BRPI0520802B1 - Equipamento e método para a sintetização de três canais de saída usando dois canais de entrada - Google Patents

Abstract

equipamento e método para a sintetização de três canais de saída usando dois canais de entrada. para a sintetização de pelo menos três canais de saída usando dois canais estéreo de entrada, os canais estéreo de entrada são analisados (15) para detectar as componentes de sinal que ocorrem em ambos os canais de entrada. um gerador de sinais (16) opera para introduzir pelo menos uma parte das componentes do sinal detectado no segundo canal (12b) associado ao segundo alto-falante em um esquema pretendido de alto-falantes, que está posicionado entre um primeiro e um terceiro alto-falante no esquema de alto-falantes. quando, entretanto, o envio de todas as componentes do sinal detectado resultar em uma situação de clipping, então somente parte das componentes do sinal detectado é enviada ao segundo canal como um canal central real e o restante é localizado no primeiro e no terceiro canais como um canal central fantasma.

Description

Especificação [001] A presente invenção se refere a sintetizadores multicanais e, particularmente, a dispositivos que geram três ou mais canais de saída usando dois canais estéreo de entrada.

[002] O material de áudio multicanais está se tornando mais e mais popular também no ambiente doméstico do consumidor.

Isto se deve principalmente ao fato que os filmes em DVD oferecem som multicanais 5.1 e, portanto, mesmo os usuários domésticos freqüentemente instalam sistemas de playback de áudio, que são capazes de reproduzir áudio multicanais. Esta instalação consiste, por exemplo, de 3 alto-falantes L, C, R na frente, 2 alto-falantes

Ls, Rs na traseira e um canal de ampliação de baixa freqüência LFE e provê várias vantagens bem conhecidas com relação à reprodução estéreo de 2 canais, por exemplo:

melhor estabilidade de imagem frontal, mesmo fora da posição ideal central de audição devido ao canal central (maior sweet-spot = posição ideal de audição);

maior sentido de envolvimento do ouvinte criado pelos altofalantes traseiros.

[003] Entretanto, existe uma grande quantidade de conteúdo de áudio legado, que consiste somente de dois canais de áudio (estéreo), por exemplo, em Compact Discs (CDs).

[004] Para fazer o playback do material de áudio legado de dois canais em uma instalação 5.1 multicanais, existem duas opções básicas:

1. Reproduzir os sinais estéreo dos canais

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2/22 esquerdo e direito nos alto-falantes L e R, respectivamente, isto é, fazer o playback no modo legado. Esta solução não se aproveita das vantagens da instalação do alto-falante estendido (Altofalantes central e traseiro).

2. Pode ser usado um método para converter os dois canais do material conteúdo em um sinal multicanais (isto pode acontecer em vôo ou por meio de pré-processamento) que faz uso de todos os alto-falantes 5.1 e assim beneficia-se das vantagens anteriormente discutidas da instalação multicanais.

[005] A solução número 2 tem claramente vantagens sobre a número 1, também tem mais problemas, especialmente com respeito à conversão dos dois canais frontais (Direito e Esquerdo = LR) em três canais frontais (Multicanais Esquerdo, Central e Direito =

L'C'R').

[006] Uma boa solução de conversão LR em L'C'R' deve preencher os seguintes requisitos:

1) Recriar uma imagem similar, porém mais estável no L'C'R' do que no caso do playback LR, o canal Central reproduzirá todos os eventos sonoros que normalmente são percebidos como vindo do meio, entre os alto-falantes Esquerdo e

Direito, caso o ouvinte estiver no sweet spot. Além disso, os sinais nas posições frontais esquerdas serão reproduzidos pelo

L'C', e os sinais nas posições frontais direitas serão reproduzidos pelo R'C', respectivamente, (ver J.M. Jot and C.

Avendano, Spatial Enhancement of Audio Recordings, AES 23rd

Conference, Copenhagen, 2003).

2) A soma da energia acústica emitida pelos canais L'C'R' deve ser igual à soma da energia acústica dos canais

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3/22 fonte LR de maneira a obter uma impressão sonora igualmente alta tanto de L'C'R como de LR. Supondo características iguais em todos

os canais	de	reprodução,	isto se traduz	em que a soma	da	energia
elétrica	dos	canais L'	C'R' deve ser	igual à soma	da	energia
elétrica	dos	canais fonte LR.
[007]		Devido	à exigência n°	1, os sinais	dos	canais

Esquerdo e Direito podem ser misturados em um único (simples) canal central. Isto é particularmente verdade, se os sinais dos canais Esquerdo e Direito forem quase idênticos, isto é, representam uma fonte sonora fantasma no meio do estágio sonoro frontal. Esta imagem fantasma é agora substituída por uma imagem real gerada pelo alto-falante Central. Devido ao requisito n° 2, este sinal Central deverá transportar a soma da energia Esquerda e

Direita. Se o nível dos sinais do canal Esquerdo ou Direito estiver próximo da amplitude máxima que pode ser transmitida pelo canal (= 0 dBFS; dBFS = dB Escala Cheia), a soma dos níveis de ambos os canais ultrapassará o nível máximo, que pode ser representado pelo canal/sistema. Isto normalmente resulta no efeito indesejado de clipping.

