BR112012022898B1

BR112012022898B1 - procesador de sinal, provedor de janela, sinal de mídia codificado, método para processar um sinal e método para prover uma janela

Info

Publication number: BR112012022898B1
Application number: BR112012022898-6A
Authority: BR
Inventors: Christian Helmrich; Ralf Geiger
Original assignee: Fraunhofer - Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V.
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2021-02-02
Also published as: EP3096317B1; EP2545549B1; RU2616863C2; CN102893329A; HK1181179A1; JP2013531264A; WO2011110569A1; JP5706917B2; AU2011226121A1; CN102893328B; MX2012010320A; JP5809645B2; RU2012143351A; KR101445292B1; RU2611986C2; ES2526774T3; EP2545550A1; ES2691479T3; US8907822B2; CA2792453A1

Abstract

PROCESSADOR DE SINAL, PROVEDOR DE JANELA, SINAL DE MÍDIA CODIFICADO, MÉTODO PARA PROCESSAR UM SINAL E MÉTODO PARA PROVER UMA JANELA Um processador de sinal para processada de um sinal de entrada em dependência do sinal de entrada compreende um janelador configurado para janelar uma parte do sinal de entrada ou de uma versão pré-processada dele, em dependência de uma janela de processamento de sinal descrita pelos valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de índice de valor de janela, a fim de obter a versão processada do sinal de entrada. O processador de sinal também compreende um provedor de janela para prover os valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de índice de valor de janela em dependência de um ou mais parâmetros de forma de janela.

Description

CAMPO TÉCNICO

As realizações, de acordo com a invenção, referem-se a um processador de sinal para prover uma versão processada de um sinal de entrada em dependência do sinal de entrada, a um provedor de janela para prover valores de janela de processamento de sinal, a um sinal de midia codificado, a um 10 método para processar um sinal e a um método para prover valores de janela de processamento de sinal.

Uma realização, de acordo com a invenção, refere- se a um equipamento para codificar ou decodificar um sinal de áudio ou de video utilizando funções de janela variáveis. Outra 15 realização, de acordo com a invenção, refere-se a um método para codificar ou decodificar um sinal de áudio ou de video utilizando funções de janela variáveis.

As realizações, de acordo com a presente invenção, referem-se, de modo geral, a uma análise de sinal e 20 métodos de processamento, como os que podem ser utilizados em sistemas de codificação de áudio ou video.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

A filtração de resposta de impulso finita (FIR) de sinais discretos, particularmente no contexto de bancos de 25 filtros, é amplamente empregada em análise espectral, processamento, sintese e compressão de dados de midia, dentre outras aplicações. É bem entendido que a finitude temporal (ou espacial) de um filtro de FIR e, consequentemente, a finitude do intervalo de sinal que pode ser processado em um instante no tempo ou espaço, pode levar a um fenômeno conhecido como influência ou vazamento. Ao modificar o intervalo filtrado, por exemplo, ao variar alterações ou quantificação de ganho, o bloqueio ou cerco 5 de artefatos pode ocorrer mediante a inversão da operação de filtração. Descobriu-se que a causa desses artefatos pode ser atribuida às descontinuidades entre os endpoints da forma de onda do sinal do intervalo processado (doravante mencionado como segmento), assim como as de seus diferenciais. Descobriu-se que, a 10 fim de reduzir esses efeitos não desejados de vazamento, é, portanto, útil ou mesmo necessário minimizar as descontinuidades no segmento e alguns de seus diferenciais. Isso pode ser alcançado ao multiplicar cada amostra s(n), n = 0, 1, ..., N-l, do segmento de comprimento N com uma determinada ponderação w(n) antes de 15 filtrar, e, no caso de manipulação de sinal no dominio filtrado, também, após a filtração inversa, de modo que os endpoints do segmento e de seus diferenciais sejam reduzidos à zero. Uma abordagem equivalente é aplicar as ponderações a cada filtro de base do banco de filtros (Vide, por exemplo, a referência [2] ) .

Uma vez que os fatores de ponderação são geralmente descritos por uma expressão analítica, um conjunto de fatores é comumente conhecido como uma função de ponderação ou função de janelamento.

Em sistemas de codificação de áudio e video tipicos, uma forma de onda de origem é segmentada, conforme acima, 25 e cada segmento é quantificado a uma representação mais grosseira para realizar alta compressão de dados, isto é, uma baixa taxa de bits necessária para armazenar ou transmitir o sinal. Em uma tentativa de obter ganho de codificação por meio de compactação de energia em menor que N amostras (ou, em outras palavras, para aumentar a qualidade perceptual do sinal codificado para uma determinada taxa de bits), transformações de banco de filtros dos segmentos antes de a quantificação se tornar popular. Recentemente, sistemas desenvolvidos utilizam transformação de tempo para frequência ortogonais sobrepostas na forma da transformada discreta de cosseno modificada (MDCT), um banco de filtros que permite que segmentos adjacentes se sobreponham enquanto ainda permite a amostragem critica. Para o desempenho 10 aprimorado, as operações de MDCT diretas e inversas são combinadas com a ponderação de cada segmento: em um lado central, uma janela de análise wa(n) é aplicada antes da MDCT direta e, no lado do receptor, uma janela de sintese ws (n) é empregada após a MDCT inversa. Infelizmente, nem todas as funções de ponderação são 15 adequadas para uso com a MDCT. Presumindo janelas predeterminadas (invariantes no tempo/espaço) , descobriu-se que a fim de produzir, para toda a arquitetura, reconstrução de entrada perfeita na ausência de erros de quantificação ou de transmissão, wa(n) e ws(n) devem ser escolhidas como segue:

Se wa(n) e ws(n) tiverem de ser idênticas, isto é, wa(n) = ws(n) = w(n), a equação (1) se reduz à restrição mais bem conhecida

publicada na referência [7]. Para melhor compactação de energia, w(n) que são simétricas sobre n = N/2-1/2, isto é

são geralmente adotadas. No padrão de Codificação de Áudio Avançada (AAC) (referência [8]), duas funções de janela são disponíveis. Uma é a janela de seno, dada por

a outra é uma janela derivada de Kaiser Bessel (KDB) descrita nas patentes de Fielder e Davidson, intitulada "Low bit rate transform coder, decoder, and encoder/decoder for high- quality audio," Patentes Norte-Americanas 5109417 e 5142656. A última janela também é utilizada no padrão de codificação AC-3 (Dolby Digital) (ATSC, Inc., "Digital Audio Compression Standard (AC-3, E-AC-3), Revision B," document A/52B, June 2005), embora, em uma configuração diferente (a = 5) . A especificação de Vorbis (referência [9]) define a janela

A Figura 5 apresenta as respostas de frequência das funções de janela AAC e Vorbis, obtidas por meio de transformação de Fourier, de acordo com a referência [4] . Pode se dito que a janela de seno tem seletividade de frequência próxima relativamente alta (lobo principal estreito) e rejeição de faixa de parada relativamente baixa (atenuação de lobo lateral baixa). A janela KDB, ao contrário, tem atenuação de faixa de parada alta e seletividade de frequência próxima baixa. A janela de Vorbis existe sobre o meio entre as duas janelas anteriores.

Descobriu-se que para algumas aplicações, pode ser desejável exercer controle mais fino sobre a seletividade de faixa de passagem e rejeição de faixa de parada de uma função de ponderação que satisfaça a equação (2) . Mais especificamente, descobriu-se que para melhorar a eficiência de codificação, um parâmetro de janela pode ser necessário para adaptar continuamente as características da janela à do espectro de entrada. De todas as três funções discutidas acima, somente a função KBD oferece esse parâmetro, ot, que pode ser variado ao alcançar diferentes compensações de seletividade/atenuação. Entretanto, essa função incorpora matemática computacionalmente dispendiosa (função de Bessel, seno hiperbólico, raiz quadrada e divisão), o que proibe possivelmente a sua nova computação para cada segmento de sinal em dispositivos de baixa energia ou sistemas em tempo real. O mesmo se aplica à classe de funções de janela apresentada no artigo de Sinha e Ferreira, intitulado "A New Class of Smooth Power Complementary Windows and their Application to Audio Signal Processing," AES 119th Convention, Oct. 2005, paper 6604, o que precisa de operações de valor complexas, fatorização espectral e transformação de Fourier. Também se descobriu que a interpolação entre duas funções (por exemplo, KBD e seno) , pela soma ponderada mais eficiente, pode ser utilizada para controlar um pouco a resposta de frequência, mas essa abordagem oferece somente flexibilidade limitada.

Múltiplas funções de janela, otimizadas para diferentes critérios, foram documentadas, por exemplo, nas referências [1], [2], [3], [4], [5]. Indiscutivelmente, três das funções mais populares em uso hoje em dia são as relatadas por von Hann, Hamming e Blackman.

A seguir, algumas funções de janela clássicas serão descritas. Em outras palavras, a seguir, as funções de janela mencionadas acima (por exemplo, Hann, Hamming e Blackman) serão revisadas e a equação de projeto geral delineado será identificada.

Tenho em vista a consistência e a comparabilidade com as investigações seminais de funções de janela, a metodologia e anotação de Nuttall (vide, por exemplo, a referência [4]) devem ser anotadas na presente discussão. Em particular, considere que L denota a duração (comprimento) de uma realização de janela, t a localização (tempo) dentro da ponderação e f a frequência dentro do espectro de densidade de energia de janela, obtidos pela transformação de Fourier da função de janela. Adicionalmente, todas as funções de janela devem ser normalizadas a uma amplitude de pico de um. Uma vez que somente janelas em forma de sino simétricas (preferencialmente, de mesmo comprimento) serão estudadas aqui, isso implica w(L/2) =1. A primeira função de ponderação a ser considerada é conhecida como a função de Hann (ou Hanning). Especifica-se na referência [2] como , \ . 21 t

para aplicações de DSP (valores não negativos de t) . Conforme apresentado na referência [2] e evidente de (11) , a função de Hann é um caso especial de uma classe de funções de seno exponenciais:

Na prática, os números inteiros positivos são tipicamente atribuídos à a. Observe que (12) também pode ser descrita como a soma de uma compensação e um cosseno escalado:

Essa formulação permite uma otimização espectral em particular da janela de Hann (vide a discussão abaixo em relação à avaliação e otimização) ao mudar a compensação e o fator de escalamento. O resultado é a função de Hamming, cuja parametrização exata é dada na referência [4] como

Conforme apontado por Nuttall (vide, por exemplo, a referência [4]), as janelas de Hann e de Hamming são realizações de dois termos de uma classe de funções de termo (K+l)que devem ser mencionadas como funções de somas de cosseno. Simplificando a notação de Nuttall, elas podem ser escritas como K í \

para uso em aplicações de DSP. Isso iguala a equação 11 da referência [4] a 1/L escalar omitido. Implementações de três termos também são comuns. Um caso simples é (15) com K = 2 e fatores

que é equivalente a (12) com a = 4. Semelhante à abordagem de Hamming, Blackman, (vide, por exemplo, a referência [1]) derivou o seguinte bk otimizado:

Nuttall (vide, por exemplo, a referência [4]) aperfeiçoa mais os valores de Blackman para melhor resposta espectral próxima ao campo (primeiros lobos laterais, vide a discussão abaixo em relação à avaliação e otimização):

0 leitor interessado é encorajado a dar uma olhada na referência[4] para outras janelas de soma de cosseno de 3 e 4 termos otimizadas.

Tendo em vista a discussão acima, o que é necessário é uma função de janela alternativa tendo uma complexidade computacional moderada, mas que provê uma boa flexibilidade de projeto. Da mesma forma, é um objetivo da presente invenção criar um conceito para processar os sinais que permita obter uma função de janela com complexidade computacional moderada e boa flexibilidade de projeto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Uma realização, de acordo com a invenção, cria um processador de sinal para prover uma versão processada de um sinal de entrada em dependência do sinal de entrada. O processador de sinal compreende um janelador configurado para janelar uma parte do sinal de entrada, ou de uma versão preprocessada dele, em dependência de uma janela de processamento de sinal descrita pelos valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela, a fim de obter a versão processada do sinal de entrada. 0 processador de sinal também compreende um provedor de janela para prover os valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela em dependência de um ou mais parâmetros em forma de janela. O provedor de janela é configurado para avaliar uma função de seno para uma pluralidade de valores de argumento associados aos valores de indice de valor de janela, para obter os valores de janela de processamento de sinal. 0 provedor de janela é configurado para computar uma soma ponderada 5 de um termo linear, que é linearmente dependente dos valores de indice de valor de janela, e valor de função de uma ou mais funções de forma, essa uma ou mais funções de forma mapeiam valores de indice de valor de janela em valores de função correspondentes, e essas uma ou mais funções de forma são 10 simétricas por ponto em relação a um centro de uma inclinação de janela, para obter os valores de argumento.

Essa realização, de acordo com a invenção, tem base na descoberta que um janelamento de um sinal de entrada pode ser alcançado em uma maneira facilmente ajustável ao determinar os 15 valores de janela de processamento de sinal da maneira descrita acima, pois uma soma ponderada de um termo linear e uma ou mais funções de forma podem ser realizadas com esforço computacional muito baixo. Não obstante, também se descobriu que a simetria de ponto da uma ou mais funções de forma e a avaliação de uma função 20 de seno para uma pluralidade de valores de argumento traz consigo propriedades particularmente boas de janela, como, por exemplo, boas características de conservação de energia entre duas inclinações de janela subsequentes. Além disso, é facilmente possível ajustar as características da janela definidas pelos 25 valores de janela de processamento de sinal ao modificar a ponderação da uma ou mais funções de forma em dependência do um ou mais parâmetros de forma de janela, de modo que as janelas de diferentes características sejam capazes de se obter com esforço computacional comparativamente pequeno. Por exemplo, o conceito aqui definido permite obter um amplo número de diferentes formas de janela, todas tendo as boas características mencionadas, ao variar a ponderação da uma ou mais funções de forma.

