BR9804457B1

BR9804457B1 - processo e aparelho de codificação/decodificação com escala.

Info

Publication number: BR9804457B1
Application number: BRPI9804457-5A
Authority: BR
Inventors: Sung-Hee Park; Yeon-Bae Kim
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 2012-02-22
Also published as: CN1131598C; DE69833834D1; ID21288A; JP3412081B2; KR100335609B1; KR19990041073A; IL124836A; MY122265A; EG21510A; CN1218339A; US6349284B1; EP0918401A2; IL124836A0; EP0918401B1; BR9804457A; JPH11186911A; DE69833834T2; RU2185024C2; EP0918401A3

Description

PROCESSO E APARELHO DE CODIFICAÇÃO/DECODIFICAÇÃO COM ESCALA

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção

A invenção presente refere-se a codificação e decodificação de áudio, e mais particularmente, a um proces so e aparelho para codificação/decodificação de áudio com escala utilizando codificação aritmética de bits divididos. A invenção presente ê adotada como ISO/IEC JTC1/SC29/WG 11 N1903 (ISO/IEC Committee Draft 14496-3 SUBPART 4).

2. Descrição do Estado da Técnica Correlata

Os padrões de áudio da MPEG ou o processo AC-2/ AC-3 fornecem quase a mesma qualidade de áudio como em um compact disc, com uma taxa de bits de 64-384 Kbps que cor- responde a um-sexto até um-oitavo da taxa de codificação di gital convencional. Por esta razão, os padrões de áudio MPEG desempenham um papel importante na armazenagem e trans missão de sinais de áudio como na radiodifusão de áudio di- gital (DAB), comunicação telefônica pela internet, ou soli- citação de áudio (AOD).

Pesquisa em processos aonde a qualidade de áudio limpo em sua fonte original possa ser reproduzida a uma taxa de bits mais baixa vem sendo feitas. Um processo é una Codificação de Audio Avançada (AAC) MPEG-2 autorizado como um novo padrão internacional. O MPEG-2 AAC fornecendo a qualidade de áudio limpo em relação ao som original a 64 kbps tem sido recomendado por especialistas da área.

Esta técnicas convencionais, uma taxa de bits fixa ê fornecida em um codificador, e o estado otimizado adequado para a taxa de bits fornecida é atingido para rea- lizar então quantização e codificação, exibindo dessa forma eficiência consideravelmente melhor. Contudo, com o adven- to de tecnologia multimídia, existe uma demanda crescente para um codificador/decodificador (codec) apresentando ver- satilidade a uma taxa de bit baixa. Um tipo de demanda é um codec de áudio com escala. 0 codec de áudio com escala pode construir de grupamentos de bits codificados a uma ta- xa de bits alta em grupamentos de bits de taxa de bits bai- xa para então restaurar somente,algumas deles. Em atuando assim, os sinais podem ser restaurados com uma eficiência razoável com somente alguns dos grupamentos de bits, exi- bindo pouca deterioração no desempenho devido a taxas de bits diminuídas, quando uma sobre-carga é aplicada ao sis- tema ou o desempenho de um decodificador ê pobre, ou atra- vés de solicitação do usuário.

De acordo com as técnicas genéricas de codifica- ção de áudio tal como os padrões MPEG-2 AAC, uma taxa de bits fixa ê fornecida para uma aparelhagem de codificação, o estado otimizado para a taxa de bits fornecida é pesqui- sado para então execução da quantização e codificação, for- mando daí grupamentos de bits de acordo com a taxa de bits. Um grupamento de bits contêm informação para uma taxa de bits. Em outras palavras, a informação da taxa de bits es- tá contida no cabeçalho de um grupamento de bits e uma taxa de bits fixa é utilizada. Assim, um processo exibindo a me lhor eficiência a uma taxa de bits específica pode ser uti- lizado. Por exemplo, quando um grupamento de bits é forma- do por um codificador a uma taxa de bits de 64 Kbps, a me- lhor qualidade sonora pode ser restaurada por um decodifi- cador correspondendo a um codificador apresentando uma taxa de bits de 64 Kbps.

De acordo com tais processos, grupamentos de bits são formados sem consideração de outras taxas de bits, mas taxas de bits são formadas apresentando uma magnitude ade- quada para uma taxa de bits fornecida, ao invés da ordem dos grupamentos de bits. Presentemente, se os assim forma- dos grupamentos de bits são transmitidos via uma rede de co municações, os grupamentos de bits são divididos em várias ranhuras para serem então transmitidos. Quando é aplicada uma sobre-carga a um canal de transmissão, ou somente algu- mas das ranhuras enviadas a partir de uma extremidade de transmissão são recebidas em uma extremidade de recepção a uma largura de faixa estreita do canal de transmissão, os dados não podem ser reconstruídos adequadamente. Também uma vez que os grupamentos de bits não são formados de acordo com a significância dos mesmos, se somente alguns grupamen- tos de bits são restaurados, a qualidade é severamente de- gradada. O dado de áudio reconstruído torna o som indese- jável ao ouvido. No caso de um codec de áudio com escala para so- lução dos problemas descritos acima, é realizada codifica- ção para uma camada base e então um sinal de diferença entre o sinal original e o sinal codificado ê codificado na camada de acentuação seguinte (K. Brandenburg. Et al., "First Ideas on Scalable Audio Coding9 7th AES-Conventional preprint 3924, San Francisco, 1994) e (K. Brandenburg, et al., "ATwo- or Three-Stage Bit Rate Scalable Audio Coding System", 99th AES-Convention, preprint 4132, New York, 1995). Assim, quan- do mais camadas existirem mais pobre o desempenho a uma ta- xa de bits alta. No caso de utilização de uma aparelhagem de codificação com escala, é reproduzido inicialmente um si- nal apresentando boa qualidade de áudio. Entretanto, se o estado dos canais de comunicação é piorado ou se ê aumentada a carga aplicada ao decodificador de um terminal de recep- ção, um som apresentando uma qualidade de taxa de bits baixa ê reproduzido. Por conseguinte, o processo de codificação mencionado acima não é adequado para se obter, praticamente, a condição de escala.

SUMARIO DA INVENÇÃO

Para resolver os problemas acima, é um objetivo da invenção presente o fornecimento de uma aparelhagem, pro- cesso de codificação de dado de áudio digital com escala, e meio de registro para registro do processo de codificação, utilizando uma técnica de codificação aritmética de bits di- vididos (BSAC), ao invés de um módulo de codificação sem per da com todos os outros módulos do codificador convencional permanecendo inalterados.

É um outro objetivo da invenção presente o for- necimento de uma aparelhagem, processo de decodificação de dado de áudio digital com escala, e meio de registro para registro do processo de codificação, utilização de uma téc- nica de codificação aritmética de bits divididos (BSAC), ao invés de um módulo de codificação sem perda com todos os ou tros módulos do decodificador convencional permanecendo inalterados.

Para se alcançar o primeiro objetivo da invenção presente, ê fornecido um processo de codificação de áudio com escala para a codificação de sinais de áudio em um gru- pamento de dados assentados apresentando uma camada base e camadas de acentuação de um número pré-determinado, com- preendendo as etapas de:

- sinais de áudio de entrada para processamento de sinal e quantização do mesmo para cada fai- xa de codificação prê-determinada;

- e empacotamento dos dados quantizados para ge- ração de grupamentos de bits, em que a etapa de geração de grupamentos de bits compreende:

- codificação dos dados quantizados corres- pondendo a camada de base;

- codificação dos dados quantizados corres- pondendo a próxima camada de acentuação da camada de base codificada e os dados quan- tizados restantes não-codifiçados dado a um limite de tamanho de camada e pertencendo a camada codificada; e

- desempenhando em seqüência as etapas de co- dificação de camada para todas camadas de acentuação para formação de grupamentos de bits, em que a etapa de codificação de cama da base, a etapa de codificação de camada de acentuação e a etapa de codificação se- qüencial são executadas de modo que a infor mação lateral e os dados quantizados cor- respondendo a uma camada a ser codificada são representados por dígitos de um mesmo prê-determinado; e então codificados por aritmética utilizando-se um modelo probabi- lístico pré-determinado na ordem indo de seqüências MSB ã seqüências LSB, a informa- ção lateral contendo fatores de escala e modelos probabilísticos a serem utilizados na codificação aritmética.

etapa de codificação dos fatores de escala com preende as etapas de:

- obtenção do fator de escala máxima; e

- obtenção de diferenças entre o fator de escala máxima e os fatores de escala respectivos e co dificando por aritmética as diferenças.

Quando o dado quantizado é composto de dado de sinal e dado de magnitude, a etapa de codificação compreen- de as etapas de:

- codificação através de um processo de codifica- ção prê-determinado das seqüências de bits mais significativos compostas dos bits mais signifi- cantes do dado de magnitude do dado quantizado representado pelo mesmo número de bits;

- codificação do dado de sinal correspondendo a dados não-zeros entre as seqüências de bits co dificadas mais significantes;

- codificação das seqüências de bits mais signi- ficantes entre os dados de magnitudes não-co- dificados entre os dados de sinal corresponden do a dados de magnitude não-zero entre as seqüências de bits; e

- execução da etapa de codificação de dado de magnitude e da etapa de codificação do dado de sinal nos bits respectivos do dado digital.

As etapas de codificação são realizadas pelos bits de acoplamento compondo as respectivas seqüências de bits para o dado de magnitude e o dado de sinal, em unida- des de bits de um número prê-determinado.

Um vetor quadri-dimensional acoplado em unidades de bits é dividido em dois subvetores de acordo a seus prê- estados na codificação das respectivas amostras.

A taxa de bits da camada base é de 16.kbps e a taxa de bits da interface é de 8 kbps. Para se alcançar o segundo objetivo da invenção presente, ê fornecida uma apa- relhagem de codificação de áudio com escala compreendendo:

- uma porção de quantização para sinais de áu- dio de entrada de processamento de sinal e quantização dos mesmos para cada faixa de co- dificação; e

- uma porção de empacotamento de bit para gera- ção de grupamentos de bits por limitação de faixa para uma camada de base de forma a poder ser realizada em escala, informação lateral de codificação correspondendo a camada de base, codificação seqüencial da informação quanti- zada a partir da seqüência de bits mais sig- ficante ã seqüência de bits menos significan- te, e dos componentes de freqüência mais bai- xa para componentes de freqüência mais alta, e codificação da informação lateral corres- pondendo a próxima camada de acentuação da camada de base e dos dados quantizados, para realização de codificação em todas camadas.

