KR20000014008A - 코덱에서의 연속된 프레임 오류시 고정 코드북이득 감소 방법 - Google Patents

코덱에서의 연속된 프레임 오류시 고정 코드북이득 감소 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 코덱에서의 고정 코드북 이득 감소 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 코덱에서 연속된 프레임 오류를 가지고 있는 패킷이 입력되는 경우에, 적응 코드북 이득을 순차적으로 감소시키고, 동시에 고정 코드북 이득도 순차적으로 감소시켜 연속되는 오류 프레임을 포함하고 있는 패킷을 처리하기 위한 고정 코드북 이득 감소 방법을 제공하고자 함.
3. 본 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은, 수신된 패킷을 선 스펙트럼 쌍 디코딩한 후에, 연속적인 오류 프레임에 대해 평균 적응 코드북 이득 및 평균 고정 코드북 이득을 감소시키는 제 1 단계; 선 스펙트럼 쌍을 보간하고, 지연 예측 보간값으로부터 제1 적응 코드북을 생성하는 제 2 단계; 및 연속적인 프레임 오류시, 가우시안 랜덤 잡음을 발생시켜 제1 고정 코드북을 설정하고, 여기신호의 이득을 순차적으로 줄여 잡음 성분을 제거하는 제 3 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 고도 가변율 코덱에서의 디코딩 등에 이용됨.

Description

코덱에서의 연속된 프레임 오류시 고정 코드북 이득 감소 방법
본 발명은 디코더와 인코더로 구성된 코덱에서의 연속된 프레임 오류시 고정 코드북 이득을 감소시켜 연속되는 오류 프레임을 포함하고 있는 패킷을 처리할 수 있도록 하는 고정 코드북 이득 감소 방법에 관한 것이다.
고도 가변율 코덱(EVRC : Enhanced Variable Rate Codec)의 디코딩 과정은 다른 CELP(Code-Excited Linear Prediction) 계열 코덱과 마찬가지로, 고정 코드북 인덱스에 따라 해당하는 여기 신호(고정 코드북)를 만들고, 만들어진 여기 신호에 고정 코드북 이득을 곱한 후에, 곱한 결과치에 피치 성분을 복원해 주는 적응 코드북에 의한 신호를 더한다.
이후에, 상기에서 구한 신호를 선형 예측 필터링하여 최종 출력 신호를 생성해 낸다.
한편, 고도 가변율 코덱에서 사용되는 프레임(20 msec)은 3개의 부 프레임으로 구성되며, 고정 코드북 인덱스 및 고정 코드북 이득, 적응 코드북 이득은 매 부 프레임마다 하나씩 전송되며, 적응 코드북에 사용되는 피치값과 선형 예측 필터의 계수는 한 프레임에 한 번만 전송된다.
따라서, 출력되는 음성은 한 프레임에 3번 계산되며, 각각의 부 프레임에 사용되는 각 코드북 이득들의 평균값을 계산하여, 그 프레임의 평균 코드북 이득으로 사용한다.
한편, 코덱에 입력되는 패킷이 오류 프레임으로 판명되면, 코덱의 디코더는 음질 저하를 막기 위해서 몇가지 처리를 하게 된다.
이러한, 음질 저하를 막기 위한 오류 프레임을 처리하는 종래의 디코딩 방법은 선형 예측 필터의 계수를 이전 프레임과 같은 값을 사용하고, 피치 값(지연 예측)도 같은 값을 사용하여 수행하였다.
피치 이득(적응 코드북 이득)은 이전 프레임이 정상 프레임이었다면, 이전 프레임의 평균 적응 코드북 이득값을 사용하고, 이전 프레임 역시 오류 프레임이었다면, 이전 프레임의 평균 적응 코드북 이득의 0.75배를 사용하였다.
이러한 방식으로 연속적으로 몇 프레임이 오류가 되면, 적응 코드북 성분은 거의 사라지게 된다. 프레임 오류시 고정 코드북은 사용되지 않는다. 그러나, 평균 적응 코드북 이득이 0.4보다 적어지면, 가우시안 랜덤 함수를 발생시켜 고정 코드북 여기 신호로 사용한다. 이때, 고정 코드북 이득은 이전 프레임의 평균 고정 코드북 이득의 0.1배를 사용한다. 따라서, 프레임 오류가 연속적으로 발생하면, 계속 같은 평균 고정 코드북 이득값이 사용되어 어느 정도 크기의 배경 잡음이 존재하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 코덱에서 연속된 프레임 오류를 가지고 있는 패킷이 입력되는 경우에, 적응 코드북 이득을 순차적으로 감소시키고, 동시에 고정 코드북 이득도 순차적으로 감소시켜 연속되는 오류 프레임을 포함하고 있는 패킷을 처리하기 위한 고정 코드북 이득 감소 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 코덱의 디코더의 구성을 나타낸 일예시도.
