BRPI0609897A2 - codificador, decodificador, método para codificação de um sinal de multicanal, sinal de multicanal codificado, produto programa de computador, transmissor, receptor, sistema de transmissão, métodos de transmissão e de recebimento de um sinal de multicanal, dispositivos de registro e de reprodução de áudio, e, meio de armazenamento - Google Patents

Abstract

CODIFICADOR, DECODIFICADOR, MéTODO PARA CODIFICAçãO DE UM SINAL DE MULTICANAL, SINAL DE MULTICANAL CODIFICADO, PRODUTO PROGRAMA DE COMPUTADOR, TRANSMISSOR, RECEPTOR, SISTEMA DE TRANSMISSãO, MéTODOS DE TRANSMISSãO E DE RECEBIMENTO DE UM SINAL DE MULTICANAL, DISPOSITIVOS DE REGISTRO E DE REPRODUçãO DE áUDIO, E, MEIO DE ARMAZENAMENTO. Codificador multicanal (100) compreende um analisador de predição linear multicanal (105) para codificação por predição linear de um sinal de multicanal. Um controlador de predição (101) compreende um gerador de parâmetros de predição (301) que gera matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal, que são, então, mapeadas para matrizes de reflexão. As matrizes de reflexão, especificamente, podem ser matrizes de reflexão para frente ou para trás, normalizadas. As matrizes de reflexão são codificadas por um codificador de parâmetros de reflexão (305) e combinadas com outros dados codificados em um multiplexador (109) para gerar dados codificados para o sinal de multicanal. O codificador de parâmetros de reflexão (305) pode, especificamente, decompor as matrizes de reflexão usando uma decomposição de autovalor ou uma decomposição de valor singular e os dados resultantes podem ser quantificados para transmissão. Um decodificador (200) recebe os dados codificados e obtém os parâmetros de predição através da realização da operação inversa.

Description

"CODIFICADOR, DECODIFICADOR, MÉTODO PARA CODIFICAÇÃO DE UM SINAL DE MULTICANAL, SINAL DE MULTICANAL CODIFICADO, PRODUTO PROGRAMA DE COMPUTADOR, TRANSMISSOR, RECEPTOR, SISTEMA DE TRANSMISSÃO, MÉTODOS DE TRANSMISSÃO E DE RECEBIMENTO DE UM SINAL DE MULTICANAL, DISPOSITIVOS DE REGISTRO E DE REPRODUÇÃO DE ÁUDIO, E, MEIO DE ARMAZENAMENTO"

A invenção se refere à codificação e/ ou à decodificação de um sinal de multicanal e, em particular, à codificação usando codificação por predição linear.

A codificação digital de vários sinais fonte tem se tornado cada vez mais importante durante as últimas décadas, visto que a representação e a comunicação por sinais digitais têm, cada vez mais, substituído a representação e a comunicação analógicas. Por exemplo, sistemas de telefones móveis, tais como o Sistema Global para comunicação Móvel, estão baseados em codificação digital de fala. Também, a distribuição de conteúdo dos meios, como vídeo e música, está, cada vez mais, baseada em codificação de conteúdo digital.

Na codificação de conteúdo e, em particular, na codificação de áudio e fala, a codificação por predição linear é uma ferramenta empregada, freqüentemente, visto que ela proporciona alta qualidade para baixas taxas de dados. A codificação por predição linear, no passado, era aplicada, principalmente, ao sinal individual, mas também é aplicável aos sinais de multicanal, tais como, por exemplo, sinais de áudio estéreos.

A codificação por predição linear de canal único obtém taxas efetivas de dados através da redução das redundâncias no sinal e captura dessas nos parâmetros de predição. Os parâmetros de predição são incluídos no sinal codificado e as redundâncias são restauradas no decodificador por um filtro de síntese de predição linear. Um parâmetro importante para o desempenho dos sistemas de codificação de predição linear é a precisão dos parâmetros de predição comunicados. Em particular, a fim de obter uma taxa efetiva de dados para um determinado nível de qualidade, os parâmetros de predição devem ser codificados eficientemente, o que, em geral, inclui uma quantificação dos parâmetros. Contudo, o desempenho do sistema é altamente sensível a essas codificação e quantificação.

Diversos métodos para quantificação e transmissão dos parâmetros de predição para um sinal canal único são conhecidos. Os parâmetros de predição não são quantificados individualmente porque erros de quantificação dos coeficientes individuais de um filtro de predição linear podem mudar, substancialmente, a resposta do filtro e mesmo erros de quantificação menores podem resultar em um filtro de síntese instável. Portanto, essa quantificação de parâmetros pode impactar, significativamente, a qualidade da codificação e proporciona pouco controle sobre a resposta de freqüência do filtro de predição associado.

Em lugar disso, os parâmetros de predição para sinais de canal único são, tipicamente, mapeados para coeficientes de reflexão, a sua representação de arco seno, as Log Area Ratios (Relações Logarítmicas de Áreas) (LARs) ou as Line Spectral Frequencies (Freqüências Espectrais de Linha) (LSFs), a fim de manter o controle das características de transferência e/ ou minimizar os efeitos do quantificador. Detalhes adicionais podem ser encontrados, por exemplo, no livro texto " Speech coding and synthesis", B. Kleijn e K.K. Paliwal (Editores), Elsevier, Amsterdam, 1995, Capítulo 12, páginas 442 - 450.

Para sinais de multicanal, a predição linear também pode ser usada para codificação e decodificação. Isso resulta em um sistema de análise e síntese multicanal definido por parâmetros de predição multicanal. Esses sinais de multicanal aparecem, por exemplo, em dados de áudio estéreos e dados de áudio multicanal, mas também podem ser linhas diferentes de uma imagem.

É sabido que, se as ordens das transferências individuais do sistema de análise forem iguais e se a otimização for realizada usando janelas de dados de entrada, então, a estabilidade do sistema de síntese pode ser garantida.

Contudo, embora seja conhecido gerar parâmetros de predição para um sinal de multicanal, não é conhecido como esses podem ser, efetivamente, codificados e transmitidos.

A codificação e, em particular, a quantificação de parâmetros de predição multicanal, está associada com um número de problemas.

Especificamente, de modo similar ao caso do canal único, a quantificação direta dos parâmetros permite pouco controle sobre as características de transferência. Por exemplo, a determinante de uma matriz de predição (que é uma característica importante da matriz) poderia, facilmente, mudar, de modo drástico, essa abordagem.

Além disso, as estratégias de quantificação conhecidas para o caso do canal único, como o arco seno ou a representação de LAR, se referem aos valores escalares individuais e não podem ser aplicadas, diretamente, às matrizes de parâmetros de predição de um caso de multicanal.

Outro problema é que para sistemas multicanal, os sistemas de predição para frente e para trás não podem ser construídos, diretamente, um do outro, sem conhecimento adicional.

Desse modo, atualmente, nenhum método eficiente é conhecido para codificação e quantificação de matriz de predição de multicanal. Daí, uma abordagem aperfeiçoada para codificação/ decodificação será vantajosa e, em particular, uma abordagem permitindo flexibilidade aumentada, baixa complexidade, implementação facilitada, codificação/ decodificação eficiente de parâmetros de predição multicanal, taxas de dados reduzidas, qualidade aperfeiçoada e/ ou desempenho aperfeiçoado seriam vantajosos.

Conseqüentemente, a invenção procura, de preferência, mitigar, aliviar ou eliminar uma ou mais das desvantagens acima mencionadas, individualmente ou em qualquer combinação.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é proporcionado um codificador para codificação de um sinal de multicanal compreendendo: meios para determinar matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; meios para gerar matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; meios de codificação para codificar as matrizes de reflexão a fim de gerar dados de matriz de reflexão codificados; e meios para gerar dados codificados para o sinal de multicanal, compreendendo os dados de matriz de reflexão.

