성 필터(120)에 의해 성형되고, 상기 신호의 계수들은 LSF(선형 스펙트럼 주파수) 도메인에서 블록(119)에 의해 디코드되고, 5ms 서브 프레임 레벨에서 보간된다. 품질을 개선하고 특정 코딩 인공물들을 제거하기 위하여, 재구성된 신호는 적응성 후처리(포스트 처리) 필터(121) 및 고역 후처리 필터(122)에 의해 처리된다. 그러므로 도 1(c) 디코더는 신호를 합성하기 위하여 소스-필터 모델에 따른다.
장기 예측(LTP) 필터로부터 발생하는 여기 신호, 및 신호의 공격을 빠르게 추적할 수 있는 여기 신호를 생성함으로써, CELP 코더들은 일반적으로 1보다 큰 피치 이득(gp)의 선택을 인증한다. 결과적으로, 디코더는 로컬적으로 불안정하다. 그러나, 이런 불안정성은 여기 신호(LTP) 및 본래 타켓 신호 사이의 차이를 계속하여 최소화하는 합성 모델에 의한 분석을 통해 제어된다.
전송 에러들 또는 프레임들의 손실이 발생하는 경우, 상기 불안정성은 코더 및 디코더 사이의 오프셋에 의해 발생된 중대한 품질 저하를 유발할 수 있다. 이들 환경들에서, 프레임에서 수신되지 않은 피치 이득 값(gp)은 일반적으로 선행 프레임의 값(gp)에 의해 대체되고, 비록 1에 근접한 피치 이득을 가진 교번 음성 기간 들 및 1보다 작은 피치 이득을 가진 비음성 기간들의 변수 성질이 일반적으로 이런 로컬 불안정성에 연관된 잠재적 문제들을 제한하지만, 그럼에도 불구하고, 몇몇 신호들에서, 특히 기간 고정 영역들의 전송 에러들인 음성 신호들은 예를들어 대체 이득(gp)이 실제 이득보다 높고 관련된 프레임이 신호의 공격동안 발생할 때 높은 이득 프레임들을 추종한다면, 심각한 품질 저하를 유발한다는 사실이 남는다. 그 다음 이런 상황은 장기 예측 필터링의 순환 특성에 연관된 누적 효과에 의해 LTP 필터를 빠르게 포화시킨다.
이런 문제에 대한 제 1 해결책은 피치(gp)를 1로 제한하는 것이지만, 이런 제한은 신호의 공격 동안 CELP 코더들의 성능을 떨어뜨리는 효과를 가진다.
다른 해결책들은 만약 필요하면 피치 이득(gp)을 1보다 작거나 같은 값으로 제한하는 것이다. 특히:
- US 특허 5 960 386에 기술된 방법은 코더에서 실행되는 다수의 스테이지들로 분할될 수 있다. 무엇보다도, 선행 피치 이득들의 평균 및 이전에 계산된 피치 이득을 사용하여 가능한 불안정성을 검출하기 위한 과정이 있다. 만약 불안정성의 위험성이 없다면, 이전에 계산된 피치 이득은 유지된다. 그렇지 않으면, 반복 피치 이득 제어 과정은 이 이득을 불안정성 위험을 감소시키도록 적응시킨다.
- 코더의 불안정성을 검출하기 위한 과정은 US 특허들 5 893 060 및 5 987 406에 기술된다. 스펙트럼의 공진 존재를 결정하고, 다수의 프레임들로서 표현된 공진 기간을 계산하고, 피치 이득 값의 함수로서 불안정성 가능성을 평가하기 위해 LSP 파라미터들을 사용한다. 만약 불안정성이 검출되면, 피치 이득 값은 임계값에서 포화되고 피치 이득들의 벡터 양자화시 이득 벡터에 대한 검색은 변형되어, 선택된 벡터는 임계값 아래 피치 이득 값을 가진다.