Ademais, deve ser observado que utilizando o conceito mencionado acima, uma computação de janelas tendo diferentes características, que podem ser ajustadas com granularidade muito alta, não precisa de computações particularmente dificeis, mas precisa meramente da formação de uma soma ponderada, para obter valores de argumento e a avaliação de uma função de seno utilizando os valores de argumento.

Outra realização, de acordo com a invenção, cria um processador de sinal para prover uma versão processada de um sinal de entrada em dependência do sinal de entrada. O processador de sinal compreende um janelador configurado para janelar uma parte do sinal de entrada, ou de uma versão preprocessada dele, em dependência de uma janela de processamento de sinal descrita pelos valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela, a fim de obter a versão processada do sinal de entrada. Os valores de janela de processamento de sinal são valores de resultado de uma avaliação de função de seno para uma pluralidade de valores de argumento associados aos valores de indice de valor de janela, em que os valores de argumento são somas ponderadas de um termo linear, que é linearmente dependente dos valores de indice de valor de janela, e valores de função de uma ou mais funções de forma de tipo seno, essa uma ou mais funções de forma de tipo seno mapeiam valores de indice de valor de janela em valores de função correspondentes e essa uma ou mais funções de forma de tipo seno são simétricas por ponto em relação a um centro de uma inclinação de janela. Essa realização, de acordo com a invenção, tem base nas mesmas idéias principais que as da realização discutida anteriormente. Também, descobriu-se que o uso de funções de forma de tipo seno traz consigo janelas de processamento de sinal tendo características particularmente boas.

Outra realização, de acordo com a invenção, cria um provedor de janela para prover valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela em dependência de um ou mais parâmetros de forma de janela. O provedor de janela é configurado para avaliar a função de seno para uma pluralidade de valores de argumento associados aos valores de indice de valor de janela, para obter os valores de janela de processamento de sinal. O provedor de janela é configurado para computar uma soma ponderada de um termo linear, que é linearmente dependente dos valores de indice de valor de janela, e valores de função de uma ou mais funções de forma, para obter os valores de argumento. A uma ou mais funções de forma mapeiam valores de indice de valor de janela em valores de função correspondentes, e a uma ou mais funções de forma são simétricas por ponto em relação a um centro de uma inclinação de janela.

Essa realização de acordo com a invenção tem base nas mesmas ideias que as das realizações acima.

Outra realização, de acordo com a invenção, cria um processador de sinal para prover uma versão processada de um sinal de entrada em dependência do sinal de entrada. O processador de sinal compreende um janelador configurado para janelar uma parte do sinal de entrada, ou de uma versão preprocessada dele, em dependência de uma janela de processamento de sinal descrita pelos valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela, a fim de obter a versão processada do sinal de entrada. O processador de sinal também compreende um provedor de janela para prover os valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela em dependência de um ou mais parâmetros de forma de janela. O provedor de janela é configurado para computar uma soma ponderada de valores de função de uma pluralidade de funções de forma de tipo seno, que mapeiam valores de indice de valor de função de janela em valores de função correspondentes, para obter os valores de janela de processamento de sinal. A ponderação dos valores de função é determinada pelos parâmetros de forma de janela. Essa realização, de acordo com a invenção, tem base na descoberta que as formas de janela tendo características suficientemente boas para muitas aplicações podem ser obtidas, com boa eficiência computacional e flexibilidade para ajustar características de janela, utilizando os parâmetros em forma de janela e a norma de computação descrita.

Outra realização, de acordo com a invenção, cria um processador de sinal para prover uma versão processada de um sinal de entrada em dependência do sinal de entrada. O processador de sinal compreende um janelador configurado para janelar uma parte do sinal de entrada, ou uma versão preprocessada dele, em dependência de uma janela de processamento de sinal descrita pelos valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela, a fim de obter a versão processada do sinal de entrada. Os valores de janela de processamento de sinal são valores de resultado de uma soma ponderada de valores de função de uma pluralidade de funções de forma de tipo seno que mapeiam valores de indice de valor de janela em valores de função correspondentes. Essa realização, de acordo com a invenção, tem base nas mesmas ideias que as da realização discutida anteriormente.

Outra realização, de acordo com a invenção, cria um sinal de midia codificado. O sinal de midia codificado compreende uma representação codificada de um conteúdo de midia e um ou mais parâmetros de forma de janela. O um ou mais parâmetros de forma de janela definem uma forma de uma janela a ser aplicada em uma decodificação da representação codificada do conteúdo de midia. O um ou mais parâmetros de forma de janela descrevem ponderações para computar uma soma ponderada de um termo linear, que é linearmente dependente de um valor de indice do valor de janela e valores de função de uma ou mais funções de forma, para obter um valor de argumento para derivar valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela ao avaliar uma função de seno para uma pluralidade de valores de argumento. Esse sinal de midia incluido provê uma alta flexibilidade para a sinalização do janelamento, pois é possivel descrever um amplo número de diferentes tipos de janelas, que podem ser derivados de maneira eficiente por um decodificador, utilizando os parâmetros de forma de janela.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

As realizações, de acordo com a invenção, serão subsequentemente descritas tendo como referência as figuras anexas nas quais:

A Figura la apresenta um diagrama de blocos esquemático de um processador de sinal, de acordo com uma realização da invenção;

A Figura lb apresenta um diagrama de blocos esquemático de um processador de sinal, de acordo com outra realização da invenção;

A Figura 2 apresenta um diagrama de blocos esquemático de um processador de sinal, de acordo com outra realização da invenção;

A Figura 3 apresenta um diagrama de blocos esquemático de um provedor de janela, de acordo com uma realização da invenção;

A Figura 4 apresenta uma representação esquemática de um sinal de midia codificado, de acordo com uma realização da invenção;

A Figura 5 apresenta uma representação gráfica de respostas de magnitude de frequência das janelas de AAC e Vorbis em uma escala ordenada de dB;

A Figura 6 apresenta uma representação gráfica das amplitudes da função KDB de janela de AAC e um determinado caso da função inventiva;

A Figura 7 apresenta uma representação gráfica da resposta de magnitude de frequência do dito caso da função de janela inventiva em comparação à da janela KDB de AAc em uma abscissa linear e escala ordenada de dB;

A Figura 8 apresenta uma representação gráfica da resposta de magnitude de frequência do dito caso da função de janela inventiva comparada a da janela KDB da AAC em uma abscissa logarítmica e escala ordenada de dB;

A Figura 9 apresenta uma representação gráfica das respostas de magnitude de frequência de outros dois casos da função de janela inventiva em comparação aos de KDB da AAC e as janelas de Sinha-Ferreira de terceira ordem;

A Figura 10 apresenta, em um diagrama de blocos, o processo de adaptação de sinal para as funções de janela inventivas e semelhantes;

A Figura 11 apresenta uma representação gráfica dos espectros de algumas funções de seno exponenciais, de acordo com a equação (12);

A Figura 12 apresenta uma representação gráfica e espectros das funções de soma de cosseno otimizadas, de acordo com a equação (15);

A Figura 13 apresenta uma representação gráfica das janelas de soma de senos otimizadas propostas, de acordo com a equação (19) ;

A Figura 14 apresenta uma representação gráfica de espectros de dois senoides com frequências de Lf=32 e 96,5, após aplicar diferentes funções de janela; e

A Figura 15 apresenta uma representação gráfica e espectros de duas janelas de PC e janela proposta.

A Figura 16 apresenta uma representação esquemática de uma janela.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES 1. PROCESSADOR DE SINAL, DE ACORDO COM A FIGURA la

A Figura 1 apresenta um diagrama de blocos esquemático de um processador de sinal 100, de acordo com uma primeira realização da invenção. O processador de sinal 100 é configurado para receber um sinal de entrada 110 e para prover, com base nisso, uma versão processada 112 do sinal de entrada. O processador de sinal 100 compreende um janelador 120 configurado para janelar uma parte do sinal de entrada 110, ou uma versão preprocessada 110' dele (que pode ser obtida por um preprocessamento opcional 111), em dependência de uma janela de processamento de sinal descrita pelos valores de janela de processamento de sinal 122 para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela n, a fim de obter uma versão processada 112 do sinal de entrada (ou uma versão 112' do sinal de entrada que apresenta pós-processamento adicional em um pós-processamento opcional 130).

Para este fim, o janelador 120 recebe os valores de janela de processamento de sinal w(n) de um provedor de janela 130, que também é tipicamente parte do processador de sinal 100. O provedor de janela 130 é configurado para prover os valores de janela de processamento de sinal w(n) para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela n em dependência de um ou mais parâmetros de forma de janela 132. O provedor de janela é configurado para avaliar uma função de seno para uma pluralidade de valores de argumento c' (n) associados aos valores de indice de valor de janela n, para obter os valores de janela de processamento de sinal w(n). O provedor de janela 130 também é configurado para computar uma soma ponderada de um termo linear, por exemplo, designado com c(n), que é linearmente dependente do valor de indice do valor de janela n, e valores de função de uma ou mais funções de forma. A uma ou mais funções de forma mapeiam valores de indice de valor de janela n em valores de função correspondentes. A uma ou mais funções de forma são simétricas por ponto em relação a um centro de uma inclinação de janela. Uma computação da soma ponderada é realizada para obter os valores de argumento c' (n).

Da mesma forma, o provedor de janela 130 provê valores de janela de processamento de sinal w(n) que descrevem janelas tendo características particularmente boas. A aplicação de uma avaliação de função de seno no provedor de janela, a fim de obter o valor de janela de processamento de sinal w(n), permite obter janelas que têm boas características de conservação de energia para o caso de suas inclinações de janela correspondentes serem sobrepostas. Ademais, ao utilizar valores de argumento c' (n) para a avaliação de função de seno que não são uma função linear dos valores de indice de valor de janela (também, abreviadamente designados como "valores de indice"), mas, ao invés disso, uma superposição de um termo linear, que é linearmente dependente dos valores de indice e valores de função de uma ou mais funções de forma que não são lineares e simétricas por ponto em relação a um centro de uma inclinação de janela, é possível ajustar uma forma da janela de processamento de sinal descrita pelos valores de janela de processamento de sinal w(n).

Por exemplo, é possivel ajustar as contribuições da uma ou mais funções de forma em valores de argumento c' (n) , de modo que diferentes evoluções dos valores de argumento (como uma função do valor de indice n) possam ser obtidas em dependência do um ou mais parâmetros de forma de janela 132. Da mesma forma, as características da janela de processamento de sinal descritas pelos valores de janela de processamento de sinal podem ser ajustadas às necessidades particulares em dependência do um ou mais parâmetros de forma de janela 132. Ademais, descobriu-se que a escolha de uma ou mais funções de forma, que são simétricas por ponto em relação a um centro de uma inclinação de janela, ajuda a garantir boa conservação de energia e características de compactação da janela de processamento de sinal e também provê uma chance de reduzir um esforço computacional para calcular os valores de argumento.

Os detalhes em relação à computação dos valores de janela de processamento de sinal wnew(n), que podem tomar o lugar dos valores de janela de processamento de sinal w(n), serão descritos abaixo.

2. PROCESSADOR DE SINAL, DE ACORDO COM A FIGURA lb

A Figura lb apresenta um diagrama de blocos esquemático de um processador de sinal 150, que é semelhante ao processador de sinal 100. Da mesma forma, meios e sinais idênticos são designados com números de referência idênticos. Entretanto, o processador de sinal 150 compreende um provedor de janela 180, que é diferente do provedor de janela 130. O provedor de janela 180 recebe um ou mais parâmetros de forma cv 182 e provê, com base nisso, valores de janela de processamento de sinal w(t), que são designados, por exemplo, com wc(t) . Deve ser observado aqui que a variável t é um valor de índice do valor de janela e também é abreviadamente designada como "valor de índice".

O provedor de janela 180 é configurado para prover os valores de janela de processamento de sinal w(t) para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela t em dependência de um ou mais parâmetros de forma de janela ck. O provedor de janela 180 é configurado para computar uma soma ponderada de valores de função de uma pluralidade de funções de forma de tipo seno, que mapeiam valores de indice de valor de janela em valores de função correspondentes, para obter os valores de janela de processamento de sinal w(t). A ponderação dos valores de função é determinada pelos parâmetros de forma de janela ck.

Ao prover os valores de janela de processamento de sinal utilizando o provedor de janela 180, os valores de janela de processamento de sinal podem ser providos, de modo que compreendam características suficientemente boas em muitos casos. Também, é possivel ajustar as características especificas utilizando o um ou mais parâmetros de forma de janela ck, de modo que diferentes janelas de processamento de sinal sejam capazes de serem obtidas para uma escolha diferente de um ou mais dos parâmetros de forma de janela.

Ao utilizar as funções de forma de tipo seno e formar uma soma ponderada dos valores de função das ditas funções de ponderação do tipo seno, as janelas tendo boas características são obtidas, conforme será discutido em detalhes abaixo.