A porção de quantização compreende:

- uma porção de mapeamento de freqüência/tempo para conversão dos sinais de entrada de áudio de um domínio temporal em sinais de um domínio de freqüência;

- uma porção psicoacústica para acoplagem dos si- nais convertidos pelos sinais de subfaixas pre- determinadas através do mapeamento da freqüên- cia/tempo e cálculo de um limite de operação de substituição em cada subfaixa utilizando-se um fenômeno de operação de substituição gerado pe- la interação dos respectivos sinais;

- e uma porção de quantização para quantização dos sinais para cada faixa de codificação pre- determinada enquanto o ruído de quantização de cada faixa é comparado com o limite de opera- ção de substituição.

Para se alcançar o terceiro objetivo da invenção presente, é fornecido um processo de dedodificação de ãu- dio com escala para decodificação dos dados de áudio codi- ficados para possuirem taxas de bits assentadas, compreen- dendo as etapas de:

- decodificaçao da informaçao lateral apresen- tando pelo menos fatores de escala e informa- çao de modelo de codificaçao aritmética dis- tribuído para cada faixa, na ordem de criação das camadas em grupamentos de dados apresen- tando taxas de bits assentadas, pela análise da significância dos bits compondo os grupa- mentos de dados, a partir dos bits significan- tes inferiores, utilização dos modelos de co- dificação aritmética correspondendo aos dados quantizados;

- restauração dos fatores de escala decodidica- dos e dados quantizados em sinais apresentando as magnitudes originais; e

A convertendo inversamente os sinais quantizados em sinais de um domínio temporal.

A decodificação dos fatores de escala são desem- penhados pelas etapas de:

- decodificação do fator de escala máxima no gru pamento de bits, diferenças de decodificação aritmética entre o fator de escala máxima e os fatores de escala respectivos, e subtração das diferenças a partir do fator de escala máxima.

Ê também fornecida uma aparelhagem de decodifica ção de áudio ccmescala compreendendo:

- uma porção analisando o grupamento de bits pa- ra decodificação da informação lateral apresen tando pelo menos fatores de escala e informa- ção de modelo aritmético e dados quantizados, na ordem de criação das camadas em grupamentos de bits assentados;

- uma porção de quantização inversa para restau- ração de fatores de escala decodificados e da- dos quantizados em sinais apresentando as mag- nitudes originais; e

- uma porção de mapeamento de tempo/freqüência para conversão inversa de sinais quantizados de um domínio de freqüência em sinais de um domínio temporal.

A invenção pode ser incorporada em um computador digital de finalidades genéricas que é o funcionamento de um programa de um meio de uso de computador, incluindo mas não limitado ao meio de armazenagem tal como meio de arma- zenagem magnética (por exemplo, microdiscos flexíveis de ROM, microdiscos rígidos de ROM, etc.), meio com leitura 5- tica (por exemplo, CD-ROMs, DVDs, etc.) e ondas condutoras (por exemplo, transmissões pela Internet). Por exemplo, ê fornecido um meio de uso de computador, com tangível incor- poração de um programa de instruções executado pela máquina para desempenhar um processo de codificação de áudio com es cala para sinais de áudio de codificação em um grupamento de dados assentados apresentando uma camada de base e cama- das de acentuação de um número prê-determinado, o processo compreendendo as etapas de:

- processamento de sinal dos sinais de entrada de áudio e quantização dos mesmos para cada faixa de codificação pré-determinada; e

- empacotamento dos dados quantizados para ge- rar grupamentos de bits, em que a etapa de ge- raçao de grupamento de bits compreende:

- codificação dos dados quantizados corres- pondendo a camada de base;

- codificação dos dados quantizados corres- pondendo a camada de acentuação a seguir da camada de base codificada e dos dados quantizados não-codifiçados restantes de- vido a um limite de tamanho de camada e pertencendo a camada codificada; e

- desempenhando em seqüência das etapas de codificação de camada para todas camadas de acentuação para formação de grupamen- tos de bits, em que a etapa de codifica- ção de camada de base, a etapa de codifi- cação de camada de acentuação e a etapa de codificação seqüencial são realizadas de modo que a informação lateral e os da- dos quantizados correspondendo a uma ca- mada a ser codificada são representados por dígitos de um mesmo número prê-deter- minado; e

então codificadas por aritmética utilizan- do um mesmo modelo probabilístico pré-de- terminado na ordem indo das seqüências MSB até as seqüências LSB, a informação late- ral contendo fatores de escala e modelos probabilísticos a serem usados na codifi- cação aritmética.

A etapa de codificação de fator de escala compre- ende as etapas de: - obtenção do fator de escala máxima; e

- obtenção das diferenças entre o fator de esca- la máxima e os fatores de escala respectivos e codificação por aritmética dos mesmos.

A codificação da informação para os modelos pro- babilístieos ê executada pelas etapas de:

- obtenção do valor mínimo dos valores de infor- mação do modelo probabilístico;

- obtenção das diferenças da informação do mode- lo probabilístico mínimo e os respectivos valores de infor- mação de modelos e codificação por aritmética dos mesmos u- tilizando modelos probabilísticos listados nas Tabelas 5.5 até 5.9.

É ainda fornecido um meio para utilização de com putador, com tangível incorporação de um programa de instru ções executável pela máquina para desempenhar um processo de decodificação de áudio com escala para decodificação dos dados de áudio codificados para terem taxas de bits assen- tadas, compreendendo as etapas de:

- decodificação da informação lateral apresentan do pelo menos fatores de escala e informação de modelo de codificação aritmética distribuí- dos para cada faixa, na ordem de criação das camadas em grupamentos de dados apresentando taxas de bits assentadas, através da análise da significância dos bits compondo os grupa- mentos de dados, a partir dos bits significan tes superiores aos bits significantes inferio res, utilizando modelos de codificação arit- mética correspondendo aos dados quantizados;

restauração dos fatores de escala decodifica- dos e os dados quantizados em sinais apresen- tando as magnitudes originais; e

convertendo inversamente os dados quantizados em sinais de um domínio temporal, um meio de registro capaz de leitura de um programa para execução do processo de codificação de áudio com escala utilizando um computador.

A decodificação dos fatores de escala ê realiza- da pela decodificação do fator de escala máxima, codifica- ção aritmética das diferenças entre o fator de escala máxi- ma e os respectivos fatores de escala e subtração das dife- renças a partir do fator de escala máxima.

A decodificação dos índices do modelo aritméti- co é realizada pela decodificação do índice mínimo de mode- lo aritmético no grupamento de bits, decodificação das di- ferenças entre o índice mínimo e os respectivos índices na informação lateral das camadas respectivas e adicionando o índice mínimo e as diferenças.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os objetivos e vantagens acima da invenção pre- sente se tornarão mais evidentes pela descrição em detalhe de uma modalidade preferida da mesma com referência aos de- senhos anexados nos quais:

- a Figura 1 é um diagrama de blocos de uma apa- relhagem de decodificação/codificação com es- cala simples (codec);

- a Figura 2 é um diagrama de blocos de uma apa- relhagem de codificação de acordo com a inven- ção presente;

- a Figura 3 mostra a estrutura de um grupamento de bits de acordo com a invenção presente;

- a Figura 4 ê um diagrama de blocos de uma apa- relhagem de decodificação de acordo com a in- venção presente;

- a Figura 5 ilustra a disposição de componentes de freqüência para um bloco extenso (tamanho de janela = 2048); e

a Figura 6 ilustra a disposição de componen- tes de freqüência para um bloco curto (tama- nho de janela = 2048).

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Daqui em diante, as modalidades preferidas da in- venção presente serão descritas em detalhes com referência aos desenhos acompanhantes.

Os grupamentos de bits formados na invenção pre- sente não são constituídos por uma taxa de bits simples, mas são constituídos por várias camadas de acentuação base- adas em uma camada de base. A invenção presente apresenta boa eficiência de codificação, ou seja, o melhor desempenho e exibido a uma taxa de bit fixa conforme nas técnicas de codificação convencional, e relaciona-se a um processo e a- parelhagem de decodificação/codificação aonde a taxa de bits codificados adequada para o advento de tecnologia de multi- mídia ê restaurada.

A Figura 2 é um diagrama de blocos de uma apare- lhagem de codificação de áudio com escala de acordo ã in- venção presente, o qual inclui extensamente um processador 230 de quantização e uma porção 240 de empacotamento de bits.

0 processador 230 de quantização para processa- mento de sinal de sinais de entrada de áudio e quantização dos mesmos para faixa prê-determinada de codificação, in- clui uma porção 200 de mapeamento de freqüência/tempo, uma porção 210 psicoacústica e uma porção 220 de quantização.

A porção 200 de mapeamento de freqüência/tempo converte os sinais de entrada e áudio de um domínio temporal em sinais de um domínio de freqüência. Uma diferença observada entre as características de sinal pelo ouvido humano não ê ampla- mente temporal. Entretanto, de acordo com modelos psicoa- custicos humanos, uma grande diferença ê produzida para ca- da faixa. Assim, a eficiência de compressão pode ser acen- tuada pela repartição dos bits de quantização diferentes de pendendo das faixas de freqüências.

A porção 210 psicoacústica acopla os sinais con- vertidos através de sinais de sub-faixas pri-determinadas pela porção 200 de mapeamento de freqiüência/tempo e calcula um limite de operação de substituição em cada sub-faixa u- tilizando um fenômeno de operação de substituição gerado pe la interação com os respectivos sinais. O fenômeno de ope- ração de substituição é um fenômeno aonde um sinal de áudio (som) é inaudível devido a um outro sinal. Por exemplo, quando um trem passa através de uma estação ferroviária, uma pessoa não pode ouvir a voz de seu vizinho durante uma conversação a voz baixa devido ao ruído causado pelo trem.