A invenção pode permitir codificação aperfeiçoada de um sinal de multicanal. Uma qualidade aperfeiçoada e/ ou taxa eficiente de dados de um processo de codificação (e decodificação) pode ser obtida.

Em particular, uma codificação aperfeiçoada de dados de predição pode ser obtida. Especificamente, a transmissão de dados de predição para um sinal de multicanal, usando matrizes de reflexão codificadas, pode permitir uma codificação de alto desempenho do sinal. Especificamente, a codificação pode incluir a quantificação dos parâmetros e o impacto de erros de quantificação pode ser mitigado e/ ou controlado pela codificação de matrizes de reflexão.

As matrizes de reflexão podem ser matrizes de reflexão para frente e/ ou para trás. O sinal de multicanal pode, por exemplo, ser um sinal de áudio de som estéreo ou surround ou pode, por exemplo, ser linhas diferentes de uma imagem.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, as matrizes de reflexão são matrizes normalizadas de reflexão.

Isso pode permitir desempenho aperfeiçoado e pode permitir, especificamente, uma codificação que resulta em uma qualidade de codificação aperfeiçoada versus relação de taxa de dados.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, as matrizes normalizadas de reflexão são matrizes normalizadas de reflexão para frente ou matrizes normalizadas de reflexão para trás e os dados codificados ainda compreendem parâmetros de ligação de dados de correlação das matrizes normalizadas de reflexão para frente e as matrizes normalizadas de reflexão para trás.

Os parâmetros de ligação de dados de correlação podem, por exemplo, ser uma matriz de covariância associada com as matrizes normalizadas de reflexão para frente e as matrizes normalizadas de reflexão para trás. Os parâmetros de ligação de dados de correlação podem permitir a reconstrução das matrizes de reflexão para frente e para trás das matrizes normalizadas de reflexão.

Isso pode permitir desempenho aperfeiçoado e pode permitir, especificamente, uma codificação que resulta em uma qualidade de codificação aperfeiçoada versus relação de taxa de dados, visto que apenas dados para uma dentre ambas, as matrizes normalizadas de reflexão para frente ou as matrizes normalizadas de reflexão para trás, precisa ser incluída.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, o meio de codificação compreende meios para a decomposição das matrizes de reflexão para gerar matrizes de reflexão decompostas e para codificar as matrizes de reflexão decompostas, a fim de gerar os dados de matrizes de reflexão codificados.

Esse aspecto pode permitir uma codificação aperfeiçoada e/ ou uma implementação prática. Uma codificação mais eficiente de dados de predição pode ser obtida dos resultados de uma decomposição de matriz. Em muitos casos, características similares podem ser obtidas para os dados de matriz decompostos que para os dados de predição de canal único convencional e técnicas similares de codificação e quantificação particular podem ser usadas. Daí, uma retro-compatibilidade aperfeiçoada pode ser obtida em muitos casos.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, o meio de codificação é disposto para determinar um polinômio característico das matrizes de reflexão decompostas e a codificação das matrizes de reflexão decompostas compreende coeficientes de codificação do polinômio característico.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, a decomposição é uma decomposição em autovalores.

Uma decomposição em autovalor pode proporcionar desempenho particularmente vantajoso. Por exemplo, dados podem ser gerados, o que é particularmente adequado para codificação e, em particular, quantificação, assim, permitindo desempenho de alta qualidade versus taxa de dados. Alternativa ou adicionalmente, o aspecto pode permitir uma implementação prática.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, os dados de matrizes de reflexão codificados compreendem dados quantificados de pelo menos um ou mais do grupo de: dados de autovalor e dados de autovetor.

Os autovalores e os dados de autovetor podem proporcionar dados particularmente vantajosos para codificação de dados de predição. Os dados de autovetor podem compreender, por exemplo, uma indicação de ângulo para o autovetor.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, o meio de codificação é operável para modificar uma característica de quantificação, em resposta a pelo menos um autovalor.

Isso pode aperfeiçoar o desempenho e pode permitir uma otimização dinâmica da codificação para as características correntes do sinal de multicanal.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, a decomposição é uma Singular Value Decomposition (SVD - Decomposição em Valores Singulares.

Uma Decomposição em Valores Singulares pode proporcionar desempenho particularmente vantajoso. Por exemplo, dados podem ser gerados, o que é particularmente adequado para codificação e, em particular, quantificação, assim, permitindo desempenho de alta qualidade versus taxa de dados. Alternativa ou adicionalmente, o aspecto pode permitir uma implementação prática.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, os dados codificados de matrizes de reflexão compreendem dados quantificados de pelo menos um valor singular.

Os dados de valores singulares podem proporcionar dados particularmente vantajosos para codificação de dados de predição.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, o meio de codificação é operável para modificar uma característica de quantificação em resposta a pelo menos um valor singular.

Isso pode aperfeiçoar o desempenho e pode permitir uma otimização dinâmica da codificação para as características correntes do sinal de multicanal.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, o meio de codificação compreende meios para gerar os dados codificados de matrizes de reflexão pela quantificação dos parâmetros das matrizes de reflexão decompostas.

Um desempenho aperfeiçoado pode ser obtido e/ ou a implementação pode ser facilitada. A quantificação pode compreender mapeamentos não lineares e/ ou quantificação não uniforme. Especificamente, em muitas modalidades, a invenção pode permitir técnicas de quantificação similares àquelas aplicadas para sinais convencionais de canal único, como Log Areas Ratios (LARs) ou representação de Arco seno.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, é proporcionado um decodificador para decodificação de um sinal de multicanal, compreendendo: meio para recebimento de dados codificados para o sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados codificados de matrizes de reflexão para matrizes de reflexão do sinal de multicanal; meio para a determinação de matrizes de reflexão pela decodificação dos dados de matrizes de reflexão; determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e meio para gerar o sinal de multicanal por meio de decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

A invenção pode permitir decodificação aperfeiçoada de um sinal de multicanal. Uma taxa de dados de qualidade e/ ou eficiente aperfeiçoada de um processo de codificação e decodificação pode ser obtida. Uma transmissão e uma recepção eficiente de um sinal codificado com alta qualidade para a relação de taxa de dados podem ser obtidas.

De acordo com um terceiro aspecto da invenção, há proporcionado um método para codificação de um sinal de multicanal compreendendo: determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; codificação das matrizes de reflexão para gerar dados de matrizes de reflexão codificados; e geração de dados codificados para o sinal de multicanal compreendendo os dados de matriz de reflexão.

De acordo com um quarto aspecto da invenção, é proporcionado um método de decodificação de um sinal de multicanal compreendendo: recebimento de dados codificados para o sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão do sinal de multicanal; determinação de matrizes de reflexão pela decodificação dos dados de matrizes de reflexão;

determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e geração do sinal de multicanal por uma decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

De acordo com um quinto aspecto da invenção, é proporcionado um sinal de multicanal codificado, compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão associadas com matrizes de parâmetros de codificação por predição linear do sinal de multicanal.

De acordo com um sexto aspecto da invenção, é proporcionado um produto - programa de computador para executar o(s) método(s) de codificação e/ ou decodificação do sinal de multicanal para executar o(s) método(s) de codificação e/ ou decodificação do sinal de multicanal.

De acordo com um sétimo aspecto da invenção, é proporcionado um transmissor para transmitir um sinal de multicanal compreendendo: meio para determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; meio para geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; meio de codificação para codificar as matrizes de reflexão a fim de gerar dados de matrizes de reflexão codificados; meio para gerar dados codificados para o sinal de multicanal, compreendendo os dados de matriz de reflexão; e meio para transmitir os dados codificados.

De acordo com um oitavo aspecto da invenção, é proporcionado um receptor para receber um sinal de multicanal compreendendo: meio para recebimento de dados codificados para o sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para as matrizes de reflexão do sinal de multicanal; meio para determinação de matrizes de reflexão pela decodificação dos dados de matriz de reflexão; meio para determinar matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e meio para gerar o sinal de multicanal através de uma decodificação por predição linear baseada nos parâmetros de codificação por predição linear.