[008] A situação de clipping está mostrada na Fig. 6. A

Fig. 6 ilustra uma forma de onda temporal de um sinal 60 processada por um processador tendo um limite positivo máximo 61a e um limite negativo máximo 61b. Dependendo da capacidade do processador digital que processa o sinal digital, o limite positivo máximo e limite negativo máximos podem ser +1 e -1. De maneira alternativa, quando um processador digital é usado representando os números em inteiros, o limite positivo máximo será 32768, correspondendo a 2¹⁵, e o limite negativo máximo será Petição 870180150684, de 12/11/2018, pág. 15/34

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32768 correspondendo a -2¹⁵.

[009] Como um sinal de forma de onda temporal é representado por uma sequência de amostras, cada amostra sendo um número digital entre -32768 e +32768, fica muito claro que maiores números podem ser obtidos quando, por um determinado tempo, o primeiro canal tiver um valor bastante alto e o segundo canal também tiver um valor bastante alto, e quando esses valores bastante altos forem somados. Teoricamente, o número máximo obtido por esta adição dos dois canais pode ser 65536. Entretanto, o sinal digital não pode representar este alto número. Em vez disso, o processador digital somente representará números iguais ao limite positivo máximo ou ao limite negativo máximo. Portanto, o processador de sinal digital realiza o clipping de maneira que um número maior ou igual ao limite positivo máximo ou ao limite negativo máximo seja substituído por um número igual ao limite positivo máximo e ao limite negativo máximo para que, com relação à Fig. 6., apareça a situação ilustrada. Dentro de uma porção de tempo de clipping 62, a forma de onda 60 não tem sua forma natural (senoidal), mas achatada ou serrilhada. Quando esta forma de onda serrilhada é avaliada a partir do ponto de vista espectral, tornase claro que este clipping no domínio do tempo resulta em fortes componentes harmônicos causados por uma magnitude de alto gradiente no início e no final da porção de tempo de clipping 62.

[0010] Este clipping digital não está relacionado com a instalação do replay, isto é, com o amplificador e os altofalantes usados para obter o sinal de áudio. Entretanto, cada combinação de amplificador/alto-falante tem também somente uma faixa linear limitada, e, quando esta faixa linear é ultrapassada

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5/22 por um sinal processado, ocorre também um tipo de clipping, que pode ser evitado usando o conceito do invento.

[0011] Em qualquer caso, a ocorrência de clipping introduz pesadas distorções no sinal de áudio, que muito degradam a qualidade do som percebido. Assim, a ocorrência de clipping deve ser evitada. Isto se deve mais ao fato que o aperfeiçoamento do som tornando um sinal estéreo por meio de uma instalação

multicanais como	por	um sistema de	alto-falantes	5.1 é pequeno,
quando comparado	às	distorções de	clipping	muito	perturbadoras.
Portanto, quando	não	for possível	garantir	a não	ocorrência do

clipping, é preferível somente usar os alto-falantes esquerdo e direito da instalação multicanais para prover um sinal estéreo.

[0012] Existem soluções da técnica anterior para superar este problema de clipping.

[0013] Uma solução simples para a superação deste problema é a medição de todos os canais igualmente até um nível em que nenhum dos sinais de canais (especialmente o sinal Central) ultrapasse o limite 0 dBFS. Isto pode ser feito estaticamente por meio de um valor fixado pré-definido. Nesse caso, o valor fixado também deve ser válido para as situações de pior caso, onde o canal Esquerdo e Direito têm níveis máximos. Para a conversão média de LR em L'C'R', isto leva a uma versão L'C'R' significativamente mais silenciosa que o estéreo LR original, que é indesejável, especialmente quando os usuários estiverem trocando entre a reprodução estéreo e multicanais. Este comportamento pode ser observado nos decodificadores de matriz disponíveis no comércio (Decodificador Dolby ProLogicII e Logic7) que podem ser usados como conversores LR para L'C'R'. Ver a Publicação Dolby:

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Dolby Surround Pro Logic II Decoder - Principies of Operation, htp://www.dolby.com/assets/pdf/tech_library/2 09_Dolby_Surround_Pro _Logic_II_Decoder_Principles_of_Operation.pdf or Griesinger, D.:

Multichannel Matrix Surround Decoders for Two-Eared Listeners,

101^st AES Convention, Los Angeles, USA, 1996, Preprint 4402.

[0014] Uma outra solução simples é usar a compressão de faixa dinâmica para limitar dinamicamente (dependendo do sinal) o sinal de pico, algumas vezes denominado limitador. Uma desvantagem desta abordagem é que a faixa dinâmica verdadeira do programa de áudio não é reproduzida, mas submetida à compressão (ver Digital Audio Effects DAFX; Udo Zõlzer, Editor; 2002; Wiley &

Sons; p. 99ff: Limiter).

[0015] O problema de redução (downscaling) é indesejável, já que reduz o nível ou o volume de um som quando comparado ao nível do sinal original. Para evitar completamente qualquer ocorrência, mesmo teórica, de clipping, é necessário reduzir todos os canais por um fator de escalação igual a 0,5.

Isto resulta em um nível de saída muito reduzido do sinal multicanais quando comparado ao sinal original. Quando somente este sinal multicanais reduzido é ouvido, é possível compensar esta redução de nível aumentando a amplificação do amplificador de som. Entretanto, quando é feita a comutação entre várias fontes, o sinal estéreo (legado) parecerá muito alto para o ouvinte, quando é feito o replay usando a mesma instalação de amplificação do amplificador da reprodução multicanais.