A porção 220 de quantização quantiza os sinais para cada faixa de codificação prê-determinada de modo que o ruído de quantização de cada faixa torne-se menor do que o limite para operação de substituição. Em outras pala- vras, os sinais de freqüência de cada faixa são aplicados para quantização de escala de modo que a magnitude do ruí- do de quantização de cada faixa é menor do que o limite de operação de substituição, de maneira a ser imperceptível. A quantização é realizada de modo que o valor NMR (Razão Rui- do-Substituição), que é uma razão do limite de operação de substituição calculado pela porção 210 psicoacústica com o ruído gerado em cada faixa, ê menor do que ou igual a 0 dB significa que o limite de operação de substituição é mais alta do que o ruído de quantização. Em outras palavras, o ruído de quantização não é audível.

A porção 240 de empacotamento de bit codifica a informação lateral e o dado quantizado correspondendo a uma camada de base apresentando a taxa de bit mais baixa, codi- fica sucessivamente informação lateral e os dados quantiza- dos correspondendo a camada de acentuação a seguir da cama- da de base, e executa este procedimento para todas camadas, para geração de grupamentos de dados. Na presente, a infor mação lateral inclui fatores de escala e informação de mo- delo probabilístico a serem usados na codificação aritméti- ca.

A codificação dos dados quantizados das camadas respectivas é realizada pela etapa de divisão de cada dado quantizado em unidades de bits pela representação dos dados quantifcados como dados binários compreendidos de bits de um mesmo numero prê-determinado, e codificação do dado de bit dividido em seqüência a partir da seqüência de bit mais sig nificante até a seqüência de bit menos significante, utili- zando-se um modelo probabilístico prê-determinado. Quando o dado digital ê composto de um dado de sinal e dado de mag nitude, a porção 240 de empacotamento de bit coleta cada da do de magnitude para os bits apresentando o mesmo nível de significância entre os dados de bits divididos, codifica os dados em magnitude, e então codifica o dado de sinal não-co dificado entre os dados de sinais correspondendo a dados de magnitude não-zero entre os dados de magnitude codificados.

Na presente, o procedimento de codificação para o sinal de dado e o dado de magnitude ê realizado em seqüên cia a partir dos MSBs até os bits significantes mais baixos.

Os grupamentos de bits formados pela aparelhagem de codificação apresentando a configuração mencionada acima apresentam uma estrutura assentada na qual os grupamentos de bits de camadas de taxas de bits mais baixas estão con- tidos naquelas camadas de taxas de bits mais altas, confor- me mostrado na Figura 3. Convencionalmente, a informação lateral é codificada primeiro e daí a informação restante é codificada para formar grupamentos de bits. Entretanto, na invenção presente, conforme mostrado na Figura 3, a informa ção lateral para cada camada de acentuação ê codificada em separado.

Ainda, embora todos os dados quantizados sejam codificados em seqüência, convencionalmente em unidades de amostras, na invenção presente, o dado quantizado ê repre- sentado pelo dado binãrio e ê codificado a partir da seqüên cia MSB do dado binãrio para formar grupamentos de bits no interior de bits distribuídos.

Serã descrita, agora, a operação da aparelhagem de codificação. Os sinais de entrada de áudio são codifi- cados e gerados na forma de grupamentos de bits. Para esta finalidade, os sinais de entrada são convertidos para sinais de um domínio de freqüência através do MDCT (Transformada de Coseno Discreta Modificada) na porção 200 de mapeamento de freqüência/tempo. A porção 210 psicoacústica acopla os sinais de freqüência através de sub-faixas apropriadas para obtenção de um limite de operação de substituição. A por- ção 220 de quantização realiza quantização escalar de modo que a magnitude do ruído de quantização de cada faixa de fa tor de escala ê menor do que o limite de operação de subs- tituição, que ê audível mas não é perceptível no interior dos bits distribuídos. Se é realizada a quantização pre- enchendo tais condições, os fatores de escala para as res- pectivas faixas de fator de escala e valores de freqüência quantizados são gerados.

Genericamente, em vista da psicoacústica humana, os componentes de freqüência próximos podem ser facilmente percebidos a uma freqüência mais baixa. Entretanto, con- forme a freqüência cresça, o intervalo das freqüências per- ceptíveis torna-se mais amplo. As larguras de faixa das faixas do fator de escala aumenta conforme as faixas de fre qüência tornam-se mais altas. Contudo, para facilitar a co dificação, as faixas de fator de escala das quais a largura de faixa não ê constante não são usadas para codificação, são usadas em seu lugar faixas de codificação aonde a largu ra de faixa é constante. As faixas de codificação incluem 32 valores de coeficiente de freqüência quantizada.

1. Codificação dos fatores de escala

Para compressão dos fatores de escala, um proces so de codificação aritmética é utilizado. Para esta fina- lidade, ê obtido primeiramente, o fator de escala máximo (max_ scalefactor). Então, as diferenças entre os respectivos fa tores de escala e o fator de escala máxima são obtidas e as diferenças codificadas por aritmética. São usados quatro modelos na codificação aritmética das diferenças entre os fatores de escala. Os quatro modelos são demonstrados nas Tabelas de 5.1 a 5.4. A informação para os modelos ê arma- zenada em um scalefactor model. TABELA 5.1

<table>table see original document page 24</column></row><table>

TABELA 5.2

<table>table see original document page 24</column></row><table>

TABELA 5.3

Modelo 3 aritmético de fator de escala diferencial

<table>table see original document page 24</column></row><table> TABELA 5.4

Modelo 4 aritmético de fator de escala diferencial

<table>table see original document page 25</column></row><table>

2. Codificação do índice de modelo de codificação aritmética

Cada faixa de codificaçao inclui 32 componentes de freqüência. Os 32 coeficientes de freqüência quantiza- dos são codificados por aritmética. Então, é decicido um modelo a ser usado para codificação aritmética para cada faixa de codificação, e a informação ê armazenada no índi- ce de modelo de codificação aritmética (ArModel). Para com- pressão do ArModel, é utilizado um processo de codificação aritmética. Para esta finalidade, é obtido primeiramente o índice mínimo ArModel (min_ArModel). Então, as diferenças entre os índices respectivos ArModel e o índice ArModel mí- nimo são obtidas e então as diferenças são codificadas por aritmética. Na presente, quatro modelos são utilizados na codificação aritmética das diferenças. Os quatro modelos são demonstrados nas Tabelas 5.5 até 5.8. A informação pa- ra o modelo usado na codificação aritmética é armazenada em um ArModel model.

TABELA 5.5

<table>table see original document page 26</column></row><table> TABELA 5.7

Modelo 3 aritmético ArModel diferencial

<table>table see original document page 27</column></row><table>

TABELA 5.8

Modelo 4 aritmético ArModel diferencial <table>table see original document page 27</column></row><table>

1.3 Codificação de bits divididos de componentes de fre- qüência quantizados

Em termos gerais, a importância do MSB (bit mais significante) ê muito maior do que do LSB (bit menos signi- ficante). Entretanto, de acordo com o processo convencio- nal, a codificação é realizada independente da importância.

Assim, se somente alguns grupamentos de bits de grupamentos de bits principais entre todos os grupamentos de bits são para serem usados, a informação menos importante do que a informação incluída nos grupamentos de bits em atraso não u sados e incluída consideravelmente nos grupamentos de bits principais.

Pela razão anterior, na invenção presente, os sinais quantizados das faixas respectivas são codificados em seqüência a partir dos MSBs para os LSBs. Em outras palavras, os respectivos sinais quantizados são represen- tados por notação binaria, e os valores quantizados dos respectivos componentes de freqüência são processados se- qüencialmente em unidades de bits, a partir dos componentes de freqüência baixa até os componentes de freqüência alta.

Sao obtidos, em primeiro lugar os MSBs dos respectivos com- ponentes de freqüência, e então os bits significantes mais superiores são codificados em seqüência por um bit, até aos LSBs. Desta maneira, a informação mais importante é codi- ficada primeiro de forma que os grupamentos de bits são ge- rados a partir do início. Os valores de sinais dos valores quantizados são armazenados separadamente e os valores ab- solutos dos mesmos são tomados para obtenção de dados repre sentados como valores positivos. Os dados de freqüência quantizados são divididos em unidades de bits e então arran jados em seqüência a partir do MSB ao LSB. Os dados de bits divididos são reconstruídos por vetores quadri-dimensionais. Daí ê assumido que os 8 valores quantizados cada qual apre- sentando 4 bits são representados pela notação binaria con- forme abaixo: <table>table see original document page 29</column></row><table>

Convencionalmente, 1001 do componente de fre- qüência mais baixa é codificado em primeiro e então, 1000, 0101, 0010 são codificados seqüencialmente {ou seja, hori- zontalmente para cada componente de freqüência). Contudo, de acordo com a invenção presente, 1, as seqüências MSB compostas do MSB do componente de freqüência mais baixa, e 0, 1, 0, 0,... os MSBs de outros componentes de freqüên- cia, são obtidos e então processados em seqüência, sendo acoplados por vários bits. Por exemplo, no caso de codi- ficação em unidades de 4 bits, 1010 ê codificado e então, 0000ê codificado. Se a codificação do MSBs ê completa, as próximas seqüências de bits significantes mais superiores são obtidas para então serem codificadas na ordem de 0001, 000,..., até os LSBs.

Os respectivos vetores quadri-dimensionais aco- plados em unidades de quatro bits são sub-divivididos em dois subvetores de acordo com seus estados. Os dois sub-Ue- tores são codificados por uma codificação sem perda efetiva tal como codificação Aritmética. Para esta finalidade, o modelo a ser usado na codificação aritmética para cada fai- xa de codificação ê decidido. Esta informação ê armazenada no ArModel. Os modelos de codificação aritmética respecti- vos são compostos de vários modelos de baixa ordem. Os sub vetores são codificados utilizando-se um dos modelos de bai xa-ordem. Os modelos de baixa ordem são classificados de a cordo com as dimensões do subvetor a ser codificado, a im- portância de um vetor ê decidida pela posição de bit do ve- tor a ser codificado. Em outras palavras, de acordo se a informação de bit dividido é para o MSB, o MSB a seguir, ou o LSB, a importância de um vetor difere. 0 MSB apresenta a importância mais elevada e o LSB apresenta a significância mais baixa. Os valores de estado de codificação das respec tivas amostras são renovados conforme a codificação do ve- tor progride do MSB ao LSB. Primeiramente, o valor de es- tado de codificação é inicializado como zero. Então, quan- do um valor de bit não-zero é encontrado, o valor de estado de codificação torna-se 1.