De acordo com um nono aspecto da invenção, é proporcionado um sistema de transmissão para transmitir um sinal de multicanal compreendendo: um transmissor compreendendo: meio para determinar matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal, meio para geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear, meio de codificação para codificar matrizes de reflexão a fim de gerar dados de matrizes de reflexão codificados, meio para geração de dados codificados para o sinal de multicanal compreendendo os dados de matriz de reflexão e meio para transmitir os dados codificados; e um receptor para recebimento de um sinal de multicanal compreendendo: meio para recebimento de dados codificados; meio para determinação de matrizes de reflexão através da decodificação dos dados de matriz de reflexão; meio para determinar matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e meio para gerar o sinal de multicanal por meio de uma decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

De acordo com um décimo aspecto da invenção, é proporcionado um método de transmissão de um sinal de multicanal compreendendo: determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; codificação das matrizes de reflexão para gerar dados de matrizes de reflexão codificados; geração de dados codificados para o sinal de multicanal compreendendo os dados de matriz de reflexão; e transmissão dos dados codificados.

De acordo com um décimo primeiro aspecto da invenção, é proporcionado um método de recebimento de um sinal de multicanal, compreendendo: recebimento de dados codificados para o sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão do sinal de multicanal; determinação de matrizes de reflexão através de decodificação de dados de matriz de reflexão; determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear par ao sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e geração de sinal de multicanal através de uma decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

De acordo com um décimo segundo aspecto da invenção, é proporcionado um método de transmissão e de recebimento de um sinal de multicanal, compreendendo: determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; codificação das matrizes de reflexão para gerar dados de matrizes de reflexão codificados; geração de dados codificados para o sinal de multicanal, compreendendo os dados de matriz de reflexão; transmissão dos dados codificados; recebimento dos dados codificados para o sinal de multicanal; determinação de matrizes de reflexão através de decodificação dos dados de matriz de reflexão; determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e geração do sinal de multicanal por meio de uma decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear. De acordo com um décimo terceiro aspecto da invenção, é proporcionado um dispositivo de gravação de áudio, compreendendo um codificador, como previamente definido.

De acordo com um décimo quarto aspecto da invenção, é proporcionado um dispositivo de reprodução de áudio, compreendendo um decodificar, como previamente definido.

De acordo com um décimo quinto aspecto da invenção, é proporcionado um sinal de multicanal codificado, compreendendo dados codificados para o sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão do sinal de multicanal, as matrizes de reflexão correspondendo às matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para uma codificação por predição linear com base no sinal de multicanal.

De acordo com um décimo sexto aspecto da invenção, é proporcionado meio de armazenamento tendo sobre ele armazenado esse sinal.

Esses e outros aspectos, características e vantagens da invenção serão evidentes e elucidados com referência à(s) modalidade(s) aqui descritas depois.

Modalidades da invenção serão descritas, à guisa de exemplo apenas, com referência aos desenhos, em que:

A figura 1 ilustra um codificador para um sinal de áudio estéreo de acordo com algumas modalidades da invenção;

A figura 2 ilustra um decodificador para um sinal de áudio estéreo de acordo com algumas modalidades da invenção;

A figura 3 ilustra elementos de um codificador para um sinal de áudio estéreo de acordo com algumas modalidades da invenção;

A figura 4 ilustra elementos de um decodificador para um sinal de áudio estéreo de acordo com algumas modalidades da invenção; A figura 5 ilustra um exemplo específico de etapas de processamento possíveis para um codificador de acordo com algumas modalidades da invenção;

A figura 6 ilustra um exemplo específico de etapas de processamento possíveis para um codificador de acordo com algumas modalidades da invenção;

A figura 7 ilustra um exemplo específico de etapas de processamento possíveis para um codificador de acordo com algumas modalidades da invenção;

A figura 8 ilustra um sistema de transmissão para comunicação de um sinal de multicanal de acordo com algumas modalidades da invenção.

A descrição a seguir focaliza modalidades da invenção aplicáveis à codificação e à decodificação de um sinal de áudio estéreo. Contudo, será apreciado que a invenção não está limitada a essa aplicação, mas pode ser aplicada a muitos outros sinais de multicanal.

A figura 1 ilustra um codificador para um sinal de áudio estéreo de acordo com algumas modalidades da invenção. O codificador 100 recebe um sinal de áudio digitalizado (amostrado) esquerdo e um direito denotados por X1 e x2. Para clareza e brevidade, é suposto que X1 e X2 compreendem apenas valores reais, mas será apreciado que, em algumas modalidades, os valores podem ser complexos.

O codificador processa os sinais de entrada amostrados X1 e X2 em quadros individuais. Desse modo, os sinais de entrada X1 e X2 são segmentados em um número de blocos de amostra de um dado tamanho (por exemplo, correspondendo a intervalos de 20 ms). O codificador, então, prossegue para gerar dados de predição e sinais residuais para cada quadro individual.

As amostras estéreos X1 e X2 são alimentadas a um controlador de predição 101, que determina parâmetros para os filtros de predição, para serem aplicados durante o processo de codificação e decodificação. Os resultados da análise são codificados para gerar os dados resultantes bm, que são alimentados a um decodificador de parâmetros 103 que regenera os parâmetros de predição dos dados codificados bm. O decodificador de parâmetros 103 aplica, especificamente, os mesmos algoritmos e regras que serão aplicados no decodificador, assim, assegurando que os parâmetros de predição usados para codificação são substancialmente os mesmos que os parâmetros de predição que serão usados para decodificação. Em outras palavras, quaisquer erros ou imprecisões de codificação introduzidos pelo controlador de predição 101 afetarão, igualmente, o filtro de predição do codificador e do decodificador.

O decodificador de parâmetros 103 é acoplado a um analisador de predição linear 105, que implementa um filtro de predição linear 105, além disso, recebe as amostras de sinais de entrada Xi e X2 e determina sinais de erro yi e y2 entre os valores preditos e as amostras de entrada reais.

Os sinais de erros yi e y2 são alimentados a uma unidade de codificação 107 que codifica e quantifica os sinais yi e y2 e gera fluxos de bits correspondentes bi e b2. Além disso, a unidade de codificação 107 pode gerar dados adicionais b0 indicativos de várias características de codificação ou de sinais, incluindo, por exemplo, uma taxa de amostras, uma característica de quantificação, etc.

A unidade de codificação 107 e o controlador de predição 101 são acoplados a um multiplexador 109, que combina os dados gerados pelo codificador em um sinal codificado combinado b. Em particular, os dados codificados bm, bo, bi e b2 podem ser combinados em um único fluxo de bits.

Especificamente, o analisador de predição linear 105 pode gerar as amostras de erros dadas por <formula>formula see original document page 16</formula>

onde N é conhecido como a ordem de predição (isto é, o número de amostras passadas de entradas de multicanal levadas em consideração para a predição). As matrizes de predição Ak (k = 1, ...,N) são dadas por

<formula>formula see original document page 16</formula>

No domínio-z isso produz:

<formula>formula see original document page 16</formula>

Com Xi(z), X2(z), Yi(z) e Y2(z) sendo as z-transformações de Xb X2, Yi e y2, respectivamente.

Será apreciado que sistemas de predição linear alternativos podem ser obtidos pela mudança dos operadores de retardo z"1 das equações (4) e (5) por um filtro de passagem total Ã(z) com

<formula>formula see original document page 16</formula>

com I λ |< 1. Isso corresponde a um sistema de Warped Linear Prediction (WLP - Predição Linear Distorcida). Além disso, sistemas de predição linear baseados em Laguerre podem ser mapeados em sistemas de WLP. Desse modo, estará claro que os conceitos e abordagens propostas podem ser aplicados igualmente às matrizes de predição nesses sistemas.

A figura 2 ilustra um decodificador 200 para um sinal de áudio estéreo de acordo com algumas modalidades da invenção.

