BRPI0709235A2 - Decodificador de áudio, método de decodficação de áudio, receptor para receber um sinal de n canais, sistema de transmissão para transmitir um sinal de áudio, método para receber um sinal de áudio, método para transmitir e receber um sinal de áudio, produto de programa de computador, e, dispositivo de reprodução de áudio - Google Patents

Decodificador de áudio, método de decodficação de áudio, receptor para receber um sinal de n canais, sistema de transmissão para transmitir um sinal de áudio, método para receber um sinal de áudio, método para transmitir e receber um sinal de áudio, produto de programa de computador, e, dispositivo de reprodução de áudio Download PDF

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Abstract

DECODIFICADOR DE áUDIO, MéTODO DE DECODIFICAçãO DE áUDIO, RECEPTOR PARA RECEBER UM SINAL DE N CANAIS, SISTEMA DE TRANSMISSãO PARA TRANSMITIR UM SINAL DE áUDIO, MéTODO PARA RECEBER UM SINAL DE áUDIO, MéTODO PARA TRANSMITIR E RECEBER UM SINAL DE áUDIO, PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR, E, DISPOSITIVO DE REPRODUçãO DE áUDIO. Um decodificador de áudio inclui um receptor (801) para receber dados de entrada compreendendo um sinal de N canais correspondendo a um sinal mixado descendentemente de um sinal de áudio de M canais, M > N, tendo matrizes de codificação de sub-banda de valor complexo aplicadas em sub-bandas de freqúência e dados de multicanais paramétricos. Um banco de filtro de sub-banda (805) gera sub-bandas de frequência de valor real para o sinal de N canais. Um processador de matriz (809) determina matrizes de decodificação de sub-banda de valor real para compensar a aplicação das matrizes de codificação em resposta aos dados de multicanais paramétricos. Um processador de compensação (807) gera dados de mixagem descendente correspondendo ao sinal mixado descendentemente por uma multiplicação de matriz das matrizes de decodificação de sub-banda de valor real e dados do sinal de N canais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqtiência de valor real. Os dados de mixagem descendente podem ser usados para regenerar o sinal mixado descendentemente e o sinal de áudio de M canais. O decodificador pode compensar as operações de Compatibilidade Envolvente de Matriz de MPEG executadas no codificador usando sub-bandas de frequência de valor real.

Description

"DECODIFICADOR DE ÁUDIO, MÉTODO DE DECODIFICAÇÃO DEÁUDIO, RECEPTOR PARA RECEBER UM SINAL DE N CANAIS,SISTEMA DE TRANSMISSÃO PARA TRANSMITIR UM SINAL DEÁUDIO, MÉTODO PARA RECEBER UM SINAL DE ÁUDIO, MÉTODOPARA TRANSMITIR E RECEBER UM SINAL DE ÁUDIO, PRODUTODE PROGRAMA DE COMPUTADOR, E, DISPOSITIVO DEREPRODUÇÃO DE ÁUDIO"
A invenção relaciona-se à decodificação de áudio e emparticular, mas não exclusivamente, à decodificação de sinais Envolventes deMPEG.
Codificação digital de vários sinais de fonte se tornoucrescentemente importante durante as últimas décadas como representação desinal digital e comunicação substituiu crescentemente representação analógicae comunicação. Por exemplo, distribuição de conteúdo de mídia, tal comovídeo e música está baseado crescentemente em codificação de conteúdodigital.
Além disso, na última década houve uma tendência para áudiode multicanais e especificamente para áudio espacial se estendendo além desinais estéreos convencionais. Por exemplo, gravações estéreos tradicionais sóincluem dois canais enquanto sistemas de áudio avançados modernostipicamente usam cinco ou seis canais, como nos sistemas de som envolvente5.1 populares. Isto provê uma experiência de audição mais envolvida, onde ousuário pode ser cercado por fontes de som.
Várias técnicas e padrões foram desenvolvidos paracomunicação de tais sinais de multicanais. Por exemplo, seis canais discretosque representando um sistema envolvente 5.1 podem ser transmitidos deacordo com padrões tais como os padrões de Codificação de Áudio Avançada(AAC) ou Digital Dolby.
Porém, a fim de prover compatibilidade reversa, é conhecidomisturar descendentemente o número mais alto de canais a um número maisbaixo e especificamente é freqüentemente usado para misturardescendentemente um sinal de som envolvente 5.1 a um sinal estéreopermitindo um sinal estéreo ser reproduzido por decodificadores de legado(estéreo) e um sinal 5.1 por decodificadores de som envolvente.
Um exemplo é o método de codificação compatível reverso deMPEG2. Um sinal de multicanais é misturado descendentemente em um sinalestéreo. Sinais adicionais são codificados como dados de multicanais naporção de dados auxiliares permitindo a um decodificador de multicanais deMPEG2 gerar uma representação do sinal de multicanais. Um decodificadorde MPEGl desconsiderará os dados auxiliares e assim só decodificará amixagem descendente estéreo. A desvantagem principal do método decodificação aplicado em MPEG2 é que a taxa de dados adicional requeridapara os sinais adicionais está na mesma ordem de magnitude como a taxa dedados requerida para codificar o sinal estéreo. A taxa de bit adicional paraestender estéreo a áudio de multicanais é portanto significante.
Outros métodos existentes transmissão de multicanaiscompatível reversa sem informação de multicanais adicional podem sercaracterizados tipicamente como métodos envolventes matriciais. Exemplosde codificação envolvente matricial incluem métodos tais como DolbyPrologic II e Logic-7. O princípio comum destes métodos é que elesmultiplicam em matriz os múltiplos canais do sinal de entrada por uma matrizadequada por esse meio gerando um sinal de saída com um número maisbaixo de canais. Especificamente, um codificador matricial tipicamente aplicadeslocamentos de fase aos canais envolventes antes de mixá-los com canaisdianteiro e central.
Outra razão para uma conversão de canal é eficiência decodificação. Foi achado que por exemplo sinais de áudio envolventes podemser codificados como sinais de áudio de canal estéreo combinados com umfluxo de bits de parâmetro descrevendo as propriedades espaciais do sinaláudio. O decodificador pode reproduzir os sinais de áudio estéreo com umgrau muito satisfatório de precisão. Deste modo, economia de taxa de bitsignificativa pode ser obtida.
Há vários parâmetros que podem ser usados para descrever aspropriedades espaciais de sinais de áudio. Um tal parâmetro é a correlaçãocruzada inter-canal, tal como a correlação cruzada entre o canal esquerdo e ocanal direito para sinais estéreos. Outro parâmetro é a relação de potência doscanais. Nos denominados codificadores de áudio espaciais (paramétricos), talcomo o codificador de MPEG Envolvente, estes e outros parâmetros sãoextraídos do sinal áudio original assim para produzir um sinal de áudio tendoum número reduzido de canais, por exemplo só um único canal, mais umconjunto de parâmetros descrevendo as propriedades espaciais do sinal áudiooriginal. Nos denominados decodificadores de áudio espaciais (paramétricos),as propriedades espaciais como descritas pelos parâmetros espaciaistransmitidos são reinstalados.
Tal codificação de áudio espacial preferivelmente empregauma estrutura hierárquica em cascata ou baseada em árvore compreendendounidades padrões no codificador e no decodificador. No codificador, estasunidades padrões podem ser misturadores descendentes combinando canaisem um número mais baixo de canais tais como 2 para 1, 3 para 1, 3 para 2,etc., misturadores descendentes, enquanto no decodificador unidades padrõescorrespondentes podem ser misturadores ascendentes dividindo canais em umnúmero mais alto de canais tais como 1 para 2, 2 para 3 misturadoresascendentes.
Figura 1 ilustra um exemplo de um codificador para codificarsinais de áudio de multicanais de acordo com a abordagem atualmente sendopadronizada por MPEG sob o nome MPEG Envolvente. O sistema de MPEGEnvolvente codifica um sinal de multicanais como uma mixagem descendentemono ou estéreo acompanhada por um conjunto de parâmetros. O sinal demixagem descendente pode ser codificado por um codificador de áudio delegado, tal como por exemplo um codificador de MP3 ou AAC. Osparâmetros representam a imagem espacial do sinal de áudio de multicanais epodem ser codificados e embutidos de um modo compatível reverso ao fluxoáudio de legado.