1.4 Codificação de bit de sinal

Basicamente, a codificação de um bit de sinal ê realizada em seqüência a partir de uma seqüência MSB a uma seqüência LSB, onde a codificação do dado de componente de freqüência cujo bit de sinal ê codificado ê reservado e a codificação daquele cujo bit de sinal não é codificado ê realizada primeiro. Após os sinais de bits de todos os com ponentes defreqüência serem codificados em tal maneira, a codificação dos dddos de componentes de freqüência reserva- da ê realizada na ordem das seqüências de bits significan- tes mais superiores.

Isto será descrito em maiores detalhes. Com re- ferência ao exemplo acima, as seqüências '1010, 0000' são ambas codificadas devido aos seus bits de sinais não terem sido anteriormente codificados, ou seja, não existe neces- sidade para reservar a codificação.

Então, são codificadas as seqüências de bits sig nificantes mais superiores a seguir '0001, 0000'. No pre- sente, para 0001, o primeiro e o terceiro 0 não são codifi- cados devido aos bits de sinais serem já codificados nos MSBs, e então o segundo e quarto bits Oel são codificados.

No presente, uma vez que não existe nenhum 1 entre os bits superiores, o bit de sinal para o componente de freqüência do quarto bit 1 ê codificado. Para 0000, uma vez que não existem bits de sinais codificados entre os di- tos bits superiores, esses quatro bits são todos codifica- dos. Desta maneira, os bits de sinais são codificados até os LSBs, e então a informação não-codifiçada restante é co- dificada em seqüência a partir dos bits significantes mais superiores.

1.5 Formação de grupamentos de bits com escala

Em seguida, será descrita a estrutura dos grupa- mentos de bits formados na invenção presente. Quando repre sentando os respectivos valores de componentes de freqüên- cia em digitos binãrios, os MSBs são codificados primeiro na camada de base, os bits significantes superiores a se- guir são então codificados na camada de acentuação a seguir e os LSBs são codificados finalmente na camada de topo. Em outras palavras, na camada de base, somente o contorno de todos os componentes de freqüência ê codificado. Então, conforme a taxa de bit cresce, pode ser expressa informação mais detalhada. Uma vez que valores de dados de informação detalhados são codificados de acordo ã taxas de bits cres- centes, podem ser melhoradas a acentuação de camadas e a qualidade de áudio.

O processo para formação de grupamentos de bits com escala utilizando tais dados representados serão des- critos agora. Primeiramente, são formados grupamentos de bits da camada de base. Então, a informação lateral a ser usada para a camada de base é codificada. A informação la- teral inclui informação do fator de escala para faixas de fator de escala e os Índices de modelo de codificação arit- mético para cada faixa de codificação. Se a codificação da informação lateral é completada, a informação para os valo- res quantizados é codificada em seqüência a partir dos MSBs aos LSBs, e dos componentes de freqüência baixa para os cora ponentes de freqüência alta. Se os bits distribuídos de uma certa faixa são menores do que aqueles da faixa sendo codificada no momente, a codificação não é realizada. Quan- do os bits distribuídos da faixa igualam aqueles da faixa sendo codificada no momento, a codificação ê realizada. Em outras palavras, a codificação é realizada dentro de um li- mite de faixa pré-determinado.

A razão parao limite de faixa será descrita ago- ra. Se não existe nenhum limite de faixa nos sinais de co- dificação das camadas de acentuação respectivas, a codifica ção ê realizada a partir de MSB independentes de faixas. En tão, o som desagradável ao ouvido pode ser gerado devido es tarem ligados e desligados quando os sinais de restauração

das camadas apresentam taxas de bits baixas. Assim, ê acon selhável se restringir as faixas de acordo ãs taxas de bits. Também, se as faixas são restritas às camadas de acentuação respectivas, o decodificador de complexidade para as cama- das de acentuação respectivas é reduzido. Por conseguinte, podem ser sustentadas ambas escalas de qualidade e comple- xidade. ApSs a camada de base ser codificada, a informação lateral e o valor quantizado do dado de áudio para a próxi- ma camada de acentuação são codificados. Desta maneira, são codificados dados de todas as camadas. A informação as sim codificada ê coletada toda de uma vez para formação de grupamentos de bits. A Figura 4 ê um diagrama de bloco da aparelhagem de decodificação, o qual inclui uma porção 400 de análise de grupamento de bit, uma porção 410 de quantização inver- sa, e uma porção 420 de mapeamento de tempo/f reqíiência.

A porção 400 de análise de grupamento de bits decodifica a informação lateral apresentando pelo menos fa- tores de escala e modelos de codificação aritméticos, e da- dos quantizados de bits divididos, na ordem de geração dos grupamentos de bits apresentando uma estrutura assentada. 0 dado decodificado ê restaurado como um sinal de uma região temporal através de um módulo de processamento na forma de um algoritmo de áudio convencional como os padrões AAC. Pri meiramente, a porção 410 de quantização inversa restaura o fator de escala decodificado e o dado quantizado em sinais apresentando as magnitudes originais. A porção 420 de ma- peamento de tempo/f reqílência converte sinais quantizados inversamente em sinais de um domínio temporal de forma a serem reproduzidos.

Em seguida, a operação da aparelhagem de deco- dificação será descrita. A ordem dos grupamentos de bits de decodificação gerados pela aparelhagem de codificação ê exatamente o reverso da ordem de codificação. Primeiramen- te, ê decodificada a informação para a camada de base. O processo de decodif icação será descrito resumidamente. Pri meiramente, a informação comumente utilizada para todas ca- madas, i.é., a informação de cabeçalho, armazenada no grupa mento de bit dianteiro, é primeiramente decodificada.

A informação lateral utilizada na camada de base inclui fatores de escala e índices de modelo aritmético pa- ra as faixas distribuídas na camada de base. Assim, os fa- tores de escala e os índices de modelo aritmético são deco- dificados. Os bits distribuídos para cada faixa de codifi- cação podem ser conhecidos pelos índices do modelo aritmé- tico decodificado. Entre os bits distribuídos, ê obtido o valor máximo. Os valores quantizados nos grupamentos de bits são decodificados em seqüência a partir dos MSBs para os LSBs7 e a partir dos componentes de freqüência baixa pa- ra os componentes de freqüência alta, como no processo de codificação. Se o bit distribuído de uma certa faixa é me- nor do que o que está sendo decodificado no momente, não é realizada a decodificação. Quando o bit distribuído de uma certa faixa torna-se igual aquele sendo decodificado no mo- mente, a decodificação ê iniciada.

Após a complementação da decodificação dos grupa mentos de bits distribuídos parra uma camada de base, a in- formação lateral e os valores quantizados do dado de áudio para a camada de acentuação seguinte são decodificados. Des ta maneira, os dados de todas as camadas pòdem ser decodi- ficados.

O dado quan.tizado através do processo de decodi- ficação é restaurado na forma dos sinais originais através da porção 410 de quantização inversa e da porção 4 20 de ma- peamento de tempo/freqüência mostrados na Figura 4, na or- dem reversa de codificação.

Agora, uma modalidade preferida da invenção será descrita. A invenção presente ê adaptável â estrutura de base dos padrões AAC e implementa um codificador de dado de áudio digital com escala. Em outras palavras, na invenção presente, embora os módulos básicos usados no padrão AAC de decodificação/codificação sejam empregados, somente o mó- dulo de codificação sem perda é substituído com o processo de codificação de bits divididos. Por conseguinte, os gru- pamentos de bits formados no codificador de acordo com a presente invenção são diferentes daqueles formados na técnica AAC.

Na invenção presente, informação para somente uma taxa de bit não é codificada dentro de um grupamento de bits, mas a informação para as taxas de bits de várias camadas de acentuação é codificada dentro de um grupamento de bits, com uma estrutura assentada, conforme mostrado na Figura 3, na ordem indo dos componentes de sinal mais im- portantes para os componentes de sinal menos importantes.

Utilizando-se os grupamentos de bits assim for- mados, os grupamentos de bits apresentando uma taxa de bit baixa podem ser formados pelo simples rearranjo dos grupa- mentos de bits de taxa de bits baixa contidos no grupamento de bits mais alto, através de solicitação do usuário ou de acordo ao estado dos canais de transmissão. Em outras pala vras, os grupamentos de bits formados pela aparelhagem de codificação em uma base de tempo real, ou grupamentos de bits armazenados em um meio, podem ser rearranjados para se rem adequados para uma taxa de bits desejada por uma soli- citação do usuário, a ser então transmitida. Também, se o desempenho de hardware do usuário é pobre ou se o usuário deseja reduzir a complexidade de um decodificador, mesmo com grupamentos de bits apropriados, somente alguns grupamentos de bits podem ser restaurados, controlando dessa forma com- plexididade.

Por exemplo, na formação de um grupamento de bit com escala, a taxa de bit de uma camada de base é de 16 Kb- ps, a da camada de topo ê de 64 Kbps, e as respectivas ca- madas de acentuação apresentam um intervalo de taxa de bit de 8 Kbps, ou seja, o grupamento de bits apresenta 7 cama- das de 16, 24, 32, 40, 48, 56 e 64 Kbps. As camadas de a- centuação são definidas conforme o demonstrado na Tabela 2.1. Uma vez que o grupamento de bits formados pela apare- lhagem de codificação apresenta uma estrutura assentada, conforme mostrado na Figura 3, o grupamento de bits da ca- mada de topo de 6 4 Kbps contém os grupamentos de bits das camadas de acentuação respectivas (16, 24, 32, 40, 48, 56 e 6 4 Kbps). Se o usuário solicita dados para a camada de topo, o grupamento de bits da camada de topo ê transmitido sem qualquer processamento para a mesma. Também, caso um outro usuário solicite dados para a camada de base (corres- podendo a 16 Kbps), somente os grupamentos de bits princi- pais são, simplesmente, transmitidos.