O decodificador 200 compreende um demultiplexador 201 que recebe o fluxo de bits b do decodificador 100. O demultiplexador 201 prossegue para separar o fluxo de bits b nos diferentes fluxos de bits bm, b0, b1 e b2.

O decodificador 200 ainda compreende uma unidade de codificação inversa 203, que é alimentada pelos fluxos de bits b0, bi e b2. A unidade de codificação inversa 203 prossegue para gerar os sinais de erros Y'1 e y'2, que são reconstruções de y1 e y2, respectivamente.

O decodificador 200 ainda compreende um processador de parâmetros de predição 207 que é alimentado pelo fluxo de bits bm e daí determina os parâmetros de predição. Especificamente, o processador de parâmetros de predição 207, de preferência, determina os coeficientes de filtro do filtro de predição linear usado para reconstruir o sinal de multicanal substancial e identicamente à abordagem usada no codificador 100.

O processador de parâmetros de predição 207 e a unidade de codificação inversa 203 são acoplados a um sintetizador de predição linear 205. O sintetizador de predição linear 205 reconstrói o sinal de multicanal como x'i e x'2 com base nos parâmetros de predição e nos sinais de erros y'1 e y'2.

No exemplo das figuras 1 e 2, os parâmetros de predição do sinal codificado são representados pelos dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão associadas com matrizes de parâmetros de codificação por predição linear do sinal de multicanal.

Especificamente, o controlador de predição 101 pode determinar as matrizes de predição Ak e mapeá-las para matrizes de reflexão. As matrizes de reflexão podem, então, ser usadas para gerar os dados de predição codificados bm. De modo similar, o processador de parâmetros de predição 207 pode determinar as matrizes de reflexão do fluxo de bits bm recebido e pode, então, converter as matrizes de reflexão em matrizes de predição A'k. As matrizes de reflexão são codificadas pelo controlador de = predição 101 e o uso de matrizes de reflexão permite uma codificação altamente eficiente, o que pode manter muitas das características vantajosas dos parâmetros conhecidas dos coeficientes de reflexão de um caso de canal único.

A figura 3 ilustra o controlador de predição 101 da figura 1 em mais detalhes. O controlador de predição 101 compreende um gerador de parâmetros de predição 301, que gera matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal. Especificamente, o gerador de parâmetros de predição 301 recebe as amostras de entradas estéreos Xi e X2 e gera as matrizes de predição Ak.

Será apreciado que qualquer método adequado para determinar as matrizes de predição Ak pode ser usado sem depreciar a invenção. Por exemplo, as matrizes de predição podem ser determinadas como a solução de um problema de otimização de mínimos quadrados envolvendo equações normais. Um método eficiente de resolução das equações normais em caso de formação de janelas de dados de entrada (método de auto-correlação) é dado pelo algoritmo de Levinson em bloco, como divulgado em "Multichannel singular predictor polynomials", P. Delsarte e Y.V. Genin, IEEE Trans. Circuits Systems, Vol. 35, 1988, páginas 190 - 200.

O gerador de parâmetros de predição 301 é acoplado a um geração de matrizes de reflexão 303, que gera matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear. Se o algoritmo de Levinson em bloco for usado, o gerador de parâmetros de predição 301 e o gerador de matrizes de reflexão 303 são combinados, efetiva e tipicamente, em uma única unidade funcional.

Para um sinal canal único, é conhecido caracterizar um filtro de predição usado em codificação por predição linear por um número de coeficientes de reflexão. Em sinais de fala, o filtro de predição está baseado em um modelo físico, que emula o trato vocal por meio de tubos de diâmetros diferentes. Em cada descontinuidade, um coeficiente de reflexão pode indicar que uma parte do sinal é avançada enquanto outra parte é refletida.

Para um sinal canal único, um número de vantagens podem ser obtidas pelo uso de um modelo de coeficiente de reflexão. Em particular, uma codificação eficiente dos coeficientes de reflexão pode ser obtida, por exemplo, pelo uso de um mapeamento não linear, tal como um arco seno ou representação LAR (Relações Logarítmicas de Áreas).

Contudo, para sinais de multicanal, nenhuma maneira eficiente de codificação (incluindo quantificação) de parâmetros de predição é conhecida. O uso de um modelo simples baseado em coeficientes de reflexão não é possível visto que o sistema multicanal não pode ser representado precisamente por coeficientes simples. Além disso, a quantificação dos valores de matrizes de predição leva à distorções significativas no domínio de freqüência mesmo para erros de quantificação menores e pode mesmo resultar em filtros de síntese não estáveis.

No codificador 100 da figura 1, o gerador de matrizes de reflexão 303 gera uma matriz de reflexão. Especificamente, para um sinal de multicanal, um modelo físico similar pode ser usado como para um codificador de canal único, mas, como os diferentes sinais podem interagir nas descontinuidades do tubo, os coeficientes de reflexão são substituídos por matrizes de reflexão.

Desse modo, os coeficientes de reflexão do caso do canal único são mudados em matrizes de reflexão. Contudo, o fato de que coeficientes de reflexão agora se tornaram matrizes de reflexão pode resultar no uso direto das estratégias de quantificação ser inapropriado. Em particular, o uso direto do arco seno ou representação LAR pode resultar em desempenho indesejável, visto que as características e as sensitividades de desempenho do sistema são mais sensíveis aos erros de quantificação dos componentes de matriz do que as dos coeficientes de reflexão simples. No codificador da figura 1, o gerador de matrizes de reflexão 303 é acoplado a um codificador de parâmetros de reflexão 305, que codifica as matrizes de reflexão a fim de gerar dados de matrizes de reflexão codificados, assim, criando o fluxo de bits bm. O codificador de parâmetros de reflexão 305 é acoplado o multiplexador 109, que gera os dados codificados b para o sinal de multicanal por meio de multiplexação do fluxo de bits bm com os fluxos de bits b0, bi e b2 da unidade de codificação 107. Desse modo, no sinal codificado, os parâmetros de predição usados para codificação e decodificação são representados por dados indicativos dos parâmetros de matrizes de reflexão.

Nas modalidades da figura 1, as matrizes de reflexão podem ser as matrizes de reflexão para frente e para trás geradas diretamente. Especificamente, para sistemas multicanal, os sistemas de predição para frente e para trás não podem ser construídos diretamente um do outro, sem conhecimento adicional. Em conseqüência, para permitir que o decodificador reconstrua os parâmetros de predição das matrizes de reflexão, ambas, as matrizes de reflexão para frente e para trás, podem ser transmitidas.

Contudo, a fim de reduzir a taxa de dados e aperfeiçoar a eficiência de codificação, as matrizes de reflexão para frente e para trás podem ser mapeadas em matrizes de reflexão normalizadas através, por exemplo, do gerador de matrizes de reflexão 303 ou do codificador de parâmetros de reflexão 305. Nessas modalidades, as matrizes de reflexão codificadas pelo codificador de parâmetros de reflexão 305 e incluídas no fluxo de bits bm podem ser apenas uma dentre as matrizes de reflexão para frente e para trás. Além disso, uma matriz de covariância adicional pode ser determinada, o que permite que as matrizes de reflexão para frente sejam determinadas das matrizes de reflexão para trás ou vice-versa.

Especificamente, com a informação dessa matriz de covariância adicional, as matrizes de reflexão normalizadas podem ser traduzidas em ambas, nas matrizes de reflexão para frente e para trás.

A matriz de covariância Ro, com entradas ry (iJ=1,2), pode ser determinada do sinal de entrada por

<formula>formula see original document page 21</formula>

A relação entre para frente/para trás, matrizes, matrizes de reflexão normalizadas e a matriz de covariância é descrita em "Multichannel singular predictor polynomials", P. Delsarte e Y.V.Genin, IEEE Trans. Circuits Systems, Vol. 35, 1988, páginas 190 - 220.