- R. Salami에 의한 상기된 논문 및 US 특허 5 708 757은 가능한 포화를 검출하거나 표준 G.729 코더에서 제공된 연관된 피치 이득 값을 계산하기 위한 과정을 기술한다. "태밍(taming)"으로서 공지된 이런 방법은 여기 계산시 디코더의 최소 잠재적 에러를 고려한다. 피치 이득이 불안정성 필터에 대응하는 1보다 클 때, 이 에러가 특정 임계값을 초과하면, 이득은 필터를 안정화하기 위하여 1보다 작은 값을 가지도록 변형된다. 그러므로, 이상적인 것은 선행 전송 에러들의 누적이 특히 길고 강한 음성 통과들 동안 로컬적으로 불안정한 장기 필터의 포화를 유발할 수 있는 영역들을 코더가 검출하는 것이다. 이들 통과들은 최소 잠재적 에러를 시뮬레이트하는 일정한 여기로 제 2 장기 필터의 출력을 검사함으로써 검출된다. 동일한 기술은 ITU-T 추천 G.723.1이라 불리고, 여기서 코더는 피치 이득이 이전으로부터 5개의 연속적인 샘플들에 제공되는 5 계수들의 벡터인 제 5 장기 예측기를 사용한다. 이들 이득 벡터들은 벡터 양자화에 의해 양자화될 수 있다. 비록 G.729 코더와 같은 1차 장기 필터의 안정성이 값(1)과 단일 이득 계수를 비교함으로써 검증하기에 매우 쉽지만, 이런 검증은 보다 높은 차수의 장기 필터에 대해 보다 복잡해진다. 이득 세트의 장기 필터의 안정성은 신호, 예를들어 피치 성질에 따른다. 따라서 동일한 이득 세트는 하나의 상황에서 안정할 수 있지만 다른 상황에서 불안정할 수 있다. 이것은 잠재적 에러의 성질이 코더에 공지되지 않을 수 있기 때문 에 에러 전달을 평가하는 것을 어렵게 하고, 잠재적으로 불안정한 영역들을 검출하거나 필터를 재안정화하기 위하여 제공될 감쇠를 결정하는 것은 간단한 문제가 아니다. 추천 G.723.1에서 실행되는 해결책은 학습 처리를 통하여 등가의 평균 1차 이득을 코더의 각각의 가능한 이득 벡터에 대해 발견하는 것이다. 이들 값들은 테이블에 저장된다. 그러므로, 이런 등가의 1차 필터는, 장기 필터에서 최대 잠재 누적 에러를 평가하고 이에 따라 높은 누적 에러가 발생하는 경우 이득이 제한되고 필터를 안정하기 위하여 제공될 이득이 계산되어야 하는 불안정한 영역들을 식별하기 위해, 사용된다.
그러나, 손실 또는 전송 에러들의 존재시 LTP 필터들의 포화 위험성을 방지하기 위하여 이들 공지된 기술들에 의해 제안된 해결책들은 다음 문제들을 유발한다:
- 장기 예측과 연관된 이득(gp)을 변형하는 결정은 이전 코더에서 이루어지고, 프레임들이 손실된 후 가설들에 의해 코더에 공지되지 않은 디코더의 상태 및 그의 작용을 완전히 제거하는 것은 가능하지 않다. 또한, 종래 기술들은 코더에 의해 이득이 변경되는 결정에도 불구하고 전송 에러들이 발생하는 경우 디코딩의 오디오 품질 저하를 계속 유발할 수 있다.
- 상기된 기술들과 연관된 피치 이득(gp)을 1로 제한하는 것은 일반적으로 1보다 큰 이득들을 생성하는 예를들어 공격 위상들에서 품질의 약간의 저하를 유발할 수 있다. 선택된 트리거링 임계값은 품질 및 보안성 사이의 타협이다. 낮은 임계값은 너무 자주 트리거를 제한시켜서, 특히 전송 에러들의 부재시 불필요한 품질 저하를 유발한다. 반대로, 보다 높은 임계값은 높은 에러율이 발생하는 경우 충분한 보호를 보장하지 못한다.
따라서, 본 발명의 주제에 의해 해결될 기술적 문제는 장기 예측 필터를 포함하는 코더에 의해 코딩된 오디오 신호를 디코딩할 때 디코더에서 적응성 여기 이득을 제한하는 방법을 제공하는 것이고, 상기 코더 및 상기 디코더 사이의 프레임들의 손실 후, 상기 방법은 적응성 여기 이득, 또는 LTP 필터의 불안정성이 실제로 발견되면 피치 이득(gp)을 제한하고, 프레임 손실 면에서 디코딩 품질 및 강건성 사이의 가장 가능한 타협에 도달한다.