TABELA 2.1

Taxa de bit para cada camada (intervalo de 8 Kbps)

<table>table see original document page 38</column></row><table>

Tabela 2.2

Limite de faixa em cada camada para janelas curtas (inter- valos de 8 kbps

<table>table see original document page 38</column></row><table> TABELA 2.3

Limite de faixa em cada camada para janelas extensas (in- tervalo de 8 Kbps)

<table>table see original document page 39</column></row><table>

TABELA 2.4

Bits disponíveis para cada canal em cada camada (intervalo de 8 Kbps)

<table>table see original document page 39</column></row><table> TABELA 2.5

Nova faixa de fator de escala mínimo adicionada para cada camada para janelas curtas (intervalo de 8 Kbps)

<table>table see original document page 40</column></row><table>

TABELA 2.6

Nova faixa de fator de escala mínimo adicionada para cada camada para janelas extensas (intervalos de 8 Kbps)

<table>table see original document page 40</column></row><table> Alternativamente, as camadas de acentuação podem ser construídas em intervalos. A taxa de bits de uma cama- da de base ê de 16 Kbps, a da camada de topo é de 6 4 Kbps, e cada camada de acentuação apresenta um intervalo de taxa de bits de 1 Kbps. As respectivas camadas de acentuação são construídas conforme o demonstrado na Tabela 31l. Por conseguinte, pode ser implementada a escala de granulação fina, ou seja, grupamentos de bits com escala são forma- dos em um intervalo de taxa de bits de 1 Kbps a partir de 16 Kbps até 64 Kbps.

TABELA 3.1

Taxa de bits para cada camada (intervalo de 1 Kbps)

<table>table see original document page 41</column></row><table> <table>table see original document page 42</column></row><table>

TABELA 3.2

Limite de faixa era cada camada para janelas curtas (inter- valo de 1 Kbps)

<table>table see original document page 42</column></row><table> <table>table see original document page 43</column></row><table>

TABELA 3.3

Limite de faixa em cada camada para janelas extensas (in- tervalo de 1 Kbps)

<table>table see original document page 43</column></row><table> <table>table see original document page 44</column></row><table>

TABELA 3.4

Bits disponíveis por canal em cada camada (intervalo de 1 Kbps)

<table>table see original document page 44</column></row><table> TABELA 3.5

Nova faixa de fator de escala mais baixo a ser adicionada em cada camada para janelas curtas (intervalo de 1 Kbps)

<table>table see original document page 45</column></row><table> TABELA 3:6

Nova faixa de fator de escala mais baixo a ser adicionada em cada camada para janelas extensas (intervalo de 1 Kbps)

<table>table see original document page 46</column></row><table>

As respectivas camadas apresentam larguras de faixas limitadas de acordo com as taxas de bits. Se é in- tensionada uma escala com intervalo de 8 Kbps, as larguras de faixas são limitadas, conforme demonstrado nas Tabelas 2.2 e 2.3. No caso de intervalo de 1 Kbps, as larguras de fa ixas sao limitadas, conforme demonstrado nas Tabelas 3.2 e 3.3

O dado de entrada é um dado PCM amostrado a 48 KHz, e a magnitude de um quadro é 1024. O número de bits utilizável para um quadro para uma taxa de bits de 64 Kbps é 1365,3333 (= 64000 bits/seg* (1024/48000) na média. De forma semelhante, o tamanho dos bits disponíveis para um quadro pode ser calculado de acordo as taxas de bits res- pectivas. Os números calculados de bits disponíveis para um quadro são demonstrados na Tabela 2.4 no caso de 8 Kbps, e na Tabela 3.4 no caso de 1 Kbps.

2 .1. Procedimento de Codificação

O procedimento de codificação integral é o mesmo daquele descrito nos padrões internacionais MPEG-2 ACC, e a codificação de bits divididos proposta na invenção presente ê adotada como a codificação sem perda.

2.1.1. Porção Psicoacústica

Antes da quantização, usando-se um modelo psico- acústico, o tipo de bloco de um quadro sendo processado no momento (extenso, início, curto, ou parada), os valores SMR das faixas de processamento respectivas, informação de gru- po de um bloco curto e dados PCM temporariamente retardados para sincronização de freqüência/tempo com o modelo psico- acústico, são primeiramente gerados a partir do dado de en- trada, e transmitidos a uma porção de mapeamento de freqüên cia/tempo. O Modelo 2 ISO/IEC 11172-3 ê empregado para cal culo do modelo psicoacústico (MPEG Committee IS0/IEC/JTCl/ SC29/WG11, Information Technology-Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Data Storage Media to About 1.5 Mbitts-Part 3: Audio, ISO./OEC 11172-3, 1993).

2.1.2. Porção de Mapeamento de Freqüência/Tempo

O mapeamento de freqüência/tempo definido nos pa drões internacionais MPEG-2 AAC é utilizado. A porção de mapeamento de freqüência/tempo converte dado de um domínio temporal em dado de um domínio de freqüência usando MDCT de acordo a saída do tipo de bloco usando o modelo psicoacús- tico. Nesta oportunidade, os tamanhos de blocos são 2048 e 256 no caso de blocos de parada/início/extenso e no caso de um bloco curto, respectivamente, e MDCT ê realizado 8 vezes (MPEG Committee ISO/IEC/JTC1/SC29/WG11, ISO/TEC MPEG-3 AAC IS 13818-7, 1997). O mesmo procedimento daquele usado no MPEG-2 AAC convencional (MPEG Committee ISO/IEC/JTC1/SC29/ WGll, ISO/IEC MPEG-2 AAC IS 13818-7) foi utilizado daqui em diante.

2.1.3. Porção de Quantização

Os dados convertidos naqueles de um domínio de freqüência são quantizados com fatores de escala crescentes de forma que o valor SNR da faixa de fator de escala mostra do nas Tabelas 1-1 e 1-2 ê menor do que SMR como o valor de saída do modelo psicoacuatico. No presente, a quantização escalar é realizada, e o intervalo de fator de escala bási- co ê 2"'"//4. A quantização é realizada de forma que o ruído perceptível seja minimizado. 0 procedimento de quantização exato é descrito no MPEG-2 AAC. No presente, a saída obti- da compreende os dados quantizados e os fatores de escala para as respectivas faixas de fator de escala.

TABELA 1.1

Faixa de fator de escala para blocos extensos

<table>table see original document page 49</column></row><table> <table>table see original document page 50</column></row><table>

TABELA 1.2

Faixa de fator de escala para blocos curtos

<table>table see original document page 50</column></row><table>

2.1.4. Disposição de componentes de freqüência

Para codificaçao conveniente, os componentes de freqüência são rearranjados. A ordem de rearranjo ê dife- rente dependendo dos tipos de blocos. No caso de utiliza- ção de uma janela extensa no tipo de bloco, os componentes de freqüência são arranjados na ordem das faixas do fator de escala, conforme mostrado na Figura 5. Na Figura 5, sfb indica faixa de fator de escala. No caso de utilização de uma janela curta no tipo de bloco, cada quatro componentes de freqüência a partir de oito blocos são arranjados repe- tidamente em ordem crescente, conforme mostrado na Figura 6. Na Figura 6, B indica 8 blocos, e os dígitos listados abaixo indicam componentes de freqüência em cada bloco.

2.1.5. Porção de empacotamento de bit utilizando condição aritmética de bits divididos

(BSAC)

Os dados quantizados e os fatores de escala re- arran jados são formados como grupamentos de bits assentados.

Os grupamentos de bits são formados por sintaxes demonstradas nas Tabelas 7.1 a 7.10. TABELA 7.1

Sintaxe de raw data stream ()

<table>table see original document page 52</column></row><table>

TABELA 7.2

Sintaxe de raw data block ()

<table>table see original document page 52</column></row><table> TABELA 7.3

Sintaxe de single channel element ()

<table>table see original document page 53</column></row><table>

TABELA 7.4

Sintaxe de ics info ()

<table>table see original document page 53</column></row><table> TABELA 7.5

Sintaxe de bsac channel stream ()

<table>table see original document page 54</column></row><table>

TABELA 7.6

Sintaxe de bsac data ()

<table>table see original document page 54</column></row><table> TABELA 7.7

Sintaxe de bsac stream ()

<table>table see original document page 55</column></row><table> <table>table see original document page 56</column></row><table> TABELA 7.10

Sintaxe de bsac_spectral data ()

<table>table see original document page 57</column></row><table> <table>table see original document page 58</column></row><table> Os elementos principais de um grupamento de bits são elementos que podem ser habitualmente utilizados no ACC convencional, e os novos elementos propostos na invenção presente são explicados especificamente. Entretanto, a es- trutura principal é semelhante aquela dos padrões AAC. Em seguida, os elementos de um grupamento de bits novo propos- to na presente invenção será descrito.

A Tabela 7.5 mostra a sintaxe para coding bsac_ channel_stream, aonde o 'max_scale factor' representa os fatores de escala máximos, que é um inteiro, i.é., 8 bits.

A Tabela 7.6 mostra a sintaxe para codificação bsac_data; aonde *frame_lenght' representa o tamanho de to- dos os grupamentos de bits para um quadro, que é expresso em unidades de bytes. Também, 'encoded_layer' representa a codificação para a camada de topo codificada no grupamento de bits, que é de 3 bits no caso de intervalo de 8 Kbps e 6 bits no caso de intervalo de 1 Kbps, respectivamente. A in- formação para a camada de acentuação é demonstrada nas Ta- belas 2.1 e 3.1. Também, 'scaler factor_model' representa informação dizendo respeito a modelos a serem usados nas di ferenças de codificação aritmética nos fatores de escala.

Esses modelos sãomostrados na Tabela 4.1. O 'min ArModel' representa o valor mínimo dos índices do modelo de codifi- cação aritmética. O 'ArModel_model1 representa informação com respeito a modelos usados na codificação aritmética de um sinal de diferença entre o ArModel e min_ArModel. Esta informação é mostrada na Tabela 4.2. TABELA 4.1

Modelo Aritmético de fator de escala diferencial

<table>table see original document page 60</column></row><table>

TABELA 4.2

Modelo Aritmético de ArModel diferencial

<table>table see original document page 60</column></row><table>

A Tabela 7.9 mostra a sintaxe para codificação de bsac_side_info. A informação que pode ser usada para todas camadas é codificada primeiramente e então a informa- ção lateral utilizada habitualmente para as camadas de a- centuação respectivas é codificada. O 'acode_scf' repre- senta uma palavra-chave obtida por codificação aritmética dos fatores de escala. O 'acode_ArModel' representa uma palavra-chave obtida por codificação aritmética do ArMo- del. O ArModel ê a informação que ê selecionada a partir dos modelos listados na Tabela 4.3.