Portanto, no sistema da figura 1, o sinal codificado compreende dados dos parâmetros de predição, que estão baseados nas matrizes de reflexão. Mais particularmente, é sugerido que matrizes de reflexão normalizadas em lugar das matrizes de reflexão para frente e para trás sejam usados junto com a matriz de covariância, visto que isso pode reduzir a taxa de dados do sinal codificado.

Mais especificamente, as matrizes de predição Ak(k=l,...,N) podem ser mapeadas para matrizes de reflexão para frente e para trás Tk e T1k, respectivamente. Esse mapeamento é invertível, mas resulta, efetivamente, em uma duplicação do número de matrizes.

De preferência, as matrizes de predição Ak são mapeadas para matrizes de reflexão para frente e para trás normalizadas Ek e E'k, respectivamente. A relação entre Ek e E1k é dada por Etk = E'k, onde 1 denota transposição; Essa relação simples não existe para a relação entre Tk e T1k e, especificamente, permite que uma matriz de covariância R<> possa ser determinada, a qual pode ser aplicada para fazer o mapeamento (A4) —> (Ek) invertível. Essa matriz, R0, contém a matriz de correlação cruzada do sinal de entrada (ou uma versão escalonada da mesma). Em conseqüência, usando uma das matrizes de reflexão normalizadas (Ek ou E'k) mais R0, N + 1 matrizes são geradas, as quais precisam ser transmitidas em lugar de 2N, como seria requerido para a transmissão das matrizes de reflexão para frente e para trás.

Além disso, as matrizes de reflexão normalizadas têm propriedades vantajosas. Se os parâmetros de predição são derivados usando- se janelas de dados de entrada (também conhecido como o método da auto- correlação, então, as matrizes de reflexão normalizadas são matrizes de contração (o valor absoluto de autovalores e valores singulares é menor do que 1) e, portanto, é garantido que o filtro de síntese de predição linear associado é estável.

A figura 4 ilustra o processador de parâmetros de predição 207 da figura 2 em mais detalhes. O processador de parâmetros de predição 207 compreende um elemento de recebimento 401, que recebe os dados de matrizes de reflexão codificados bm do demultiplexador 201. O elemento de recebimento 401 é acoplado a um regenerador de matriz de reflexão 403, que determina as matrizes de reflexão pela decodificação dos dados de matriz de reflexão. Por exemplo, se a codificação pelo codificador de parâmetros de reflexão 305 compreender uma quantificação não uniforme, o regenerador de matriz de reflexão 403 aplica a função inversa não uniforme aos valores de parâmetros recebidos.

O regenerador de matriz de reflexão 403 é, além disso, acoplado a um regenerador de parâmetro de predição 405, que determina as matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão. Especificamente, o regenerador de parâmetro de predição 405 pode gerar os parâmetros de predição Ak das matrizes de reflexão normalizadas (Ek ou E'k) e a matriz de covariância R0.

O regenerador de parâmetro de predição 405 é acoplado ao sintetizador de predição linear 205, que é alimentado pelos parâmetros de predição regenerados A'k. O sintetizador de predição linear 205, então, prossegue para regenerar o sinal de multicanal através da aplicação dos parâmetros de predição A1k em um filtro de síntese de predição linear multicanal, operando nos sinais y'1 e y'2.

Em algumas modalidades, as matrizes de reflexão podem ser decompostas para gerar matrizes de reflexão decompostas e os dados de matrizes de reflexão codificados podem ser gerados pela codificação, e, especialmente, quantificação, dos parâmetros das matrizes de reflexão decompostas. Desse modo, especificamente, o codificador de parâmetros de reflexão 305 (ou, equivalentemente, o geração de matrizes de reflexão 303) pode gerar, especificamente, matrizes de reflexão decompostas por meio da decomposição das matrizes de reflexão para frente e/ ou para trás normalizadas. Similarmente, o regenerador de matriz de reflexão 403 pode gerar as matrizes de reflexão para frente e/ ou para trás normalizadas por meio da realização da operação inversa da decomposição.

Nos exemplos, as matrizes de reflexão são decompostas para resultar em estruturas que, efetivamente, mantêm as principais caracterizações de matrizes. Em particular, a Decomposição do Autovalor (EVD) e/ ou a Decomposição de Valor Singular (SVD) podem ser usadas.

Uma vantagem dessa abordagem é que os autovalores e os valores singulares têm características que são, em geral, similares às muitas características de coeficientes de reflexão usados para um sinal canal único. Em particular, o efeito de quantificação é comparável e, portanto, um processo de quantificação muito similar àquele usado para coeficientes de reflexão de canal único pode ser usado pelo codificador de parâmetros de reflexão 305. Além disso, a informação adicional resultante dessas decomposições (especificamente os autovetores de EVD e as matrizes unitárias da SVD) pode ser quantificada eficientemente. Em particular, desempenho vantajoso pode ser obtido, se a precisão de quantificação for adaptada em resposta aos autovalores ou aos valores singulares.

A seguir, um exemplo específico será descrito em que a decomposição do autovalor das matrizes de reflexão é aplicada. No caso da decomposição de autovalor, a equação a seguir pode ser usada:

Ek = WEW^-1 (7)

onde W é uma matriz com autovetores (adequadamente normalizados e E é uma matriz diagonal contendo os autovalores (ei e e2) em sua diagonal e supondo que os dois autovalores não são idênticos. A determinante de E é igual à determinante Ek. As características dos autovalores são similares àquelas dos coeficientes de reflexão para um sinal canal único. Contudo, para uma matriz real Ek, os autovalores podem ser reais ou podem aparecer como um par conjugado - complexo. Em qualquer caso, o valor absoluto dos autovalores é menor do que um.

No caso de autovalores reais, eles pode ser tratados de maneira similar aos coeficientes de reflexão para um sinal canal único e, especificamente, uma quantificação não uniforme na faixa (-1, 1) pode ser usada (incluindo um mapeamento para arco seno ou LARs seguido por uma quantificação uniforme nesses domínios). Para um autovalor complexo, estratégias diferentes podem ser usadas. Por exemplo, o raio pode ser obtido e mapeado de maneira similar para um autovalor real e o ângulo do número complexo pode ser determinado e quantificado com uma precisão dependente do raio. Nesse caso, o fluxo de bits bM pode compreender uma indicação de se os valores são números reais ou complexos.

Em outras modalidades, os dois autovalores (conjugados complexos ou reais) são usados para gerar um polinômio real de segunda ordem P2, o chamado polinômio característico da matriz Ek. Os dados desse polinômio de segunda ordem podem, então, ser transmitidos pelo mapeamento dos mesmos para coeficientes de reflexão (e usando representações de arco seno ou LAR) ou mapeamento de LSFs seguido por quantificação.

Para os autovetores, dois casos podem ainda ser distinguidos. Se os autovalores são reais e não idênticos, dois autovetores reais estão presentes em W, os quais podem, então, ser descritos por dois ângulos:

<formula>formula see original document page 25</formula>

A vantagem aqui em relação à descrição de SVD é que cada autovalor é acoplado a um autovetor, de modo que a precisão da quantificação do ângulo pode ser determinada diretamente do autovalor associado. Alternativamente, a matriz W pode ser descrita como

<formula>formula see original document page 25</formula>

Com W1 uma matriz ortogonal de acordo com

<formula>formula see original document page 25</formula>

onde, sem perda de generalidade, 0< | δ | < π/ 2. A relação entre α,β e γ, δ é uma transformação de coordenadas. O ângulo γ é, essencialmente, metade entre α e β. Duas vezes o ângulo δ é a diferença entre os ângulos α e β. Uma vez que variações no parâmetro γ importam em uma rotação de todo o sistema, esse parâmetro pode ser quantificado uniformemente. Toda a má condição possível da matriz W reside em W2 que tem como determinante -sin(2ô). Portanto, a quantificação δ pode ser feita de tal maneira que a variação relativa na determinante seja aproximadamente constante.