도 2a 및 2b 는 본 발명에 따른 연속된 프레임 오류시 고정 코드북 이득 감소 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 디코더 102 : 프레임 에러 검출기
103 : 후처리 여파기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 코덱(CODEC)에 적용되는 고정 코드북 이득 감소 방법에 있어서, 수신된 패킷을 선 스펙트럼 쌍 디코딩한 후에, 비연속적인 오류 프레임에 대해 이전 프레임의 값을 현재 프레임의 값으로 하고, 연속적인 오류 프레임에 대해 평균 적응 코드북 이득 및 평균 고정 코드북 이득을 감소시키는 제 1 단계; 모든 프레임에 대해 이전 프레임과 현재 프레임을 사용하여 선 스펙트럼 쌍을 보간하고, 지연 예측 보간값으로부터 제1 적응 코드북을 생성하는 제 2 단계; 및 연속적인 프레임 오류시, 상기 평균 적응 코드북 이득을 검사하여 가우시안 랜덤 잡음을 발생시켜 제1 고정 코드북을 설정하고, 상기 제1 고정 코드북과 상기 제1 적응 코드북을 더하여 여기신호의 이득을 순차적으로 줄여 잡음 성분을 제거하는 제 3 단계를 포함한다.
이하, 도 1 및 2 를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
한국은 지리적·사회적인 요인으로 인해 전파환경이 나쁜 곳이 많다. 통칭하여 약전계라고 볼 수 있는데, 이러한 곳에서 이동전화의 통화 품질은 상당히 나쁘다.
특히, 디지털 이동전화의 경우에 비트 오류율(Bit Error Rate)이 높아지므로 프레임 데이터를 제대로 복구하기가 어려워 연속적인 삭제 프레임이 많이 발생한다.
이 경우에 코덱은 제대로 된 음성을 복구할 수 없으므로, 잡음 성분을 만들어 내게 되는데, 이 소리가 사용자의 귀를 거슬리게 해 체감 통화 품질이 더 나빠질 수 있다.
본 발명에서는 연속적인 프레임 오류시 여기 신호의 이득을 순차적으로 줄여 나감으로써 잡음 성분을 줄여 나가 사용자의 체감 통화 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 코덱의 디코더의 구성을 나타낸 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 코덱의 디코더의 구성은, 디코더(101), 프레임 에러 검출기(102) 및 후처리 여파기(103)로 구성된다.
이제, 본 발명이 적용되는 코덱의 디코더의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 프레임 에러 검출기(102)는 패킷 정보를 입력받아 프레임에 에러가 있는지 여부를 판별하여, 프레임 에러가 있으면 참(True)이라는 진리값을, 프레임 에러가 없으면 거짓(false)이라는 진리값을 디코더(101)에 출력한다. 여기서, 패킷 정보란 오류 패킷인지 또는 정상 패킷인지에 대한 정보를 의미한다.
그리고, 디코더(101)는 선 스펙트럼 쌍, 고정 코드북 인덱스, 지연 예측값, 고정 코드북 이득, 적응 코드북 이득 등의 정보를 포함하고 있는 패킷을 입력받아 프레임 에러 검출기(102)로부터 입력되는 오류 프레임 플래그에 따라 디코딩을 수행하여 합성된 음성 벡터를 출력한다.
후처리 여파기(103)는 입력받은 합성된 음성 벡터의 음질이 부드럽게 되도록 여러 가지 필터링을 수행한 후에, 후처리된 합성 음성 벡터를 출력한다.
도 2a 및 2b 는 본 발명에 따른 연속된 프레임 오류시 고정 코드북 이득 감소 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 선 스펙트럼 쌍, 고정 코드북 인덱스, 지연 예측값, 고정 코드북 이득, 적응 코드북 이득 등을 포함하고 있는 패킷이 수신되면(201), 선 스펙트럼 쌍(LSP : Line Spectral Pair)을 디코딩한다(202).
이후, 수신된 패킷의 프레임이 오류 프레임인지를 분석한다(203).
분석 결과, 오류 프레임이면, 이전 프레임의 선 스펙트럼 쌍을 현재 프레임의 선 스펙트럼 쌍으로 하고(204), 이전 프레임의 지연 예측값을 현재 프레임의 지연 예측값으로 한 후에(205), 두 프레임이 연속적인 오류 프레임인지를 검사한다(206).