Ademais, deve ser observado que os detalhes em relação à computação dos valores de janela de processamento de sinal w(t), que são providos pelo provedor de janela 180, serão discutidos abaixo.

3. PROCESSADOR DE SINAL, DE ACORDO COM A FIGURA 2

A Figura 2 apresenta um diagrama de blocos esquemático de um processador de sinal 200, de acordo com uma realização da invenção. O processador de sinal 200 é configurado para receber um sinal de entrada 210 e para prover, com base nisso, uma versão processada 212 do sinal de entrada.

O processador de sinal 200 compreende um janelador 220 configurado para janelar uma parte do sinal de entrada 210, ou de uma versão preprocessada 210 dele, em dependência de uma janela de processamento de sinal descrita pelos valores de janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela (abreviadamente designados como "valores de indice"), a fim de obter a versão processada 212 do sinal de entrada. O processador de sinal 200 pode compreender um preprocessamento opcional 211 e um pós-processamento opcional 213.

Os valores de janela de processamento de sinal são valores de resultado de uma avaliação de função de seno para uma pluralidade de valores de argumento associados aos valores de indice de valor de janela, em que os valores de argumento são somas ponderadas de um termo linear, que é linearmente dependente dos valores de indice de valor de janela, e valores de função de uma ou mais funções de forma de tipo seno, essa uma ou mais funções de forma de tipo seno mapeiam valores de indice de valor de janela em valores de função correspondentes. A uma ou mais funções de forma de tipo seno são simétricas por ponto em relação a um centro de uma inclinação de janela.

O janelador 220 pode consequentemente realizar um janelamento, que é muito semelhante ao janelamento realizado pelo janelador 120. Por exemplo, os valores de janela de processamento de sinal utilizados pelo janelador 220 podem ser idênticos aos valores de janela de processamento de sinal utilizados pelo janelador 120. Os valores de janela de processamento de sinal utilizados pelo janelador 220 podem, por exemplo, ser armazenados em uma tabela de consulta ou podem ser obtidos de outra forma.

Em realizações alternativas, diferentes valores de janela de processamento de sinal podem ser utilizados. Em uma realização alternativa, os valores de janela de processamento de sinal são valores de resultado de uma soma ponderada de valores de função de uma pluralidade de funções de forma de tipo seno, que mapeiam valores de indice de valor de janela em valores de função correspondentes.

Para concluir, o janelador 220 pode, por exemplo, ser configurado para aplicar uma janela descrita pelos valores de janela de processamento de sinal wnew(n) ao sinal de entrada 210, ou à versão preprocessada 211' dele. De maneira alternativa, entretanto, o janelador 220 pode aplicar os valores de janela de processamento de sinal wc(t) ao sinal de entrada 210 ou à versão preprocessada 210' dele.

Os detalhes em relação às janelas de processamento de sinal aplicadas pelo janelador 220 poderão ser descritos abaixo.

4. PROVEDOR DE JANELA, DE ACORDO COM A FIGURA 3

A Figura 3 apresenta um diagrama de blocos esquemático de um provedor de janela 300, de acordo com uma realização da invenção. O provedor de janela 300 é configurado para receber um ou mais parâmetros de forma de janela 310, que são tipicamente valores variáveis, e para prover, com base nisso, um conjunto de valores de janela de processamento de sinal w(n) 312 para uma pluralidade de valores de indice de valor de janela. O provedor de janela 300 é configurado para avaliar uma função de seno para uma pluralidade de valores de argumento associados aos valores de indice de valor de janela, para obter os valores de janela de processamento de sinal w(n). O provedor de janela também é configurado para computar uma soma ponderada de um termo linear, algumas vezes designados com c(n), que é linearmente dependente dos valores de indice de valor de janela n e valores de função de uma ou mais funções de forma. A uma ou mais funções de forma mapeiam os valores de indice de valor de janela n em valores de funções correspondentes. A uma ou mais funções de forma são simétricas por ponto em relação a um centro de uma inclinação de janela.

Da mesma forma, o provedor de janela 300 atende essencialmente à funcionalidade do provedor de janela 130. Entretanto, deve ser observado que o provedor de janela 300 pode ser um componente que é independente do janelador 130. De maneira alternada, entretanto, o provedor de janela 300 pode atender à funcionalidade do provedor de janela 180.

5. SINAL DE MÍDIA CODIFICADO, DE ACORDO COM A FIGURA 4

A seguir, um sinal de midia codificado será descrito. Uma representação esquemática desse sinal de mídia codificado é apresentada na Figura 4. O sinal de mídia codificado 400 compreende uma representação codificada de um conteúdo de mídia e parâmetros de forma de janela. Os parâmetros em forma de janela são, por exemplo, adaptados para servir como o um ou mais parâmetros de forma de janela 132 para o provedor de janela 130 ou para servir como o um ou mais parâmetros de forma de janela 132 para o provedor de janela 180. Da mesma forma, os parâmetros de forma de janela no sinal de midia codificado 400 são escolhidos para produzir os valores de janela de processamento de sinal w(n) ou w(t) utilizando o provedor de janela 130 ou o provedor de janela 180. Também, a representação codificada do conteúdo de midia é tipicamente codificada utilizando um janelamento, de acordo com uma janela descrita pelos parâmetros de forma de j anela.

6. DETALHES EM RELAÇÃO ÀS JANELAS PROVIDAS PELO PROVEDOR DE JANELA 130 OU UTILIZADAS PELO JANELADOR 220 6.1 VISÃO GERAL E DEFINIÇÕES

A seguir, alguns detalhes em relação às janelas providas pelo provedor de janela 130 serão descritos, essas janelas também podem ser utilizadas pelo janelador 220. Deve ser observado aqui que as janelas são definidas aqui pelos valores de janela de processamento de sinal w(n). Os ditos valores de janela de processamento de sinal w(n) são tipicamente multiplicados com o sinal de entrada 110, ou a versão preprocessada 110' dele, para obter uma versão janelada do sinal de entrada ou da versão preprocessada 110' dele. Uma janela é tipicamente descrita pelos valores de janela de processamento de sinal w(n), em que n é um valor de indice (por exemplo, um valor de indice de tempo) que designa os valores de janela de processador de sinal.

Além disso, deve ser observado que uma janela compreende tipicamente uma inclinação de janela do lado esquerdo e uma inclinação de janela do lado direito. Uma janela pode ainda, opcionalmente, compreender uma parte central constante (ou aproximadamente constante), de modo que diversos valores de janela de processamento de sinais centrais obtenham um valor comum predeterminado. Entretanto, deve ser observado que uma inclinação de janela do lado esquerdo e uma inclinação de janela do lado direito de uma janela podem ser diferentes. Da mesma forma, deve ser ressaltado que a seguinte discussão descreve substancialmente uma forma de uma única inclinação de janela, isto é, de uma transição entre um valor de janela pequeno (por exemplo, um valor de janela zero) e um valor de janela grande (por exemplo, um valor de janela máximo de um).

Tendo como referência agora a Figura 16, que apresenta uma representação esquemática de uma janela, isso será explicado em mais detalhes na representação gráfica da Figura 16, uma abscissa 1610 descreve o valor de indice n, e uma ordenada 1612 descreve valores de janela de processamento de sinal w(n) associados aos valores de indice n. Como pode ser visto, a janela 1600 compreende uma parte de janela do lado esquerdo 1620 e uma parte de janela do lado direito 1622. A parte de janela do lado esquerdo compreende, como um elemento principal, uma inclinação de janela do lado esquerdo 1630. A inclinação de janela do lado esquerdo 1630 é definida, por exemplo, por uma pluralidade de valores de janela de processamento de sinal w(n) para n= ni a n=n2. A parte de janela do lado esquerdo 1620 pode, opcionalmente, também compreender uma parte externa do lado esquerdo, para a qual os valores de janela de processamento de sinal w(n) obtêm um valor pequeno de, por exemplo, w(n)=0. A parte de janela do lado esquerdo opcionalmente também compreende uma parte de uma parte de janela central, para a qual os valores de janela de processamento de sinal w(n) obtêm um valor predeterminado de, por exemplo, w(n)=l. A janela 1600 compreende uma parte de janela do lado direito 1622, que compreende, como um elemento principal, uma inclinação de janela do lado direito 1640. A parte de janela do lado direito pode opcionalmente compreender uma parte de uma parte de janela central, para a qual os valores de janela de processamento de sinal obtêm um valor predeterminado de, por exemplo, w(n)=l. A parte de janela do lado direito também pode, opcionalmente, compreender uma parte externa do lado direito, para a qual os valores de janela de processamento de sinal w(n) têm um valor pequeno de, por exemplo, w(n)=0.

Deve ser observado que a parte externa do lado esquerdo, a parte de janela central e a parte de janela externa do lado direito devem ser consideradas opcionais. Também, deve ser observado que a janela 1600 pode ser simétrica ou assimétrica. Assim, a inclinação de janela do lado esquerdo 1630 e a inclinação de janela do lado direito 1640 podem ser iguais ou podem ser significativamente diferentes em algumas realizações.

Deve ser observado aqui que a discussão a seguir se refere substancialmente à inclinação de janela do lado esquerdo 1630, isto é, a uma transição entre valores de janela pequenos ou zero e um valor de janela grande ou máximo. Entretanto, deve ser observado que uma janela geral 1600 pode ser obtida a partir do conhecimento da inclinação de janela do lado esquerdo 1630 ao adicionar opcionalmente uma parte externa do lado esquerdo e ao adicionar opcionalmente uma parte de janela central e ao adicionar uma inclinação de janela do lado direito e ao adicionar opcionalmente uma parte externa do lado direito. Também deve ser observado que a inclinação de janela do lado direito 1640 pode ser obtida da mesma forma que uma inclinação de janela do lado esquerdo utilizando um processo de espelhamento simples, como o da equação (3).

Também deve ser observado aqui que, de acordo com a seguinte discussão, a inclinação de janela do lado esquerdo deve ser descrita pelos valores w(n) para n=0 a n=N/2-l. Entretanto, um uso de diferentes valores de indice é naturalmente possivel.

6.2 DETALHES DA JANELA wnew(n)

As realizações, de acordo com a invenção, se direcionam à falta de funções de janela flexíveis e computacionalmente eficiente para aplicações de MDCT ao declarar uma extensão às funções de janela de seno da equação (4). Observe que a equação (4) pode ser considerada o seno de uma função de janela triangular simétrica sobre n = N/2-1/2. Dada a equação (3), isso implica c(n) = (n+1/2)-2/N, (6) wsln(n} = sin (n/2 • c (n) ) , n = 0, 1, ..., N/2-1, (7) onde c(n) denota a função central de janela, que pode ser computada antecipadamente assim que for predeterminada. A extensão proposta é adicionar a c(n) na equação (7) senoides ponderados tendo frequências angulares que são múltiplos inteiros de 2n: c'(n) = c(n) + • sin (2n • f-c (n) ) , f = 1, 2, wnew(n) = sin (π/2 • c' (n) ) , n = 0, 1, N/2-1. (9)

Os termos de seno em c' (n) também podem ser calculados antecipadamente. Somente sua ponderação, conforme especificadas pelos fatores af, precisa ser adaptada. Com isso, ao ajustar a janela proposta a um sinal em uma base de transformada por transformada, somente a equação (9) e a ponderação na equação (8) têm de ser computadas novamente, tornando a computação menos complexa em termos computacionais que a das janelas KBD e Sinha- Ferreira.

Além disso, deve-se mencionar que, devido aos termos de seno nas equações (8) e (9), cada realização da classe proposta de funções de janela decai completamente a zero em seus endpoints, o que garante um decaimento de nivel de lobo lateral de pelo menos 12 dB por oitava na resposta de frequência da janela. Esse não é o caso com a janela KDB e as janelas publicadas no artigo de Princen e Bradley, "Analysis/Synthesis Filter Bank Design Based on Time Domain Aliasing Cancellation," IEEE Trans. Acoustics, Speech, and Signal Processing, Oct. 1986, pp. 1153-1161 e no artigo de Ferreira, "Convolutional Effects in Transform Coding with TDAC: An Optimal Window," IEEE Trans. Speech and Audio Processing, Mar. 1996, pp. 104-114, cujos lobos laterais de frequência distante, portanto, decaem em menos de 12 dB por oitava. Para amplitudes de lobo principal iguais, isso significa que uma janela, de acordo com as equações (8) e (9), será possivelmente as janelas da técnica anterior em termos de atenuação de lobo lateral de frequência distante.

A computação ou adaptação de uma janela, de acordo com a presente invenção, compreende as seguintes etapas: - Seleção do número de termos de seno em c' (n) e fatores de ponderação adequados af, com base nas considerações de proj eto.

Determinação ou definição do comprimento de janela N e computação de c' (n) com a af selecionada e diversos termos de seno. - Computação de wnew(n) da equação (9) para n = 0, 1, . .., N/2-1, então, emprego da equação (3) para obter um caso de janela de comprimento N. - Se uma parametrização de janela diferente for utilizada para o segmento adjacente anterior, satisfazendo quaisquer restrições de inversão perfeita, seja ao corrigir a metade direita do caso de janela anterior ou ao corrigir a metade esquerda do caso de janela atual ou ao corrigir tanto a metade direita do caso anterior como a metade esquerda do caso atual.

Em uma realização preferida, a função de janela é comparável às janelas de seno e de Vorbis em relação à complexidade computacional, mas provê pelo menos a flexibilidade de projeto das janelas KBD e Sinha-Ferreira.