No caso de um autovalor complexo, os autovetores complexos podem ser descritos por dois ângulos, igualmente, apesar de a interpretação desses ângulos ser, obviamente, diferente, no caso de autovetores reais. Para transmissão de dados eficiente, a precisão desses ângulos, de preferência, é acoplada ao autovalor complexo, em particular ao seu raio. Alternativamente, a matriz W pode ser descrita como

<formula>formula see original document page 26</formula>

isto é, pelos raios r1, r2 e um ângulo φ com 0< | φ | <Π. Devido ao fato de que o escalonamento dos autovetores é permitido, isso pode ser reescrito como

W=W3W4 (13)

com

<formula>formula see original document page 26</formula>

com ce R+ e s = ±1 e

<formula>formula see original document page 26</formula>

Deve ser notado que a determinante de W3 igual a ±1 e a determinante de W4 igual a 2jsin(2φ). O parâmetro c pode ser quantificado uniformemente em uma escala logarítmica. O ângulo φ pode ser tratado similarmente como os parâmetros δ.

Se os autovalores forem reais e idênticos, a decomposição (Equação 7) não se sustenta. Ao contrário, a seguinte decomposição pode ser usada:

<formula>formula see original document page 26</formula>

onde e = e1 = e2 é o auto valor, I a matriz de identidade, α o ângulo associado com o autovetor e d uma constante. Os autovalores podem, como antes, ser mapeados para um polinômio de segunda ordem (P2), para coeficientes de reflexão e quantificados no arco seno ou domínio de LAR. O ângulo α pode ser eficientemente quantificado de modo uniforme. O parâmetro d é uma relação indicando o peso da matriz definida por α em comparação com a matriz de identidade I. O parâmetro d pode ser quantificado no domínio log.

No decodificador, os parâmetros recebidos dos autovetores devem ser interpretados. Essa interpretação depende das características do autovalor, visto que parâmetros diferentes estão presentes para os autovalores reais e não idênticos, autovalores complexos e autovalores idênticos. Em conseqüência, o receptor deve assegurar que erros não ocorrem devido aos autovalores mudarem seu caráter como uma função da quantificação aplicada (por exemplo, pelo valor imaginário de um autovalor complexo, quantificado para zero, resultando em um valor quantificado real em lugar de complexo).

Diferentes estratégias podem ser usadas para resolver isso.

Uma opção é indicar o caráter original dos autovalores no fluxo de bits. Essa indicação pode ser usada pelo decodificador para restaurar a natureza do autovalor, se ela tiver sido mudada pela quantificação. Outra opção é controlar a quantificação de autovalor de tal maneira que o caráter (real, complexo, idêntico) dos autovalores quantificados permanece inalterado. Por exemplo, a quantificação de um valor complexo pode não incluir o valor zero. Ainda outra opção é verificar (no codificador) se o caráter dos autovalores mudaram devido à quantificação e escolher parâmetros apropriados correspondentes ao novo caráter.

Um exemplo do último procedimento é como segue. Se, no plano de quantificação dos autovalores, pares complexos - conjugados e autovalores reais são mapeados na mesma representação (por exemplo, LAR), então, presumivelmente, há também um par de autovalores com ei = e2, que é mapeado nesta representação. Em linhas gerais, para esse unidade de quantização, o produto e^ é substancialmente constante. Os parâmetros γ, δ ou φ, c podem, conseqüentemente, ser omitidos e substituídos pelos melhores parâmetros d, a. Uma vez que a estratégia de quantificação é conhecida no decodificador, o decodificador sabe, para cada par de autovalores quantificados, se a estratégia de quantificação poderia ter mudado o caráter do autovalor. Naquele caso, os dois autovalores são tomados como a média geometria dos autovalores recebidos (isto é, reais e idênticos) e a informação de autovalor é interpretada (corretamente) como sendo d e a.

processamento possíveis para um codificador de acordo com algumas modalidades da invenção. Obviamente, muitas variações são possíveis, por exemplo, os mapeamentos de LAR podem ser substituídos por mapeamentos de arco seno. A geração dos parâmetros de autovetores da matriz de entrada é acionada pelos parâmetros ei e e2 como antes discutido. Conforme mencionado, a possível confusão no caráter (real/ complexo) desses valores devido à quantificação é levada em conta quando da geração dos parâmetros de autovetores. Mais elegantemente, isso pode ser feito com base no caráter dos autovalores quantificados, visto que essa é a informação realmente disponível no decodificador.

O decodificador implementa o processo inverso. Ele recebe os parâmetros quantificados e reconstrói ei e e2. Dados esses valores, o receptor sabe que os dados de autovetores estão contidos no fluxo de bits: γ, δ ou φ, c ou α, d. A matriz Ek pode, então, ser construída.

A figura 5 ilustra um exemplo específico de etapas de

A seguir, um exemplo específico será descrito em que a decomposição de valor singular de matrizes de reflexão é aplicada.

No caso de decomposição de valor singular, a seguinte equação pode ser usada:

<formula>formula see original document page 28</formula>

Onde, comumente, UeV são matrizes unitárias e S é uma matriz diagonal contendo valores singulares:

<formula>formula see original document page 28</formula>

com Qi > 0. Dado que Ek é uma matriz real, todas as matrizes U, S e V são reais. Por conveniência, uma definição ligeiramente diferente é usada no exemplo específico descrito. Neste exemplo, os elementos diagonais de S não estão restritos a números não negativos, mas, ao contrário, as matrizes unitárias UeV estão restritas às matrizes de rotação. Os elementos diagonais de S são ainda referidos como os valores singulares.

Para filtros de síntese de predição linear estáveis, | Gi | <1.

As características dos valores singulares são similares àquelas dos coeficientes de reflexão e, portanto, podem ser tratadas de maneira similar aos coeficientes de reflexão para um sinal canal único, e especificamente, uma quantificação não uniforme na faixa (-1, 1) pode ser usada (incluindo um mapeamento para arco seno ou LARs seguido por uma quantificação uniforme nesses domínios).

Como um exemplo específico, o maior valor singular pode ser quantificado e transmitido em uma representação de arco seno, LAR ou LSF e a relação r entre os valores absolutos dos valores singulares (O < r <1) pode ser quantificada e transmitida junto com um parâmetro de sinal. De preferência, r é mapeado em uma escala logarítmica e, então, quantificado uniformemente. Em outra alternativa, quando da interpretação dos dois valores singulares como coeficientes de reflexão, um polinômio de fase mínima de segunda ordem pode ser construído o qual pode ser quantificado e transmitido em maneiras padrão (arco seno, LAR ou LSFs).

As matrizes UeV correspondem a uma rotação e, como tal, cada uma dessas é acoplada a um parâmetro único: o ângulo de rotação. Esses ângulos estão em uma faixa limitada [0,2π) e podem ser quantificados com uma precisão dependente dos valores singulares. No caso extremo dos valores singulares sendo iguais a zero, qualquer ângulo bastará e, portanto, a precisão requerida é nenhuma. No caso de grandes valores singulares (próximo à unidade), uma resolução muito fina será apropriada.

A precisão da grade de quantificação para os ângulos descrevendo UeV pode ser baseada em estratégias diferentes. Por exemplo, a precisão pode ser escolhida com base no valor singular absoluto máximo ou a média (aritmética ou geométrica) de seus valores absolutos. Alternativamente, denotando U = R(ot) e V = RC-β) com α e β o ângulo de rotação, a seguinte equação pode ser derivada:

<formula>formula see original document page 30</formula>

Disso, pode ser mostrado que a determinante do sistema I - z" 1Ek não depende de (α + β)/2. Portanto, o ângulo γ = (α + β)/2 pode ser quantificado com um quantificador uniforme. O ângulo δ = (α - β)/2 é um fator na determinante e pode ser melhor quantificado na dependência dos valores singulares.