EVRC 디코더에는 오류 프레임 플래그(FER(m))가 있다. 여기서, m은 현재 프레임 번호를 나타낸다. 따라서, 이 플래그가 참(True)이면, 현재 프레임이 오류 프레임임을 의미한다.
만약, FER(m)이 참이고 FER(m-1)도 참이면, 현재 프레임의 평균 고정 코드북 이득(g_cavg(m))을 이전 프레임의 평균 고정 코드북 이득(g_cavg(m))의 0.7배로 줄인다. 또한, FER(m-1)이 거짓이면, g_cavg(m)은 g_cavg(m-1)을 그대로 사용한다.
따라서, 연속적인 프레임 오류시 평균 고정 코드북 이득이 계속 감소하여 잡음 성분의 크기가 줄어들게 된다.
한편, 정상 프레임이 수신되면, 평균 고정 코드북의 값은 정상적인 값으로 복구되어 제대로 된 음성 파형을 합성한다.
검사 결과, 두 프레임이 연속적인 오류 프레임이 아니면, 현재 프레임의 평균 적응 코드북 이득(g_p)을 이전 프레임의 평균 적응 코드북 이득(g_p)으로 설정하고(207), 현재 프레임의 평균 고정 코드북 이득(g_c)을 이전 프레임의 평균 고정 코드북 이득(g_c)으로 설정한 후에(208), 이전 프레임과 현재 프레임을 사용하여 선 스펙트럼 쌍을 보간한다(211).
검사 결과, 두 프레임이 연속적인 오류 프레임이면, 현재 프레임의 평균 적응 코드북 이득(g_p)을 이전 프레임의 평균 적응 코드북 이득(g_p)의 0.75배로 줄여 설정하고(209), 현재 프레임의 평균 고정 코드북 이득(g_c)을 이전 프레임의 평균 고정 코드북 이득(g_c)의 0.7배로 줄여 설정한 후에(210), 이전 프레임과 현재 프레임을 사용하여 선 스펙트럼 쌍을 보간한다(211).
분석 결과, 오류 프레임이 아니면, 이전 프레임과 현재 프레임을 사용하여 선 스펙트럼 쌍을 보간하고(211), 일정한 갯수의 보간된 선 스펙트럼 쌍을 사용하여 선형 예측 계수로 변환한 후에(LPC : Linear Predictive Coding)(212), 지연 예측 보간을 수행하여 피치값을 결정한다(213).
다음으로, 이미 저장되어 있는 적응 코드값과 지연 예측 보간값을 이용하여 적응 코드북을 생성 저장한 후에(214), 오류 프레임인지를 판단한다(215).
판단 결과, 오류 프레임이 아니면, 패킷에 저장되어 있는 고정 코드북 인텍스와 고정 코드북 이득을 사용하여 고정 코드북을 생성한 후에(216), 적응 코드북에 고정 코드북을 더한 값을 합성여기신호로 설정한다(220).
판단 결과, 오류 프레임이면, 평균 적응 코드북 이득이 0.4보다 작은지를 검사한다(217).
검사 결과, 평균 적응 코드북 이득이 0.4 보다 작으면, 가우시안 랜덤 잡음을 계산하여 고정 코드북으로 설정한 후에(218), 적응 코드북에 고정 코드북을 더한 값을 합성여기신호로 설정한다(220).
검사 결과, 평균 적응 코드북 이득이 0.4보다 크거나 같으면, 고정 코드북을 초기치(즉, 0)로 설정한 후에(219), 적응 코드북에 고정 코드북을 더한 값을 합성여기신호로 설정한다(220).
