论文研究-基于AMR错帧隐藏的改进算法研究 .pdf

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基于AMR错帧隐藏的改进算法研究,管福浩,,对于连续噪声帧后的第一个语音帧,AMR的丢帧隐藏技术存在不足,为此本文提出了新的第一语音帧构建方法。同时,本文对声道模型参数
亦即 式中的 就是式中的 。把式代入式得: 所以第一正确语音帧的按式计算得到,而第一语音帧的由第一正确语音帧的 参数加上少量的随机扰动得到。如果噪声后的语音帧包括第一语音帧出现连续错帧时, 上述第—语音帧是指第一正确语吝帧的前一咴错帧,其它帧的错帧隐臧处理方法与相 自适应码本参数 山上节描述可知,第一语音帧丢帧后,解码其后的第一帧正确语音帧时 被置成岺,所以正确语音帧的合成激劢会受到比较大的影响。本文提出的方法是用第一语音 帧丢帧隐减中随机生成的固定码木乘以固定码木增益构成的个子帧的合成激励来更新自 适应码本,这样解码其后的语音帧时自适应码本就不全为零,从而缓解了丢帧所带米的消极 影响。具体代码为 其中, 是当前子帧的固定码本激励, 是自适应码本 和 是代表自适应码本长度的常量 本文提出的改进方法和使用的方法效果比较如图所示 错帧区域 0.2p 彐n T C0 50囗 了 图丢帧隐藏效果对比图 由图可见,由于对丢失的第一语音啧采用编码方式,导致解码的效果类 似于静音,而且对后续正确帧的解码也造成了很大影响。实验证明,解码端大约⌒帧才 取国科技论在线 能完全从错淏中恢复过来。而木文提岀的丟咴隐减方法在错帧区域更奷的恢复了丢帧信息, 同吋使得丢帧对后续止确帧解码的影响明显降低ε 第一语音帧改进方案客观评价 本文采用语音客观评价标准 对丢帧补偿后的语音质量进行评价。语料使用 提供的组标准语音序列,每组帧,每帧根据标准结果设定两个错误的第一语音 帧,最终组值取平均值。评价结果如表所示。 表 分值评价对比表 语音类别 分值 无丢帧语音 丢帧补偿 本文丢帧补偿 客观评价结果说明,本文对于第一语音帧的处理方法有效的降低了丢帧造成的消极影 响,提高了解码语音的主观质量。 普通语音帧改进方案 木节首先说明对于普通语音帧的丢帧隐藏方案存在的问题,然后针对存在 的缺点提出改进,并对改进效果作出评价 普通语音帧丢帧隐藏缺陷 丢失语音帧的 中对丢失帧的值按下式取值: 其中 和 是每帧的两组系数, ()是上帧 反量化后的第二组系数 )是组常量系数,a是个常量,取值为。 也就是说,丢失帧的值要用上一唢反量化后的第二组系数和一组常量系数 加权得到的,但 ()不具普遍性,不能准确代表当前一段的语音的系 数变化规律 丢失语音帧基音周期估计 对丢失帧的基音周期由上一语音帧的基音周期 直接得到或者 加。但有吋相邻语音帧之间的基音周期相差会大“点,所以上述处理方法在某 些情况下会有比较大的偏差,缺乏对时变情況的适应能力。 普通语音帧丢帧隐藏改进 丟失语音帧的值 首先设定一个二维数组 [L],用于保存前两帧每帧两组的矢量, 无论是什么帧类型, 或者 或者 对」 取国科技论在线 常语音帧,如果发生丟帧,本帧的值按下式计算 +(-a 其中() (和α的定义与式相同 ()的取值 山下面的程序给出 丟失语音帧基音片期估计 首先介绍基音周期增益的计算及其意义。由下式给出: ∑()() ∑()() ()=()*() 此处()是自适应码木矢量滤波信号,()是目标矢量()是感觉加权滤波器的单 位冲激响应。自适应码本搜索的目的,就是要寻找最住的(),使得()*()和目标矢 量()最接近。也就是说,值越大,说明自适应码木矢量越接近语音激励,自适应码木 搜索越成功 本文提出的丢失语音帧基音周期的估计值,不是由上一语音帧的基音周期 直接得到或者 加 而是设置两个四维数组 和 ,分别用」保存前一帧四个子帧的基音周期值和对应的基音周期增益,然后比 较得到 中个基音周期增益值的最大值,并得到相应子帧的基音周期值 (=),并把 和 即前·帧第四子帧的基音周期 值取平均,进而得到丢失语音帧基音周期的估计值。如果前三个基音增益值都等于零, 则直接把四子帧的基音周期值 作为丢失帧的最终基音周期值。具体代码如 取国科技论在线 其中函数用于计算 数组中最大元素的序号。 本文提出的改进普通语音帧丢帧隐藏方法和使用的方法效果比较如图所示。 凵总 大域 后叫 谐波结材 10200 40百mn 1. l口 200 7口 5 1~^~八 #女 凵上 ample 图丢帧隐藏效果对比 由图可以看出,采用的丢帧隐藏算法在谐波结构和包络结构方面都和原始语音 帧相差较大,并且对后续止确语音帧也产生了比较大的影响。而本文提山的方法在谐波结构 方框区域所示和包络结构椭圆区域所示与原始语音相比更加相似,丢帧隐藏的效果也更 好。 改进方案客观评价 木文采用语吝客观评价标准对丟帧补偿后的语音质量进行泮价。语料使用 提供的标准语音序列组,分别对随机丢包率为 和语音序列进行客观评价。评价 结果如表所示。 表 分值评价对比表 测试序列帧率 分值 序列 % 序列 序列 序列 取国科技论在线 测试序列说明: 序列:由个测试序列叠接而成,含有 等 种噪声,噪声信噪比为 长度约为万帧,时长约 序列: 噪声,信噪比,长度约为万帧,时长约 序列: 噪声,信噪比 长度约为万帧,时长约 序列 噪声,信噪比 长度约为万帧,时长约 由上表可以看出,本文提出的对丢帧隐藏方法的改进方法是有效的,总体的解码 语音质量要比以前有所提升,而且改进的丢帧隐藏算法也随着丢帧率的埤加起到了越来越明 显的积极作用 结论 本文对丢帧隐藏技术的改进方案,充分利用了原有编码参数的意义和结果,在基 本不增加复杂度的情况下,获得了更高的解码质量,但是在对帧间变化明显的丢失语音帧进 行补偿时效果不好。本文认为更好地对抗丢帧主要有两个途径,一是建立丢帧预测模型,更 准确的预测丢帧规律和语音帧的参数变化规律,但是无论是语音还是信道从严柊意义上讲都 是非平稳的,所以建立有效的预测模型将面临很多凼难。二是采用积极防御策略,在发送 端和信道传输过程中加强纠错和检错能力,使得在接收端发生错淏的概率进一步降低,但这 样做是以增加整个发送端系统的复杂度为代价的,如何平衡复杂度和解码质量之间的矛盾也 需要进步研究。 致谢 感谢殷福亮老师对本文的悉心指导 参考文献 戴泌芸第三代移动通信屮语音编码的差错隐藏投术通信电声 李钢 中夭帧隐藏机伂的改进中国科技论文在线 康奈克森特系统公司处理丟失帧的语音通信系统及方法中圜,

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