Em particular, δ = (α - β)/2 pode ser quantificado de modo que a equação característica, associada com a matriz (e determinando os autovalores) permanece inalterada. Isso pode ser feito através da introdução do coeficiente de reflexão k com

<formula>formula see original document page 30</formula>

Os métodos de canal único para manipulação de um coeficiente de reflexão podem ser usados, por exemplo, mapeando para o domínio de LAR ou de arco seno. De preferência, σι e σ2 no cálculo de k são os uns quantificados, uma vez que essa relação tem que ser invertida no decodificador, e, lá, apenas os valores quantificados estão disponíveis. O mapeamento k —> é ambíguo. Para resolver a ambigüidade, um bit extra s pode ser transmitido, igualmente.

A figura 6 ilustra um exemplo específico de etapas de processamento possíveis para um codificador de acordo com algumas modalidades da invenção. Obviamente, muitas variações são possíveis, por exemplo, os mapeamentos de LAR podem ser substituídos por mapeamentos de arco seno. Conforme mencionado, os coeficientes de reflexão k são uma função não só de δ, mas de σ1, σ2, igualmente, e, para inversão no decodificador, pode ser vantajoso usar os valores quantificados σ1, σ2 visto que esses estão disponíveis no decodificador.

O decodificador implementa o processo inverso. Ele recebe os parâmetros quantificados e reconstrói σ1 e σ2. Dados esses valores, o receptor é capaz de reconstruir δ de k e s. De γ e δ, as matrizes de rotação U e V podem ser reconstruídas. Subseqüentemente, a matriz Ek pode ser reconstruída.

Em algumas modalidades, a decomposição do auto-valor e a do valor singular podem ser usadas juntas. Desse modo, as matrizes de reflexão podem ser decompostas em decomposições de autovalor e de valor singular. A combinação dos autovalores em um polinômio de segunda ordem (P2) e a quantificação dos coeficientes de reflexão (k1 e k2) pertencentes a esse polinômio dão um controle preciso sobre a equação característica (como para o método EVD). Os valores singulares podem ser mapeados na relação c = |σ1 /σ2|. Essa relação pode ser eficientemente quantificada de modo uniforme em uma escala logarítmica. Os parâmetros α e β podem ser combinados para γ = (α + β)/2) (como no método de SVD) e quantificados uniformemente.

A figura 7 ilustra um exemplo específico de etapas de processamento possíveis para um codificador de acordo com algumas modalidades da invenção. Obviamente, muitas variações são possíveis, por exemplo, os mapeamentos de LAR podem ser substituídos por mapeamentos de arco seno.

O decodificador implementa o processo inverso. Ele recebe os parâmetros quantificados e reconstrói e1 e e2. Dados esses valores e c, o receptor é capaz de reconstruir S. De e1, e2, σ1, σ2 o parâmetro δ pode ser reconstruído. Similar ao caso de SVD, aparece uma ambigüidade que pode se resolvida por um bit extra s. De δ e γ, as matrizes de reflexão U e V podem ser construídas.

Em todos os três exemplos (isto é, EVD5 SVD e EVD/SVD), cada matriz de reflexão (normalizada) resulta em dois coeficientes (autovalores em E ou valores singulares em S), que, com alguma adaptação, podem ser tratados como coeficientes de reflexão em um sistema de predição linear de canal único. As matrizes que acompanham (V e U ou W) podem ser codificadas com uma precisão (número de bits) e/ ou interpretação que pode depender das características dos autovalores ou valores singulares.

Como antes mencionado, o mapeamento inverso {Ek} —> {Pk} requer uma matriz adicional R0, que tem o caráter de uma matriz de covariância (matriz Hermitiana positiva definida):

<formula>formula see original document page 32</formula>

com r12 = r21. Isso pode ser reescrito para

<formula>formula see original document page 32</formula>

Com

<formula>formula see original document page 32</formula>

e o coeficiente de correlação

<formula>formula see original document page 32</formula>

O coeficiente de correlação é um valor entre -Iele pode ser quantificado eficientemente em uma grade não uniforme com menos precisão em torno do valor-0. O valor μ pode ser quantificado, efetivamente, em uma escala de dBs. O valor

<formula>formula see original document page 32</formula>

em si não é de interesse para o mapeamento {Ek} —» {Pk} e não precisa ser transmitido.

Alternativamente, a matriz R0 pode ser decomposta pelos mecanismos antes mencionados (SVD ou EVD), em cujo caso apenas a relação dos valores singulares (ou autovalores) e um ângulo precisa ser transmitido (devido à estrutura específica dessa matriz).

A figura 8 ilustra um sistema de transmissão 800 para comunicação de um sinal de multicanal de acordo com algumas modalidades da invenção. O sistema de transmissão 800 compreende um transmissor 801, que é acoplado a um receptor 803 através de uma rede 805, que pode ser, especificamente, a Internet.

No exemplo específico, o transmissor é um dispositivo de registro de sinal e o receptor é um dispositivo de reprodução de sinal, mas será apreciado que em outras modalidades um transmissor e um receptor podem ser usados em outras aplicações. Por exemplo, o transmissor e/ ou o receptor podem ser parte de um funcionalidade de transcodificação e, por exemplo, proporcionar interfaceamento para outras fontes ou destinos de sinais.

No exemplo específico onde uma função de registro de sinal é suportada, o transmissor 801 compreende um digitalizador 807 que recebe um sinal de multicanal analógico, que é convertido em um sinal digital de PCM por amostragem e conversão de analógico para digital.

O transmissor 801 é acoplado ao codificador 100 da figura 1, que codifica o sinal de PCM, como previamente descrito. O codificador 100 é acoplado a um transmissor de rede 809, que recebe o sinal codificado e faz interface com a Internet para transmitir o sinal codificado para o receptor 803 através da Internet 805.

O receptor 803 compreende um receptor de rede 811, que faz interface com a Internet 805 para receber o sinal codificado do transmissor 801.

O receptor de rede 811 é acoplado ao decodificador 200 da figura 2. O decodificador 200 recebe o sinal codificado e o decodifica, como previamente descrito.

No exemplo específico onde uma função de reprodução de sinal é suportada, o receptor 803 ainda compreende um reprodutor de sinal 813, que recebe o sinal de multicanal decodificado do decodificador 200 e apresente este ao usuário. Especificamente, o reprodutor de sinal 813 pode compreender um conversor de digital para analógico, amplificadores e alto- falantes, conforme requerido para saída do sinal de multicanal de áudio.

Será apreciado que a descrição acima, para clareza, descreveu modalidades da invenção com referência às diferentes unidades funcionais e processadores. Contudo, será evidente que qualquer distribuição adequada de funcionalidade entre diferentes unidades funcionais ou processadores pode ser adequada sem depreciação da invenção. Por exemplo, a funcionalidade ilustrada para ser realizada por processadores ou controladores separados pode ser realizada pelo mesmo processador ou controladores. Daí, referências à unidades funcionais específicas devem ser vistas apenas como referências a meios adequados para proporcionar a funcionalidade descrita em lugar em lugar de indicativas de uma estrutura ou organização lógica ou física estrita.

A invenção pode ser implementada em qualquer forma adequada, incluindo hardware, software, firmware ou qualquer combinação desses. Opcionalmente, a invenção pode ser implementada, pelo menos parcialmente, como software de computador executando em um ou mais processadores de dados e/ ou processadores de sinais digitais. Os elementos e componentes de uma modalidade da invenção podem ser, física, funcional e logicamente implementados em qualquer maneira adequada. Na verdade, a funcionalidade pode ser implementada em uma única unidade, em uma pluralidade de unidades ou como parte de outras unidades funcionais. Como tal, a invenção pode ser implementada em uma única unidade ou pode ser física e funcionalmente distribuída entre diferentes unidades e processadores.

Embora a presente invenção tenha sido descrita em conexão com algumas modalidades, não é pretendido que esteja limitada à forma específica aqui apresentada. Antes, o escopo da presente invenção está limitado apenas pelas reivindicações anexas. Adicionalmente, embora um aspecto possa parecer estar sendo descrito em conexão com modalidades particulares, alguém habilitado na técnica reconhecerá que vários aspectos das modalidades descritas podem ser combinados de acordo com a invenção. Nas reivindicações, o termo compreendendo não exclui a presença de outros elementos ou etapas.