[0016] Assim, o usuário deveria pensar em reduzir a instalação de amplificação de seu amplificador antes de mudar de uma representação multicanais de um sinal estéreo para uma

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7/22 representação estéreo verdadeira do sinal estéreo, para não prejudicar seus ouvidos ou seu equipamento.

[0017] O outro método da técnica anterior que usa a compressão de faixa dinâmica evita efetivamente o clipping.

Entretanto, o próprio sinal de áudio é alterado. Assim, a compressão dinâmica leva a um sinal não autêntico de áudio, que, mesmo quando os problemas apresentados não sejam tão perturbadores, é questionável a partir de um ponto de vista de autenticidade.

[0018] Trata-se de um objetivo da presente invenção prover um conceito aperfeiçoado de síntese multicanais usando dois canais de entrada.

[0019] Este objetivo é alcançado por meio de um equipamento de sintetização de acordo com a reivindicação 1, um método para a sintetização de acordo com a reivindicação 11, equipamento de sintetização de acordo com a reivindicação 12 ou um método para a sintetização de acordo com a reivindicação 13.

[0020] A presente invenção se baseia no achado que, para superar o problema de clipping e, não obstante, para obter as vantagens decorrentes do replay de um sinal estéreo usando três ou mais canais de uma instalação multicanais, o canal central é gerado normalmente, isto é, recebe eventos sonoros localizados entre os alto-falantes esquerdo e direito, que também são denominados de distribuição de centro real. Entretanto, quando o centro real entrasse na faixa de clipping, somente uma parte da energia das componentes do sinal que representa os eventos na metade da instalação de áudio seria enviada ao canal central. O restante da energia desses eventos sonoros seria enviado de volta

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8/22 para o primeiro e o terceiro (ou esquerdo e direito) canais ou ali ficaria desde o início.

[0021] Assim, por um horizonte temporal em que o clipping possa ocorrer, quando os dois/três procedimentos de upmix forem realizados sem modificações, o canal central é reduzido até um nível abaixo ou igual ao nível máximo possível sem clipping.

Não obstante, a parte/energia faltante do sinal, que não pode ser apresentada pelo canal central, é reproduzida pelo canal esquerdo e pelo canal direito como o centro virtual ou centro fantasma.

[0022] Os sinais do centro real e do centro virtual são então acusticamente combinados durante o playback, recriando o centro pretendido sem clipping. Essa mixagem do centro real com o centro virtual resulta em uma melhor imagem frontal, mais estável, de um sinal de áudio estéreo, isto é, em um sweet spot aumentado, apesar de o sweet spot não ser tão grande como se não houvesse nenhum centro fantasma. Entretanto, o processo do invento não apresenta problemas de clipping, já que o restante da energia não processável dentro do segundo canal devido ao problema de clipping não é perdido, mas apresentado pelos canais esquerdo e direito originais.

[0023] Deve ser notado aqui que, para qualquer das situações, a energia dos canais esquerdo e direito na instalação multicanais é menor que a energia nos canais esquerdo e direito originais, já que a energia do canal central é retirada dos canais esquerdo e direito. Portanto, mesmo quando, de acordo com a presente invenção, uma parte da energia remanescente é retornada para os canais de saída esquerdo e direito, nunca haverá um problema de clipping com esses canais.

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9/22 [0024] Uma outra vantagem da presente invenção é que a geração do sinal do invento é feita de maneira que, em uma configuração preferida, a energia acústica ou elétrica total dos três canais de saída gerados (e dos outros canais de saída gerados opcionalmente, como Ls, Rs, Cs, LFE, ...) é preservada com relação à energia do sinal estéreo original. Pode ser garantida a mesma intensidade acústica geral, independente da forma de apresentação do sinal, isto é, se o sinal é apresentado usando uma instalação estéreo com somente dois alto-falantes ou se o sinal é apresentado usando uma instalação multicanais com mais que dois alto-falantes.

[0025] Além disso, a geração do sinal do invento e a distribuição da energia sonora do canal central e dos canais esquerdo e direito é dinamicamente aplicada somente se o clipping se tornar inevitável, isto é, se o segundo canal central não se alterar completamente em situações que não sejam realizadas por clipping, isto é, quando os valores de amostragem do segundo canal permanecerem abaixo, ou forem somente iguais ao limite máximo.

[0026] Além disso, a combinação acústica resultante do centro real com o centro fantasma produz um sinal muito mais próximo à configuração ideal de três canais, isto é, três canais sem clipping ou três canais em que sejam viáveis os valores de amostragem sem quaisquer limites min/máx. Portanto, a imagem do som do invento, em configurações preferidas, não é nem diferente em nível quando comparada ao sinal de entrada estéreo nem não autêntica como seria o caso ao usar um limitador ou um simples

Clipper.