TABELA 4.3

Parâmetros de Modelo Aritmético BSAC

<table>table see original document page 61</column></row><table> <table>table see original document page 62</column></row><table>

TABELA 6.1

Modelo Aritmético 0 BSAC

Bit distribuído = 0 <table>table see original document page 63</column></row><table>

TABELA 6.2

<table>table see original document page 63</column></row><table> TABELA 6.4

Modelo Aritmético 4 BSAC

Bits distribuídos = 2

<table>table see original document page 64</column></row><table> <table>table see original document page 65</column></row><table>

TABELA 6.5

<table>table see original document page 65</column></row><table> <table>table see original document page 66</column></row><table>

TABELA 6.6

<table>table see original document page 66</column></row><table> <table>table see original document page 67</column></row><table> <table>table see original document page 68</column></row><table>

TABELA 6.7

<table>table see original document page 68</column></row><table> <table>table see original document page 69</column></row><table> TABELA 6.8

<table>table see original document page 70</column></row><table> <table>table see original document page 71</column></row><table> <table>table see original document page 72</column></row><table>

TABELA 6.9 "

<table>table see original document page 72</column></row><table> <table>table see original document page 73</column></row><table> <table>table see original document page 74</column></row><table> <table>table see original document page 75</column></row><table>

TABELA 6.10

<table>table see original document page 75</column></row><table> <table>table see original document page 76</column></row><table> <table>table see original document page 77</column></row><table> <table>table see original document page 78</column></row><table>

TABELA 6.11

Modelo Aritmético 11 BSAC

Bits distribuídos (Abit) = 5

<table>table see original document page 78</column></row><table> <table>table see original document page 79</column></row><table> <table>table see original document page 80</column></row><table> <table>table see original document page 81</column></row><table>

TABELA 6.12

Modelo Aritmético 12 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 10 BSAC, mas com bit distri- buído = 6 TABELA 6.13

Modelo Aritmético 13 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 11 BSAC, mas com bit distri buído = 6.

TABELA 6.14

Modelo Aritmético 14 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 10 BSAC, mas com bit distri buído = 7.

TABELA 6.15

Modelo Aritmético 15 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 11 BSAC, mas com bit distri buído = 7.

TABELA 6.16

Modelo Aritmético 16 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 10 BSAC, mas com bit distri buído = 8.

TABELA 6.17 Modelo Aritmético 17 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 11 BSAC, mas com bit distri buído = 8.

TABELA 6.18

Modelo Aritmético 18 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 10 BSAC, mas com bit distri buído = 9.

TABELA 6.19

Modelo Aritmético 19 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 11 BSAC, mas com bit distri buído = 9.

TABELA 6.20

Modelo Aritmético 20 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 10 BSAC, mas com bit distri buído = 10.

TABELA 6.21

Modelo Aritmético 21 ASAC <table>table see original document page 84</column></row><table>

TABELA 6.22

<table>table see original document page 84</column></row><table>

TABELA 6.23

<table>table see original document page 84</column></row><table>

TABELA 6.24

<table>table see original document page 84</column></row><table>

TABELA 6.2 5

<table>table see original document page 84</column></row><table> buído = 12.

TABELA 6.2 6

<table>table see original document page 85</column></row><table>

TABELA 6.2 7

<table>table see original document page 85</column></row><table>

TABELA 6.28

<table>table see original document page 85</column></row><table>

TABELA 6.29

<table>table see original document page 85</column></row><table> buído = 14.

TABELA 6.30

Modelo Aritmético 30 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 10 BSAC, mas com bit distri- buído = 15.

TABELA 6.31

Modelo Aritmético 31 ASAC

Idêntico ao modelo aritmético 11 BSAC, mas com bit distri- buído = 15.

A Tabela 7.10 apresenta a sintaxe para codifica- ção bsac_spectral_data. A informação lateral utilizada ha- bitualmente para as respectivas camadas de acentuação, os componentes de freqüência quantizados são divididos em bits utilizando-se a técnica BSAC e daí codificados por aritmé- tica. O 'acode_vec0' representa uma palavra-chave obtida por codificação aritmética do primeiro subvetor (subvetor 0) utilizando-se o modelo aritmético definido como o valor ArModel.

O 'acode_vecl' representa uma palavra-chave ob- tida por codificação aritmética do segundo subvetor (subve- tor 1) utilizando-se o modelo aritmético definido como o valor ArModel.

O 'acode_sign' representa uma palavra-chave ob- tida pela codificação aritmética do bit de sinal utilizan- do o modelo aritmético definido na Tabela 5.9.

TABELA 5.9

<table>table see original document page 87</column></row><table>

Enquanto o numero de bits utilizado na codifi- cação dos respectivos subvetores são calculados e compara- dos com o número de bits disponíveis para as camadas de a- centuação respectivas, quando os bits utilizados são iguais ou maiores do que os bits disponíveis, é novamente iniciada a camada de acentuação seguinte.

No caso de um bloco extenso, uma vez que a lar- gura de faixa da camada de base é limitada até a vigésima- primeira faixa de fator de escala, então são codificados os fatores de escala até a vigésima-primeira faixa de fa- tor de escala e os modelos de codificação aritmética das faixas de codificação correspondentes. A informação de dis tribuição de bit ê obtida a partir de modelos de codifica- ção aritmética. O valor máximo dos bits distribuídos é ob- tido a partir da informação do bit distribuído para cada faixa de codificação, e a codificação é realizada a partir do valor de bit de quantização máxima através do processo de codificação mencionado acima. Então, os bits quantiza- dos a seguir são codificados em seqüência. Se os bits dis- tribuídos de uma certa faixa são menores do que aqueles da faixa que está sendo codificada, a codificação não ê realizada.

Quando os bits distribuídos de uma certa faixa são iguais aqueles da faixa sendo codificada no momento, a faixa é codificada pela primeira vez. Uma vez que a taxa de bits da camada de base é de 16 Kbps, a disponibilidade integral de bit ê de 336 bits. Assim, a quantidade total de bits usados ê calculada continuamente e a codificação é encerrada no momento que a quantidade de bit exceder a 336.

Apôs serem formados os grupamentos de bits para a camada de base (16 Kbps), são formados os grupamentos de bits para a camada de acentuação seguinte. Uma vez que as larguras de faixas limitadas são aumentadas para as cama- das mais altas, a codificação dos fatores de escala e os modelos de codificação aritmética realizam-se somente para as novas faixas adicionadas ãs faixas limitadas para a ca- mada de base. Na camada de base, os dados não codificados de bits divididos para cada faixa e os dados de bits divi- didos de uma nova faixa adicionada são codificados a partir dos MSBs na mesma maneira como na camada de base. Quando a quantidade de bit total utilizado é maior do que a quanti- dade de bit disponível, a codificação é encerrada e a pre- paração para formação dos grupamentos de bits da camada de acentuação seguinte. Nesta maneira, podem ser gerados gru- pamentos de bits para as camadas restantes de 32, 40, 48, 56 e 64 Kbps.

Será descrito agora o procedimento de decodifi- cação.

3.1. Análise e decodificação dos grupamentos de bits.

3.1.1. Decodificação de bsac_channel_stream.

A decodificação de bsac_channel_stream ê reali- zada na ordem de Get max_scale factor para Get ics_info () e aos dados Get BSAC, conforme demonstrado na Tabela 7.5.

3.1.2. Decodificação de bsac_data.

A informação lateral necessária na decodifica- ção de comprimento de quadro (frame_lenght), camada deco- dificada (encoded_layer), modelos de fator de escala e mo- delos aritméticos é decodificada no grupamento de bit, con- forme demonstrado na Tabela 7.6. 3.1.3. Decodificação de bsac_side_info.

Os grupamentos de bits com escala formados acima apresentam uma estrutura assentada. Primeiramente, a infor mação lateral para a camada de base é separada do grupamen- to de bit e então decodificada. Então, a informação de bits divididos para os componentes de freqüência quantizada con- tida no grupamento de bit da camada de base é separada do grupamento de bit e então decodificada. 0 mesmo procedimen to de decodificação daquele para a camada de base é aplica- do para outras camadas de acentuação.

1) Decodificação dos fatores de escala.

Os componentes de freqüência são divididos em faixas de fator de escala apresentando coeficientes de fre- qüência que são múltiplos de 4. Cada faixa de fator de es- cala apresenta um fator de escala. O max_scale factor é decodificado em um inteiro de 8 bits sem sinal. Para todos os fatores de escala, as diferenças enwre os fatores de es- cala e o max_scale factor são obtidas e então codificadas por aritmética. Os modelos aritméticos usados na decodifi- cação das diferenças são um dos elementos formando os gru- pamentos de bits, e são separados a partir dos grupamentos de bits já codificados. Os fatores de escala originais po- dem ser restaurados na ordem reversa do procedimento de co- dificação.

O código pseudo a seguir descreve o processo de decodificação para os fatores de escala na camada de base e as outras camadas de acentuação.

para (g=0;<g num_window_group; g + + {

para (sfb=layer_sfb [layer]; sfb< layer_sfb [layer + 1] ; sfb ++) {

sf [g"| "[sfb~] = max_scale factor - arith- metic_decoding () ; } } .

No presente, layer_sfb (camada) é uma faixa de início de fator de escala para decodificação dos fatores de escala nas camadas de acentuação respectivas, e layer_sfb (camada +1) é uma faixa de término de fator de escala.

2) Decodificação do índice de modelo aritmético.

Os componentes de freqüência são divididos em faixas de codificação apresentando coeficientes de freqüên- cias a serem codificados sem perda. A faixa de codificação ê uma unidade básica utilizada na codificação sem perda. O índice de modelo de codificação aritmética é informação nos modelos usados na decodificação/codificação aritmética dos dados de bits divididos de cada faixa de codificação, indi- cando qual modelo é usado nos procedimentos de decodifica- ção/codificação aritmética, entre os modelos listados na Tabela 4.3.