Além disso, embora individualmente relacionados, uma pluralidade de meios, elementos ou etapas de métodos podem ser implementados, por exemplo, através de uma única unidade ou processador. Adicionalmente, embora aspectos individuais possam ser incluídos em diferentes reivindicações, esses podem, possivelmente, ser combinados de modo vantajoso e a inclusão em diferentes reivindicações não implica que uma combinação de aspectos não é possível e/ ou vantajosa. Também, a inclusão de um aspecto em uma categoria de reivindicações não implica em uma limitação a essa categoria, mas antes indica que o aspecto é igualmente aplicável a outras categorias de reivindicações, conforme apropriado. Além disso, a ordem de aspectos nas reivindicações não implica em qualquer ordem específica em que os aspectos devem ser trabalhados e, em particular, a ordem de etapas individuais em uma reivindicação de método não implica que as etapas devem ser realizadas nessa ordem. Antes, as etapas podem ser realizadas em qualquer ordem adequada. Além disso, referências singulares não excluem uma pluralidade. Desse modo, as referências a "um", "uma", "primeiro(a)", "segundo(a)", etc. não impedem uma pluralidade. Sinais de referência nas reivindicações são proporcionados apenas como um exemplo esclarecedor, não serão construídos como limitando o escopo das reivindicações de maneira alguma.

Claims (27)

1. Codificador (100) para codificação de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: meios (301) para determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; meios (303) para geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; meios de codificação (305) para codificação das matrizes de reflexão a fim de gerar dados de matrizes de reflexão codificados; e meios (109) para geração de dados codificados para o sinal de multicanal compreendendo os dados de matriz de reflexão.

2. Codificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as matrizes de reflexão serem matrizes de reflexão normalizadas.

3. Codificador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de as matrizes de reflexão normalizadas serem matrizes de reflexão normalizadas para frente ou matrizes de reflexão normalizadas para trás e os dados codificados ainda compreenderem parâmetros de ligação de dados de correlação das matrizes de reflexão normalizadas para frente e das matrizes de reflexão normalizadas para trás.

4. Codificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os meios de codificação (305) compreenderem meios para decomposição das matrizes de reflexão a fim de gerar matrizes de reflexão decompostas e para codificação das matrizes de reflexão decompostas a fim de gerar os dados de matrizes de reflexão codificados.

5. Codificador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de os meios de codificação (305) serem dispostos para determinar um polinômio característico das matrizes de reflexão decompostas e pelo fato de a codificação das matrizes de reflexão decompostas compreender coeficientes de codificação do polinômio característico.

6. Codificador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a decomposição ser uma decomposição de autovalor.

7. Codificador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de os dados de matrizes de reflexão codificados compreenderem dados quantificados de pelo menos um ou mais do grupo de: dados de autovalor; e dados de autovetor.

8. Codificador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de os meios de codificação (305) serem operáveis para modificar uma característica de quantificação em resposta a pelo menos um autovalor.

9. Codificador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a decomposição ser uma Decomposição de Valor Singular (SVD).

10. Codificador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de os dados de matrizes de reflexão codificados compreenderem dados quantificados de pelo menos um valor singular.

11. Codificador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de os meios de codificação (305) serem operáveis para modificar uma característica de quantificação em resposta a pelo menos um valor singular.

12. Codificador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de os meios de codificação (305) compreenderem meios para geração dos dados de matrizes de reflexão codificados pela quantificação de parâmetros das matrizes de reflexão decompostas.

13. Decodiflcador para decodiflcação de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: meios (401) para recebimento de dados codificados para o sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para as matrizes de reflexão do sinal de multicanal; meios (403) para determinação das matrizes de reflexão pelo decodificação dos dados de matriz de reflexão; meios (405) para determinar matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e meios (205) para gerar o sinal de multicanal por uma decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

14. Método para codificação de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; codificação das matrizes de reflexão a fim de gerar dados de matrizes de reflexão codificados; e geração de dados codificados para o sinal de multicanal compreendendo os dados de matriz de reflexão.

15. Método para codificação de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: recebimento de dados codificados do sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão do sinal de multicanal; determinação de matrizes de reflexão pela decodificação dos dados de matriz de reflexão, determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e geração do sinal de multicanal por uma decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

16. Sinal de multicanal codificado, caracterizado pelo fato de compreender dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão associadas com matrizes de parâmetros de codificação por predição linear do sinal de multicanal.

17. Produto programa de computador, caracterizado pelo fato de compreender a execução do método como definido na reivindicação 14 ou na reivindicação 15.

18. Transmissor (801) para transmissão de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: meios (301) para determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; meios (303) para geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; meios de codificação (305) para codificação das matrizes de reflexão a fim de gerar dados de matrizes de reflexão codificados; meios (109) para gerar dados codificados para o sinal de multicanal compreendendo dados de matriz de reflexão; e meios para transmissão dos dados codificados.

19. Receptor (803) para recebimento de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: meios (401) para recebimento de dados codificados para o sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão do sinal de multicanal; meios (403) para determinação de matrizes de reflexão pela decodificação dos dados de matriz de reflexão; meios (405) para determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e meios (205) para geração do sinal de multicanal por uma decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

20. Sistema de transmissão (800) para transmissão de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: um transmissor (801) compreendendo: meios (301) para determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; meios (303) para geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; meios de codificação (305) para codificação das matrizes de reflexão para gerar dados de matrizes de reflexão codificados; meios (109) para geração de dados codificados para o sinal de multicanal compreendendo os dados de matriz de reflexão; e meios para transmissão de dados codificados; e um receptor (803) para recebimento de um sinal de multicanal compreendendo: meios (401) para recebimento dos dados codificados; meios (403) para determinação de matrizes de reflexão através da decodificação dos dados de matriz de reflexão; meios (405) para determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e meios (205) para geração de sinal de multicanal por uma decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

21. Método de transmissão de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; codificação de matrizes de reflexão para gerar dados de matrizes de reflexão codificados; geração de dados codificados para o sinal de multicanal compreendendo os dados de matriz de reflexão; e transmissão dos dados codificados.

22. Método de recebimento de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: recebimento de dados codificados para o sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão do sinal de multicanal; determinação de matrizes de reflexão pela decodificação dos dados de matriz de reflexão; determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e geração do sinal de multicanal por uma decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

23. Método de transmissão e de recebimento de um sinal de multicanal, caracterizado pelo fato de compreender: determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal; geração de matrizes de reflexão das matrizes de parâmetros de codificação por predição linear; codificação de matrizes de reflexão para gerar dados de matrizes de reflexão codificados; geração de dados codificados para o sinal de multicanal compreendendo os dados de matriz de reflexão; transmissão dos dados codificados; recebimento dos dados codificados para o sinal de multicanal; determinação de matrizes de reflexão pela decodificação dos dados de matriz de reflexão; determinação de matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para o sinal de multicanal das matrizes de reflexão; e geração de sinal de multicanal por meio de decodificação por predição linear com base nos parâmetros de codificação por predição linear.

24. Dispositivo de registro de áudio (801), caracterizado pelo fato de compreender um codificador como definido na reivindicação 1.

25. Dispositivo de reprodução de áudio (803), caracterizado pelo fato de compreender um decodificador como definido na reivindicação -13.

26. Sinal de multicanal codificado, caracterizado pelo fato de compreender dados codificados para o sinal de multicanal, os dados codificados compreendendo dados de matrizes de reflexão codificados para matrizes de reflexão do sinal de multicanal, as matrizes de reflexão correspondendo às matrizes de parâmetros de codificação por predição linear para uma codificação por predição linear com base no sinal de multicanal.

27. Meio de armazenamento, caracterizado pelo fato de ter um sinal como definido na reivindicação 26.