[0027] As configurações preferidas da presente invenção são subseqüentemente explicadas com relação aos desenhos anexos,

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10/22 em que:

A Fig. 1 ilustra um equipamento para a sintetização dos canais superiores de acordo com a configuração preferida da presente invenção;

A Fig. 2a é uma configuração preferida do gerador de sinais da Fig. 1 dotado de um pós-processador;

A Fig. 2b é uma implementação preferida do pósprocessador da Fig. 2a;

A Fig. 3 é uma outra configuração do gerador de sinais do invento tendo um controle upmixer iterativo;

A Fig. 4 é uma outra configuração do gerador de sinais do invento operando completamente no domínio de parâmetros;

A Fig. 5 é um exemplo de um sistema sonoro 5.1 opcionalmente também dotado de um canal central surround C_s;

A Fig. 6 é uma ilustração de uma forma de onda serrilhada;

A Fig. 7 é uma ilustração esquemática da situação energética do sinal de entrada original de dois canais e do sinal de saída de três canais antes e depois do clipping; e

A Fig. 8 ilustra um analisador preferido de canais de entrada.

[0028] A Fig. 1 ilustra uma configuração preferida de um equipamento do invento para a sintetização de três canais de saída usando dois canais de entrada, onde um segundo canal dos três canais de saída tem a função de alto-falante em uma instalação de replay de áudio, e está posicionado entre dois alto-falantes, que devem receber o primeiro canal de saída e o terceiro canal de saída. Os canais de entrada estão indicados por 10a, canal que

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11/22 pode ser, por exemplo, o canal esquerdo L e 10b para o segundo canal, que pode ser o canal direito R. Os canais de saída são indicados por 12a para o canal direito, 12b para o canal central e

12c para o canal esquerdo. Podem ser gerados outros canais de saída como um canal esquerdo de saída surround 14a, um canal direito de saída surround 14b e um canal de ampliação de baixa freqüência 14c. A disposição dos alto-falantes correspondentes para esses canais está mostrada na Fig. 5. No meio desses altofalantes 12a, 12b, 12c, 14a, 14b está um sweet spot 50. Quando um ouvinte está posicionado dentro do sweet spot, terá uma excelente impressão sonora.

[0029] Também é possível adicionar um canal central surround 51 C_s, que esteja posicionado entre o canal surround esquerdo 14a e o canal surround direito 14b. O sinal do canal surround central 51 pode ser calculado usando o mesmo processo de cálculo do sinal do canal central 12b. Portanto, os métodos do invento também podem ser também aplicados para o cálculo do canal surround central para evitar o clipping no canal surround central.

[0030] Deve ser notado que o processo do invento é utilizável para cada constelação de canais de áudio, onde são usados dois canais de entrada para duas diferentes posições espaciais em uma instalação de replay e onde são gerados três canais de saída usando esses dois canais de entrada, onde o segundo canal dos três canais se localiza entre dois outros altofalantes na instalação de replay, que são providos com o primeiro e o terceiro sinais de canais de entrada.

[0031] O equipamento sintetizador do invento da Fig. 1 inclui um analisador de canal de entrada 15 para analisar os dois

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12/22 canais de entrada para determinar as componentes do sinal que ocorrem em ambos os canais de entrada. Essas componentes de sinal que ocorrem em ambos os canais de entrada podem ser usadas para construir o real canal central, isto é, podem ser apresentadas por meio do canal central C mostrado na Fig. 5. Tipicamente, um sinal estéreo inclui algumas dessas componentes de sinal monofônico como uma pessoa falando ou, quando são considerados sinais musicais, um cantor ou um instrumento solo posicionado na frente de uma orquestra e, portanto, posicionado em frente à audiência.

[0032] Além disso, o equipamento sintetizador do invento inclui um gerador seletor de tempo e de freqüência e também dependente do gerador de sinal 16 para a geração dos três canais de saída 12a, 12b, 12c usando os dois canais de entrada 10a, 10b e as informações nas componentes do sinal detectado que ocorrem em ambos os canais de entrada, como providas pela linha 13.

Particularmente, o gerador de sinais do invento opera para enviar as componentes do sinal detectado, pelo menos parcialmente, para o segundo canal. Além disso, o gerador opera para somente enviar uma porção das componentes do sinal detectado para o segundo canal, onde existe uma situação em que o envio completo das componentes do sinal detectado resultaria em ultrapassar o limite máximo.

[0033] Portanto, o segundo canal de saída tem uma porção de tempo, que somente inclui uma parte das componentes do sinal detectado para evitar o clipping, enquanto em uma porção diferente do segundo canal de saída, todas as componentes do sinal detectado foram enviadas para o segundo canal de saída. O restante das componentes do sinal detectado está incluído no primeiro e no terceiro canais de saída e, portanto, forma o centro fantasma

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13/22 quando esses canais são apresentados pela instalação do altofalante, por exemplo, mostrada na Fig. 5.

[0034] Dependendo da implementação do conceito do invento, a porção das componentes do sinal detectado localizada no segundo canal, e o restante das componentes do sinal detectado localizador no primeiro e terceiro canais pode ser uma porção da energia ou porção da freqüência ou qualquer outra porção, de maneira que o segundo canal somente inclui uma porção das componentes do sinal detectado e não terá nenhum valor acima do limite máximo e, portanto, não induzirá nenhuma distorção de clipping.

[0035] A Fig. 2a ilustra uma configuração preferida do analisador de sinais do invento 16 da Fig. 1. Particularmente, na configuração da Fig. 2a, o analisador de sinais inclui um upmixer

2-3 16 que realiza um processo de upmixing controlado pelo analisador dos canais de entrada 15 da Fig. 1. A saída do upmixer

2-3 L, R, C são os canais upmixed. Entretanto, o canal C pode estar submetido a clipping, já que o canal C é gerado usando um processo de adição, em que as componentes do sinal do canal esquerdo e do canal direito são adicionadas.