Em relação ao mencionado acima, deve ser observado que os valores c' (n) podem ser considerados valores de argumento associados aos valores de indice de valor de janela n. Também, deve ser observado que as funções sin(2n•f- c(n)) podem ser consideradas como funções de forma.

Também, deve ser observado que não é necessário utilizar funções de seno como as funções de forma. Em vez disso, pode ser suficiente escolher as funções de forma, de modo que as funções de forma sejam simétricas por ponto em relação a um centro de uma inclinação de janela. O centro da inclinação de janela é definido, por exemplo, por um valor do termo linear c(n)=0,5. Por exemplo, funções polinomiais simétricas por ponto podem ser utilizadas ao invés de funções de seno, que podem facilitar a avaliação em alguns casos. Também, as funções de forma devem preferencialmente obter um valor que é suficientemente próximo a zero para c(n)=0 e c(n)=l, isto é, em um ambiente de um valor de indice de valor de janela mais à esquerda da inclinação de janela e em um ambiente de um valor de indice de valor de janela mais à direita da inclinação de janela. Em outras palavras, as funções de forma devem ter zeros, ou devem ter valores aproximadamente zero, nos ambientes (ou proximidades) do valor de indice de valor de janela mais à esquerda (por exemplo, n=0) e o valor de indice de valor de janela mais à direita (por exemplo, n=N/2-l).

Ademais, deve ser observado que as equações (6) e (7) podem ser avaliadas, por exemplo, pelo cálculo de valor de argumento do provedor de janela 130, e que a equação (9) pode ser avaliada pela avaliação de função de seno do provedor de janela 130. Da mesma forma, os valores wnew(n) obtidos pela avaliação de função de seno do provedor de janela 130 para n=0 a n=N/2-l podem descrever, por exemplo, uma inclinação de janela do lado esquerdo 1630.

O provedor de janela 130 pode ser consequentemente configurado para montar uma janela inteira 1610 com base nos ditos valores de janela de processamento de sinal associados a uma inclinação de janela do lado esquerdo. Para este fim, o provedor de janela pode adicionar uma parte externa do lado esquerdo, uma parte de janela central, uma inclinação de janela do lado direito e uma parte externa do lado direito, conforme apresentado na Figura 16. A inclinação de janela do lado direito pode ser obtida por um espelhamento da inclinação de janela do lado esquerdo para o caso de uma janela simétrica. De maneira alternativa, entretanto, a inclinação de janela do lado direito pode ser diferente da inclinação de janela do lado esquerdo e pode ser obtida por um espelhamento de uma inclinação de janela obtida para diferentes parâmetros de forma de janela que a inclinação de janela do lado esquerdo.

Também, deve ser observado que pode ser garantido pelo processador de sinal que uma inclinação de transição do lado direito associada à parte anterior do sinal de entrada e uma inclinação de transição do lado esquerdo associada a uma parte subsequente do sinal de entrada sejam correspondidas em que as restrições de inversão perfeita sejam satisfeitas. Para este fim, pode ser garantido que a inclinação de janela do lado esquerdo associada à parte subsequente do sinal de entrada seja obtida utilizando os mesmos parâmetros que foram aplicados para obter a inclinação de janela do lado direito associada à parte anterior do sinal de entrada.

Ademais, deve ser observado que o algoritmo definido pelas equações (6), (8) e (9) é bem adequado para uma computação online de funções de janela em um equipamento tendo energia computacional limitada.

Não obstante, as janelas, conforme definidas pelas equações (6), (8) e (9) podem ser avaliadas uma vez e seus resultados podem ser armazenados em uma tabela de consulta para o último uso, em algumas realizações.

6.3. COMENTÁRIOS SOBRE O PROJETO DE JANELA

A seguir, algumas condições serão discutidas, que resultam em janelas tendo características particularmente boas. Não obstante, deve ser observado que o comprimento das condições discutidas a seguir não deve ser considerado essencial.

Conforme mencionado na discussão da seção de Histórico, os codificadores de sinal que empregam a MDCT precisam impor determinadas condições sobre a função de janela aplicada ao sinal, a fim de permitir que todo o sistema seja completamente inversivel, isto é, oferecer reconstrução de entrada perfeita, quando não forem realizadas manipulações de sinal. As funções, conforme a equação (2) , também conhecidas como funções complementares de energia, representam uma categoria adequada. Todas as realizações da classe de janelas presentes pertencem a essa categoria. Entretanto, pode ser apresentado que as realizações com c'(n) não negativo para todos n implantados, c'(n) >0, n = 0, 1, ..., N/2-1, (10) produz seletividade de faixa de passagem e rejeição de faixa de parada particularmente boas, simultaneamente. A discussão a seguir focará, portanto, nesse subconjunto da classe de janelas. Em alguns casos, somente realizações com c' (n) não negativo para todos n implantados produzem seletividade de faixa de passagem e rejeição de faixa de parada satisfatórias simultaneamente.

Embora, no geral, seja possível utilizar um número arbitrário de termos de seno na equação (8) ao projeto de respostas de frequência de janela adaptadas ao determinado caso de uso, descobriu-se que dois termos de seno (f = 1, 2) proveem uma compensação adequada entre flexibilidade, complexidade e uso de memória. Em particular, utilizando dois termos de seno, os parâmetros podem ser derivados, que - minimizam a amplitude de lobo principal, isto é maximizam a seletividade de frequência próxima, - minimizam o nivel de lobo lateral máximo acima de uma determinada frequência normalizada, - maximizam a taxa de decaimento de lobo lateral, isto é, a atenuação de faixa de parada de frequência distante, minimizam a diferença máxima a um caso de janela de referência existente de um caso de janela. Cada uma dessas considerações de projeto será examinada abaixo com a ajuda de exemplos específicos.

6.3.1 JANELAS COM SELETIVIDADE DE FAIXA DE PASSAGEM MÁXIMA

Apesar de a condição complementar de energia da equação (2) limitar a variação de respostas de frequência alcançáveis, especialmente em relação à amplitude e nivel dos primeiros poucos lobos laterais, a função de janela que leva ao lobo principal mais estreito pode ser obtida ao ajustar todos os fatores af em c'(n) a zero. A janela resultante, conforme é prontamente aparente, se iguala à janela de seno de AAC da equação (4) . Seu espectro é retratado na Figura 5 junto aos das janelas KBD (a = 4) e Vorbis.

Em suma, entretanto, deve ser observado que preferencialmente, pelo menos um dos parâmetros de forma de janela af deve ser ajustado a um valor não zero. Não obstante, a estrutura descrita acima do provedor de janela 113 dá flexibilidade para obter ainda a janela de seno de AAC sem qualquer sinal especifico meramente ao ajustar os parâmetros de forma de janela af .

6.3.2 JANELAS COM MÁXIMA DE LOBO LATERAL MÍNIMO

As configurações da equação (9) que minimizam o nível de lobo lateral máximo podem ser adquiridas ao otimizar juntamente os parâmetros af, seja por meio de métodos de busca exaustivos ou com base em gradiente. Entretanto, devido â equação (2), é recomendável definir uma margem de frequência inferior Na0 > 1,5, acima da qual a otimização minimax deve ser realizada. Descobriu-se que um valor de Na0 = 4,5 produz os parâmetros ax = 0,1224 e a2 = 0,00523. A função de janela assim configurada é apresentada na Figura 6. A semelhança à função de janela KDB da AAC, que também é retratada, é evidente. Os espectros de janela correspondentes são apresentados na Figura 7. Deve-se observar que o nível inferior dos primeiros dois lobos laterais da janela inventiva quando comparada à janela KDB, assim como a redução no nível de lobo lateral máximo acima de Na>0 * 5 (os primeiros três lobos laterais da janela proposta acima, essa frequência tem um nível de -66,8 dB, enquanto a janela KDB atinge um nível um pouco maior de -63,0 dB) .

Devido ao uso de termos de seno em c'(n), cada realização da classe de janelas presente é contínua e, portanto, garantida para decair suavemente a zero em seus endpoints. Essa vantagem é ilustrada na Figura 8. Como pode ser visto, os lobos laterais da janela derivada anteriormente caem em uma taxa de 12 dB por oitava. A janela KDB, ao contrário, apresenta uma taxa de queda menor, o motivo sendo as descontinuidades discretas nos endpoints da função de ponderação KBD. Como um resultado, a janela proposta alcança maior rejeição que a janela KDB acima Na « 250 mesmo que isso seja superado pelo último entre Na « 250 e Na « 7. Em algumas aplicações de análise e sintese, esse aspecto pode ser benéfico.

6.3.3 JANELAS COM DECAIMENTO DE LOBO LATERAL MÁXIMO

Em determinados casos, poderia ser desejável utilizar janelas, cujos lobos laterais decaem em taxas de mais de 12 dB por oitava. A presente invenção permite a construção de, por exemplo, uma janela que cai em 24 dB por oitava. Isso é alcançado ao precisar de um primeiro diferencial continuo da função de ponderação, isto é, um desaparecimento diferencial nas margens do caso de janela. A solução mais intuitiva a esse problema é a configuração ai = 0,1591, a2 = 0. A resposta de janela resultante é retratada na Figura 9 ao lado de três outras respostas que são discutidas a seguir.

6.3.4 JANELAS QUE APROXIMA JANELAS DE REFERÊNCIA

Para concluir essa demonstração da flexibilidade da classe de janela proposta, é feita uma tentativa de criar duas realizações de janela se assemelham proximamente às duas janelas existentes. Devido à sua diversidade, as funções KBD (a = 4) e as de Sinha-Ferreira de terceira ordem são escolhidas como referências. A reconstrução por meio de c'(n) e equação (9) é abordada em um sentido de quadrados minimos, isto é, ao minimizar a diferença em quadrados entre referência e aproximação (observe que outros métodos também são possíveis). A Figura 9 apresenta o resultado. Pode ser visto que as janelas inventivas são aproximadamente idênticas às suas partes da técnica anterior e que diferenças importantes ocorrem somente em niveis muito baixos. Em ambientes de complexidade e de memória critica, as janelas de referência poderiam, portanto, ser substituídas por um dispositivo que utiliza a classe de janelas presente, enquanto mantém um alto grau de compatibilidade inversa e, se aplicável, a possibilidade de reconstrução quase perfeita.

7. IMPLEMENTAÇÃO EM UM SISTEMA ADAPTATIVO DE SINAL

Uma vantagem adicional da classe de janelas apresentada surge quando um sistema processa segmentos de sinal de comprimentos diferentes, com os comprimentos sendo relacionados por energias inteiras de 2. Na AAC, por exemplo, esse procedimento, que também é conhecido como troca de blocos, é realizado ao aplicar a MDCT uma vez em 2048 (1920) ou 8 vezes em 256 (240) amostras por estrutura. Aqui, subconjuntos dos termos individuais na equação (8), por exemplo, n = 0, 1, ..., N/8-1, podem ser reutilizados como funções centrais para as janelas de comprimento menor ou, no caso dos termos de seno, mesmo as funções de janela em si. Se uma flexibilidade de projeto reduzida para as janelas de comprimento baixo for aceitável, isso pode ser explorado para reduzir mais a capacidade de memória necessária para armazenar as funções centrais.

8. APLICAÇÕES ADICIONAIS DA INVENÇÃO

As funções de janela complementares de energia, como as relatadas aqui, podem ser bastante atrativas para diversos cenários de aplicações diferentes da codificação de áudio e de video. Conforme observado no documento mencionado no parágrafo 6 da seção de Histórico, janelas complementares de energia podem ser empregadas em crossfade que preserva a energia instantânea ou sistemas de troca, assim como dispositivos de análise e processamento de sinal que operam de bloco por bloco que se sobrepõem entre blocos sucessivos. Falando de modo mais geral, qualquer equipamento que realiza tarefas de filtração em sinal unidimensional ou maior pode utilizar janelas do presente relato na construção de seu(s) núcleo (s) de filtração, incluindo, entre outros, - filtros de alta passagem (diferenciação), baixa passagem (integração) e de faixa de passagem, subamostradores (filtros de dizimação) e sobreamostradores (filtros de interpolação), - equalizadores de única ou de múltiplas faixas, compressores, expansores e limitadores, - algoritmos para redução de ruido e melhoria relacionada ou ferramentas de efeito.

Ao adotar nesses sistemas a função de janela inventiva aqui apresentada e a adaptação de suas características espectrais às necessidades de aplicação, preferencialmente, em uma maneira adaptativa de segmento de sinal, espera-se que aumentos do desempenho perceptual possam ser alcançados.

9. CODIFICADOR DE SINAL DE MÍDIA E DECODIFICADOR DE SINAL DE MÍDIA, DE ACORDO COM A FIGURA 10

A Figura 10 apresenta um diagrama de blocos esquemático de um codificador de sinal de mídia e de um decodificador de sinal de mídia. O codificador de sinal de mídia 1010 é configurado para receber um ou mais sinais de canal sx(n) a sM(n) e para prover, com base nisso, uma representação codificada. A representação codificada dos sinais de midia de entrada pode ter a forma de coeficientes de MDCT Si(k) a SM(k), ou podem ser uma representação codificada desses coeficientes de MDCT. O codificador de sinal 1010 compreende, por exemplo, uma pluralidade de caminhos de sinal idênticos 1012a-1012m, que podem operar independentemente ou que podem ser acoplados. Além disso, o codificador de sinal 1010 também compreende uma computação de parâmetro de codificação 602, que determina um ou mais dos parâmetros de codificação, como, por exemplo, um comprimento de bloco, um parâmetro de formação de ruido temporal (TNS), um parâmetro de compensação de ganho de subfaixa, uma informação de configuração e/ou uma informação de modelo psicoacústico. A seguir, um caminho ou ramificação 1012a será discutido, mas a discussão acima também é aplicável a ramificações adicionais como, por exemplo, a ramificação 1012m.