이후에, 합성 여기신호를 적응 코드북으로 저장한 후에(221), 합성 여기신호의 선형 예측 필터링을 수행하여 음성을 합성한다(222).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 연속적인 프레임 오류시 적응 코드북 이득은 물론 고정 코드북 이득을 순차적으로 감소시켜 연속되는 오류 프레임을 포함하고 있는 패킷을 처리하므로써, 잡음 성분을 줄여 사용자의 체감 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 코덱(CODEC)에 적용되는 고정 코드북 이득 감소 방법에 있어서,
    수신된 패킷을 선 스펙트럼 쌍 디코딩한 후에, 비연속적인 오류 프레임에 대해 이전 프레임의 값을 현재 프레임의 값으로 하고, 연속적인 오류 프레임에 대해 평균 적응 코드북 이득 및 평균 고정 코드북 이득을 감소시키는 제 1 단계;
    모든 프레임에 대해 이전 프레임과 현재 프레임을 사용하여 선 스펙트럼 쌍을 보간하고, 지연 예측 보간값으로부터 제1 적응 코드북을 생성하는 제 2 단계; 및
    연속적인 프레임 오류시, 상기 평균 적응 코드북 이득을 검사하여 가우시안 랜덤 잡음을 발생시켜 제1 고정 코드북을 설정하고, 상기 제1 고정 코드북과 상기 제1 적응 코드북을 더하여 여기신호의 이득을 순차적으로 줄여 잡음 성분을 제거하는 제 3 단계
    를 포함하여 이루어진 고정 코드북 이득 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는,
    선 스펙트럼 쌍, 고정 코드북 인덱스, 지연 예측값, 고정 코드북 이득, 적응 코드북 이득 등을 포함하고 있는 패킷이 수신되면, 선 스펙트럼 쌍을 디코딩하는 제 4 단계;
    수신된 패킷의 프레임이 오류 프레임인지를 분석하는 제 5 단계;
    상기 제 5 단계의 분석 결과, 오류 프레임이면, 이전 프레임의 선 스펙트럼 쌍을 현재 프레임의 선 스펙트럼 쌍으로 하고, 이전 프레임의 지연 예측값을 현재 프레임의 지연 예측값으로 한 후에, 두 프레임이 연속적인 오류 프레임인지를 검사하는 제 6 단계;
    상기 제 6 단계의 검사 결과, 두 프레임이 연속적인 오류 프레임이 아니면, 현재 프레임의 평균 적응 코드북 이득을 이전 프레임의 평균 적응 코드북 이득으로 설정하고, 현재 프레임의 평균 고정 코드북 이득을 이전 프레임의 평균 고정 코드북 이득으로 설정하는 제 7 단계; 및
    상기 제 6 단계의 검사 결과, 두 프레임이 연속적인 오류 프레임이면, 이전 프레임의 평균 적응 코드북 이득에 제1 소정값을 곱하여 현재 프레임의 평균 적응 코드북 이득을 설정하고, 이전 프레임의 평균 고정 코드북 이득에 제2 소정값을 곱하여 현재 프레임의 평균 고정 코드북 이득을 설정하는 제 8 단계
    를 포함하여 이루어진 고정 코드북 이득 감소 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 제 5 단계의 분석 결과, 오류 프레임이 아니면, 이전 프레임과 현재 프레임을 사용하여 선 스펙트럼 쌍을 보간하는 제 9 단계;
    일정한 갯수의 보간된 선 스펙트럼 쌍을 사용하여 선형 예측 계수로 변환한 후에, 지연 예측 보간을 수행하여 피치값을 결정하는 제 10 단계; 및
    이미 저장되어 있는 적응 코드값과 지연 예측 보간값을 이용하여 상기 제1 적응 코드북을 생성 저장하는 제 11 단계
    를 포함하여 이루어진 고정 코드북 이득 감소 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    연속적인 오류 프레임에 대해, 평균 적응 코드북 이득이 제3 소정값보다 작은지를 검사하는 제 12 단계;
    상기 제 12 단계의 검사 결과, 상기 평균 적응 코드북 이득이 상기 제3 소정값보다 작으면, 가우시안 랜덤 잡음을 계산하여 상기 제1 고정 코드북으로 설정하고, 상기 제1 적응 코드북에 상기 제1 고정 코드북을 가산하여 제1 합성여기신호로 설정한 후에, 상기 제1 합성여기신호를 제2 적응 코드북으로 설정하는 제 13 단계; 및
    상기 제1 합성여기신호를 선형 예측 필터링하여 음성을 합성하는 제 14 단계;
    상기 제 12 단계의 검사 결과, 상기 평균 적응 코드북 이득이 상기 제3 소정값보다 크거나 같으면, 제2 고정 코드북을 초기치로 설정하고, 상기 제1 적응 코드북에 상기 제2 고정 코드북을 가산하여 제2 합성여기신호로 설정한 후에, 상기 제2 합성여기신호를 제3 적응 코드북으로 설정하는 제 15 단계; 및
    상기 제2 합성여기신호를 선형 예측 필터링하여 음성을 합성하는 제 16 단계
    를 포함하여 이루어진 고정 코드북 이득 감소 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 8 단계의 제2 소정값은,
    실질적으로 0.7인 것을 특징으로 하는 고정 코드북 이득 감소 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 각 제3 소정값은,
    실질적으로 0.4인 것을 특징으로 하는 고정 코드북 이득 감소 방법.
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