As diferenças entre um valor deslocado e todos os índices de modelo de codificação aritmética são calcula- dos e então os sinais de diferenças são codificados por a- ritmêtica utilizando os modelos listados na Tabela 4.2. No presente, entre os quatro modelos listados na Tabela 4.2, um modelo pode ser usado conforme indicado pelo valor de Ar Model_model e ê armazenado no grupamento de bits em 2 bits. O valor deslocado ê um valor de 5-bits min_ArModel armazena do no grupamento de bits. Os sinais de diferença são deco dificados na ordem reversa do procedimento de codificação e então os sinais de diferença são adicionados ao valor des- locado para restaurar os índices de modelo de codificação a ritmética.

O código pseudo seguinte descreve o processo de decodificação para os índices de modelo de codificação arit mética e ArModel (cband) nas respectivas camadas de acen- tuação .

para (sfb = layer_sfb (camada); sfb <layer_sfb

(camada + 1); sfb ++)

para (g = 0: g< num_window_group; g ++) {

faixa = (sfb *num_window_group) + g

para (i = 0; swb_offset (faixa); i <swb_offset (camada +1); i + = 4) { cband = index =cb (g, i);

if (! decode_cband(ch) (g) (cband)) {

ArModel (g) (cband) = min_ArModel + arithmetic_ decoding ()

decode_cband (ch) (g) (cband) = 1; No presente, layer_sfb (camada) é uma faixa de início de fator de escala para decodificação dos índices de modelo de codificação aritmética nas respectivas cama- das de acentuação, e layer_sfb (camada +1) ê uma faixa de término de fator de escala. 0 decode_cband(ch)(g)(cband) ê um indicativo de mostrador de se um modelo de codifica- ção aritmética tem sido decodificado (1) ou não tem sido decodificado (0).

3.1.4. Decodificação do dado de bit divivido.

As seqüências quantizadas são formadas como se- qüências de bits divididos. Os respectivos vetores quadri- dimensionais são dubdivididos em dois subvetores de acordo com seus estados. Para compressão efetiva, os dois subve- tores são codificados por aritmética na forma de codifica- ção sem perda. O modelo a ser usado na codificação aritmé- tica para cada faixa de codificação é decidido. Esta infor mação ê armazenada no ArModel.

Conforme demonstrado nas Tabelas 6.1 a 6.31, os respectivos modelos de codificação aritmética são compostos de modelos de várias ordens-baixas. Os subvetores são co- dificados usando-se um dos modelos de ordem-baixa. Os mo- delos de ordem-baixa são classificados de acordo com a di- mensão do subvetor a ser codificado, a importância de um vetor ou os estados de codificação das amostras respectivas. A importância de um vetor ê decidida pela posi- ção do bit do vetor a ser codificado. Em outras palavras, de acordo a se a informação do bit dividido é para o MSB, o MSB, o MSB seguinte, ou o LSB, a importância de um vetor difere. O MSB apresenta a maior importância e o LSB a me- nor importância. Os valores de estado de codificação das amostras respectivas são renovados conforme a codificação do vetor progrida a partir do MSB ao LSB. No início, o va- lor do estado de codificação ê inicializado em zero. Então, quando um valor de bit não-zero ê encontrado, o valor do es- tado de codificação torna-se 1.

Os dois subvetores são vetores uni a quadri-di- mensionais. Os subvetores são codificador por aritmética a partir do MSB ao LSB, a partir dos componentes de freqüência mais baixa a componentes de freqüência mais alta. Os índi- ces de modelo de codificação aritmética usados na codifica- ção aritmética são armazenados previamente no grupamento de bits na ordem da freqüência mais baixa para a freqüência mais alta, antes da transmissão dos dados de bits divididos para cada faixa de codificação em unidades de faixas de co- dificação .

O dado de bit dividido respectivo ê codificado por aritmética para obtenção dos índices de palavra-chave. Esses índices são restaurados no dado quantizado original sendo acoplados em bit utilizando-se o código pseudo a se- guir. O 'pre_state () ê um indicativo de estado de se o valor decodificado corrente é 0 ou não. 0 'snf' compre- ende a importância de um vetor decodificado. 0 '1dx0' ê um índice de palavra-chave cujo estado anterior é 0. 0 'idx1' ê um índice de palavra-chave cujo estado anterior é 1. 0 'dec_sample O1 é o dado decodificado. 0 'start_i' ê a li- nha para (i = start_i; i< (start_i + 4); i ++) {

if (pre_state (i)){

if (idxl & 0 χ 01)

dec_sample (i)| = (1 < <(snf-l))

idxl > >= 1;

}

else {

if (idx0 & 0 χ 01)

dec_sample (i)| = (1 < <(snf-l))

idx0 > >= 1;

}

Enquanto o dado de bit dividido dos componentes de freqüência quantizados é codificado a partir do MSB ao LSB, quando os bits de sinal de coeficientes de freqüência não-zero são codificados por aritmética. Um bit de sinal negativo (-) é representado por 1 e um bit de sinal positi- vo (+) ê representado por 0.

Por conseguinte, se o dado de bit dividido é de- codificado por aritmética em um decodificador e um valor de bit não-zero decodificado por aritmética ê encontrado pri- meiro, a informação do sinal no grupamento de bit se dá em seguida, i.ê., acode_sign. 0 bit_sign é decodificado por artmética usando esta informação com os modelos listados na Tabela 5.9. Se o sign_bit ê 1, a informação de sinal ê da- da ao dado quantizado (y) formado pelo acoplamento do dado separado como se segue.

<formula>formula see original document page 96</formula>

3.2. Quantização Inversa.

A porção de quantização inversa restaura os fa- tores de escala decodificados e os dados quantizados em si- nais apresentando as magnitudes originais. O procedimento de quantização inverso ê descrito nos padrões AAC.

3.3. Mapeamento de Freqüência/Tempo.

A porção de mapeamento de freqüência/tempo con- verte por inversão sinais de áudio de um domínio de freqüên cia em sinais de um domínio temporal de modo a serem repro- duzidos pelo usuário. A fórmula para mapeamento do sinal do domínio de freqüência em sinal de domínio temporal é definida nos padrões AAC. Ainda, vários itens tal como uma janela relacionada a mapeamento são também descritos nos padrões AAC. A modalidade mencionada acima da invenção presen- te pode ser formada como um programa executável em um com- putador. 0 programa pode ser armazenado em um meio de re- gistro tal como um CD-ROM, um disco rígido, um disco flexí- vel ou uma memória. 0 meio de registro encontra-se comer- cialmente disponível. 0 meio de registro encontra-se evi- dentemente dentro do escopo da invenção presente.

A invenção presente pode ser personificada em um computador digital de finalidades genéricas que está rodan- do um programa a partir de um meio de uso de computador, in cluindo mas não limitado ao meio de armazenagem tal como me io de armazenagem magnética (por exemplo, discos flexíveis, discos rígidos de ROM, etc.), meiode leitura ótica (por e- xemplo, CD-ROMs, DVDs, etc.) e ondas condutoras (por exem- pio, transmissões via Internet).

Portanto, a invenção presente pode ser personi- ficada como um meio de uso de computador apresentando meio de código de programa de leitura por computador incorporado no mesmo para codificação de uma seqüência de dados digi- tais de um número pré-determinado, o meio de código de pro- grama de leitura por computador no meio de uso de computa- dor compreendendo meio de código de programa de leitura por computador para fazer com que um computador execute proces- samento de sinal dos sinais de entrada de áudio e quantiza- ção dos mesmos para cada faixa de codificação prê-determi- nada, e meio de código de programa de leitura por computa- dor para fazer com que um computador execute empacotamento do dado quantizado para gerar grupamentos de bits, em que a etapa de geração de grupamento de bits compreende codifica- ção do dado quantizado correspondendo a camada de base, co- dificação do dado quantizado correspondendo a camada de a- centuação a seguir da camada de base codificada e o dado quantizado restante não - codificado devido a um limite de tamanho de camada e fazendo parte da camada codificada, e realizando em seqüência as etapas de codificação de camada para todas camadas de acentuação para formação de grupamen tos de bits, em que a etapa de codificação de camada de ba- se, a etapa de codificação de camada de acentuação e a eta- pa de codificação em seqüência são realizadas de modo que a informação lateral e o dado quantizado correspondendo a uma camada a ser codificada são representadas por dígitos de um mesmo número prê-determinado; e então codificadas por a- ritmêtica utilizando um modelo probabilístico pré-determi- nado na ordem indo de seqüências MSB a seqüências LSB, a in formação lateral contendo fatores de escala e modelos pro- babilísticos a serem usados na codificação aritmética. Um programa funcional, segmentos de código e código, usados para implementar a invenção presente podem ser derivados por um programador especializado a partir da descrição da invenção aqui contida.

De acordo com a invenção presente, enquanto uti- lizando algoritmo de áudio convencional tal como os padrões MPEG-2 AAC, somente porção de codificação sem perda ê modi- ficada para possibilitar a escala.

Também, uma vez que seja usado o algoritmo de áudio, a operação necessária para implementação da inven- ção presente é simplificada.

Uma vez que os grupamentos de bits possam ser incorporados em escalas, um grupamento de bit pode conter vários grupamentos de bits apresentando várias taxas de bits. Se a presente invenção é combinada com os padrões AAC, quase que pode ser obtida a mesma qualidade de áudio ã taxa de bit da camada de topo.

Também, uma vez que a codificação ê realizada de acordo com a importância da quantização de bits, ao in- vés de realizar a codificação apôs o processamento da di- ferença entre os sinais quantizados da camada anterior e o sinal original, para cada camada, a complexidade da apare- lhagem de codificação ê reduzida.

Uma vez que um grupamento de bit contém múlti- plos grupamentos de bits, os grupamentos de bits para vá- rias camadas podem ser gerados simplesmente e a complexi- dade de um transcodificador é reduzida.

Se a taxa de bit é reduzida, devido a faixas limitadas, a complexidade de um filtro, que ê uma fonte principal da codificação e decodificação complexa, é con- sideravelmente diminuída. Conseqüentemente, a complexidade de uma aparelhagem de codificação e decodificação é diminu- ída.