A ramificação 1012a compreende uma detecção de janela 603, que recebe o sinal de entrada Si(n) do respectivo canal e informações do determinador de parâmetro de codificação 602. A detecção de janela 603 pode prover, por exemplo, uma informação de forma de janela 603a, que descreve uma forma de uma janela desejada.

A informação de forma de janela pode, por exemplo, ser determinado da entrada ao detector de janela 603, de modo que o desempenho objetivo (ganho de codificação, seletividade de frequência ou compactação de energia, compressão de dados, quantidade de aliasing introduzido) ou desempenho subjetivo (qualidade perceptual da saída codificada após transmissão e decodificação livre de erros ou errônea) do codificador 1010 sejam otimizados ou melhorados.

A ramificação 1012a também compreende uma sincronização de janela 604, que deveria ser considerada como sendo opcional, e que pode combinar a informação de forma de janela provida pela detecção de janela 603 da presente ramificação 1012a com a informação de forma de janela provida pelo detector de janelas de diferentes ramificações. Da mesma forma, uma informação de forma de janela sincronizada 604a pode ser opcionalmente provida pela sincronização de janela 604. O caminho de sinal 1012a também compreende uma aplicação de reconstrução perfeita 605, que é configurada para receber a informação de forma de janela 603a, ou a informação de forma de janela sincronizada 604a, e para prover, com base nisso, uma informação de forma de janela adaptada 605a. Por exemplo, a aplicação de reconstrução perfeita 605 pode garantir que uma inclinação de transição do lado direito (também designada como inclinação de janela) de uma janela associada à parte anterior do sinal de entrada é uma versão espelhada de uma inclinação de janela de uma janela associada a uma parte subsequente do sinal de entrada. Por exemplo, pode ser garantido que as inclinações de janela de janelas associadas às partes subsequentes de um sinal de entrada são definidas por parâmetros de forma de janela idênticos. O caminho de sinal 1012a também compreende um cálculo de janela 606 que é configurado para prover valores de janela de processamento de sinal Wi(n) a um janelador 1014. O janelador 1014 é configurado para multiplicar amostras do sinal de entrada Si(n) com os valores de janela de processamento de sinal correspondentes wx(n) , para obter valores de sinal janelado s/ (n), que são inseridos em um transformador discreto de cosseno modificado 607, para obter os coeficientes de MDCT Sx(k).

Deve ser observado aqui que o calculador de janela 606 pode obter a funcionalidade do provedor de janela 130 ou do provedor de janela 180, de modo que os valores de janela de processamento de sinal Wi(n) sejam equivalentes aos valores de janela de processamento de sinal w(n) ou aos valores de janela de processamento de sinal w(t). Também, o janelador 1014 pode ter a funcionalidade do janelador 120.

Da mesma forma, o codificador 1010 é configurado para aplicar uma pluralidade de diferentes janelas para o janelamento do sinal de entrada Si(n) em dependência dos parâmetros de forma de janela adaptados 605a, em que o cálculo de janela 606 provê valores de janela de processamento de sinal.

O codificador 1010 pode opcionalmente compreender estágios de codificação adicionais para codificar de maneira eficiente os valores espectrais Sx(k) a SM(k) providas pela transformação de MDCT 607.

O decodificador de sinal 1020 é configurado para receber valores espectrais decodificados Qi(k) a QM(k). Os valores espectrais decodificados Qi(k) a QM(k) podem ser extraídos de um fluxo de bits, que pode ser provido pelo codificador 1010 ao codificar os valores espectrais Si(k) a SM(k). Em outras palavras, os coeficientes espectrais Qi(k) a QM(k) podem ser idênticos, exceto para erros de quantificação, aos valores espectrais Sx(k) a SM(k). Aqui, k é um indice de frequência e M^l designa diversos canais (em que uma ramificação é provida por canal).

O decodificador 1020 também é configurado para receber valores de comprimento de janela Ni a NM (que tem a função da variável N, conforme descrito acima) e um ou mais parâmetros de forma de janela aT a aM (por exemplo, um por ramificação ou canal). O decodificador 1020 compreende um transformador discreto de cosseno modificado inverso 608 que é configurado para receber os coeficientes espectrais Qi(k) a QM(k) e para prover, com base nisso, sinais transformados inversamente qi (n) a qM(n) . O decodificador 1020 também compreende uma seleção de janela 609, que opera em combinação com a aplicação de reconstrução perfeita 605 para derivar parâmetros de forma de janela adaptados 605a dos parâmetros de forma de janela de entrada ax a aM, em que os parâmetros de forma de janela de entrada ax a aM podem ser extraídos ou derivados de um fluxo de bits que representa um conteúdo de midia. Por exemplo, tanto os parâmetros de forma de janela de entrada ai a aM como os valores espectrais Qi(k) a QM(k) podem ser representados no sinal de midia codificado.

O decodificador 1020 ainda compreende um cálculo de janela 606, que recebe o parâmetro de forma de janela adaptado 605a (ou, de maneira alternativa, os parâmetros de forma de janela de entrada ax a aM) e provê, com base nisso, os valores de janela de processamento de sinal Wi(n) a wM(n) . O cálculo de janela 606 pode realizar a funcionalidade do provedor de janela 130 ou do provedor de janela 180, em que os parâmetros de forma de janela adaptados 605a podem corresponder ao um ou mais parâmetros de forma de janela 132 ou ao um ou mais parâmetros de forma de janela 182. De maneira semelhante, os valores de janela de processamento de sinal Wi(n) a wM(n) podem ser equivalentes aos valores de janela de processamento de sinal w(n) ou aos valores de janela de processamento de sinal w(t).

Da mesma forma, o cálculo de janela 606 pode prover janelas de diferentes formas, de acordo com os parâmetros de forma de janela adaptados 605a ou os parâmetros de forma de janela de entrada ar a aM.

O valor de janela de processamento de sinal wx(n) a wM(n) provido pelo cálculo de janela 606 do decodificador 1020 pode ser aplicado, por exemplo, por uma operação de multiplicação 1024, aos sinais transformados inversamente qi(n) a qM(n) providos pela transformada discreta de cosseno modificada inversa 608 para obter uma versão janelada q/ (n) a qM'(n) dos valores qi(n) a qM(n).

O decodificador 1020 ainda compreende uma sobreposição e adição 610, que é configurada para receber partes de janela subsequentes q/ (n) a qM' (n) dos sinais transformados inversamente qx (n) a qM(n) e a sobreposição e adição das ditas partes subsequentes, para obter sinais reconstruídos yi (n) a yM(n). A sobreposição e adição 610 é preferencialmente coordenada com o janelamento 1024, de modo que as partes de sinal janeladas q/ (n) a qM' (n) que são sobrepostas pela sobreposição e adição 610 seja janeladas com janelas "complementares", de modo que uma inclinação de janela do lado direito de uma primeira janela se sobreponha a uma inclinação janelada do lado esquerdo de uma janela subsequente, em que as inclinações de janela de sobreposições compreendem as características de conservação de energia e/ou de reconstrução perfeita discutidas acima.

Assim, o codificador 1010 e o decodificador 1020 são capazes de codificador e decodificar sinais de midia, como, por exemplo, sinais de áudio, sinais de fala, sinais de video, sinais de imagem etc.

Para concluir, as realizações acima, de acordo com a presente invenção, podem ser implementadas em software e tanto em chips de hardware como em processadores de sinal digitais (DSPs) para diversos tipos de sistemas e armazenamento ou transmissão análogos ou digitais de sinais.

Para resumir, a Figura 10 ilustra como a técnica de janelamento proposta pode ser utilizada em um codec de áudio como AAC adaptativa de sinal ou um tipo diferente de codificador de sinal ou decodificador de sinal. As funções centrais de janela 601 para a reconstrução de c'(n) são armazenadas em memória junto a uma definição de configurações de parâmetro disponíveis. Esses dados são compartilhados pelo codificador e decodificador. O codificador, (apresentado na Figura 10a), do número de referência 1010, segmenta cada estrutura os M canais de entrada, e para cada um dos M segmentos s (n), os dados de um modelo psicoacústico espectro-temporal 602 são analisados em um detector de janela e seletor 603 para determinar uma forma de janela adequada e, se aplicável, comprimento e número. Uma janela adequada é escolhida com base nos critérios, como seletividade de frequência (compactação de energia) ou baixa sobreposição de estrutura (redução de aliasing ao utilizar TNS ou compensação de ganho de subfaixa (SB) ) .

Em outras palavras, o codificador 1010 (ou qualquer outro processador de sinal) pode ser configurado para determinar, variar ou ajustar um ou mais dos parâmetros de forma de janela af em uma maneira adaptativa por sinal, de modo que um desempenho objetivo ou um desempenho subjetivo do processador de sinal seja otimizado ou aprimorado. Da mesma forma, o um ou mais parâmetros de forma de janela podem ser determinados, variados ou ajustados em uma maneira adaptativa de sinal de entrada, de modo que o desempenho objetivo (isto é, numérico) ou subjetivo (isto é, perceptual) do processador de sinal (por exemplo, o codificador de áudio 1010) é otimizado ou aprimorado.

Após a correspondência opcional dos parâmetros de forma de janela de canais por meio de uma unidade de sincronização 604, a reconstrução perfeita (PR) das transformadas a serem realizadas utilizando funções de janela escolhidas é garantida em uma unidade de execução de PR 605 ao ajustar os parâmetros para as metades de janela de sobreposição da estrutura atual e anterior. Com base nos parâmetros de forma de janela modificados, utilizando as equações (8) e (9), os coeficientes de janela reais são calculados 606 e multiplicados com o respectivo segmento de áudio, formando um segmento janelado s'(n) que é finalmente transformado ao dominio de frequência por meio de uma MDCT 607 para quantificação, codificação e transmissão subsequentes. No decodificador (apresentado na Figura 10b), no número de referência 1020, os parâmetros de forma de janela recebidos para cada estrutura e canal são decodificados e encaminhados a um seletor de janelas 609, que os mapeiam à configuração de janela correspondente para uso após a MDCT inversa 608 dos espectros desquantifiçados Q(k). Após executar a PR das sequências de janela e computar os coeficientes de janela análogos ao codificador, os segmentos de saida q(n) resultantes das MDCTs inversas são janelados e, por meio de sobreposição-adição 610, as formas de onda de canal individuais y(n) são reconstruídas.

10. CÁLCULO DE JANELA ALTERNATIVO 10.1. VISÃO GERAL SOBRE A COMPUTAÇÃO DE UMA FUNÇÃO DE JANELA DE UMA CLASSE DE JANELAS ALTERNATIVA

A seguir, uma classe alternativa de funções de janela será descrita, que pode ser utilizada por um provedor de janela (por exemplo, pelo provedor de janela 180 ou pelo provedor de janela 300 ou pelo cálculo de janela 606) para prover valores de janela de processamento de sinal.

Em outras palavras, a seguir, detalhes em relação à definição de uma classe alternativa de janelas serão dados, que tem base em uma modificação substancial de algumas das equações acima.

Em uma das seções anteriores, observou-se que a equação (12) com a = 2, isto é, w2(t), é equivalente à equação (15) com K = 1, b0 = 0,5, b3 = 0,5. Ademais, a equivalência entre (t) e (15) com K = 2 e bk da (16) foi estabelecida. Isso foi investigado como para qual bk produz w1(t) , w3(t) ou, de modo mais geral, qualquer wa(t) com a impar. Observando as equações (12) e (15), descobriu-se que é impossível reconstruir uma janela de soma de cossenos que seja equivalente a uma janela de seno expoente impar. Entretanto, em algumas aplicações, nas quais a impar wa(t) são necessárias, pode ser desejável utilizar uma formulação similar à equação (15) para permitir otimizações de perda espectral, conforme realizadas por Hamming, Blackman e Nuttall.

Felizmente, descobriu-se que as funções de soma de senos

proveem o meio necessário para otimização. Como pode ser visto, os valores de janela de processamento de sinal wc(t) podem ser obtidos ao formar uma soma ponderada de funções de forma de tipo seno sin((2k+l)n•t/L) . Uma inclinação de janela de sinal pode ser obtida para os valores de t entre 0 e L/2.

Também deve ser observado que, preferencialmente, as funções de seno, cujas frequências são múltiplos impares de uma frequência fundamental, são somadas. Por exemplo, as frequências angulares normalizadas podem ser definidas como (2k+l) n/L. Pode ser visto que as maiores frequências normalizadas são múltiplos impares de uma frequência fundamental normalizada n/L.

Também deve ser observado que as funções de forma são ponderadas de maneira alternante com ponderações positivas e negativas (-l)kck com aumento de indice de frequência k (para k entre zero e um valor de indice de frequência máximo K).