No lado de decodificador, o fluxo de bit de núcleo édecodificado primeiro resultando no sinal de mixagem descendente mono ouestéreo sendo gerado. Decodificadores de legado, isto é, decodificadores quenão fazem uso de decodificação de MPEG Envolvente, ainda podemdecodificar este sinal de mixagem descendente. Se, porém, um decodificadorde MPEG Envolvente estiver disponível, os parâmetros espaciais sãoreinstalados resultando em uma representação de multicanais que éperceptivamente perto do sinal de entrada de multicanais original. Umexemplo de um decodificador envolvente de MPEG é ilustrado na Figura 2.
A parte da codificação/decodificação espacial básica comoilustrada na Figura 1 e Figura 2, o sistema de MPEG Envolvente oferece umconjunto rico de características habilitando um grande domínio de aplicação.Uma das características mais proeminentes é chamada Compatibilidade deMatriz ou Compatibilidade Envolvente Matricial.
Exemplos de sistemas envolventes matriciais tradicionais sãoDolby ProLogic I e II e 'Circle Surround'. Estes sistemas operam comoilustrado na Figura 3. O sinal de entrada de PCM de multicanais étransformado a um denominado sinal de mixagem descendente matricialusando tipicamente uma matriz de 5 (.1) para 2. A idéia atrás de sistemasenvolventes matriciais é que os canais dianteiro e envolvente (traseiro) sãomisturados em fase e fora de fase respectivamente no sinal de mixagemdescendente estéreo. Até certo ponto isto permite inversão no lado dedecodificador resultando em uma reconstrução de multicanais.Em sistemas envolventes matriciais, o sinal estéreo pode sertransmitido usando canais tradicionais pretendidos para transmissão estéreo.Conseqüentemente, semelhantemente ao sistema de MPEG Envolvente,sistemas envolventes matriciais também oferecem uma forma decompatibilidade reversa. Porém, devido às propriedades de fase específicas dosinal de mixagem descendente estéreo resultando da codificação envolventematricial, estes sinais freqüentemente não têm uma alta qualidade de somquando escutados como um sinal estéreo de por exemplo alto-falantes oufones de cabeça.
Em uma decodificador envolvente matricial, uma matriz de Mpara N (onde por exemplo M=2 e N=5 (.1)) é aplicada para gerar o sinal desaída de PCM de multicanais. Porém, em geral um sistema de matriz de Npara M, com (Ν > M) não é reversível, e assim sistemas envolventesmatriciais geralmente não são capazes de reconstruir precisamente os sinaisde saída de PCM de multicanais originais, que tendem a ter artefatosaltamente notáveis.
Em contraste com tais sistemas envolventes matriciaistradicionais, Compatibilidade Envolvente de Matriz em MPEG Envolvente éalcançada aplicando uma matriz 2x2 a valores de amostra complexos nas sub-bandas de freqüência do codificador de MPEG Envolvente seguindo acodificação envolvente de MPEG. Um exemplo de um tal codificador éilustrado na Figura 4. A matriz 2x2 é geralmente uma matriz de valorcomplexo com coeficientes dependentes dos parâmetros espaciais. Em talsistema, os parâmetros espaciais são ambos variantes em tempo e freqüência,e conseqüentemente a matriz 2x2 também é ambos variante em tempo efreqüência. Por conseguinte, a operação de matriz complexa é tipicamenteaplicada a azulejos de tempo-freqüência.
Aplicar a funcionalidade de Compatibilidade Envolvente deMatriz em um codificador envolvente de MPEG permite ao sinal estéreoresultante ser compatível com o sinal sendo gerado por codificadoresenvolventes matriciais convencionais, tal como Dolby ProLogic™. Istopermitirá a decodificadores de legado decodificarem o sinal envolvente. Alémdisso, a operação da Compatibilidade Envolvente de Matriz pode ser invertidaem um decodificador de MPEG Envolvente compatível, por esse meiopermitindo a um sinal de multicanais de alta qualidade ser gerado.
A matriz de codificação de compatibilidade de matriz podedescrita como seguindo:
<formula>formula see original document page 7</formula>
onde L,R é a mixagem descendente estéreo de MPEGconvencional, Lmtx, Rmtx é a mixagem descendente codificada envolvente dematriz e onde hxy são os coeficientes complexos determinados em resposta aosparâmetros de multicanais.
Uma vantagem principal de prover sinais estéreos compatíveisde matriz por meio de uma matriz 2x2 é o fato que estas matrizes podem serinvertidas. Como resultado, o decodificador de MPEG Envolvente ainda podeentregar a mesma qualidade de áudio de saída indiferente de se ou não umamixagem descendente estéreo compatível de matriz é empregada nocodificador. Um exemplo de um decodificador envolvente de MPEGcompatível é ilustrado na Figura 5.
O processamento inverso no lado de decodificador em umdecodificador de MPEG Envolvente regular pode ser assim determinado por:
<formula>formula see original document page 7</formula>domínio de freqüência. Mais especificamente, denominados bancos de Filtrode Espelho de Quadratura (QMF) modulado exponencial complexo sãoempregados para dividir o eixo de freqüência em várias bandas.
Em muitos modos este tipo de bancos de QMF pode sercomparado ao banco de Transformada de Fourier Discreta (DFT) SobrepostoAditivo, ou sua contraparte eficiente a Transformada de Fourier Rápida(FFT). O banco de QMF aterram como também o banco de DFTcompartilham as propriedades desejadas seguintes para manipulação de sinal:
A representação de domínio de freqüência é sobre-amostrada.Devido a esta propriedade, é possível aplicar manipulações, tal como porexemplo equalização (graduação de bandas individuais) sem introduzirdistorção de 'aliazing'. Representações criticamente amostradas, tal como porexemplo a Transformada de Co-seno Discreta Modificada (MDCT) bemconhecida é por exemplo empregada em AAC, não obedecem estapropriedade. Conseqüentemente, modificação variante em tempo e freqüênciados coeficientes de MDCT antes de síntese resulta em 'aliazing' que por suavez causa artefatos audíveis no sinal de saída.
A representação de domínio de freqüência é de valorcomplexo. Em contraste com representações de valor real, representações devalor complexo permitem uma modificação simples da fase dos sinais.
Embora haja várias vantagens através de uma representação devalor real criticamente amostrada em termos de manipulação de sinal, umadesvantagem significante comparada a tal representação é a complexidadecomputacional. Uma parte principal da complexidade do decodificador deMPEG Envolvente é devido aos bancos de filtro de análise e síntese de QMFe ao processamento correspondente em sinais de valor complexo.
Por conseguinte, foi proposto executar parte do processamentono domínio de valor real para um denominado decodificador de BaixaPotência (LP). Para esse fim, o banco de filtro modulado complexo foisubstituído por um banco de filtro modulado de co-seno de valor real seguidopor uma extensão parcial ao domínio de valor complexo para as bandas defreqüência mais baixas. Tal banco de filtro é ilustrado na Figura 6.
No modo regular de operação, o decodificador de MPEGEnvolvente aplica processamento de valor real às amostras de domínio desub-banda de valor complexo, ou no caso de LP, aplica estas a amostras dedomínio de sub-banda de valor real. Porém, a característica decompatibilidade de matriz no decodificador envolve rotações de fase a fim derestabelecer a mixagem descendente estéreo original no domínio defreqüência. Estes rotações de fase são realizadas por meio de processamentode valor complexo. Em outras palavras, a matriz de decodificação decompatibilidade de matriz H"1 é inerentemente de valor complexo a fim deintroduzir as rotações de fase requeridas. Por conseguinte, em tais sistemas, aoperação compatível envolvente de matriz não pode ser invertida na parte devalor real da representação de domínio de freqüência de LP conduzindo àqualidade de decodificação reduzida. Conseqüentemente, uma decodificaçãode áudio melhorada seria vantajosa.
Por conseguinte, a Invenção busca preferivelmente mitigar,aliviar ou eliminar uma ou mais das desvantagens supracitadas isoladamenteou em qualquer combinação.
De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é providoum decodificador de áudio compreendendo: meio para receber dados deentrada compreendendo um sinal de N canais correspondendo a um sinalmixado descendentemente de um sinal de áudio de M canais, M > N, tendomatrizes de codificação de sub-banda de valor complexo aplicadas em sub-bandas de freqüência e dados de multicanais paramétricos associados com osinal mixado descendentemente; meio para gerar sub-bandas de freqüênciapara o sinal de N canais, pelo menos algumas das sub-bandas de freqüênciasendo sub-bandas de freqüência de valor real; meio de determinação paradeterminar matrizes de decodificação de sub-banda de valor real paracompensar a aplicação das matrizes de codificação em resposta aos dados demulticanais paramétricos; meio para gerar dados de mixagem descendentecorrespondendo ao sinal mixado descendentemente por uma multiplicação dematriz das matrizes de decodificação de sub-banda de valor real e dados dosinal de N canais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqüência de valorreal.
A invenção pode permitir decodificação melhorada e/oufacilitada. Em particular, a invenção pode permitir uma redução decomplexidade significativa enquanto alcançando alta qualidade de áudio. Ainvenção pode por exemplo permitir o efeito de uma multiplicação de matrizde sub-banda de valor complexo ser invertida pelo menos parcialmente emum decodificador usando sub-bandas de freqüência de valor real.
Como um exemplo específico, a invenção pode por exemplopermitir codificação Compatível de Matriz de MPEG ser invertidaparcialmente em um decodificador envolvente de MPEG usando sub-bandasde freqüência de valor real.
O decodificador pode incluir meio para gerar o sinal mixadodescendentemente em resposta aos dados de mixagem descendente e podeademais incluir meio para gerar o sinal de áudio de M canais em resposta aosdados de mixagem descendente e aos dados de multicanais paramétricos. Ainvenção pode em tais concretizações gerar um sinal áudio de multicanaispreciso pelo menos parcialmente baseado em bandas de freqüência de valorreal.
Uma matriz de decodificação diferente pode ser determinadapara cada sub-banda de freqüência.
De acordo com uma característica opcional da invenção, omeio de determinação é arranjado para determinar matrizes inversas de sub-banda de valor complexo das matrizes de codificação e determinar as matrizesde decodificação em resposta às matrizes inversas.
Isto pode permitir uma implementação particularmenteeficiente e/ou qualidade de decodificação melhorada.
De acordo com uma característica opcional da invenção, omeio de determinação é arranjado para determinar cada coeficiente de matrizde valor real das matrizes de decodificação em resposta a um valor absolutode um coeficiente de matriz correspondente das matrizes inversas.
Isto pode permitir uma implementação particularmenteeficiente e/ou qualidade de decodificação melhorada. Cada coeficiente dematriz de valor real das matrizes de decodificação pode ser determinado emresposta a um valor absoluto só do coeficiente de matriz correspondente dasmatrizes inversas sem consideração de qualquer outro coeficiente de matriz.Um coeficiente de matriz correspondente pode ser um coeficiente de matrizno mesmo local da matriz inversa para a mesma sub-banda de freqüência.
De acordo com uma característica opcional da invenção, omeio de determinação é arranjado para determinar cada coeficiente de matrizde valor real substancialmente como um valor absoluto do coeficiente dematriz correspondente das matrizes inversas.
Isto pode permitir uma implementação particularmenteeficiente e/ou qualidade de decodificação melhorada.
De acordo com uma característica opcional da invenção, omeio de determinação é arranjado para determinar as matrizes dedecodificação em resposta a matrizes de transferência de sub-banda sendouma multiplicação de matrizes de decodificação e matrizes de codificaçãocorrespondentes.
Isto pode permitir uma implementação particularmenteeficiente e/ou qualidade de decodificação melhorada. As matrizes dedecodificação e codificação correspondentes podem ser matrizes decodificação e decodificação para a mesma sub-banda de freqüência. O meiode determinação pode ser arranjado em particular para selecionar os valoresde coeficiente das matrizes de decodificação tal que as matrizes detransferência tenham uma característica desejada.
De acordo com uma característica opcional da invenção, omeio de determinação é arranjado para determinar as matrizes dedecodificação só em resposta a medidas de magnitude das matrizes detransferência.
Isto pode permitir uma implementação particularmenteeficiente e/ou qualidade de decodificação melhorada. Em particular, o meiode determinação pode ser arranjado para ignorar medidas de fase aodeterminar as matrizes de decodificação. Isto pode reduzir complexidadeenquanto mantendo baixa degradação de qualidade de áudio perceptível.
De acordo com uma característica opcional da invenção, asmatrizes de transferência de cada sub-banda são dadas por:
<formula>formula see original document page 12</formula>
onde G é uma matriz de decodificação de sub-banda e H é umamatriz de codificação de sub-banda e o meio de determinação é arranjado paraselecionar os coeficientes de matriz:
<formula>formula see original document page 12</formula>
tal que uma medida de potência de p]2 e p2i satisfaça umcritério.
Isto pode permitir uma implementação particularmenteeficiente e/ou qualidade de decodificação melhorada. A matriz dedecodificação pode ser selecionada para resultar em uma medida de potênciaabaixo de um limiar (que pode ser determinado em resposta aconstrangimentos ou outros parâmetros) ou pode por exemplo ser selecionadacomo a matriz de decodificação resultando na medida de potência mínima.
De acordo com uma característica opcional da invenção, amedida de magnitude é determinada em resposta a:
<formula>formula see original document page 13</formula>
Isto pode permitir uma implementação particularmenteeficiente e/ou qualidade de decodificação melhorada.
De acordo com uma característica opcional da invenção, omeio de determinação é ademais arranjado para selecionar os coeficientes dematriz sob o constrangimento de uma magnitude de pn e P22 sendosubstancialmente igual a um.
Isto pode permitir uma implementação particularmenteeficiente e/ou qualidade de decodificação melhorada.
De acordo com uma característica opcional da invenção, osinal mixado descendentemente e os dados de multicanais paramétrico são deacordo com um padrão envolvente de MPEG.
A invenção pode permitir uma decodificação de baixacomplexidade particularmente eficiente e/ou qualidade de áudio melhoradapara um sinal compatível envolvente de MPEG.
De acordo com uma característica opcional da invenção, amatriz de codificação é uma matriz de codificação de CompatibilidadeEnvolvente de Matriz de MPEG e o primeiro sinal de N canais é um sinal deCompatibilidade Envolvente de Matriz de MPEG.
A invenção pode permitir uma baixa complexidadeparticularmente eficiente e/ou qualidade de áudio melhorada e pode emparticular permitir uma decodificação de baixa complexidade para compensareficientemente operações de Compatibilidade Envolvente de Matriz de MPEGexecutadas em um codificador.
De acordo com outro aspecto da invenção, é provido ummétodo de decodificação de áudio, o método compreendendo: receber dadosde entrada compreendendo um sinal de N canais correspondendo a um sinalmixado descendentemente de um sinal de áudio de M canais, M > N, tendomatrizes de codificação de sub-banda de valor complexo aplicadas em sub-bandas de freqüência e dados de multicanais paramétricos associados com osinal mixado descendentemente; gerar sub-bandas de freqüência para o sinalde N canais, pelo menos algumas das sub-bandas de freqüência sendo sub-bandas de freqüência de valor real; determinar matrizes de decodificação desub-banda de valor real para compensar a aplicação das matrizes decodificação em resposta aos dados de multicanais paramétricos; e gerar dadosde mixagem descendente correspondendo ao sinal mixado descendentementepor uma multiplicação de matriz das matrizes de decodificação de sub-bandade valor real que e dados do sinal de N canais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqüência de valor real.
De acordo com outro aspecto da invenção, é provido umreceptor para receber um sinal de N canais, o receptor compreendendo: meiopara receber dados de entrada compreendendo um sinal de N canaiscorrespondendo a um sinal mixado descendentemente de um sinal de áudio deM canais, M > N, tendo matrizes de codificação de sub-banda de valorcomplexo aplicadas em sub-bandas de freqüência e dados de multicanaisparamétricos associados com o sinal mixado descendentemente; meio paragerar sub-bandas de freqüência para o sinal de N canais, pelo menos algumasdas sub-bandas de freqüência sendo sub-bandas de freqüência de valor real;meio de determinação para determinar matrizes de decodificação de sub-banda de valor real para compensar a aplicação das matrizes de codificaçãoem resposta aos dados de multicanais paramétricos; meio para gerar dados demixagem descendente correspondendo ao sinal mixado descendentemente poruma multiplicação de matriz das matrizes de decodificação de sub-banda devalor real e dados do sinal de N canais nas pelo menos algumas sub-bandas defreqüência de valor real. De acordo com outro aspecto da invenção, é providoum sistema de transmissão para transmitir um sinal áudio, o sistema detransmissão compreendendo: um transmissor compreendendo: meio paragerar um sinal mixado descendentemente de N canais de um sinal de áudio deM canais, M > N, meio para gerar dados de multicanais paramétricosassociados com o sinal mixado descendentemente, meio para gerar umprimeiro sinal de N canais aplicando matrizes de codificação de sub-banda devalor complexo ao sinal mixado descendentemente de N canais em sub-bandas de freqüência, meio para gerar um segundo sinal de N canaiscompreendendo o primeiro sinal de N canais e os dados de multicanaisparamétricos, e meio para transmitir o segundo sinal de N canais a umreceptor; e o receptor compreendendo: meio para receber o segundo sinal deN canais, meio para gerar sub-bandas de freqüência para o primeiro sinal de Ncanais, pelo menos algumas das sub-bandas de freqüência sendo sub-bandasde freqüência de valor real, meio de determinação para determinar matrizes dedecodificação de sub-banda de valor real para compensar a aplicação dasmatrizes de codificação em resposta aos dados de multicanais paramétricos, emeio para gerar dados de mixagem descendente correspondendo ao sinalmixado descendentemente de N canais por uma multiplicação de matriz dasmatrizes de decodificação de sub-banda de valor real e dados do sinal de Ncanais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqüência de valor real.
O segundo sinal de N canais pode ter um canal associadoadicional compreendendo os dados de multicanais paramétricos.
De acordo com outro aspecto da invenção, é provido ummétodo para receber um sinal áudio de um fluxo de bit de áudio graduável, ométodo compreendendo: receber dados de entrada compreendendo um sinalde N canais correspondendo a um sinal mixado descendentemente de um sinalde áudio de M canais, M > N, tendo matrizes de codificação de sub-banda devalor complexo aplicadas em sub-bandas de freqüência e dados demulticanais paramétricos associados com o sinal mixado descendentemente;gerar sub-bandas de freqüência para o sinal de N canais, pelo menos algumasdas sub-bandas de freqüência sendo sub-bandas de freqüência de valor real;determinar matrizes de decodificação de sub-banda de valor real paracompensar a aplicação das matrizes de codificação em resposta aos dados demulticanais paramétricos; e gerar dados de mixagem descendentecorrespondendo ao sinal mixado descendentemente por uma multiplicação dematriz das matrizes de decodificação de sub-banda de valor real e dados dosinal de N canais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqüência de valorreal. De acordo com outro aspecto da invenção, é provido um método paratransmitir e receber um sinal áudio, o método compreendendo: a umtransmissor, executar as etapas de: gerar um sinal mixado descendentementede N canais de um sinal de áudio de M canais, M > N, gerar dados demulticanais paramétricos associados com o sinal mixado descendentemente,gerar um primeiro sinal de N canais aplicando matrizes de codificação de sub-banda de valor complexo ao sinal mixado descendentemente de N canais emsub-bandas de freqüência, gerar um segundo sinal de N canaiscompreendendo o primeiro sinal de N canais e os dados de multicanaisparamétricos, e transmitir o segundo sinal de N canais a um receptor; e noreceptor, executar as etapas de: receber o segundo sinal de N canais; gerarsub-bandas de freqüência para o primeiro sinal de N canais, pelo menosalgumas das sub-bandas de freqüência sendo sub-bandas de freqüência devalor real; determinar matrizes de decodificação de sub-banda de valor realpara compensar a aplicação das matrizes de codificação em resposta aosdados de multicanais paramétricos; gerar dados de mixagem descendentecorrespondendo ao sinal mixado descendentemente de N canais por umamultiplicação de matriz das matrizes de decodificação de sub-banda de valorreal e dados do sinal de N canais nas pelo menos algumas sub-bandas defreqüência de valor real.
Estes e outros aspectos, características e vantagens dainvenção serão aparentes e elucidados com referência às concretizaçõesdescritas em seguida.Concretizações da invenção serão descritas, por meio deexemplo somente, com referência aos desenhos, em que:
Figura 1 ilustra um exemplo de um codificador para codificarsinais de áudio de multicanais de acordo com a técnica anterior;
Figura 2 ilustra um exemplo de um decodificador paradecodificar sinais de áudio de multicanais de acordo com a técnica anterior;
Figura 3 ilustra um exemplo de um sistema decodificação/decodificação envolvente de matriz de acordo com a técnicaanterior;
Figura 4 ilustra um exemplo de um codificador para codificarsinais de áudio de multicanais de acordo com técnica anterior;
Figura 5 ilustra um exemplo de um decodificador paradecodificar sinais de áudio de multicanais de acordo com a técnica anterior;
Figura 6 ilustra um exemplo de um banco de filtro para gerarsub-bandas de freqüência de valor complexo e real;
Figura 7 ilustra um sistema de transmissão para comunicaçãode um sinal áudio de acordo com algumas concretizações da invenção;
Figura 8 ilustra um decodificador de acordo com algumasconcretizações da invenção;
Figuras 9-14 ilustram características de desempenho para umdecodificador de acordo com algumas concretizações da invenção; e
Figura 15 ilustra um método de decodificação de acordo comalgumas concretizações da invenção.
A descrição seguinte se focaliza em concretizações dainvenção aplicáveis a um decodificador para decodificar um sinal codificadoenvolvente de MPEG compreendendo uma codificação de CompatibilidadeEnvolvente de Matriz. Porém, será apreciado que a invenção não está limitadaa esta aplicação, mas pode ser aplicada a muitos outros padrões decodificação.Figura 7 ilustra um sistema de transmissão 700 paracomunicação de um sinal áudio de acordo com algumas concretizações dainvenção. O sistema de transmissão 700 inclui um transmissor 701, que estáacoplado a um receptor 703 por uma rede 705, que pode ser especificamente aInternet.
No exemplo específico, o transmissor 701 é um dispositivogravador de sinal e o receptor 703 é um dispositivo de reprodução de sinal,mas será apreciado que em outras concretizações, o transmissor e o receptorpodem ser usados em outras aplicações e para outros propósitos.
No exemplo específico onde uma função de gravação de sinalé suportada, o transmissor 701 inclui um digitalizador 707, que recebe umsinal de multicanais analógico, que é convertido a um sinal de multicanais dePCM digital (Modulado Codificado por Pulso) por amostragem e conversãoanalógica para digital.
O transmissor 701 está acoplado ao codificador 709 da Figura1, que codifica o sinal de PCM de acordo com um algoritmo de codificaçãode MPEG Envolvente que inclui funcionalidade para codificação deCompatibilidade Envolvente de Matriz. O codificador 709 pode ser, porexemplo, o decodificador da técnica anterior da Figura 4. No exemplo, ocodificador 709 gera especificamente um sinal mixado descendentementeestéreo Compatível Envolvente de Matriz de MPEG estéreo.
Assim, o codificador 709 gera um sinal dado por:
<formula>formula see original document page 18</formula>
onde L,R é que uma mixagem descendente estéreo envolventede MPEG convencional e Lmtx, Rmtx é a mixagem descendente codificadacompatível envolvente de matriz produzida pelo codificador 709. Além disso,o sinal gerado pelo codificador 709 inclui dados paramétricos de multicanaisgerados pela codificação envolvente de MPEG. Além disso, hxy sãocoeficientes complexos determinados em resposta aos parâmetros demulticanais. Como será entendido prontamente pela pessoa qualificada natécnica, o processamento executado pelo codificador 709 é executado em sub-bandas de valor complexo e usando operações complexas.
O codificador 709 está acoplado a um transmissor de rede 711,que recebe o sinal codificado e conecta à rede 705. O transmissor de rede 711pode transmitir o sinal codificado ao receptor 703 pela rede 705.
O receptor 703 inclui uma interface de rede 713, que conecta àrede 705 e que é arranjada para receber o sinal codificado do transmissor 701.
A interface de rede 713 está acoplada a um decodificador 715.O decodificador 715 recebe o sinal codificado e o decodifica de acordo comum algoritmo de decodificação. No exemplo, o decodificador 715 regenera osinal de multicanais original. Especificamente, o decodificador 715 primeirogera uma mixagem descendente estéreo compensada correspondendo àmixagem descendente gerada pela codificação envolvente de MPEG antes dasoperações compatíveis envolventes de matriz de MPEG sendo executadas.Um sinal de multicanais decodificado é então gerado desta mixagemdescendente e dos dados paramétricos de multicanais recebidos.
No exemplo específico, onde uma função de reprodução desinal é suportada, o receptor 703 ademais inclui um reprodutor de sinal 717,que recebe o sinal de áudio decodificado de multicanais do decodificador 715e apresenta isto ao usuário. Especificamente, o reprodutor de sinal 717 podeincluir um conversor digital para analógico, amplificadores e alto-falantescomo requerido para produzir o sinal de áudio decodificado.
Figura 8 ilustra o decodificador 715 em mais detalhe.
O decodificador 715 inclui o receptor 801, que recebe o sinalgerado pelo codificador 709. Como previamente mencionado, o sinal é umsinal estéreo que corresponde a um sinal de mixagem descendente que foiprocessado pelos valores de amostra complexos em sub-bandas de freqüênciade valor complexo sendo multiplicadas por uma matriz de codificação devalor complexo H. Além disso, o sinal recebido inclui dados paramétricos demulticanais que correspondem ao sinal de mixagem descendente.Especificamente, o sinal recebido é um sinal codificado envolvente de MPEGcom processamento de compatibilidade envolvente de matriz.
O receptor 801 além disso provê a decodificação de núcleo dosinal recebido para gerar o sinal de PCM misturado descendentemente.
O receptor 801 está acoplado a um processador de dadosparamétrico 803, que extrai os dados paramétricos de multicanais do sinalrecebido.
O receptor 801 está além disso acoplado a um banco de filtrode sub-banda 805, que transforma o sinal estéreo recebido ao domínio defreqüência. Especificamente, o banco de filtro de sub-banda 805 gera umapluralidade das sub-bandas de freqüência. Pelo menos algumas destas sub-bandas de freqüência são sub-bandas de freqüência de valor real. O banco defiltro de sub-banda 805 pode especificamente corresponder à funcionalidadeilustrada na Figura 6. Assim, o banco de filtro de sub-banda 805 pode gerar Ksub-bandas de valor complexo e M-K sub-bandas de valor real. As sub-bandas de valor real serão tipicamente as sub-bandas de freqüência mais alta,tais como as sub-bandas acima de 2 kHz. O uso de sub-bandas de valor realfacilita substancialmente a geração de sub-banda como também as operaçõesexecutadas nas amostras nestas sub-bandas. Assim, no decodificador 715, M-K sub-bandas são processadas como dados de valor real e operações em lugarde como dados de valor complexo e operações por esse meio provendo umacomplexidade significativa e redução de custo.
O banco de filtro de sub-banda 805 está acoplado a umprocessador de compensação 807, que gera dados de mixagem descendentecorrespondendo ao sinal mixado descendentemente. Especificamente, oprocessador de compensação 807 compensado para a operação decompatibilidade envolvente de matriz buscando inverter a multiplicação pelamatriz de codificação H nas sub-bandas de freqüência do codificador 709.Esta compensação é executada multiplicando os valores de dados das sub-bandas por uma matriz de decodificação de sub-banda G. Porém, emcontraste ao processamento no codificador 709, a multiplicação de matriz nassub-bandas de valor real do decodificador 715 é executada exclusivamente nodomínio real. Assim, não só são os valores de amostra amostras de valor real,mas os coeficientes de matriz da matriz de decodificação G também sãocoeficientes de valor real.
O processador de compensação 807 está acoplado a umprocessador de matriz 809, que determina as matrizes de decodificação aserem aplicadas nas sub-bandas. Para as M sub-bandas de valor complexo, amatriz de decodificação G pode simplesmente ser determinada como oinverso da matriz de codificação H na mesma sub-banda. Porém, para as sub-bandas de valor real, o processador de matriz 809 determina coeficientes dematriz de valor real que podem prover uma compensação eficiente para aoperação de matriz de codificação.
Assim, a saída do processador de compensação 807corresponde à representação de sub-banda do sinal de mixagem descendentecodificado envolvente de MPEG. Por conseguinte, o efeito das operações decompatibilidade envolvente de matriz pode ser reduzido substancialmente ouremovido.
O processador de compensação 807 está acoplado a um bancode filtro de sub-banda de síntese 811, que gera um sinal de mixagemdescendente decodificado envolvente de MPEG de PCM de domínio detempo da representação de sub-banda. No exemplo específico, o banco defiltro de sub-banda de síntese 811 assim forma a contraparte do banco defiltro de sub-banda 805 ao converter o sinal de volta ao domínio de tempo.
O banco de filtro de sub-banda de síntese 811 é alimentado aum decodificador de multicanais 813, que está além disso acoplado aoprocessador de dados paramétricos 803. O decodificador de multicanais 813recebe o sinal de mixagem descendente de PCM de domínio de tempo e osdados paramétricos de multicanais e gera o sinal de multicanais original.
No exemplo, o banco de filtro de sub-banda de síntese 811transforma o sinal de sub-banda no qual as operações de matriz foramexecutadas ao domínio de tempo. O decodificador de multicanais 813 assimrecebe um sinal codificado envolvente de MPEG comparável a um que teriasido recebido se nenhuma operação compatível envolvente de matriz tivessesido aplicada no decodificador. Assim, o mesmo algoritmo de decodificaçãode multicanais de MPEG pode ser usado para sinais compatíveis envolventesde matriz e para sinais compatíveis envolventes de não matriz. Porém, emoutras concretizações, o decodificador de multicanais 813 pode operardiretamente nas amostras de sub-banda seguindo compensação peloprocessador de compensação 807. Em tais casos, o banco de filtro de sub-banda de síntese 811 pode ser omitido ou alguma da funcionalidade do bancode filtro de sub-banda de síntese 811 pode ser integrada com o decodificadorde multicanais 813.
Assim, a fim de reduzir complexidade, é freqüentementepreferível ficar no domínio de sub-banda ao prover o sinal compensado aodecodificador de multicanais 813. Como tal, é possível evitar a complexidadedo banco de filtro de sub-banda de síntese 811 e dos bancos de filtro deanálise que fazem parte do decodificador de multicanais 813.
Realmente se possível, é preferido tipicamente não mover deum lado para outro entre o domínio de freqüência e o domínio de tempo comoisto é caro computacionalmente. Conseqüentemente, em algunsdecodificadores de acordo com algumas concretizações da invenção, depoisque os sinais foram convertidos ao domínio de sub-banda (freqüência) (quepor sua vez foram determinados decodificando o fluxo de bit de núcleo eaplicando os bancos de filtro ao sinais de PCM resultantes), a inversãoenvolvente de matriz é aplicada no processador de compensação 807 (seaplicável, isto é, se sinalizado no fluxo de bit) e então os sinais de domínio desub-banda resultantes são usados diretamente para reconstruir os sinais demulticanais (domínio de sub-banda). Finalmente, os bancos de filtro desíntese são aplicados para obter os sinais de multicanais de domínio de tempo.
Assim, no sistema da Figura 7, o codificador 709 pode gerarum sinal compatível envolvente de matriz, que pode ser decodificado pordecodificadores envolventes de matriz de legado tais como decodificadoresDolby ProLogic™. Embora isto requeira uma distorção do sinal de mixagemdescendente codificado envolvente de MPEG original por uma operação decompatibilidade envolvente de matriz, esta operação pode ser removidaefetivamente em um decodificador de multicanais de MPEG por esse meiopermitindo uma representação precisa do multicanais original ser geradausando os dados paramétricos.
Além disso, o decodificador 715 permite a compensação paraa operação de compatibilidade envolvente de matriz ser executada em sub-bandas de freqüência de valor real em lugar de requerer sub-bandas defreqüência de valor complexo por esse meio reduzindo substancialmente acomplexidade do decodificador 715 enquanto alcançando alta qualidade deáudio.
No seguinte, exemplos da determinação de coeficientes dematriz adequados para as matrizes de decodificação serão descritos.
O codificador 709 executa a operação de compatibilidadeenvolvente de matriz aplicando a matriz de codificação de valor complexoseguinte em cada sub-banda (será apreciado que cada sub-banda tem umamatriz de codificação diferente):
<table>table see original document page 23</column></row><table>onde L,R é a mixagem descendente estéreo convencional, eLmtx, Rmtx é a mixagem descendente codificada envolvente de matriz. Amatriz de codificador H é dada por:
<formula>formula see original document page 24</formula>
onde Wj e W2 dependem dos parâmetros espaciais gerados pelacodificação envolvente de MPEG. Especificamente:
<formula>formula see original document page 24</formula>
onde Wi t e w2>t são os pesos não normalizados, que sãodefinidos como:
<formula>formula see original document page 24</formula>
onde CLDi e CLDr representam a diferenças de nível de canal(expressas em dB) dos pares de canal esquerdo-dianteiro, esquerdo-envolvente e direito-dianteiro, direito-envolvente respectivamente. Cimtx ec2,mtx são os coeficientes de matriz que são uma função dos coeficientes depredição Ci e C2 usados para derivar os sinais intermediários esquerdo L,centro C e direito R dos sinais de mixagem descendente esquerdo LDMx edireito Rdmx no decodificador como seguindo:
<formula>formula see original document page 25</formula>
C1,mtx e c2)mtx são determinados como:
<formula>formula see original document page 25</formula>
com χ = {0,1} respectivamente.
Alternativamente, o decodificador envolvente de MPEGsuporta um modo onde os coeficientes cj e c2 representam relações depotência de esquerda contra esquerda mais centro e direita contra direita maiscentro respectivamente. Nesse caso, funções diferentes para c1MTX e c2imtx seaplicam.
Assim, para cada ladrilho de tempo/freqüência, uma matriz decodificação de valor complexo H é aplicada a valores de amostra complexos.Se os sinais dianteiros fossem dominantes no sinal de entrada de multicanaisoriginal, os pesos w1 e w2 estariam perto de zero. Como resultado, a mixagemdescendente envolvente de matriz estaria perto da mixagem descendenteestéreo de entrada. Se os sinais envolventes (traseiros) fossem dominantes nosinal de entrada de multicanais original, os pesos wi e w2 estariam perto deum. Como resultado, o sinal de mixagem descendente envolvente de matrizconteria uma versão altamente fora de fase da mixagem descendente estéreooriginal provida pelo codificador Envolvente de MPEG.
Uma vantagem principal de prover sinais estéreos compatíveisde matriz por meio de uma matriz 2x2 é o fato que estas matrizes podem serinvertidas. Como resultado, o decodificador Envolvente de MPEG ainda podeentregar a mesma qualidade de áudio de saída indiferente de se ou não umamixagem descendente estéreo compatível de matriz foi empregada pelocodificador.O processamento inverso no lado de decodificador em umdecodificador Envolvente de MPEG, onde todas as sub-bandas de freqüênciasão sub-bandas de valor complexo (por exemplo usando um banco de QMFmodulado complexo) é então dado por:
<formula>formula see original document page 26</formula>
onde
<formula>formula see original document page 26</formula>
Porém, tal operação inversa requer que valores complexossejam usados e portanto não podem ser aplicados no decodificador 715 daFigura 7 como isto usa (pelo menos parcialmente) sub-bandas de valor real.Por conseguinte, o processador de matriz 809 gera uma matriz dedecodificação de valor real que pode ser aplicada para reduzirsignificativamente o efeito da matriz de codificação.
O impacto global das matrizes de codificação e decodificaçãoem cada sub-banda pode ser representado pela matriz de transferência P dadacomo:
<formula>formula see original document page 26</formula>
onde H representa a matriz de codificador e G representa amatriz de decodificador.
Idealmente, G = H"1, tal que: P = H_1.H = I, a matriz unitária.Devido ao fato que os pesos Iixy da matriz de codificador H são todos de valorcomplexo, a matriz não pode ser invertida no decodificador para as sub-bandas de valor real.
As sub-bandas de valor real estão tipicamente a freqüênciasmais altas tais como as sub-bandas acima de 2 kHz. A estas freqüências, asrelações de fase são perceptivamente muito menos importantes e portanto oprocessador de matriz 809 determina coeficientes de matriz de decodificaçãoque têm características de magnitude adequadas (potência) sem consideraçãodas características de fase. Especificamente, o processador de matriz 809 podedeterminar coeficientes de matriz de valor real que resultarão em uma baixamagnitude ou valor de potência dos termos de diafonia pí2 e p2i sob asuposição ou constrangimento que |pn|«l e |p22Í~l-
Em algumas concretizações, o processador de matriz 809 pode
determinar a matriz inversa de sub-banda de valor complexo H"1 das matrizes
de codificação e pode então determinar a matriz de decodificação de valor
real G dos coeficientes de matriz desta matriz. Especificamente, cada
coeficiente de G pode ser determinado do coeficiente de H"1 que está no
mesmo local. Por exemplo, um coeficiente de valor real pode ser determinado
do valor de magnitude do coeficiente correspondente de H"1. Realmente, em
algumas concretizações, o processador de matriz pode determinar os
coeficientes de H"1 e subseqüentemente determinar os coeficientes de G como
o valor absoluto do coeficiente de matriz correspondente da matriz inversa H"ι
Assim, o processador de matriz 809 pode determinar:
Q _ gu S12
_&2\ Sll _
comos =_W1_
H^3(1-2m;2+2W22)'
g =__
1^3(1-2^+2^) '
-h --L
§22 - «22,0 " I^l ·
onde
N = hnh22 - hi2h2i.
Pode ser mostrado que esta solução satisfaz perfeitamente os
constrangimentos mencionados acima (|pn| = IP22I -Ie = |pi2| = IP21I = 0) paraos casos específicos de W1 = W2 = 0 e Wj = W2 = 1.
Figura 9 ilustra a magnitude de termo principal de matriz detransferência (10 logi0|pn|2) para esta solução. Figura 10 ilustra o ângulo defase de Pn e Figura lio termo de diafonia (10 logio|p2i| )·
Especificamente, Figura 9 mostra o desvio em dB damagnitude do termo de matriz principal pn relativo ao valor ideal de |pu| = 1como uma função de Wj e W2. Como pode ser observado, o desvio máximo docaso ideal é menos de 1 dB. Figura 10 mostra o ângulo de pn como umafunção de Wi e w2. Como pode ser esperado da diferença com respeito ao casode valor complexo ideal, diferenças de fase estão até 90 graus. Figura 11mostra a magnitude do termo de matriz de diafonia p2i medido em dB comouma função de pesos Wi e w2. Deveria ser notado que os outros elementos dematriz de transferência podem ser obtidos permutando Wi e W2.
Em algumas concretizações, o processador de matriz 809 podedeterminar a matriz de decodificação G para uma sub-banda em resposta àmatriz de transferência de sub-banda P=G-H. Especificamente, o processadorde matriz pode selecionar valores de coeficiente de G tal que uma dadacaracterística seja alcançada para P.
Novamente, como os valores de fase para as sub-bandas devalor real tendem a ter baixa ponderação perceptiva, só as características demagnitude de P são consideradas pelo decodificador exemplar 715.Desempenho de alta qualidade pode ser alcançado pelo processador de matriz809 selecionando os coeficientes de matriz de decodificação tal que umamedida de potência de p!2 e p2i satisfaça um critério - tal como por exemploque a medida de potência seja minimizada ou que a medida de potência estejaabaixo de um dado critério. O processador de matriz 809 pode por exemplopesquisar através de uma gama de possíveis coeficientes de valor real eselecionar os que resultam na medida de potência mais baixa para p12 e p2i.Além disso, a avaliação pode estar sujeita a outros constrangimentos, talcomo um constrangimento que pn e p22 sejam substancialmente iguais a um(por exemplo entre 0,9 e 1,1).
Em algumas concretizações, o processador de matriz 809pode executar um algoritmo matemático para determinar valores decoeficiente de valor real adequados para a abordagem de decodificação.
Um exemplo específico de tal é descrito no seguinte, em que o algoritmobusca minimizar a diafonia global: |pi2| + |p2i| sob o constrangimento deIPnI2=Ie Ip21I2=I.
Este problema pode ser resolvido por uma ferramenta de análisematemática multi-variada padrão. Em particular, é adequado usar métodos demultiplicador Lagrangiano, que, para cada vetor de fila ν de G, traduz em umproblema de valor próprio de matriz da forma vA = λνΒ com um requisito denormalização q(v) = 1 dado por uma forma quadrática q. As matrizes A e B e asformas quadráticas q dependem das entradas da matriz complexa H.
Abaixo a solução para ν = [gn gi2] é dada. E trivial tambémresolver ν = [g21 g22] permutando as variáveis W1 e W2 na solução abaixo. Asmatrizes de Lagrange AeB são definidas como:
<formula>formula see original document page 29</formula><formula>formula see original document page 30</formula>
onde qi e q2 são definidos como:
<formula>formula see original document page 30</formula>
Os valores próprios são achados por:
det(A - λΒ) = O,
que resulta nas raízes de um polinômio quadrático:
<formula>formula see original document page 30</formula>
onde
<formula>formula see original document page 30</formula>
Agora duas soluções de candidato podem ser determinadas:
(A - λ1;2Β)νΐ!2 = Õ
A solução final é determinada por ν = Ci.Vj, onde i é tanto 1 ou 2 tal que
|pn|2 = 1 e com diafonia mínima. Primeiro Ci é calculado como:
<formula>formula see original document page 30</formula>
Então, a diafonia |p12|2 para ambas as soluções é calculada:
<formula>formula see original document page 30</formula>
O índice i que produz a diafonia mínima dá ν = Ci-Vi. Semprova adicional é declarado que independente das variáveis Wj e w2, o índice ié sempre igual a 2.
Para perfeição, a solução completa para G em termos deequações analíticas é dada abaixo. As variáveis seguintes são definidas:
<formula>formula see original document page 31</formula>
Então, a variável b é calculada como:
b = I-Sp--J-I Ip2 +(4í-14)/7 + 1Duas raízes ra e Γβ para ambas as filas da matriz G sãocalculadas como:
<formula>formula see original document page 31</formula>
As soluções não graduadas Vtemp, ι e Vtemp,2 podem então serdeterminadas como:
<formula>formula see original document page 31</formula>As constantes de normalização c são calculadas como:
<formula>formula see original document page 32</formula>
Finalmente, a matriz G é dado por:
<formula>formula see original document page 32</formula>
Figuras 12, 13 e 14 ilustram o desempenho para esta solução.Figura 12 mostra o desvio em dB da magnitude do termo de matriz principalP11 ao valor ideal de |ρ11| = 1 como uma função de W1 e w2. Como pode serobservado, devido aos constrangimentos postos a esta solução, a magnitude ésempre idêntica ao valor ideal |p11 = 1.
Figura 13 mostra o ângulo de p11 como uma função de W1 e W2.Deveria ser notado que devido aos constrangimentos postos pela solução todareal também aqui as diferenças de fase estão até 90 graus.
Figura 14 mostra a magnitude do termo de matriz de diafoniap21 medido em dB como uma função de pesos W1 e w2.
Como ilustrado pelas Figuras, a solução de fixar oscoeficientes de matriz de decodificação aos valores absolutos dos coeficientesda matriz de codificação inversa só desvia +/- 1 dB da abordagem maiscomplicada de minimizar a diafonia, ambos em termos de ganho de termoprincipal e supressão de diafonia.
Figura 15 ilustra um método de decodificação de áudio deacordo com algumas concretizações da invenção.
No etapa 1501, um decodificador recebe dados de entradacompreendendo um sinal de N canais correspondendo a um sinal mixadodescendentemente de um sinal de áudio de M canais, M > N, tendo matrizesde codificação de sub-banda de valor complexo aplicadas em sub-bandas defreqüência e dados de multicanais paramétricos associados com o sinalmixado descendentemente.
Etapa 1501 é seguida por etapa 1503, em que sub-bandas defreqüência são geradas para o sinal de N canais. Pelo menos algumas das sub-bandas de freqüência são sub-bandas de freqüência de valor real.
Etapa 1503 é seguida por etapa 1505, em que matrizes dedecodificação de sub-banda de valor real para compensar a aplicação dasmatrizes de codificação são determinadas em resposta aos dados demulticanais paramétricos.
Etapa 1505 é seguida por etapa 1507, em que dados demixagem descendente correspondendo ao sinal mixado descendentemente sãogerados por uma multiplicação de matriz das matrizes de decodificação desub-banda de valor real e dados do sinal de N canais nas pelo menos algumassub-bandas de freqüência de valor real.
Será apreciado que a descrição anterior para clareza descreveuconcretizações da invenção com referência a unidades e processadoresfuncionais diferentes. Porém, será aparente que qualquer distribuiçãoadequada de funcionalidade entre unidades ou processadores funcionaisdiferentes pode ser usada sem detrair da invenção. Por exemplo, afuncionalidade ilustrada a ser executada por processadores ou controladoresseparados pode ser executada pelo mesmo processador ou controladores.
Conseqüentemente, referências a unidades funcionais específicas são só paraserem vistas como referências a meios adequados para prover afuncionalidade descrita em lugar de indicativo de uma estrutura ouorganização lógica ou física rígida.
A invenção pode ser implementada em qualquer formaadequada compreendendo hardware, software, firmware ou qualquercombinação destes. A invenção pode opcionalmente ser implementada pelomenos parcialmente como software de computador correndo em um ou maisprocessadores de dados e/ou processadores de sinal digitais. Os elementos ecomponentes de uma concretização da invenção podem ser implementadosfisicamente, funcionalmente e logicamente de qualquer modo adequado.Realmente, 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 podeser distribuída fisicamente e funcionalmente entre unidades e processadoresdiferentes.
Embora a presente invenção tenha sido descrita com relação aalgumas concretizações, não é pretendida ser limitada à forma específicapublicada aqui. Em lugar disso, a extensão da presente invenção só estálimitada pelas reivindicações acompanhantes. Adicionalmente, embora umacaracterística possa parecer ser descrita com relação a concretizaçõesparticulares, alguém qualificado na técnica reconheceria que váriascaracterísticas das concretizações descritas podem ser combinadas de acordocom a invenção. Nas reivindicações, o termo compreendendo não exclui apresença de outros elementos ou etapas.
Além disso, embora listado individualmente, uma pluralidade demeios, elementos ou etapas de método podem ser implementadas por exemplopor uma única unidade ou processador. Adicionalmente, embora característicasindividuais possam ser incluídas em reivindicações diferentes, estas podem sercombinadas vantajosamente, possivelmente e a inclusão em reivindicaçõesdiferentes não implica que uma combinação de características não seja possívele/ou vantajosa. Também a inclusão de uma característica em uma categoria dereivindicações não implica uma limitação a esta categoria, mas em lugar dissoindica que a característica é igualmente aplicável a outras categorias dereivindicação como apropriado. Além disso, a ordem de características nasreivindicações não implica qualquer ordem específica na qual as característicasdevem ser trabalhadas e em particular a ordem de etapas individuais em umareivindicação de método não implica que as etapas devem ser executadas nestaordem. Em lugar disso, as etapas podem ser executadas em qualquer ordemadequada. Além disso, referências singulares não excluem uma pluralidade.Assim, referências a "um", "uma", "primeiro", "segundo", etc., não impedemuma pluralidade. Sinais de referência nas reivindicações são providos somentecomo um exemplo esclarecedor não deverão ser interpretados como limitando aextensão das reivindicações de qualquer forma.

Claims (18)

1. Decodificador de áudio (715), caracterizado pelo fato decompreender:meio (801) para receber dados de entrada compreendendo umsinal de N canais correspondendo a um sinal mixado descendentemente de umsinal de áudio de M canais, M > N, tendo matrizes de codificação de sub-banda de valor complexo aplicadas em sub-bandas de freqüência e dados demulticanais paramétricos associados com o sinal mixado descendentemente;meio (805) para gerar sub-bandas de freqüência para o sinal deN canais, pelo menos algumas das sub-bandas de freqüência sendo sub-bandas de freqüência de valor real;meio de determinação (809) para determinar matrizes dedecodificação de sub-banda de valor real para compensar a aplicação dasmatrizes de codificação em resposta aos dados de multicanais paramétricos; emeio (807) para gerar dados de mixagem descendentecorrespondendo ao sinal mixado descendentemente por uma multiplicação dematriz das matrizes de decodificação de sub-banda de valor real e dados do sinalde N canais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqüência de valor real.
2. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o meio de determinação (809) é arranjadopara determinar matrizes inversas de sub-banda de valor complexo dasmatrizes de codificação e determinar as matrizes de decodificação emresposta às matrizes inversas.
3. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação-2, caracterizado pelo fato de que o meio de determinação (809) é arranjadopara determinar cada coeficiente de matriz de valor real das matrizes dedecodificação em resposta a um valor absoluto de coeficientes de matrizcorrespondentes das matrizes inversas.
4. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação- 3, caracterizado pelo fato de que o meio de determinação (809) é arranjadopara determinar cada coeficiente de matriz de valor real substancialmentecomo um valor absoluto do coeficiente de matriz correspondente das matrizesinversas.
5. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de determinação (809) é arranjadopara determinar as matrizes de decodificação em resposta a matrizes detransferência de sub-banda sendo uma multiplicação de matrizes dedecodificação e matrizes de codificação correspondentes.
6. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o meio de determinação (809) é arranjadopara determinar as matrizes de decodificação só em resposta a medidas demagnitude das matrizes de transferência.
7. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as matrizes de transferência de cada sub-banda são dadas por:<formula>formula see original document page 37</formula>onde G é uma matriz de decodificação de sub-banda e H éuma matriz de codificação de sub-banda e o meio de determinação é arranjadopara selecionar os coeficientes de matriz<formula>formula see original document page 37</formula>tal que uma medida de potência de pJ2 e p2i satisfaça umcritério.
8. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a medida de magnitude é determinada emresposta a<formula>formula see original document page 37</formula>
9. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação-7, caracterizado pelo fato de que o meio de determinação (809) é ademaisarranjado para selecionar os coeficientes de matriz sob o constrangimento deuma magnitude de pn e p22 sendo substancialmente igual a um.
10. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o sinal mixado descendentemente e os dadosde multicanais paramétricos estão de acordo com um padrão envolvente deMPEG.
11. Decodificador de áudio (715) de acordo com reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a matriz de codificação é uma matriz decodificação de Compatibilidade Circundante de Matriz de MPEG e o primeirosinal de N canais é um sinal Compatível Circundante de Matriz de MPEG.
12. Método de decodificação de áudio, caracterizado pelo fatode compreender:receber (1501) dados de entrada compreendendo um sinal de Ncanais correspondendo a um sinal mixado descendentemente de um sinal deáudio de M canais, M > N, tendo matrizes de codificação de sub-banda devalor complexo aplicadas em sub-bandas de freqüência e dados demulticanais paramétricos associados com o sinal mixado descendentemente;gerar (1503) sub-bandas de freqüência para o sinal de Ncanais, pelo menos algumas das sub-bandas de freqüência sendo sub-bandasde freqüência de valor real;determinar (1505) matrizes de decodificação de sub-banda devalor real para compensar a aplicação das matrizes de codificação em respostaaos dados de multicanais paramétricos; egerar (1507) dados de mixagem descendente correspondendoao sinal mixado descendentemente por uma multiplicação de matriz dasmatrizes de decodificação sub-banda de valor real e dados do sinal de Ncanais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqüência de valor real.
13. Receptor (703) para receber um sinal de N canais,caracterizado pelo fato de compreender:meio (801) para receber dados de entrada compreendendo umsinal de N canais correspondendo a um sinal mixado descendentemente de umsinal de áudio de M canais, M > N, tendo matrizes de codificação de sub-banda de valor complexo aplicadas em sub-bandas de freqüência e dados demulticanais paramétricos associados com o sinal mixado descendentemente;meio (805) para gerar sub-bandas de freqüência para o sinal deN canais, pelo menos algumas das sub-bandas de freqüência sendo sub-bandas de freqüência de valor real;meio de determinação (809) para determinar matrizes dedecodificação de sub-banda de valor real para compensar a aplicação dasmatrizes de codificação em resposta aos dados de multicanais paramétricos;meio (807) para gerar dados de mixagem descendentecorrespondendo ao sinal mixado descendentemente por uma multiplicação dematriz das matrizes de decodificação de sub-banda de valor real e dados dosinal de N canais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqüência de valorreal.
14. Sistema de transmissão (700) para transmitir um sinal deáudio, caracterizado pelo fato de compreender:um transmissor (701) compreendendo:meio (709) para gerar um sinal mixado descendentemente deN canais de um sinal de áudio de M canais, M > N;meio (709) para gerar dados de multicanais paramétricosassociados com o sinal mixado descendentemente;meio (709) para gerar um primeiro sinal de N canais aplicandomatrizes de codificação de sub-banda de valor complexo ao sinal mixadodescendentemente de N canais em sub-bandas de freqüência;meio (709) para gerar um segundo sinal de N canaiscompreendendo o primeiro sinal de N canais e os dados de multicanaisparamétricos; emeio (711) para transmitir o segundo sinal de N canais a umreceptor (703); eo receptor (703) compreendendo:meio (801) para receber o segundo sinal de N canais;meio (805) para gerar sub-bandas de freqüência para oprimeiro sinal de N canais, pelo menos algumas das sub-bandas de freqüênciasendo sub-bandas de freqüência de valor real;meio de determinação (809) para determinar matrizes dedecodificação de sub-banda de valor real para compensar a aplicação dasmatrizes de codificação em resposta aos dados de multicanais paramétricos; emeio (807) para gerar dados de mixagem descendentecorrespondendo ao sinal mixado descendentemente de N canais por umamultiplicação de matriz das matrizes de decodificação de sub-banda de valorreal e dados do sinal de N canais nas pelo menos algumas sub-bandas defreqüência de valor real.
15. Método para receber um sinal de áudio, caracterizado pelofato de compreender:receber (1501) dados de entrada compreendendo um sinal de Ncanais correspondendo a um sinal mixado descendentemente de um sinal deáudio de M canais, M > N, tendo matrizes de codificação de sub-banda devalor complexo aplicadas em sub-bandas de freqüência e dados demulticanais paramétricos associados com o sinal mixado descendentemente;gerar (1503) sub-bandas de freqüência para o sinal de Ncanais, pelo menos algumas das sub-bandas de freqüência sendo sub-bandasde freqüência de valor real;determinar (1505) matrizes de decodificação de sub-banda devalor real para compensar a aplicação das matrizes de codificação em respostaaos dados de multicanais paramétricos; egerar (1507) dados de mixagem descendente correspondendoao sinal mixado descendentemente por uma multiplicação de matriz dasmatrizes de decodificação de sub-banda de valor real e dados do sinal de Ncanais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqüência de valor real.
16. Método para transmitir e receber um sinal de áudio,caracterizado pelo fato de compreender:em um transmissor (701) executar as etapas de:gerar um sinal mixado descendentemente de N canais de umsinal de áudio de M canais, M > N;gerar dados de multicanais paramétricos associados com osinal mixado descendentemente;gerar um primeiro sinal de N canais aplicando matrizes decodificação de sub-banda de valor complexo ao sinal mixadodescendentemente de N canais em sub-bandas de freqüência;gerar um segundo sinal de N canais compreendendo o primeirosinal de N canais e os dados de multicanais paramétricos; etransmitir o segundo sinal de N canais a um receptor (703); eno receptor (703) executar as etapas de:receber (1501) o segundo sinal de N canais;gerar (1503) sub-bandas de freqüência para o primeiro sinal deN canais, pelo menos algumas das sub-bandas de freqüência sendo sub-bandas de freqüência de valor real;determinar (1505) matrizes de decodificação de sub-banda devalor real para compensar a aplicação das matrizes de codificação em respostaaos dados de multicanais paramétricos;gerar (1507) dados de mixagem descendente correspondendoao sinal mixado descendentemente de N canais por uma multiplicação dematriz das matrizes de decodificação de sub-banda de valor real e dados dosinal de N canais nas pelo menos algumas sub-bandas de freqüência de valorreal.
17. Produto de programa de computador, caracterizado pelofato de ser para executar o método como definido em quaisquer dasreivindicações 12, 15, 16.
18. Dispositivo de reprodução de áudio (703), caracterizadopelo fato de compreender um decodificador (715) como definido nareivindicação 1.
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