Também, de acordo com o desempenho dos decodifi- cadores do usuário e a congestão/largura de faixa dos ca- nais de transmissão ou por solicitação do usuário, as taxas de bits ou a complexidade podem ser controlados.

Para satisfazer várias solicitações de usuário, são formados grupamentos de bits flexíveis. Em outras pa- lavras, através de solicitação do usuário, a informação pa- ra as taxas de bits de várias camadas ê combinada com um grupamento de bit sem sobreposição, fornecendo dessa forma grupamentos de bits apresentando boa qualidade de áudio. Também, nenhum conversor é necessário entre um terminal de transmissão e um terminal de recepção. Ainda, qualquer es- tado dos canais de transmissão e várias solicitações do u- suário podem ser acomodadas.

Claims

1. PROCESSO DE CODIFICAÇÃO DE ÁUDIO COM ESCALA, para codificação dos sinais de áudio em um grupamento de dados assentados apresentando uma camada de base e camadas de acentuação de um número pré—determinado, compreendendo as etapas de: — sinais de entrada de áudio de processamento de sinal(200), e quantização(220) dos mesmos para cada faixa de codificação pré-determinada; e — empacotamento(240) dos dados quantizados para geração dos grupamentos de bits, em que a etapa de geração de grupamento de bits é caracterizado por compreender: — codificação dos dados quantizados (330-0) correspondendo a camada de base; — codificação dos dados quantizados(330-1) correspondendo a camada de acentuação seguinte da camada de base codificada e os dados quantizados restantes não-codifiçados devido a um limite de tamanho de camada e fazendo parte â camada codificada; e — realizar em seqüência as etapas de codificação de camada para todas as camadas de acentuação para formação de grupamentos de bits, em que a etapa de codificação da camada de base, a etapa de codificação de camada de acentuação e a etapa de codificação em seqüência são realizadas de modo que a informação lateral (310-0, 310-1, 310-N) e os dados quantizados (330-0, 330-1, 330-N) correspondendo a uma camada a ser codificada são representados por dígitos de um mesmo número pré-determinado; e — e então codificados por aritmética utilizando um modelo probabilístico pré-determinado na ordem indo as seqüências MSB às seqüência LSB, em consideração à significância de bits, a informação lateral (310-0, 310-1, 310-N) contendo fatores de escala e modelos probabilísticos à serem usados na codificação aritmética.

2. PROCESSO de codificação de áudio com escala, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa de codificação dos fatores de escala compreender as etapas de: — obtenção do fator de escala máxima; e — obtenção das diferenças entre o fator de escala máxima e os respectivos fatores de escala e codificação aritmética das diferenças.

3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os modelos probabilísticos listados nas Tabelas de 5.1 a 5.4 serem usados na etapa de codificação aritmética das diferenças.

4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os modelos probabilisticos listados nas Tabelas de 6.1 a 6.31 serem usados na etapa de codificação aritmética.

5. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a codificação da informação para os modelos probabilisticos ser realizada pelas etapas de: — obtenção do valor mínimo dos valores de informação de modelo probabilístico; — obtenção das diferenças entre a informação de modelo probabilístico mínimo e os valores de informação de modelo respectivo e codificação aritmética das diferenças.

6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por os modelos probabilisticos listados nas Tabelas de 5.5 a 5.8 são usados na etapa de codificação aritmética.

7. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por quando o dado quantizado ser composto do dado do sinal e o dado de magnitude, a etapa de codificação compreender as etapas de: — codificação por um processo de codificação pré determinado das seqüências de bits mais significantes compostas dos bits mais significantes do dado de magnitude do dado quantizado representado pelo mesmo número de bits; - codificação dos dados de sinais correspondendo a dados não—zeros entre as seqüências de bits mais significantes; - codificação das seqüências de bits mais significantes entre o dado de magnitude não-codifiçado do dado digital, por um processo de codificação pré- determinado; - codificação do dado de sinal não—codificado entre o dado de sinal correspondendo a dado de magnitude não—zero entre as seqüências de bits; e - realização da etapa de codificação de dado de magnitude e da etapa de codificação de dado de sinal nos respectivos bits do dado digital.

8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por um modelo probabilistico apresentar um tamanho de 2 e valores de freqüência acumulativa de 8192 e 0 ser usado na etapa de codificação aritmética do dado de sinal.

9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por as etapas de codificação serem realizadas pelos bits de acoplagem compondo as seqüências de bits respectivas para o dado de magnitude e o dado de sinal, em unidades de bits de um número pré—determinado.

10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o número de bits ser 4.

11. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 e 10, caracterizado por um vetor quadri— dimensional acoplado em unidades de bits ser dividido em dois subvetores de acordo a seus pré—estados na codificação das amostras respectivas.

12. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a taxa de bits da camada de base ser de 16 Kbps e a taxa de bits de interface ser de 8 Kbps.

13. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a taxa de bits ser de 16 Kbps e a taxa de bits de interface ser de 1 Kbps.

14. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a informação de cabeçalho utilizada habitualmente para todas as faixas e a informação lateral e as freqüências quantizadas necessárias para a camada respectiva serem formadas pela informação de bit dividido para serem então codificadas para apresentarem uma estrutura assentada.

15. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a quantização ser realizada pelas etapas de: — conversão (200) dos sinais de entrada de áudio de um domínio temporal em sinais de um domínio de freqüência; — acoplagem(210) dos sinais convertidos em sinais de subfaixas pré—determinadas através do mapeamento de freqüência/tempo e calculando um limite de operação de substituição a cada subfaixa; e — quantização(220) dos sinais para cada faixa de codificação pré—determinada de forma que o ruído de quantização de cada faixa é menor do que o limite de operação de substituição.

16. APARELHAGEM DE CODIFICAÇÃO DE ÁUDIO COM ESCALA, compreendendo: — uma porção de quantização(230) para o processamento de sinal dos sinais de entrada de áudio e quantização dos mesmos para cada faixa de codificação, a aparelhagem sendo caracterizada por compreender: — uma porção de empacotamento de bit(240) para geração de grupamentos de bits através de limitação de faixa para uma camada de base de forma a apresentarem escala, informação lateral de codificação (310-0, 310-1, - 310-N) correspondendo a camada de base, codificação da informação quantizada (330-0, 330-1, 330-N) em seqüência a partir da seqüência de bit mais significante para a seqüência de bit menos significante, e a partir dos componentes de freqüência mais baixa aos componentes de freqüência mais alta, em consideração à significância de bits, e codificação da informação lateral correspondendo a camada de acentuação a seguir da camada de base e do dado quantizado, para realização da codificação em todas as camadas.

17. APARELHAGEM, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a porção de quantização(230) compreender: — uma porção de mapeamento de freqüência/tempo(200) para conversão dos sinais de entrada de áudio de um domínio temporal em sinais de um domínio de freqüência; — uma porção psicoacústica(210) para acoplagem dos sinais convertidos pelos sinais de sub—faixas pré— determinadas através do mapeamento de freqüência/tempo e calculando um limite de operação de substituição a cada sub—faixa utilizando um fenômeno de operação de substituição gerado pela interação dos respectivos sinais; e — uma porção de quantização(220) para quantização dos sinais para cada faixa de codificação pré—determinada, enquanto o ruído de quantização de cada faixa é comparado com o limite de operação de substituição.

18. PROCESSO DE DECODIFICAÇÃO DE ÁUDIO COM ESCALA, para decodificação dos dados de áudio codificados para apresentarem taxas de bits assentadas, compreendendo os dados quantizados em sinais apresentando as magnitudes originais e converter(420) inversamente os sinais quantizados em sinais de um domínio temporal, o processo sendo caracterizado por compreender as etapas de: — decodificação(400) da informação lateral (310-0, - 310-1, 310-N) apresentando pelo menos fatores de escala e codificação aritmética da informação de modelo distribuído para cada faixa, na ordem de criação das camadas nos grupamentos de dados apresentando taxas de bits assentadas, através de análise da importância dos bits compondo os grupamentos de dados, a partir dos bits significantes superiores aos bits significantes inferiores, utilizando os modelos de codificação aritmética correspondendo aos dados quantizados (330-0, 330-1, 330-N); — restauração(410) dos fatores de escala decodificados.

19. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por os grupamentos de bits serem decodificados em unidades de vetores quadri—dimensionais.

20. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por os vetores quadri—dimensionais serem restaurados a partir de dois subvetores decodificados por aritmética de acordo com os estados de codificação das respectivas amostras.

21. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por os modelos probabilísticos listados nas Tabelas de 6.1 a 6.31 serem utilizados na etapa de decodificação aritmética.

22. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por a decodificação(200) dos fatores de escala serem realizadas pelas etapas de: — decodificação do fator de escala máximo no grupamento de bits, decodificação aritmética das diferenças entre o fator de escala máximo e os fatores de escala respectivos, e subtração das diferenças a partir do fator de escala máximo.

23. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por os modelos probabilisticos listados nas Tabelas de 5.1 a 5.4 serem usados na etapa de decodificação aritmética.

24. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por a decodificação(400) dos índices de modelo aritmético ser realizada pela decodificação do índice de modelo aritmético mínimo no grupamento de bits, decodificação das diferenças entre o índice mínimo e os respectivos índices na informação lateral das camadas respectivas, e adicionando o índice mínimo e as diferenças.

25. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por os modelos probabilisticos listados nas Tabelas de 5.5 a 5.8 serem utilizados na etapa de decodificação aritmética.

26. APARELHAGEM DE DECODIFICAÇÃO DE ÁUDIO COM ESCALA, compreendendo dados quantizados em sinais apresentando as magnitudes originais e uma porção de mapeamento de freqüência/tempo(420) para conversão inversamente dos sinais quantizados de um domínio de freqüência em sinais de um domínio temporal, a aparelhagem sendo caracterizada por compreender: - uma porção de análise de grupamento de bits (400) para decodificação da informação lateral (310-0, 310-1, 310-N) apresentando pelo menos fatores de escala e informação de modelo aritmético e dados quantizados (330-0, 330-1, 330-N), na ordem de criação das camadas nos grupamentos de bits assentados mediante analisar a significância de bits compondo os grupamentos de bits, a partir de bits de signif icância superior para bits de significância inferior; — uma porção de quantização inversa(410) para restauração dos fatores de escala decodificados.