Ao escolher as constantes ck adequadamente, dois aspectos podem ser adquiridos. Primeiro, uma janela correspondente a uma janela de seno expoente impar de (2) pode ser construída. O ck para os três a wa(t) impares da menor ordem deve ser especificado aqui. A janela de seno clássica w1(t) é trivial para construir utilizando (19) ao ajustar K = 0 e c0 = 1. Para iv3(t), K é aumentado a K = 1, e c0 = 0,75, d = 0,25 . (20) O w5(t) de quinta ordem é finalmente obtido utilizando K = 2 e c0 = 0,625, Ci = 0,3125, c2 = 0,0625 . (21)

Em segundo lugar, como bk na (15), o ck pode ser determinado de modo que o comportamento espectral semelhante aos das janelas de Blackman, Hamming e Nuttall seja alcançado. Antes de derivar os respectivos ck para K = 1 e K = 2, embora, é importante avaliar corretamente qual aspecto de uma resposta espectral de janela deve ser otimizado. Para este fim, as medidas objetivas do desempenho espectral de uma janela são necessárias. Na próxima seção, uma análise de todas as funções de janela mencionadas até agora é conduzida por meio de algumas medidas populares.

10.2. AVALIAÇÃO E OTIMIZAÇÃO

A seguir, o desempenho das variantes de 2 e 3 termos dessa classe de janelas será avaliado e comparado a outras janelas, utilizando algumas das figuras de mérito descrito na referência [2]. Motivadas pelo resultado, as realizações especificamente otimizadas serão descritas.

A seguir, diferentes conjuntos de parâmetros de forma de janela ck serão discutidos. Será apresentado que a combinação dos valores de janela de processamento de sinal, de acordo com a equação (19), permite criar uma ampla variedade de diferentes janelas tendo diferentes características. Da mesma forma, pode-se resumir que o provedor de janela configurado para prover as janelas de processamento de sinal wc(t), de acordo com a equação (19), é configurável de maneira muito flexivel e traz consigo uma complexidade computacional muito baixa, pois a função de forma sin((2k+l) n-t/L) pode ser pré-computada, enquanto a soma ponderada traz consigo uma complexidade computacional comparativamente pequena.

É bem estabelecido que a multiplicação de um sinal de tempo por outro sinal corresponde à convolução das transformadas de frequência dos dois sinais. Com isso, ao aplicar uma função de ponderação a um sinal, o espectro do sinal é convoluido com o espectro da ponderação. Para avaliar o efeito de uma função de janela, portanto, basta estudar seu espectro, por exemplo, utilizando transformação de Fourier.

As Figuras 11 e 12 ilustram as magnitudes dos espectros de energia das janelas acima, normalizados em frequência e amplitude, como na referência [4]. Devido aos zeros espectrais recorrentes, todas as janelas apresentam um lobo principal na presença de frequência zero e lobos laterais que decaem em amplitude com aumento de frequência. A taxa de queda dos lobos laterais é ditada pelas descontinuidades nas margens da função de janela, assim como as de seus diferenciais; as derivadas de ordem mais baixa são continuas, o a de janela mais rápida decai a zero para f grande. Vide também as referências [2] e [4]—

Para as funções de seno exponenciais wa(t) da Figura 11, pode ser declarado que a queda assintótica em dB por oitava é proporcional a a (vide, por exemplo, a referência [6]):

Isso parece se manter para todos os a reais não negativos, não somente inteiros. Para as janelas otimizadas da Figura 12, um comportamento de lobo lateral diferente pode ser observado. A janela de Hamming, cuja amplitude de lobo principal seja igual a do w2(t) = wHann(t), cai em somente -6 dB por oitava pois a função de ponderação não é continua. De maneira semelhante, as janelas de Blackman e Nuttall, que têm a mesma amplitude de lobo principal que w4(t), apresentam um decaimento de somente -18 dB por oitava; suas primeiras derivadas de ponderação são continuas, mas suas terceiras derivadas não são. Entretanto, essas janelas apresentam niveis de lobo laterais máximos inferiores que suas partes wa(t). Isso pode levar a propensões espectrais notavelmente reduzidas em algumas aplicações e esse é o motivo pelo qual as janelas otimizadas foram desenvolvidas.

Uma vez que se descobriu que o procedimento de otimização utilizado para as janelas de soma de cossenos na Figura 12 também pode ser aplicado às funções de soma de senos da (19), é possível modificar a janela de dois termos com (20) e a janela de três termos com (21) para o mais baixo nível de lobo lateral máximo (a janela de seno de um termo com c0 = 1 não pode ser otimizada dessa forma). Descobriu-se que devido ao uso de senoides, qualquer realização da (15) aproxima a amplitude zero em seus endpoints; uma taxa de queda do lobo lateral de -12 dB por oitava (1/í 2, vide a referência [2]) é, portanto, garantida. Se for permitido que as derivadas sejam descontínuas, graus adicionais de liberdade são obtidos para determinar o ck, que pode ser empregado para minimizar a magnitude de lobo lateral de pico (vide, por exemplo, a referência [4]).

Para a janela de soma de senos de dois termos (K = 1) , a admissão de uma primeira derivada contínua produz um grau extra de liberdade na escolha de c0 e cl. Descobriu-se que c() = 0.79445, c, = 0.20555 produz a máxima de lobo lateral mais baixa possivel de -54,3 dB (primeiro e terceiro lobo lateral). A janela de 3 termos (K = 2) oferece dois graus extras de liberdade na seleção do ck. O nivel de lobo lateral de pico minimo de -82,8 dB é alcançado utilizando c0 = 0,69295, cx = 0,2758, c2 = 0,03125 (24)

A Figura 13 apresenta os espectros de energia das janelas (23) e (24) . Para todas as dez janelas apresentadas, o nivel de lobo lateral máximo, a queda assintótica, a amplitude de lobo principal (conforme dada pela localização do primeiro zero), e a amplitude de faixa de 6 dB (uma medida da resolução de uma janela, vide referência [2]) são listados na Tabela 1. Observe agora que em termos de desempenho espectral geral, a janela (23) está correta entre a janela de Hamming de dois termos e janela de Nuttall de três termos. Ademais, enquanto alcança um pico de lobo lateral similar ao da janela Blackman, a janela (23) tem um lobo principal mais estreito. A janela (24) tem a máxima de lobo lateral mais baixa de todas as janelas nessa discussão, mas junto a iv5(t), também apresenta o lobo principal mais amplo.

Para concluir, uma computação dos valores de janela de processamento de sinal, de acordo com a equação (19), traz consigo a possibilidade de obter janelas de características muito diferentes ao variar somente os parâmetros ck sem variar a norma de computação de base. Isso reduz o esforço computacional e o esforço de implementação. Também, em algumas realizações, um ou mais dos diferentes conjuntos de parâmetro (20), (21), (23) ou (24) podem ser utilizados. O valor de janela de processamento de sinal pode ser computado e armazenado em uma tabela de consulta, ou pode ser computado online (sempre que necessário), dependendo da implementação real.

10.3. JANELAS DE SOMA DE SENOS E A TRANSFORMADA DISCRETA DE FOURIER (DFT) OU MDCT

A seguir, será descrito um aspecto interessante da classe de janelas proposta quando utilizada na Transformada Discreta de Fourier.

O leitor atento deve ter notado que a diferença nas localizações zero entre os espectros das janelas de soma de senos e de soma de cossenos. Conforme é aparente nas figuras, para as últimas janelas, a maioria ou todos os zeros ocorrem em múltiplos inteiros de Lf, enquanto para as janelas de soma de senos, os zeros existem na metade entre o inteiro Lf. A seguir, esse aspecto deve ser ressaltado em relação à análise dos espectros de sinais harmônicos janelados utilizando a DFT.

Conforme observado anteriormente, a transformada de Fourier (FT) de um intervalo de sinal s(t) ponderado por w(t) é equivalente à convolução das FTs individuais de s (t) e w(t) . As FTs da janela de seno Wi(t) e da janela Hann w2(t) são dadas por

respectivamente (vide, por exemplo, a referência [3]). Assim, JVi ( f ) = 0 para f = n + 0,5, | n | > 1, e ÍV2 ( f ) = 0 para f = n, |n| á 2, com n sendo um inteiro. As FTs das janelas otimizadas e da mais alta ordem da Tabela 1 se diferem de (25) e , mas o respectivo termo trigonométrico no numerador (cos( ) para as janela de soma de senos, sin( ) para as janelas de soma de cossenos) é sempre comum. No contexto da DFT, a implicação é que a perda espectral máxima com uma janela de soma de cossenos coincide com uma perda minima com uma janela de soma de senos e vice-versa. Um exemplo é dado na Figura 14 para a janela de dois termos proposta (23) e a janela de três termos de Nuttall (18) aplicadas na DFT 256 pontos.

Em codificadores de áudio e video contemporâneos, uma forma de onda de sinal é dividida em segmentos, e cada segmento é quantificado a uma representação mais grosseira para obter alta compressão de dados, isto é, uma baixa taxa de bits necessária para armazenar ou transmitir o sinal. Em uma tentativa de alcançar um ganho de codificação por meio de compactação de energia (ou, em outras palavras, para aumentar qualidade perceptual do sinal codificado para uma determinada taxa de bits), transformações de banco de filtros (por exemplo, transformações por MDCT 607) dos segmentos antes da quantificação se tornaram populares. Os sistemas desenvolvidos mais recentemente aplicam transformação de tempo para frequência na forma da transformada discreta de cosseno modificada (MDCT), um banco de filtros que permite que segmentos adjacentes se sobreponham, enquanto provê amostragem critica.

Para o melhor desempenho, as operações de MDCT direta e inversa (por exemplo, transformação de MDCT 607 e transformação de MDCT inversa 608) são acompanhadas pela ponderação de cada segmento: no lado do codificador, uma janela de análise (por exemplo, uma janela wjn)) é empregada antes da MDCT e, no lado do decodificador, uma janela de sintese (por exemplo, uma janela de sintese (n) ) é aplicada após a MDCT inversa.

Infelizmente, nem toda função de ponderação é adequada para uso com a MDCT. Assumindo análise simétrica idêntica e funções de janela de sintese, w(L —1-1) = w{t), í = 0, 1,..., T-1, todo o sistema pode somente produzir reconstrução de entrada perfeita na ausência de erros de quantificação ou de transmissão, se w'{t)+w~(T + t) = 1, t = 0, T-l, L/2. Essa é a denominada condição de Princen-Bradley ou de complementaridade de energia (PC) relatada em [7] . As janelas de PC comuns são as janelas de seno e KDB utilizadas no padrão de AAC MPEG-2/-4 (vide, por exemplo, as referências [6] e [8]), com a última dada por

(29) assim como a janela da especificação de codec de Vorbis (vide, por exemplo, a referência [9]),

(30)

Para investigar se a equação (19) pode ser utilizada para criar janelas de soma de senos que satisfazem (28), observamos que, dada (27), wsine(t) pode ser tratado como o seno de uma função triangular:

Da mesma forma, wvorbis(t) pode ser escrito como (32) com T(t) substituído por

A complementaridade de amplitude sobre T = L/4 de (31) e (33) (ou 31'), T(r)+r(7’-l-í) = 1, t = 0, 1,..., L/4—1, {34) sugere que alternativas a essas funções podem ser projetadas para otimizar a resposta de frequência da função de janela sem sacrificar a propriedade de PC propriedade. Na verdade, sustentando (27),

é uma extensão de (31) que se confirma à (34), que emprega uma modificação da função de soma de senos da (19); o termo de sinal alternante é omitido e, ao invés de múltiplos ímpares de n, mais múltiplos são considerados. Experimentos informais executados pelo autor da presente indicam que, embora seja obtida a PC, mesmo com dk produzindo rd (t) < 0 para algum t, somente as realizações com id (t) não negativo para todos t produzem seletividade de faixa de passagem satisfatória e rejeição de faixa de parada simultaneamente.

Ademais, na seção intitulada "Avaliação e Otimização" coeficientes ck de (19) foram escolhidos, de modo que o nível de lobo lateral máximo da janela resultando seja minimizado. Um procedimento semelhante pode ser seguido aqui. Entretanto, devido à restrição de PC da (28), as possibilidades de projeto espectral são mais limitadas, especialmente em relação aos primeiros dois ou três lobos laterais. Em geral, deve-se especificar uma margem de frequência inferior Lfp > 1,5 (ou, de maneira alternativa, um lobo lateral de inicio) acima da qual a máxima de lobo lateral pode ser minimizada por uma quantidade razoável. Para dar um exemplo, uma busca completa informal com Lf0 = 4,5 produz a parametrização de dois termos d ! = 0,12241, d 2 = 0,00523, (36) que produz uma janela, cujos primeiros três lobos laterais acima de Lf0, todos têm um nivel de -66,8 dB. Os lobos laterais de maior frequência decaem daquele valor em uma taxa de - 12 dB por oitava, assim como os das janelas otimizadas (23) e (24) das seções anteriores. A resposta de frequência da função de ponderação construída utilizando (27), (32), (35) e (36) é apresentada na Figura 15 junto às de wsine(t) e wvorbis(t) . Claramente, um aumento substancial na rejeição de lobo lateral é alcançado na janela proposta em comparação à janela de seno. Devido à restrição (28), essa vantagem surge à custa do lobo principal discretamente mais amplo e primeiro lobo lateral maior. Uma comparação à janela de Vorbis apresenta amplitudes de lobo principal e máxima dos primeiros dois lobos laterais quase idênticas. Para 4,5 < Lf0 < 11,5, a janela proposta supera wvorbis(t) em termos de atenuação de lobo lateral. Observe também que o espectro da janela de Vorbis cai a -18 dB por oitava e tem sua magnitude zero nos (ou próximo aos) múltiplos inteiros de Lf. Com isso, seu comportamento espectral se assemelha a de uma janela de soma de cossenos. Na verdade, pode ser considerada a PC equivalente da janela de Hann. Da mesma forma, a janela de PC proposta parece ser uma parte das janelas de soma de senos otimizadas da seção intitulada "Avaliação e otimização". Uma investigação mais completa, incluindo uma avaliação de desempenho no contexto de codificação de áudio, é um tópico para pesquisa futura.