본 발명에 따라, 상기된 기술 문제에 대한 해결책은 상기 방법이 디코더에서 하기 단계들을 포함하는 것이다:
- 상기 전송 프레임 손실 후 적응성 여기 디코딩에 누적된 에러를 표현하는 값들을 공급하고자 하는 에러 표시 함수를 설정하는 단계 - 임의의 값은 손실 프레임에 대한 상기 적응성 여기 이득에 할당됨 -;
- 디코딩 동안 상기 에러 표시 함수 값들을 계산하는 단계;
- 상기 에러 표시 함수 값들로부터 에러 표시 파라미터를 계산하는 단계;
- 적어도 하나의 주어진 임계에 대해 상기 에러 표시 파라미터를 비교하는 단계; 및
만약 적어도 하나의 여기 이득과 동일한 이득이 주어진 값보다 높으면 양의 비교가 발생하는 경우 적어도 하나의 적응성 여기 이득에 하나의 제한을 제공하는 단계를 포함한다.
여기서 "프레임 손실"은 일반적으로 프레임의 비수신 및 프레임에서 전송 에러들이라 불린다.
일 실행예에서, 상기 임의 값은 에러 디스시뮬레이션(dissimilation) 알고리듬에 의해 상기 손실 프레임 동안 결정된 적응성 여기 이득 값과 동일하다.
에러 디스시뮬레이션 알고리듬의 실시예에 의해, 상기 임의의 값은 손실된 프레임 이전 손실되지 않은 프레임에 대한 적응성 여기 이득값과 동일하다.
다른 실시예에서, 상기 임의의 값은 선행 프레임의 보이스를 검출하는 것을 바탕으로 정의된다. 보이스 프레임에 대해, 상기 임의의 값은 1과 동일하다; 그렇지 않으면 임의의 값은 0과 동일하고, 여기 신호는 랜덤 노이즈로 구성된다.
하기 상세히 나타날 바와 같이, 본 발명의 방법은 종래 기술들과 같이 만약 LTP 필터의 불안정성 가능성이 디코더 자체에서 검출되고, 코더에서 검출되지 않으면, 피치 이득(gp)을 변형하지 않는 장점을 가진다. 게다가, 본 발명의 방법은 발생된 임의의 전송 에러들에서 디코더의 실제 상태 및 정확한 정보를 고려한다.
본 발명의 방법은 코더의 피치 이득 제한을 제공하지 않는 코딩 구조들에서 자동으로 사용될 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 적응성 여기 이득이 이득 제한기 장치가 장착된 코더에 의해 상기 디코더에 공급되는 것을 가리킨다. 그러므로 본 발명의 방법은 코더에 설치된 이전에 공지된 "태밍" 기술과 결합하여 사용될 수 있다. 두 개의 기술들의 장점들은 그러므로 누적되고: 이전 기술은 1보다 큰 피치 이득들의 과도하게 긴 시퀀스들을 제한한다. 이것은 상기 시퀀스들이 중대한 에러 전달을 유도하고, 이에 따라 본 발명의 방법이 긴 기간들에 걸쳐 신호를 변형하게 하기 때문이다. 그러나, 이전 "태밍" 기술을 트리거링하기 위한 과도하게 낮은 임계값은 신호의 품질을 떨어뜨린다. 본 발명은 비록 이런 이전 기술이 폭발적 증가 위험성을 검출하지 못할지라도, 본 발명의 이후 방법이 검출 및 이를 치료할 수 있기 때문에 이전 "태밍" 기술이 임계값 상승에 의해 트리거되는 횟수를 감소시킨다.