[0036] O canal central C é enviado para um detector de clipping 16d, que o envia a um pós-processador 16c, que também recebe as informações sobre as componentes do sinal detectado.

Particularmente, o detector de clipping 16b opera para examinar a forma da onda temporal do canal central 12c.

[0037] Dependendo da implementação, o detector de clipping pode ser construído de várias formas. Quando é suposto que o gerador de sinais da Fig. 2a pode processar números com

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14/22 magnitude maior que um limite máximo predeterminado, então o detector de clipping 16b simplesmente examina a forma de onda temporal para ver se existem maiores números que o limite máximo do estágio subseqüente de processamento. Quando esta situação é detectada, o pós-processador 16c é ativado pela linha de ativação

16d de maneira a iniciar o pós-processamento, para que a energia do canal central seja reduzida e a energia dos canais esquerdo e direito seja aumentada, para que os três canais de saída 12a, 12b,

12c sejam finalmente produzidos pelo pós-processador 16c. Assim, de acordo com a configuração da Fig. 2a, é feito normalmente o processo de conversão de LR para LCR. 0 sinal do canal central interno de primeiro estágio 20b é analisado para verificar se o clipping ocorreria se tivesse que ser enviado como um sinal externo como em um formato AES/EBU ou SPDIF. Quando isto acontece, uma parte do sinal 20b é removida no pós-processador 16c, resultando em um sinal central do canal modificado 12b e distribuído ao invés de para os canais esquerdo e direito 20a, 20c intermediários como uma contribuição do centro fantasma. Depois do pós-processamento, o sinal do canal central 12b fica novamente abaixo de 0 dBFS.

[0038] Uma configuração preferida do pós-processador 16c é mostrada na Fig. 2b. O canal central 20b depois do upmixer 16a entra em um extrator de partes 25. O extrator de partes recebe as informações 13 sobre as componentes do sinal detectado e de um sinal de controle pela linha 16d a partir do detector de clipping, que também pode incluir uma indicação de uma quantidade de extração. De maneira alternativa, a quantidade de extração por etapa de iteração pode ser fixada independente de qualquer

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15/22 ocorrência de clipping, e pode ser aplicado um processo iterativo de tentativa/erro para extrair crescentes quantidades das componentes do sinal detectado de maneira passo-a-passo, até que o detector de clipping 16b não detecte mais nenhum clipping. Então, o canal central modificado 12b é enviado pelo extrator de partes, e o restante das componentes do sinal detectado que correspondem à parte extraída deve ser redistribuído para os canais esquerdo e direito 20c, 20a enviados pelo upmixer depois de serem multiplicados por 0,5. Para isto, o pós-processador inclui dois multiplicadores 26 em cada ramal ou um único multiplicador antes da ramificação e um somador esquerdo 27a e um somador direito 27b.

[0039] Quando a detecção das componentes do sinal que ocorre em ambos os canais de entrada for perfeita, então os canais esquerdo e direito 20a, 20c não incluem nenhum centro fantasma.

Entretanto, pela adição das componentes extraídas (depois da multiplicação por 0,5) a esses canais, é adicionado um centro fantasma aos canais esquerdo e direito.

[0040] De forma subseqüente, é discutida uma outra configuração da presente invenção e, particularmente, do gerador de sinais 16 da Fig. 1 em conexão com a Fig. 3. Os canais de entrada são enviados para um upmixer 2-3 controlável que recebe as informações sobre as componentes do sinal detectado para a geração de três canais de saída em uma primeira etapa de iteração controlada por um controlador de iteração 30. A primeira etapa será igual à operação do upmixer na Fig. 2a, isto é, o canal central 20b pode ter problemas de clipping. Tal situação de clipping será detectada por um detector de clipping 16b. Em contraste com a configuração da Fig. 2a, o detector de clipping

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16b controla o upmixer 16a em feed-back por meio da linha de controle do upmixer 31 para alterar a regra de upmixing de certa maneira, para que o canal central gerado 20b receba, após uma ou mais etapas iterativas, como controladas pelo controlador de iteração 30, somente uma porção permitida das componentes do sinal detectado para não mais ocorrer o clipping.

[0041] Assim, a configuração da Fig. 3 ilustra um processo iterativo. Em uma primeira passagem do processo iterativo, a operação do up-mixer é normalmente feita. Na saída, um detector 16b verifica se o clipping ocorre. Quando o clipping é detectado, este horizonte temporal é novamente processado, agora usando o processo de remapeamento e usando o reroteamento de uma parte da energia do sinal central para os canais esquerdo e direito como uma contribuição do centro fantasma.

[0042] A configuração da Fig. 4 opera completamente no

domínio dos parâmetros. Para	tanto,	é	provida	uma	calculadora
paramétrica up-mixer 40, que	está	conectada a	um	modificador
paramétrico 41. Além disso, é	provido	um	detector	de	clipping 42,

que opera para examinar os canais esquerdo e direito originais ou os parâmetros calculados do up-mixer para determinar se ocorrerá ou não o clipping após um processo up-mix para frente. Quando o detector de clipping 42 detecta um perigo de clipping, controla uma alteração paramétrica 41 pela linha de controle 44 para prover parâmetros up-mix modificados, que são então enviados a um upmixer para frente 16a, que então gera o primeiro, o segundo e o terceiro canais de saída, de maneira que não ocorra clipping no segundo canal e, para um horizonte temporal, em que o detector de clipping 42 tenha detectado originalmente um problema de clipping,

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17/22 os canais esquerdo e direito 12c, 12a, têm uma contribuição do centro fantasma.