11. ALTERNATIVA DE IMPLEMENTAÇÃO

Apesar de alguns aspectos terem sido descritos em um contexto de um equipamento, é claro que esses aspectos também representam uma descrição do método correspondente, onde um bloco ou dispositivo corresponde a uma etapa do método ou um aspecto de uma etapa do método. De maneira análoga, os aspectos descritos no contexto de uma etapa de método também representam uma descrição de um bloco ou item ou aspecto correspondente de um equipamento correspondente.

Algumas ou todas as etapas do método podem ser executadas por (ou utilizando) um equipamento de hardware, como, por exemplo, um microprocessador, um computador programável ou um circuito eletrônico. Em algumas realizações, uma ou mais das mais importantes etapas do método podem ser executadas por esse equipamento.

O sinal de midia codificado inventivo, que pode ser um sinal de áudio ou de video codificado, ou sequência de funções de janela pode ser armazenado em um meio de armazenamento digital ou pode ser transmitido em um meio de transmissão, como um meio de transmissão sem fio ou um meio de transmissão cabeado, como a Internet.

Dependendo de determinadas necessidades de implementação, as realizações da invenção podem ser implementadas em hardware ou em software. A implementação pode ser realizada utilizando um meio de armazenamento digital, por exemplo, um disquete, um DVD, um disco Blu-Ray, um CD, uma ROM, uma PROM, uma EPROM, uma EEPROM ou uma memória FLASH, tendo sinais de controle legiveis eletronicamente armazenados nele, que cooperam (ou são capazes de cooperar) com um sistema de computador programável, de modo que o respectivo método seja realizado. Portanto, o meio de armazenamento digital pode ser legivel por computador.

Algumas realizações, de acordo com a invenção, compreendem um carregador de dados tendo sinais de controle legiveis eletronicamente, que são capazes de cooperar com um sistema de computador programável, de modo que um dos métodos aqui descritos seja realizado.

De modo geral, as realizações da presente invenção podem ser implementadas como um produto de programa de computador com um código de programa, o código de programa sendo operado para realizar um dos métodos quando o produto de programa de computador executar em um computador. O código de programa pode, por exemplo, ser armazenado em um carregador legivel por máquina.

Outras realizações compreendem um programa de computador para realizar um dos métodos aqui descritos, armazenado em um carregador legivel por máquina.

Em outras palavras, uma realização do método inventivo é, portanto, um programa de computador tendo um código de programa para realizar um dos métodos aqui descritos, quando o programa de computador executar em um computador.

Uma realização adicional dos métodos inventivos é, portanto, um carregador de dados (ou um meio de armazenamento digital ou um meio legivel por computador) compreendendo, gravado em si, o programa de computador para realizar um dos métodos aqui descritos. O carregador de dados, o meio de armazenamento digital ou o meio gravado são tipicamente tangiveis e/ou não transitório.

Uma realização adicional do método inventivo é, portanto, um fluxo de dados ou um sequência de sinais que representam o programa de computador para realizar um dos métodos aqui descritos. O fluxo de dados ou a sequência de sinais pode, por exemplo, ser configurado para ser transferido por meio de uma conexão de comunicação de dados, por exemplo, por meio da Internet.

Uma realização adicional compreende um meio de processamento, por exemplo, um computador ou um dispositivo de lógica programável configurado ou adaptado para realizar um dos métodos aqui descritos.

Uma realização adicional compreende um computador tendo instalado em si o programa de computador para realizar um dos métodos aqui descritos.

Uma realização adicional, de acordo com a invenção, compreende um equipamento ou um sistema configurado para transferir (por exemplo, eletrônica ou opticamente) um programa de computador para realizar um dos métodos aqui descritos a um receptor. O receptor pode, por exemplo, ser um computador, um dispositivo móvel, um dispositivo de memória ou similares. O equipamento ou sistema pode, por exemplo, compreender um servidor de arquivo para transferir o programa de computador ao receptor.

Em algumas realizações, um dispositivo de lógica programável) pode ser utilizado para realizar algumas ou todas as funcionalidades dos métodos aqui descritos. Em algumas realizações, uma matriz de porta de campo programável pode cooperar com um microprocessador a fim de realizar um dos métodos aqui descritos. Geralmente, os métodos são preferencialmente realizados por qualquer equipamento de hardware.

As realizações descritas acima são meramente ilustrativas para os princípios da presente invenção. Entende-se que modificações e variações das disposições e detalhes aqui descritos serão aparentes aos técnicos no assunto. Pretende-se, portanto, ser limitada somente pelo escopo das reivindicações da patente iminentes e não pelos detalhes específicos apresentados a titulo de descrição e explicação das realizações aqui.

12. CONCLUSÕES

A partir do mencionado acima, pode ser concluído que uma computação da função de janela, conforme explicado com referência às equações (6), (8) e (9), produz uma função de janela tendo características particularmente boas.

Além disso, pode ser concluído que uma computação das funções de janela, conforme explicado com referência à equação (19), produz uma função de janela tendo características boas.

Para resumir o descrito acima, as realizações, de acordo com a presente invenção, referem-se, de modo geral, a métodos de análise e processamento de sinal, como os que podem ser utilizados em sistemas de codificação de áudio ou de video. Algumas realizações, de acordo com a invenção, pertinentes às aplicações precisam de compactação de energia de sinal por meio de transformação de banco de filtros variante adaptativo de sinal ou invariante da fonte. Eles podem ser utilizados para melhorar o desempenho de compactação de energia, enquanto permite uma inversão perfeita da dita transformação. As realizações, de acordo com a presente invenção, portanto, constituem uma solução à necessidade de uma função de janela alternativa tendo uma complexidade computacional moderada, mas que provê uma boa flexibilidade de projeto.

Algumas realizações, de acordo com a presente invenção, conforme definidas pelas reivindicações anexas ou essa descrição, tratam da falta de funções de janela flexiveis e computacionalmente eficientes para aplicações de MDCT, ao declarar uma extensão à função de janela de seno da equação (4).

Entretanto, outras realizações, de acordo com a invenção, criam funções de janela aprimoradas, que proveem uma flexibilidade aumentada, mas não proveem a possibilidade para uma reconstrução perfeita nas aplicações de MDCT. Não obstante, essas funções de janela são úteis em muitas aplicações.

Deve ser ressaltado que a fim de facilitar o entendimento da presente invenção, a invenção foi descrita por meio de exemplos ilustrativos, não limitando o escopo ou espirito da invenção com referência aos desenhos anexos. Em outras palavras, as realizações aqui descritas são meramente ilustrativas para os princípios da presente invenção para janelamento mais flexivel e/ou compactação de energia de sinal aprimorada em aplicações de filtração. Entende-se que variações e modificações das disposições e dos detalhes aqui descritos serão aparentes aos técnicos no assunto. Pretende-se, portanto, ser limitada somente pelo escopo das reivindicações da patente iminentes e não pelos detalhes articulares revelados a titulo de descrição e explicação das realizações aqui.

Falando de modo geral, o janelamento de sinais discretos pela ponderação temporal é uma ferramenta essencial para 5 análise espectral no processamento para reduzir efeitos de propensão. Muitas funções de ponderação populares (por exemplo, Hann, Hamming, Blackman) têm base em uma soma de cossenos escalados.

As realizações, de acordo com a invenção, 10 apresentam uma classe alternativa de janelas, construída utilizando soma de senos e que apresenta comportamento espectral modificado (ou mesmo exclusivo) em relação à localização zero e um decaimento de lobo lateral de pelo menos -12 dB/oitava, devido à continuidade garantida da ponderação. Os parâmetros para as realizações de 2 e de 3 termos com nivel de lobo lateral de pico minimo são providos. Algumas realizações, de acordo com a invenção, referem-se ao uso de janelas de soma de senos com a Transformada Discreta de Fourier e sua adoção a transformadas sobrepostas, como a Transformada Discreta de Cosseno Modificada (MDCT).

Em outras palavras, as realizações, de acordo com a invenção, propõem alternativas às funções de janela convencionais (por exemplo, Hann, Hamming e Blackman), igualmente fácil de computar e com desempenhos semelhantes ou mesmo 25 exclusivos em termos de redução de perda.

Falando de modo muito geral, as realizações, de acordo com a invenção, criam um equipamento, um método ou um programa de computador para codificar ou decodificar ou processar um sinal de áudio ou de video utilizando funções de janela variáveis.

Algumas realizações, de acordo com a invenção, criam um equipamento, um método ou um programa de computador para calcular uma sequência de diferentes funções de janela para um sinal de áudio ou um sinal de video.

As realizações adicionais, de acordo com a invenção, criam um sinal de áudio ou de video codificado compreendendo conteúdo de áudio ou de video e informação de janela paramétrica referentes às janelas variáveis utilizadas para codificar um sinal de áudio ou de video para obter o sinal de áudio ou de video codificado.

As realizações adicionais, de acordo com a invenção, criam uma sequência de funções de janela variáveis que são determinadas em uma maneira adaptativa de sinal.

As realizações adicionais, de acordo com a invenção, criam o equipamento, métodos, programas de computador, sinais codificados e sequências de funções de janela variáveis, nas quais uma janela (wnew) é derivada com base em c(n) = (n+1/2)•2/N, w..in(n) = sin (n/2 ■ c (n) ) , n = 0, 1, ..., N/2-1, onde c(n) denota a função central de janela, que pode ser computada antecipadamente, uma vez que é predeterminada. A extensão proposta é adicionar a c(n), na equação (7), senoides ponderados tendo frequências angulares que são múltiplos inteiros de 2n: c'(n) = c(n) + ∑af • sin (2n-f-c(n) ) , f = 1, 2, Wnew(n) = sin (π/2 • c ' (n) ) , n = 0, 1, N/2-1.

Também, para concluir, foram apresentadas alternativas matemáticas simples às janelas de Hamming, Blackman e semelhantes geradas utilizando somas de senos ponderados. A abordagem de soma de senos produz propriedades exclusivas, como a continuidade garantida da função de janela , e também podem ser aplicadas na construção de janelas complementares de energia para, por exemplo, codificação de áudio.

Referências [1] R. B. Blackman e J. W. Tukey, The Measurement of Power Spectra from the Point of View of Communications Engineering, New York, NY, USA: Dover Publications, 1958. [2] F. J. Harris, "On the Use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform," Proc. IEEE, vol. 66, no. 1, pp. 51-83, Jan. 1978. [3] N. C. Geçkinli e D. Yavuz, "Some Novel Windows e a Concise Tutorial Comparison of Window Families," IEEE Trans. Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol. ASSP-26, no. 6, pp. 501-507, Dec. 1978. [4] A. H. Nuttall, "Some Windows with Very Good Sidelobe Behavior," IEEE Trans. Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol. ASSP-29, no. 1, pp. 84-91, Feb. 1981. [5] S. W. A. Bergen e A. Antoniou, "Design of Ultraspherical Window Functions with Prescribed Spectral Characteristics," EURASIP Journal on Applied Signal Processing, vol. 2004, no. 13, pp. 2053-2065, 2004. Available on-line at http://www.hindawi.com/GetArticle.aspx?doi = 10.1155/SI1108 657044031 14 . [6] J. 0. Smith III, Spectral Audio Signal Processing, Mar. 2009 Draft, Center for Computer Research in Music e Acoustics (CCRMA), Stanford University, CA, USA. Available on-line at http://ccrma.stanford.edu/~jos/sasp/ (accessed Mar. 2010). 5 [7] J. P. Princen, A. W. Johnson, e A. B. Bradley, "Subband/ Transform Coding Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation," Proc. IEEE 1987 ICASSP-12, pp. 2161-2164, May 1987. [8] ISO/IEC 14496-3:2009, "Information technology 10 - Coding of audio-visual objects - Part 3: Audio," Geneva, Aug. 2009. [9] Xiph.org Foundation, "Vorbis I especificação," Feb. 2010. Online at http://www.xiph.org/vorbis/doc/Vorbis I spec.html

Claims

1. Processador de sinal (100; 1010; 1020) para fornecer uma versão processada (112; s1 '(n); Q1' (n)) de um sinal de entrada dependente do sinal de entrada (110; s1 (n); q1 (n)), caracterizado pelo fato de que o sinal de entrada é um sinal de áudio ou de vídeo, o processador de sinal compreendendo: um janelamento (120; 1014; 1024), configurado para exibir uma parte do sinal de entrada ou uma versão pré-processada do mesmo, dependendo de uma janela de processamento de sinal (1600) descrita pelos valores da janela de processamento de sinal (w (n) ; w1 (n)) para uma pluralidade de valores de índice de valor de janela (n) para obter a versão processada do sinal de entrada; e um provedor de janela (130; 603, 604, 605, 606; 609, 605, 606) para fornecer os valores de janela de processamento de sinal para a pluralidade de valores de índice de valor de janela em dependência de um ou mais parâmetros de formato de janela (132; a1), em que o provedor de janela está configurado para avaliar uma função senoidal para uma pluralidade de valores de argumento (c '(n)) associados aos valores de índice de valor de janela (n), para obter os valores de janela de processamento de sinal (w (n)); em que o provedor de janelas está configurado para calcular uma soma ponderada de um termo linear (c (n)), que é linearmente dependente dos valores de índice de valor de janela (n) e dos valores de função de uma ou mais funções de modelagem, com qual ou mais as funções de modelagem mapeiam os valores de índice de valor da janela (n) nos valores de função correspondentes e quais uma ou mais funções de modelagem são simétricas em relação a um centro de uma inclinação da janela (1630), para obter os valores do argumento; em que as características da janela definidas pelos valores da janela de processamento de sinal são ajustadas modificando a ponderação de uma ou mais funções de modelagem dependendo dos um ou mais parâmetros de forma da janela, de modo que janelas de características diferentes sejam obtidas.