본 발명의 특정 실행예에서, 상기 에러 표시 함수는 하기와 같은 형태이다:
여기서,
- N은 일반적으로 홀수인 장기 예측 필터의 차수이다;
- 이득들(git)은 수신된 프레임들에 대한 상기 적응성 장기 필터의 적응성 여기 이득들 또는 손실 프레임들에 대한 선행 프레임의 상기 장기 예측 필터의 적응성 여기 이득들과 동일하다;
- et(n)은 수신된 프레임들에 대해 값 0을 가지며 손실 프레임들에 대해 값 1을 가진다;
- P는 적응성 여기 기간이다.
물론, 가장 간단한 상황에서, LTP 필터의 차수(N)는 1과 동일하여 취해질 수 있다.
본 발명의 방법의 제 1 실행에서, 1차 장기 예측 필터의 적응성 여기 이득(gp)은 만약 상기 에러 표시 파라미터가 상기 주어진 임계값보다 크면 1의 값으로 제한된다.
유사하게, 본 발명은 만약 상기 에러 표시 파라미터가 상기 주어진 임계값보다 크면 수정 인자가 1보다 높은 차수의 장기 예측 필터의 적응성 여기 이득들(gi)에 제공되는 것을 가리킨다.
제 2 실행예에서, 상기 적어도 하나의 적응성 여기 이득은 만약 상기 에러 표시 파라미터가 상기 임계값보다 크면 상기 주어진 임계값의 선형 함수에 의해 제한된다. 이런 바람직한 장치는 이득 제한을 보다 진행하게 하고 날카로운 임계값 효과를 회피하게 한다.
본 발명은 또한 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때 본 발명의 방법 단계들을 실행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 명령들을 포함하는 프로그램에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 장기 예측 필터를 포함하는 코더에 의해 코딩된 오디오 신호에 대한 디코더에 관한 것이고, 특히 상기 디코더는:
- 전송 프레임 손실들을 검출하기 위한 블록;
- 상기 전송 프레임 손실 다음 디코딩 동안 누적 적응성 여기 에러를 나타내는 에러 표시 함수의 값들을 계산하기 위한 모듈 - 임의의 값은 손실 프레임에 대한 상기 적응성 여기 이득에 할당됨 -;
- 에러 표시 함수의 값으로부터 에러 표시 파라미터를 계산하기 위한 모듈;
- 적어도 하나의 주어진 임계값에 대해 상기 에러 표시 파라미터를 비교하기 위한 비교기; 및
- 디코더에 의해 사용될 적어도 하나의 적응성 여기 이득 값을 비교기에 의해 공급되는 결과들의 함수로서 결정하기 위하여 제공된 판별기를 포함한다.
비제한 예로써 제공된 첨부된 도면들을 참조하여 다음 설명은 본 발명이 어떻게 구성되는가 및 실행 감소 방법을 명화하게 설명한다.
도 1(a)는 G.729 코더의 하이 레벨 도면이다. 도 1(b)는 도 1(a) 코더의 여기 코딩 블록의 상세도이다.
도 1(c)는 도 1(a)로부터 코더와 연관된 디코더의 도면이다.
도 2는 도 1(a)로부터 코더의 코딩 파라미터들을 설정하는 테이블이다.
도 3은 본 발명의 디코더의 도면이다.
본 발명은 G.729 디코더 및 N=1차의 장기 예측(LTP) 필터링 환경에서 하기에서 상세히 설명된다. 임의의 차수(N)의 LTP 필터링은 이 설명의 종료부에서 커버된다.
도 1(a)의 여기 코딩 블록(103)으로부터 발생하고 도 1(b)에 도시된 여기 신 호(xe(n))는 적응성 여기 신호(gp.xe(n-p) 및 고정된 여기 신호(gc.c(n))의 합이다:
여기서:
- gp는 적응성 여기 이득 또는 피치 이득이고;
- P는 피치 또는 기간 길이의 값이고; G.729 코더는 높은 피치 보이스 사운드들의 보다 우수한 모델링을 위하여 긴 피치 값들(P<85)에 대해 1/3의 단계들 만큼의 부분 해상도를 사용하고; 부분 피치를 가진 적응성 여기는 보간 및 오버샘플링에 의해 얻어진다;
- gc는 고정된 여기 이득이고;
- c(n)은 고정되거나 이노베이터 코드 워드이다.