[0043] Em contraste com as configurações das Fig. 2 e

Fig. 3, o processo do invento é realizado com base nos parâmetros de processamento que são usados para a obtenção dos sinais de saída 20a, 20b, 20c, ou 12a, 12b, 12c dos sinais estéreo de entrada. Assim, para fazer implementações com complexidade computacional ainda menores, a detecção de clipping e a manipulação dos níveis de sinais, ou de parte destes, também se baseiam nos parâmetros de processamento. Isto está em contraste com as configurações das Fig. 2 e 3, em que o processo do invento é realizado nos sinais reais de canal de áudio que já tiverem sido criados para o canal central após poder ter sido detectado um possível clipping.

[0044] A detecção/controle de clipping do invento pode ser feita por meio de pós-processamento. Assim, os parâmetros pretendidos de conversão são analisados e modificados de acordo com o conceito do invento para prover o clipping após a síntese dos sinais reais de áudio de saída. Uma forma alternativa para controlar a alteração de parâmetros 41 é pela via iterativa. São analisados os parâmetros pretendidos de conversão. Quando, após a síntese do sinal real de áudio, possa ocorrer o clipping, os parâmetros de conversão são modificados. Então, o processo é novamente iniciado e, finalmente, os sinais do canal de saída são sintetizados sem qualquer clipping e com as contribuições do centro real e do centro fantasma nos canais correspondentes.

[0045] Depois, será discutida uma implementação preferida do analisador dos canais de entrada. Para tanto, é feita

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18/22 referência à Fig. 8, que ilustra este analisador dos canais de entrada preferido 15. Primeiramente, são gerados frames subseqüentes ou superpostos seguidos um após o outro usando o bloco de janelamento 80 de maneira que, na saída do bloco 80, exista, na linha 81a, um bloco de valores do canal esquerdo e, na linha 81b, um bloco de valores do canal direito. Então, é feita uma análise de freqüência para cada bloco individualmente. Para isto, é provido um analisador de freqüências 82 para cada canal.

[0046] O analisador de freqüência pode ser qualquer dispositivo para a geração de domínio de freqüência de um sinal de domínio de tempo. Este analisador de freqüência pode incluir uma transformada de Fourier de curto tempo, um algoritmo FFT, ou uma transformada MDCT ou qualquer outro dispositivo de transformada.

De maneira alternativa, o bloco do analisador de freqüência 82 também pode incluir um banco de filtros de sub-banda para a geração, por exemplo, de 32 canais de sub-banda ou um número maior ou menor de canais de sub-banda a partir de um bloco de valores de sinais de entrada. Dependendo da implementação do banco de filtro de sub-banda, a funcionalidade do dispositivo de framing 80 e o bloco de análise de freqüência 82 podem ser implementados em um único banco de filtro de sub-banda implementado digitalmente.

[0047] Então, é feita uma relação cruzada de banda como indicado pelo dispositivo 84. Assim, o correlator cruzado determina uma medida de correlação cruzada entre as bandas correspondentes, isto é, bandas tendo o mesmo índice de freqüência. A medida de correlação cruzada determinada pelo bloco pode ter um valor entre 0 e 1, onde 0 indica nenhuma correlação, e onde 1 indica correlação completa. Quando o

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19/22 dispositivo 84 envia uma baixa medida de correlação cruzada, isto significa que as componentes de sinal esquerdo e direito na respectiva banda são diferentes entre si, de maneira que esta banda não inclui componentes de sinais que ocorrem em ambas as bandas, que devem ser inseridas em um canal central. Quando, entretanto, a medida de correlação cruzada é alta, indicando que os sinais em ambas as bandas são muito similares entre si, então esta banda tem uma componente de sinal que ocorre nos canais esquerdo e direito de forma que esta banda deve ser inserida no canal central.

[0048] Um outro critério para a decisão de se os sinais nas bandas são similares entre si é a energia do sinal. Portanto, a configuração preferida do analisador dos canais de entrada do invento inclui um calculador de energia de banda 85, que calcula a energia em cada banda e que produz uma medida de similaridade de energia que indica se as energias nas bandas correspondentes são similares ou diferentes entre si.

[0049] A medida de similaridade energética produzida pelo dispositivo 85 e a medida de correlação cruzada produzida pelo dispositivo 84 são ambas enviadas para um estágio de decisão final 86, que chega à conclusão que, em um determinado frame, ocorre ou não uma determinada banda i em ambos os canais. Quando o estágio de decisão 86 determina que o sinal ocorre em ambos os canais, então esta porção de sinal é enviada ao canal central para gerar um centro real.