2. Processador de sinal, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais funções de modelagem são funções de modelagem do tipo senoidal.

3. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o provedor de janela está configurado para avaliar uma função senoidal.

para uma pluralidade de valores de argumento

associado aos valores de índice de valor de janela n, para obter os valores de janela de processamento de sinal w (n); e em que o provedor de janelas está configurado para calcular uma soma ponderada

de um termo linear c (n), que é linearmente dependente dos valores de índice de valor de janela n e valores de função de uma ou mais funções de modelagem

que uma ou mais funções de modelagem mapeiam os valores de índice de valor da janela n para os valores de função correspondentes e quais ou mais funções de modelagem são simétricas em relação a um centro de uma inclinação da janela (1630) e em que af são fatores de ponderação, para obtenha os valores do argumento π / 2 • c '(n).

4. Processador de sinal, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o provedor de janela está configurado para obter c (n) de modo que c (n) assume valores entre 0 e 1 para uma inclinação de janela (1630).

5. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o provedor de janelas está configurado para obter c (n) de acordo com

em que n está no intervalo entre 0 e N / 21 para uma inclinação da janela (1630).

6. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que o provedor de janelas está configurado para obter c '(n) tal que c' (n) ^ 0 para n entre 0 e N / 2-1.

7. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o provedor de janelas está configurado para avaliar as funções de modelagem que são constantes ou continuamente diferenciáveis.

8. Processador de sinal de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais funções de modelagem (sin (2 π • f • c (n))) compreendem um valor zero dentro de uma vizinhança não superior a cinco por cento da comprimento da inclinação da janela (1630) a partir de um valor de índice da janela mais à esquerda (n = 0) da inclinação da janela e em que a uma ou mais funções de modelagem (sin (2π • f • c (n))) compreendem um valor zero dentro de uma vizinhança de não mais que cinco por cento do comprimento de uma inclinação da janela, a partir de um valor do índice da janela mais à direita (n = N / 2-1) da inclinação da janela; ou em que as uma ou mais funções de modelagem compreendem um valor que não excede cinco por cento de um valor máximo da função de modelagem para um valor de índice de valor da janela mais à esquerda (n = 0) da inclinação da janela e em que a uma ou mais funções de modelagem compreendem um valor que não exceda cinco por cento do valor máximo para um valor de índice do valor da janela mais à direita (n = N / 2-1) da inclinação da janela.

9. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o processador de sinal é um codificador de sinal de mídia (1010); em que o janelamento (1014) está configurado para exibir uma parte de um sinal de mídia (s1 (n)) ou uma versão pré-processada do mesmo, em dependência da janela de processamento de sinal (1600), para obter uma porção em janela (s1 ' (n)) do sinal de mídia; e em que o processador de sinal (1010) está configurado para transformar uma porção em janela (s1 '(n)) do sinal de mídia em um domínio de frequência.

10. Processador de sinal, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o codificador de sinal de mídia (1010) está configurado para determinar um ou mais parâmetros de forma de janela (a1) dependendo das características do sinal de mídia (s1 (n)); e em que o provedor de janela (603, 604, 605, 606) está configurado para calcular a soma ponderada em dependência de um ou mais parâmetros de formato de janela, de modo que o provedor de janela esteja configurado para fornecer uma pluralidade de conjuntos diferentes de valores de janela de processamento de sinal (w1 (n)) descrevendo janelas com diferentes formatos de janela, dependendo de um ou mais parâmetros de formato de janela.

11. Processador de sinal, de acordo com a reivindicação 9 ou reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o codificador de sinal de mídia (1010) está configurado para adaptar um ou mais parâmetros de forma de janela (a1) de uma inclinação de janela do lado direito (1640) de uma janela associada a uma janela. primeira porção dada do sinal de mídia e um ou mais parâmetros de forma de janela de uma inclinação da janela do lado esquerdo (1630) de uma janela associada a uma segunda porção dada do sinal de mídia após a primeira porção do sinal de mídia.

12. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o processador de sinal é um decodificador de sinal de mídia (1020), em que o decodificador de sinal de mídia é configurado para transformar uma representação no domínio da frequência (Q1 (k)) do sinal de mídia em uma representação no domínio do tempo (q1 (n)); e em que o janelamento é integrado a um transformador para transformar a representação no domínio da frequência do sinal de mídia na representação no domínio do tempo do sinal de mídia, ou em que o janelamento é configurado para exibir uma representação no domínio do tempo (q1 (n)) fornecida por um transformador (608) para transformar a representação no domínio da frequência (q1 (k)) do sinal de mídia na representação no domínio do tempo (q1 (n)) do sinal de mídia.

13. Processador de sinal, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processador de sinal é configurado para extrair os um ou mais parâmetros de formato de janela (a1) de um fluxo de bits que representa o sinal de mídia codificado ou para derivar os um ou mais parâmetros de formato de janela de um ou mais parâmetros de fluxo de bits de um fluxo de bits que representa o sinal de mídia codificado.

14. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o processador de sinal é configurado para executar uma operação de filtro passa-alto, uma operação de filtro passa-baixo, uma operação de filtro passa-banda, uma operação de amostragem reduzida, uma operação de amostragem superior, operação de compressor, operação de expansão, operação de limitador, operação de redução de ruído, operação de aprimoramento de sinal, operação de efeito de sinal ou operação de equalizador usando a janela que é executada pelo janelamento.

15. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o provedor de janela (130; 603, 604, 605, 606; 609, 606, 606) está configurado para dimensionar uma versão pré-computada de pelo menos um dos modelar as funções de acordo com um dos parâmetros de forma da janela (af) correspondentes, para obter uma contribuição para a soma ponderada.

16. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o um ou mais parâmetros de forma de janela (af) são valores numéricos que descrevem contribuições de uma ou mais funções de modelagem para a soma ponderada.

17. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o provedor de janela está configurado para formar uma soma ponderada de pelo menos o termo linear e duas funções de forma diferentes, ponderadas de acordo com dois valores numéricos de parâmetro de forma de janela (af) , de modo que pelo menos quatro formatos de janela diferentes possam ser obtidos dependendo dos dois ou mais valores de parâmetros de formato de janela.

18. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o processador de sinal é configurado para determinar, variar ou ajustar um ou mais dos parâmetros de forma de janela (af) de uma forma adaptável ao sinal de entrada, de modo que um desempenho objetivo ou um desempenho subjetivo do processador de sinal é otimizado ou aprimorado.

19. Um processador de sinal (200) para fornecer uma versão processada (212) de um sinal de entrada (210) dependendo do sinal de entrada (210), caracterizado pelo fato de o sinal de entrada é um sinal de áudio ou um sinal de vídeo, o processador de sinal compreendendo : um janelamento (220) configurado para exibir uma parte do sinal de entrada ou uma versão pré- processada do mesmo, dependendo de uma janela de processamento de sinal descrita pelos valores da janela de processamento de sinal (w (n); w1 (n)) para um pluralidade de valores de índice de valor de janela (n), a fim de obter a versão processada do sinal de entrada; em que os valores da janela de processamento de sinal são valores de resultado de uma avaliação da função senoidal para uma pluralidade de valores de argumento (π / 2 • c '(n)) associados aos valores de índice de valor da janela (n); e em que os valores de argumento (π / 2 • c '(n)) são somas ponderadas de um termo linear (c (n)), que é linearmente dependente dos valores de índice de janela (n) e valores de função de um ou mais funções de modelagem do tipo senoidal (sin (2π • f • c (n))), que uma ou mais funções de modelagem do tipo senoidal (sin (2π • f • c (n))) mapeiam os valores de índice de valor da janela (n) nos valores de função correspondentes e em que uma ou mais funções de modelagem do tipo senoidal são simétricas em relação a um centro de uma inclinação da janela (1630), em que as características da janela definidas pelos valores da janela de processamento de sinal são ajustadas modificando a ponderação de uma ou mais funções de modelagem em dependência de um ou mais parâmetros de formato de janela, de modo que janelas de características diferentes sejam obtidas.

20. Processador de sinal, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que os valores de argumento são definidos como

em que n é escolhido de modo que c (n) assume valores entre 0 e 1 para uma inclinação da janela (1630), e em que f assume um ou mais valores inteiros.

21. Processador de sinal, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que f leva os valores 1 e 2.

22. Processador de sinal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 ou 21, caracterizado pelo fato de que a1 = 0,1224 com uma tolerância de +/- 1%; e a2 = 0,00523 com uma tolerância de +/- 1%.

23. Processador de sinal, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que f leva apenas o valor 1; e a1 = 0,1591 com uma tolerância de +/- 1%; e a2 = 0.

24. Meio de armazenamento digital compreendendo um sinal de mídia codificado (400), o sinal de mídia codificado compreendendo: uma representação codificada (Q1 (k), QM (k)) de um conteúdo de mídia; e um ou mais parâmetros de formato de janela (af) ou um ou mais parâmetros de fluxo de bits dos quais os parâmetros de formato de janela são derivados; caracterizado pelo fato de um ou mais parâmetros de formato de janela definem um formato de janela a ser aplicado em uma decodificação da representação codificada do conteúdo da mídia, em que os um ou mais parâmetros de formato de janela descrevem pesos para calcular uma soma ponderada de um termo linear (c (n)), que é linearmente dependente de um valor de índice de valor de janela (n) e valores de função de uma ou mais funções de modelagem, obter um valor de argumento para derivar valores de janela para uma pluralidade de valores de índice de valor de janela (n) avaliando uma função seno para uma pluralidade de valores de argumento; em que as características da janela definidas pelos valores da janela são ajustadas modificando a ponderação de uma ou mais funções de modelagem, dependendo dos um ou mais parâmetros de forma da janela, de modo que janelas de características diferentes sejam obtidas; em que o sinal de mídia codificado é um sinal de áudio codificado ou um sinal de vídeo codificado.

25. Método para fornecer uma versão processada de um sinal de entrada em dependência do sinal de entrada, caracterizado pelo fato de o sinal de entrada é um sinal de áudio ou sinal de vídeo, o método compreendendo: janelas de uma porção do sinal de entrada ou de uma versão pré-processada do mesmo, dependendo de uma janela de processamento de sinal descrita por valores da janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de índice de valor de janela, a fim de obter a versão processada do sinal de entrada ; e fornecer os valores da janela de processamento de sinal para a pluralidade de valores de índice de valor de janela dependendo de um ou mais parâmetros de formato de janela, em que uma função senoidal é avaliada para uma pluralidade de valores de argumento associados aos valores de índice de valor da janela, para obter os valores da janela de processamento de sinal, e em que uma soma ponderada de um termo linear, que é linearmente dependente dos valores do índice do valor da janela, e os valores da função de uma ou mais funções de modelagem são calculados para obter os valores do argumento, em que as uma ou mais funções de modelagem mapeiam os valores de índice de valor da janela para os valores de função correspondentes e em que as uma ou mais funções de modelagem são simétricas em relação a um centro de uma inclinação da janela da janela de processamento de sinal; em que as características da janela definidas pelos valores da janela de processamento de sinal são ajustadas modificando a ponderação de uma ou mais funções de modelagem dependendo dos um ou mais parâmetros de forma da janela, de modo que janelas de características diferentes sejam obtidas.

26. Método para fornecer uma versão processada de um sinal de entrada em dependência do sinal de entrada, caracterizado pelo fato de o sinal de entrada é um sinal de áudio ou um sinal de vídeo, o método compreendendo: janelas de uma porção do sinal de entrada ou de uma versão pré-processada do mesmo, dependendo de uma janela de processamento de sinal descrita por valores da janela de processamento de sinal para uma pluralidade de valores de índice de valor de janela, a fim de obter a versão processada do sinal de entrada , em que os valores da janela de processamento de sinal são valores de resultado de uma avaliação da função senoidal para uma pluralidade de valores de argumento associados aos valores de índice de valor de janela, em que os valores de argumento são somas ponderadas de um termo linear, que é linearmente dependente dos valores de índice de valor de janela , e valores de função de uma ou mais funções de modelagem de tipo senoidal, com as quais uma ou mais funções de modelagem de tipo senoidal mapeiam os valores de índice de valor da janela nos valores de função correspondentes e com as quais uma ou mais funções de modelagem de tipo senoidal são simétricas por ponto em relação ao centro de uma inclinação da janela da janela de processamento de sinal, em que as características da janela definidas pelos valores da janela de processamento de sinal são ajustadas modificando a ponderação de uma ou mais funções de modelagem em dependência de um ou mais parâmetros de formato de janela, de modo que janelas de características diferentes sejam obtidas.