적응성 여기는 기존 여기에만 의존하고 주기적 신호들, 특히 보이스 신호들을 효과적으로 모델링하고, 여기서 여기 자체는 가상적으로 주기적으로 반복된다. 고정 부분(c(n))은 기간들 사이의 차를 모델링하기 위하여, 즉 적응성 여기 및 예측 나머지 사이의 에러를 수정하기 위하여 전체 여기의 사용으로 혁신적이다.
상기에서 알 수 있는 바와 같이, 이런 여기 신호는 합성 기술에 의한 분석을 사용하여 코더에서 최적화된다. 그러므로 이런 여기의 합성 필터링은 디코더에서 얻어질 결과를 검증하기 위하여 양자화된 필터로 이루어진다. 이것은 불안정성에 의해 발생된 에너지 증가가 제어하에 있기 때문에 신호 공격을 모델링하기 위하여 로컬적으로 불안정한 장기 필터링, 즉 1보다 큰 gp의 값을 사용하는 것이 가능한 이유를 설명한다. 게다가, 이런 제어는 임의의 프레임 손실들에 의해 교란된다.
디코더에서, 만약 프레임이 손실되거나, 만약 올바르지 않은 프레임이 수신되면, 에러 판별 알고리듬은 지난 여기 신호로부터 평가된 여기 신호를 사용한다. 통상적으로 장기 예측(LTP) 필터링만이 사용되어, 최종 올바른 디코드 피치 값(gp_FEC)를 유지한다. 그러므로, 교란은 디코더의 여기 신호(xd(n))에 주입된다. 추후 유효 프레임들에 대해, 비록 여기 신호를 생성하기 위한 모든 파라미터들(gp, P, gc 및 c(n))을 올바르게 디코드하는 것이 가능하지만, 얻어진 여기 신호는 기존 여기 신호(xd(n-P))가 교란되기 때문에 정확하지 않다. 그러므로 손실 프레임 동안 주입된 에러는 보이스 기간들의 장기 필터링의 순환 성질로 인해, 특히 gP가 1에 가까울 때 많은 프레임들에 걸쳐 추후 전파할 수 있다. 대조하여, gp가 낮은 값을 가지거나 다수의 비음성 영역들에서 0과 동일할 때, 교란 효과는 이노베이터 코드(c(n))의 웨이트가 기존 웨이트보다 크기 때문에 감쇠되거나 제거된다.
그러므로 전송 에러들에 의해 발생되는 적응성 부분의 누적 에러의 크기를 평가하는 것은 필수적이다. 이런 목적을 위하여, 도 3에 따른 도 1(c)에 도시된 디코더를 변형하는 것이 제안된다.
도 3은 장기 예측(LTP) 필터링과 병렬로, 디코더가 디멀티플렉서(112)로부터 발생하는 여기 신호를 처리하기 위한 블록들(211 내지 215)로 구성되는 것을 도시 한다. 디코더의 이런 처리 라인은 적응성 여기 이득을 제한하는 본 발명의 본래 단계들을 도시하기 위하여 기술된다.
블록(211)은 만약 프레임이 올바르게 수신되었는지 수신되지 않았는지를 검출하기 위한 것이다. 이런 검출 블록은 장기 LTP 필터링과 유사한 동작을 수행하는 모듈(212)이 뒤따른다. 보다 정확하게, 모듈(212)은 에러 표시 함수(xt(n))를 계산하고, 상기 함수의 값들은 전송 손실 다음 적응성 여기를 통하여 누적 디코딩 에러를 표현한다. 이 실시예에서, 이런 함수는 하기 방정식으로 제공된다:
xt(n) = gt.xt(n-p) + et(n)
여기서 et(n)은 다음과 같다:
- 적응성 루프에 주입된 에러를 모델링하기 위하여 수신되지 않은 프레임들 또는 잘못된 프레임들에 대해서는 1;
- 장기 필터의 순환 성질로 인해서 에러가 전파될때만 유효 프레임들에 대해 0.
gt는 다음과 같다:
- 수신되지 않은 프레임들에 대해 선행 프레임의 피치 이득 값인 gp_FEC,
- 유효 프레임들에 대한 gp.