[0050] A Fig. 8 mostra uma configuração para a implementação do analisador dos canais de entrada. São conhecidas outras configurações na técnica e, por exemplo, a ilustrada em

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20/22

Spatial enhancement of audio recordings, Jot and Avendano, 23^rd International AES Conference, Copenhagen, Denmark, May 23-25,

2003. Particularmente, outros métodos para a análise de dois canais para encontrar componentes de sinais nesses canais incluem métodos de análise estatística ou analítica, como a análise de componente princípio ou a análise independente de subespaço ou outros métodos conhecidos na técnica de análise de áudio. Todos esses métodos têm em comum que detectam componentes de sinais que ocorrem em ambos os canais, que devem ser enviadas a um canal central para gerar um centro real.

[0051] Subseqüentemente é feita referência à Fig. 7 para ilustrar uma situação de energia antes e depois de ter sido implementado um processo de upmix dois-três pelo upmixer dois-três

16a nas Figuras. Um canal de entrada esquerdo L ilustrado em 70 na

Fig. 7 tem uma determinada energia. Neste exemplo, o canal de entrada direito dos dois canais estéreo de entrada tem energia diferente (menor), como ilustrado em 71. Supõe-se que o analisador de canais tenha encontrado que existem componentes de sinais ocorrendo em ambos os canais. Essas componentes de sinais que ocorrem em ambos os canais têm energia como ilustrado em 72 na

Fig. 7. Quando a energia total 72 é enviada ao canal central como mostrado em 73, a energia do canal central estaria acima de um limite de energia, onde o limite de energia, pelo menos grosso modo, ilustra que o sinal dotado desta grande energia tem valores de amplitude acima do limite máximo de amplitude. Portanto, somente uma porção da energia 72 é enviada para o centro real, enquanto a porção excedente é igualmente (re-) distribuída para os canais esquerdo e direito L' e R' sintetizados como ilustrado

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21/22 pelas flechas 76.

[0052] Neste contexto, deve ser notado que existem diferentes formas para a redistribuição da energia do canal central de volta para os canais esquerdo e direito ou para introduzir uma quantidade correta de energia a partir de um canal esquerdo original e de um canal direito original no canal central.

É possível, por exemplo, reduzir todas as componentes do sinal detectado por um determinado fator de downscaling e introduzir o sinal reduzido no canal central. Isto poderia ter iguais conseqüências para as componentes do sinal em cada banda, quando fosse aplicada uma análise seletiva de freqüência. De maneira alternativa, é também possível fazer um controle de energia por banda. Isto significa que quando forem detectadas, por exemplo, 10 bandas tendo componentes do sinal detectado, é somente possível introduzir 5 bandas no canal central e deixar as 5 bandas restantes nos canais esquerdo e direito para reduzir a energia no canal central.

[0053] Dependendo de determinadas exigências de implementação dos métodos do invento, o método do invento pode ser implementado em hardware ou em software. A implementação pode ser feita usando um meio de armazenagem digital, em particular um disco ou um CD tendo armazenados sinais de leitura eletrônica, que podem cooperar com um sistema de computador programável, de maneira a ser realizado o método do invento. Em geral, a presente invenção é, portanto, um produto de programa de computador com um código de programa armazenado em um portador de leitura por máquina, o código de programa sendo configurado para realizar o método do invento, quando o produto de programa de computador

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22/22 opera em um computador. Em outras palavras, a invenção é também um programa de computador tendo um código de programa para operar o método do invento, quando o programa de computador opera em um computador.

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Equipamento para a sintetização de três canais de saida (12a, 12b, 12c) usando dois canais de entrada (10a, 10b), caracterizado pelo fato de que um segundo canal dos três canais de saída pode ser enviado a um alto-falante em um esquema de apresentação de áudio pretendido, que é posicionado entre dois alto-falantes podendo ser enviados ao primeiro canal de saída e ao terceiro canal de saída, compreendendo: um analisador (15) para analisar os dois canais de entrada para a detecção das componentes do sinal que ocorre em ambos os canais de entrada, para a obtenção das componentes do sinal detectado; e um gerador de sinais (16) para a geração dos três canais de saída (12a, 12b, 12c) usando os dois canais de entrada (10a, 10b), em que o gerador de sinais compreende: um up-mixer dois-três (16a) para a geração pelo menos de um segundo canal intermediário (12b) incluindo pelo menos uma porção das componentes do sinal detectado; um detector de clipping (16b) para a detecção de uma porção do segundo canal, tendo uma amplitude acima do limite máximo; e um controlador de up-mixer dois-três (30, 31) para o controle do up-mixer dois-três (16a) de maneira que somente uma porção das componentes do sinal detectado seja enviada para o segundo canal e o restante das componentes do sinal permaneça posicionado no primeiro e no terceiro canais de saída, quando um envio completo das componentes do sinal detectado resultaria na ultrapassagem do limite máximo (61a, 61b) do segundo canal.
2. 2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerador de sinais (16) opera para gerar os três canais de saída de maneira que, por certo período de

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   2/5 tempo, a energia total dos três canais de saída e dos demais canais de saída potencialmente gerados seja igual a uma energia elétrica ou acústica dos dois canais de entrada.
3. 3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o gerador de sinais (16) opera para gerar o segundo canal de saída, de maneira que a porção das componentes do sinal detectado enviada ao segundo canal seja a maior possível, de forma que a energia do segundo canal de saída, que inclui somente a porção das componentes do sinal detectado sempre tenha uma amplitude máxima menor ou igual ao limite máximo (61a, 61b).
4. 4. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o gerador de sinais (16) seja adaptado de maneira que o restante (73) das componentes do sinal detectado, que não está no segundo canal, esteja incluído no primeiro e no terceiro canais.
5. 5. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o limite máximo (61a, 61b) seja uma amplitude de escala total determinado pelo equipamento de sintetização ou por um dispositivo de processamento digital ou análogo conectado ao equipamento para sintetização.

