EP1859439B1 - Multikanal-audiokompressions- und dekompressionsverfahren über virtuelle quellenfindungsinformationen - Google Patents

Claims (15)

1. Verfahren zum Schätzen von virtuellen Quellenlokalisierungsinformationen (VSLI), die als räumliche Markierungsinformationen bei der Komprimierung eines Mehrkanal-Audiosignals verwendet werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

   (i) virtuelles Zuweisen jedes Kanals des Mehrkanal-Audiosignals zu einer Halbkreisebene unter Verwendung von virtuellen Lokalisierungsinformationen, die eine Abbildung jedes Kanals auf die Halbkreisebene angeben;

   (ii) Umsetzen des Mehrkanal-Audiosignals in ein Frequenzbereichssignal;

   (iii) Unterteilen des Frequenzbereichssignals in mehrere Unterbänder und Berechnen der Signalgröße jedes Kanals in jedem Unterband;

   (iv) für jedes Unterband Schätzen eines globalen Vektors, der auf der Halbkreisebene dargestellt wird, aus der berechneten Signalgröße jedes Kanals in dem Unterband und aus den virtuellen Lokalisierungsinformationen des Signals jedes virtuell zugewiesenen Kanals;

   (v) für jedes Unterband Bestimmen, ob ein Winkel zwischen dem globalen Vektor und einem mittleren Kanal größer als null ist, und
   Schätzen einer ersten Menge von virtuellen Quellenlokalisierungsvektoren, wenn der Winkel größer als null ist, und
   Schätzen einer zweiten Menge von virtuellen Quellenlokalisierungsvektoren, wenn der Winkel kleiner als null ist; und

   (vi) Verwenden von Informationen über einen Winkel zwischen jedem geschätzten virtuellen Quellenlokalisierungsvektor und dem mittleren Kanal als virtuelle Quellenlokalisierungsinformationen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (iii) das Berechnen der Signalgröße jedes Kanals in jedem Unterband unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$M_{\mathit{ch},b}={\displaystyle \sum _{n=B_b}^{B_{b+1}-1}}\left|S_{\mathit{ch},n}\right|$$

   

   
   wobei S_ch,n einen Frequenzkoeffizienten des ch-th-Kanals bezeichnet, ch einen mittleren Kanal (C), einen linken Kanal (L), einen rechten Kanal (R), einen linken Surround-Kanal (Ls) oder einen rechten Surround-Kanal (Rs) bezeichnet und B_b und B_b+1 -1 Frequenzindizes bezeichnen, die einer oberen bzw. einer unteren Grenze des Unterbandes B_b entsprechen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt (iv) das Schätzen des globalen Vektors für jedes Unterband unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $${\mathrm{G}}_{\mathrm{Vb}}={\mathrm{A}}_{\mathrm{1}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{c},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_{\mathrm{2}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{L},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_3\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{R},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_{\mathrm{4}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{Ls},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_5\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{Rs},\mathrm{b}}$$

   

   
   wobei A₁ virtuelle Lokalisierungsinformationen des Mittelkanals bezeichnet, A₂ virtuelle Lokalisierungsinformationen des linken Kanals bezeichnet, A₃ virtuelle Lokalisierungsinformationen des rechten Kanals bezeichnet, A₄ virtuelle Lokalisierungsinformationen des linken Surround-Kanals bezeichnet und A₅ virtuelle Lokalisierungsinformationen des rechten Surround-Kanals bezeichnet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei
   A₁ = cos0° + jsin0°, A₂ = cos45° - j sin45°, A₃ = cos45° + jsin45°, A₄ = cos90° - jsin90° und A₅ = cos90° + jsin90°.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt (v) die erste Menge lokaler Vektoren einen Vektor RHv_b der rechten Halbebene, einen rechten nachfolgenden Vektor RSv_b und einen linken nachfolgenden Vektor LSv_b enthält und die zweite Menge lokaler Vektoren einen Vektor LHv_b der linken Halbebene, einen linken nachfolgenden Vektor LSv_b und einen rechten nachfolgenden Vektor RSv_b enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei im Schritt (v) der Vektor RHv_b der rechten Halbebene unter Verwendung der Signalgröße des mittleren, des rechten Kanalsund des rechten Surround-Kanals, die im Schritt (iii) berechnet werden, geschätzt wird; der rechte nachfolgende Vektor RSv_b unter Verwendung der Signalgröße des rechten Kanals und des rechten Surround-Kanals, die im Schritt (iii) berechnet werden, geschätzt wird; der Vektor LHv_b der linken Halbebene unter Verwendung der Signalgröße des mittleren, des linken Kanals und des linken Surround-Kanals, die im Schritt (iii) berechnet werden, geschätzt wird; und der linke nachfolgende Vektor LSv_b unter Verwendung der Signalgröße des linken Kanals und des linken Surround-Kanals, die im Schritt (iii) berechnet werden, geschätzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Vektor RHv_b der rechten Halbebene, der rechte nachfolgende Vektor RSv_b, der Vektor LHv_b der linken Halbebene und der linke nachfolgende LSv_b unter Verwendung der folgenden Gleichungen geschätzt werden: $${\mathrm{LH}}_{\mathrm{Vb}}={\mathrm{A}}_{\mathrm{1}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{c},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_{\mathrm{2}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{L},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_{\mathrm{4}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{Ls},\mathrm{b}}$$

   

   $${\mathrm{RHv}}_{\mathrm{b}}={\mathrm{A}}_{\mathrm{1}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{c},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_{\mathrm{3}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{R},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_4\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{Rs},\mathrm{b}}$$

   

   $${\mathrm{LSv}}_{\mathrm{b}}={\mathrm{A}}_{\mathrm{2}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{L},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_{\mathrm{4}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{Ls},\mathrm{b}}$$

   

   
   und $${\mathrm{RSv}}_{\mathrm{b}}={\mathrm{A}}_{\mathrm{3}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{R},\mathrm{b}}+{\mathrm{A}}_{\mathrm{5}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{Rs},\mathrm{b}}\mathrm{.}$$

   
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei dann, wenn der Winkel des globalen Vektors Ga_b größer als null ist, Winkelinformationen des globalen Vektors und der ersten Menge lokaler Vektoren an einen Decodierer gesendet werden und andernfalls Winkelinformationen des globalen Vektors und der zweiten Menge lokaler Vektoren zu dem Decodierer gesendet werden.
9. Verfahren zum Komprimieren eines Mehrkanal-Audiosignals anhand virtueller Quellenlokalisierungsinformationen (VSLI), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

   Erhalten von Winkelinformationen eines globalen Vektors und mehrerer lokaler Vektoren, die die virtuellen Quellenlokalisierungsinformationen darstellen, die durch Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 geschätzt werden;

   Quantisieren der Winkelinformationen des globalen Vektors und der lokalen Vektoren;

   Abwärtsmischen und Codieren des eingehenden Mehrkanal-Audiosignals; und

   Multiplexieren des codierten, abwärts gemischten Audiosignals mit den quantisierten Winkelinformationen der Vektoren, um schließlich ein komprimiertes Mehrkanal-Audiosignal zu erzeugen.
10. Verfahren zum Dekomprimieren eines komprimierten Mehrkanal-Audio-signals, das durch virtuelle Quellenlokalisierungsinformationen (VSLI) und ein codiertes abwärts gemischtes Audiosignal dargestellt wird, anhand von räumlichen Markierungsinformationen, wobei die virtuellen Quellenlokalisierungsinformationen Winkelinformationen über einen Winkel zwischen einem globalen Vektor, der aus den Kanälen des Mehrkanal-Audiosignals geschätzt wird, und einem mittleren Kanal des Mehrkanal-Audiosignals umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

    (i) Vorhersagen inverser Schwenkwinkelinformationen aus den VSLI unter Verwendung einer Konstantleistungs-Schwenkregel, wobei sich das Vorhersageschema der inversen Schwenkwinkelinformationen in Abhängigkeit von den Winkelinformationen des globalen Vektors unterscheidet;

    (ii) Erhalten einer geschätzten Leistungskomponente jedes Kanals in jedem Unterband unter Verwendung der vorhergesagten inversen Schwenkwinkelinformationen; und

    (iii) schließlich Dekomprimieren eines Signals jedes Kanals in jedem Unterband unter Verwendung der geschätzten Leistungskomponente jedes Kanals und des abwärts gemischten Audiosignals, wobei der Schritt (i) das Vorhersagen inverser Schwenkwinkel θ₁, θ₂, θ₃ und θ₄ aus dem Winkel Ga_b des globalen Vektors, dem Winkel LHa_b des Vektors der linken Halbebene, dem Winkel LSa_b des linken nachfolgenden Vektors und aus dem Winkel RSa_b des rechten nachfolgenden Vektors in den virtuellen Quellenlokalisierungsinformationen umfasst, wenn der Winkel GA_b des globalen Vektors in den virtuellen Quellenlokalisierungsinformationen größer als null ist, und aus dem Winkel Ga_b des globalen Vektors, dem Winkel RHa_b des Vektors der rechten Halbebene, dem Winkel RSa_b des rechten nachfolgenden Vektors und dem Winkel LSa_b des linken nachfolgenden Vektors in den virtuellen Quellenlokalisierungsinformationen, wenn der Winkel GA_b des globalen Vektors kleiner als null ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei im Schritt (i) die inversen Schwenkwinkel θ₁, θ₂, θ₃ und θ₄ unter Verwendung der folgenden Gleichungen geschätzt werden:

    falls Ga_b ≥ 0, $${\theta }_1=\left(\frac{{\mathit{Ga}}_{\mathit{b}}-{\mathit{LHa}}_{\mathit{b}}}{{\mathit{RSa}}_{\mathit{b}}-{\mathit{LHa}}_{\mathit{b}}}\right)\times \frac{\pi }{2},{\theta }_2=\left(\frac{{\mathit{LHa}}_{\mathit{b}}-{\mathit{LSa}}_{\mathit{b}}}{0-{\mathit{LSa}}_{\mathit{b}}}\right)\times \frac{\pi }{2}$$

    

    $${\theta }_3=\left(\frac{{\mathit{LSa}}_{\mathit{b}}+\pi /2}{-\pi /4+\pi /2}\right)\times \frac{\pi }{2},{\theta }_4=\left(\frac{{\mathit{RSa}}_{\mathit{b}}-\pi /2}{\pi /4-\pi /2}\right)\times \frac{\pi }{2}$$

    

    und falls Ga_b < 0, $${\theta }_1=\left(\frac{{\mathit{Ga}}_{\mathit{b}}-{\mathit{RHa}}_{\mathit{b}}}{{\mathit{LSa}}_{\mathit{b}}-{\mathit{RHa}}_{\mathit{b}}}\right)\times \frac{\pi }{2},{\theta }_2=\left(\frac{{\mathit{RHa}}_{\mathit{b}}-{\mathit{RSa}}_{\mathit{b}}}{0-{\mathit{RSa}}_{\mathit{b}}}\right)\times \frac{\pi }{2}$$

    

    $${\theta }_3=\left(\frac{{\mathit{RSa}}_{\mathit{b}}-\pi /2}{\pi /4-\pi /2}\right)\times \frac{\pi }{2},{\theta }_4=\left(\frac{{\mathit{LSa}}_{\mathit{b}}+\pi /2}{-\pi /4+\pi /2}\right)\times \frac{\pi }{2}\mathrm{.}$$

    
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt (ii) das Erhalten der geschätzten Leistungskomponente jedes Kanals in jedem Unterband unter Verwendung der folgenden Gleichungen umfasst:

    falls Ga_b ≥ 0, $$F_{C,b}=\cos \left({\theta }_1\right)\sin \left({\theta }_2\right),$$

    

    $$F_{\mathit{L},b}=\cos \left({\theta }_1\right)\cos \left({\theta }_2\right)\sin \left({\theta }_3\right),$$

    

    $$F_{\mathit{Ls},b}=\cos \left({\theta }_1\right)\cos \left({\theta }_2\right)\cos \left({\theta }_3\right),$$

    

    $$F_{\mathit{R},b}=\sin \left({\theta }_1\right)\sin \left({\theta }_4\right),$$

    

    
    und $$F_{\mathit{Rs},b}=\sin \left({\theta }_1\right)\cos \left({\theta }_4\right);$$

    

    
    und

    falls Ga_b < 0, $$F_{C,b}=\cos \left({\theta }_1\right)\sin \left({\theta }_2\right),$$

    

    $$F_{\mathit{L},b}=\sin \left({\theta }_1\right)\sin \left({\theta }_4\right),$$

    

    $$F_{\mathit{Ls},b}=\sin \left({\theta }_1\right)\cos \left({\theta }_4\right),$$

    

    $$F_{\mathit{R},b}=\cos \left({\theta }_1\right)\cos \left({\theta }_2\right)\sin \left({\theta }_3\right)\mathrm{.}$$

    

    
    und $$F_{\mathit{Rs},b}=\cos \left({\theta }_1\right)\cos \left({\theta }_2\right)\cos \left({\theta }_3\right)\mathrm{.}$$

    
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt (iii) das Dekomprimieren eines Signals jedes Kanals in jedem Unterband unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $${\mathrm{U}}_{\mathrm{ch},\mathrm{k}}={\mathrm{F}}_{\mathrm{ch},\mathrm{b}}{\mathrm{Sʹ}}_{\mathrm{k}},{\mathrm{B}}_{\mathrm{b}}\le \mathrm{k}{\mathrm{B}}_{\mathrm{b}+\mathrm{1}}-\mathrm{1}$$

    

    
    wobei S'_k einen Frequenzkomponentenkoeffizienten eines empfangenen abwärts gemischten Signals bezeichnet und U_ch,k ein dekomprimiertes Audiosignal bezeichnet.
14. Computerlesbares Medium, das ein Computerprogramm besitzt, das darauf aufgezeichnet ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
15. Computerlesbares Medium, das ein Computerprogramm besitzt, das darauf aufgezeichnet ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13 auszuführen.

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