그 다음 모듈(213)은 모듈(212)에 의해 공급된 함수(xt(n))의 값들로부터 에러 표시 파라미터(St)를 계산한다. 유효 프레임에 대해, 비교기(214)는 파라미 터(St)가 특정 임계값(So)를 초과하는지를 검증한다. 만약 임계값이 초과되고 디코드된 피치 이득(gp)이 1보다 크면, gp의 값은, 이런 상황에서 LTP 필터를 포화시키는 위험성이 있기 대문에 제한된다.
에러 표시 파라미터(St)는 함수(xt(n))의 값들 및 최대 값의 합, 평균 값 또는 이들 값들의 제곱들의 합일 수 있다.
비교기(214)는 현재 프레임에 대해 블록(117)에 제공하기 위한 피치 이득의 값(
), 즉 디코드된 피치 값(gp) 또는 제한된 값을 결정하기 위해 제공된 판별기(215)가 뒤따른다.
만약 파라미터(St)가 임계값(S0)을 초과하고 만약 디코드된 피치 이득(gp)이 1보다 크면, 이득(
)은 예를들어 오버슈트의 크기와 무관하게 시스템적으로 1로 제한된다. 그러나, 많은 점진적인 제한은 또한 제공되어, 
형태의 파리미터(St)의 선형 함수로서 이득(
)을 정의하고, 여기서 S는 St로 
의 변수 기울기를 조절하기 위한 임의의 계수이다.
다음 예에서 도시될 바와 같이, 두 개의 임계값들 사이의 선형 제한 및 제 2 임계값을 넘어 1로 제한을 가진 두 개의 연속적인 임계값들과 관련하여 이득을 제한하는 것은 가능하다.
실제 예를 제공하기 위하여, 유효 프레임에 대한 LTP 파라미터들(P 및 gp)은 40 샘플들을 포함하는 각각 5ms 서브 프레임 동안 전송된다. 본 발명의 주제인 필터(LTP)의 포화를 회피하기 위한 처리는 또한 서브 프레임 타이밍 율에서 수행된다. 에러 표시기 파라미터(St), 예를들어 함수(xt(n))의 합은 각각의 서브 프레임에 대해 계산된다. 이 파라미터의 값은 3의 평균 값에 해당하는 120으로 제한된다:
만약 현재 서브 프레임의 피치 이득이 1보다 크고 St의 값이 누적 에러가 높은 것을 나타내는 2보다 큰 샘플들(xt(n))의 평균 값에 대응하는 80의 임계값보다 크면, 피치 이득 값은 다음 방정식에 따라 감소된다:
St(St=120)의 최대 값에 대해, 새로운 피치 이득은 
=1이고 St(80<St<120)의 다른 값에 대해, 
이다.
피치 이득의 값이 상기된 바와 같이 변형될 때, 신호(xt(n))에 대한 메모리는 새로운 값(
)으로 업데이트된다.
대조하여, 만약 현재 서브 프레임의 피치 이득이 1보다 작거나 St의 값이 장기간에서 낮은 합성 필터의 누적 에러에 대응하는 80 미만이면, 디코드된 피치 이 득 값은 변형되지 않고 
이다.
마지막으로, 
는 합성 필터의 여기 신호를 생성하기 위하여 디코드된 피치 이득 대신 사용된다:
여기에 사용된 실시예에서, 코더의 장기 필터는 1차 필터이다. 그러나, 만약 코더가 보다 높은 차수(N)의 장기 LTP 필터를 사용하면, G.723.1 코더에서 처럼, 예를들어 에러 표시 함수를 정의하기 위하여 사용된 LTP 의사 필터는 등가 1차 필터이거나, 보다 바람직하게, 동일한 차수의 코더에 사용된 것과 동일하다. 1차 등가 필터는 높은 누적 에러가 발생하는 경우 이득을 제한하고 필요한 감쇠를 결정하기 위하여 필요한 불안정한 영역들을 유효 프레임들 동안 항상 사용된다.
만약 파라미터(St)거 임계값(SO)를 초과하고 등가 이득(ge)이 1보다 크면, 이득(
)은 1차 필터와 동일한 방식으로 계산될 수 있다. 그 다음 수정 요소(
)는 보다 높은 차수의 필터의 이득들(gi)에 제공된다.