   com a reivindicação 5, máximo (61a, 61b) seja amostragem positivo ou tempo de um sinal.

   com qualquer uma das pelo fato de que o
6. 6. Equipamento de acordo caracterizado pelo fato de que o limite igual a um valor máximo admissível de negativo de uma forma de onda no domínio do
7. 7. Equipamento de acordo reivindicações anteriores, caracterizado

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   3/5 analisador (15) opera para determinar (84) a medida de uma relação cruzada entre pelo menos uma porção do primeiro canal de entrada e do segundo canal de entrada e para detectar (86) uma porção tendo uma medida de relação cruzada acima do limite de similaridade.
8. 8. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o analisador (15) opera para detectar (85) a energia de uma porção do primeiro canal e de uma porção do segundo canal e para detectar (86) porções dos canais que possuem energias iguais ou diferentes de menos que um limite de igualdade.
9. 9. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o analisador (15) e o gerador de sinais (16) operam para realizar uma análise e síntese seletiva de freqüência ou seletiva de tempo.
10. 10. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo canais são um canal esquerdo (L) e um canal direito (R) de uma representação estéreo de um sinal de áudio, e onde os três canais de saída são um canal esquerdo (L') frontal, um canal central (C') e um canal direito frontal (R') ou um canal esquerdo traseiro (L_s) , e um canal central traseiro (C_s) e um canal direito traseiro (C_s) .
11. 11. Método para a sintetização de três canais de saida (12a, 12b, 12c) usando dois canais de entrada (10a, 10b) , caracterizado pelo fato de que um segundo canal (12b) dos três canais de saída pode ser enviado a um alto-falante em esquema de apresentação de áudio pretendido, que é posicionado entre dois alto-falantes sendo enviados ao primeiro canal de saída e ao

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    4/5 terceiro canal de saída, compreendendo: analisar (15) os dois canais de entrada para a detecção de componentes de sinais que ocorrem em ambos os canais de entrada; e gerar (16) os três canais de saída usando os dois canais de entrada, onde a etapa de geração compreende: gerar (16a) pelo menos um segundo canal intermediário (12b) incluindo pelo menos uma porção das componentes do sinal detectado; detectar (16b) uma porção do segundo canal com uma amplitude acima do limite máximo; e controlar (30, 31) a etapa de geração, de maneira que somente uma porção das componentes do sinal detectado seja enviada ao segundo canal e o restante das componentes do sinal permaneça posicionado no primeiro e no terceiro canais de saída, quando um envio completo das componentes do sinal detectado resultaria em exceder um limite máximo do segundo canal.
12. 12. Equipamento para a sintetização de três canais de saida (12a, 12b, 12c) usando dois canais de entrada (10a, 10b) , caracterizado pelo fato de que um segundo canal dos três canais de saída pode ser enviado a um alto-falante em um esquema de apresentação de áudio pretendido, que é posicionado entre dois alto-falantes podendo ser enviado ao primeiro canal de saída e ao terceiro canal de saída, compreendendo: um analisador (15) para analisar os dois canais de entrada para a detecção de componentes de sinais que ocorrem em ambos os canais de entrada para obter componentes do sinal detectado; e um gerador de sinais (16) para gerar os três canais de saída (12a, 12b, 12c) usando os dois canais de entrada (10a, 10b), onde o gerador de sinais compreende: um detector de clipping (42) para determinar uma porção dos canais de entrada em que exista uma probabilidade de

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    5/5 clipping; um up-mixer dois-três (16a) para a geração de três canais intermediários, onde um segundo canal intermediário inclui pelo menos uma porção das componentes do sinal detectado; e um controlador (41) para controlar o up-mixer dois-três (16a) de maneira que um parâmetro de geração para o up-mixing da porção determinada pelo detector de clipping seja controlado de maneira que o segundo canal sempre tenha uma amplitude menor ou igual ao limite máximo.
13. 13. Método para a sintetização de três canais de saida (12a, 12b, 12c) usando dois canais de entrada (10a, 10b) , caracterizado pelo fato de que um segundo canal (12b) dos três canais de saída possa ser enviado a um alto-falante em um esquema de apresentação de áudio pretendido, que é posicionado entre dois alto-falantes sendo enviados ao primeiro canal de saída e ao terceiro canal de saída, compreendendo: analisar (15) os dois canais de entrada para detectar componentes de sinal que ocorrem em ambos os canais de entrada; e gerar (16) os três canais de saída usando os dois canais de entrada onde a etapa de geração compreende: determinar (42) uma porção dos canais de entrada, em que exista uma probabilidade de clipping; gerar (16a) três canais intermediários, onde um segundo canal intermediário inclui pelo menos uma porção das componentes do sinal detectado; e controlar (41) a etapa de geração (16a) de maneira que um parâmetro de geração para fazer o up-mix da porção determinada pelo detector de clipping seja controlado para que o segundo canal sempre tenha uma amplitude menor ou igual ao limite máximo.