Claims (13)
- 코더 및 디코더 사이의 전송 프레임 손실 후, 장기 예측 필터를 포함하는 코더에 의해 코딩된 오디오 신호에 대해 디코더에서 적응성 여기 이득을 제한하는 방법으로서,디코더에서,상기 전송 프레임 손실 후 적응성 여기 디코딩에 누적된 에러를 나타내는 값들을 제공하기 위한 에러 표시 함수를 설정하는 단계;디코딩 동안 상기 에러 표시 함수의 값들을 계산하는 단계;상기 에러 표시 함수의 값들로부터 에러 표시 파라미터를 계산하는 단계;상기 에러 표시 파라미터를 적어도 하나의 주어진 임계값에 비교하는 단계; 및적어도 하나의 적응성 여기 이득과 등가의 이득이 주어진 값보다 높아서 양의 비교값이 발생하는 경우, 적어도 하나의 적응성 여기 이득에 제한을 적용하는 단계를 포함하는,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 등가의 이득은 1차 장기 예측 필터의 적응성 여기 이득(gp)인,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 등가의 이득은 1보다 큰 차수의 장기 예측 필터의 등가 이득(ge)인,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,에러 디스시뮬레이션(dissimulation) 알고리듬에 의해 손실된 프레임 동안 결정된 적응성 여기 이득 값은 상기 손실된 프레임에 대한 상기 적응성 여기 이득에 제공되는,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 에러 표시 함수는형태이고,
여기에서,N은 상기 장기 예측 필터의 차수이고,이득들(git)은 수신된 프레임들에 대한 적응성 장기 필터의 적응성 여기 이득들 또는 손실된 프레임들에 대한 선행 프레임의 상기 장기 예측 필터의 적응성 여기 이득들과 동일하고,et(n)은 수신된 프레임들에 대해 0의 값 및 손실된 프레임들에 대해 1의 값을 가지며,P는 적응성 여기 기간인,적응성 여기 이득을 제한하는 방법. - 제 1 항에 있어서,상기 에러 표시 파라미터는 상기 에러 표시 함수의 에너지를 나타내는 파라미터인,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 나타내는 파라미터는 상기 에러 표시 함수의 값들의 합으로부터 얻어지는,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 에러 표시 파라미터가 상기 주어진 임계값보다 높으면, 1차 장기 예측 필터의 적응성 여기 이득(gp)은 값 1로 제한되는,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 에러 표시 파라미터가 상기 주어진 임계값보다 높으면, 수정 요소(correction factor)가 1보다 높은 차수의 장기 예측 필터의 적응성 여기 이득들(gi)에 적용되는,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 에러 표시 파라미터가 상기 임계값보다 높으면, 상기 적어도 하나의 적응성 여기 이득은 상기 주어진 임계값의 선형 함수에 의해 제한되는,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 적응성 여기 이득은 이득 제한기 장치가 장착된 코더에 의해 상기 디코더에 제공되는,적응성 여기 이득을 제한하는 방법.
- 프로그램 명령들이 컴퓨터에서 실행될 때 제 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법 단계들을 실행하기 위한 프로그램 명령들을 포함하는,컴퓨터 판독 가능한 매체.
- 장기 예측 필터를 포함하는 코더에 의해 코딩된 오디오 신호용 디코더로서,전송 프레임 손실들을 검출하기 위한 블록(211);상기 전송 프레임 손실 이후 디코딩 동안 누적되는 적응성 여기 에러를 나타내는 에러 표시 함수의 값들을 계산하기 위한 모듈(222);상기 에러 표시 함수의 값들로부터 에러 표시 파라미터를 계산하기 위한 모듈(213);상기 에러 표시 파라미터를 적어도 하나의 주어진 임계값과 비교하기 위한 비교기(214); 및상기 디코더에 의해 사용될 적어도 하나의 적응성 여기 이득 값을 상기 비교기(214)에 의해 공급된 결과들의 함수로서 결정하도록 구성된 판별기(215)를 포함하는,디코더.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |