ES2226779T3 - Mejora del rendimiento perceptivo de los metodos de codificacion sbr y hfr relacionados mediante una adicion de ruido de fondo adaptativo y una limitacion de la sustitucion de ruido. - Google Patents

Abstract

Método para mejorar un método (802) de codificación fuente de audio, generando el método de codificación fuente una señal codificada mediante una codificación de una señal de audio original, teniendo la señal original una parte de banda baja y una parte de banda alta, incluyendo la señal codificada la parte de banda baja de la señal original y no incluyendo la parte de banda alta de la señal original, que comprende las siguientes etapas: estimar (803) un nivel de ruido de fondo de la señal original, siendo el nivel de ruido de fondo una medida de una diferencia entre una primera envolvente espectral, determinada por unos puntos mínimos locales de una representación espectral de la señal original, y una segunda envolvente espectral, determinada por unos puntos máximos locales de una representación espectral de la señal original; y multiplexar (805) la señal codificada, que incluye la parte de banda baja de la señal original y el nivel de ruido de fondo de la señal original, para obtener unaseñal de salida del codificador.

Description

Mejora del rendimiento perceptivo de los métodos de codificación SBR y HFR relacionados mediante una adición de ruido de fondo adaptativo y una limitación de la sustitución de ruido.

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas de codificación fuente utilizando la reconstrucción de altas frecuencias (HFR - High Frequency Reconstruction), tal como la Replicación de Banda Espectral, SBR (Spectral Band Replication) [WO 98/57436], o métodos relacionados. Ésta mejora el rendimiento tanto de los métodos de alta calidad (SBR) como de los métodos de copia de baja calidad [patente estadounidense 5.127.054]. Es aplicable en sistemas de codificación tanto de voz como de audio natural. Además, la invención puede utilizarse de forma beneficiosa con códecs (codificador-descodificador) de audio natural, con o sin reconstrucción de altas frecuencias, para reducir el efecto audible del corte de bandas de frecuencia que se produce normalmente bajo condiciones de baja velocidad de bits, aplicando la Adición de Ruido de Fondo Adaptativo.

Antecedentes de la invención

La presencia de componentes estocásticos de señal es una propiedad importante de muchos instrumentos musicales, así como de la voz humana. La reproducción de estas componentes de ruido, que normalmente se mezclan con otras componentes de señal, es crucial si la señal ha de percibirse como con un sonido natural. En la reconstrucción de altas frecuencias es imprescindible, bajo ciertas condiciones, añadir ruido a la banda alta reconstruida para conseguir un contenido de ruido similar al original. Esta necesidad procede del hecho de que la mayoría de los sonidos armónicos procedentes de, por ejemplo, instrumentos de lengüeta o de arco, tienen un nivel de ruido relativo más alto en la región de altas frecuencias en comparación con la región de bajas frecuencias. Además, en ocasiones, los sonidos armónicos se producen junto con un ruido de alta frecuencia, dando como resultado una señal sin similitud entre niveles de ruido de la banda alta y de la banda baja. En cualquier caso, una transposición de frecuencia, es decir, la SBR de alta calidad, así como cualquier proceso de copia de baja calidad, adolecerá ocasionalmente de falta de ruido en la banda alta replicada. Además, un proceso de reconstrucción de altas frecuencias normalmente comprende algún tipo de ajuste de envolvente, en el que es deseable evitar una sustitución no deseada de ruido por armónicos. Por tanto, es esencial poder añadir y controlar los niveles de ruido en el proceso de regeneración de altas frecuencias en el descodificador.

Bajo condiciones de baja velocidad de bits, los códecs de audio natural presentan comúnmente un corte severo de bandas de frecuencia. Esto se produce trama a trama, lo que da como resultado agujeros espectrales que pueden aparecer de una forma arbitraria sobre todo el intervalo de frecuencias codificadas. Esto puede provocar artefactos audibles. El efecto que esto produce puede paliarse mediante la Adición de Ruido de Fondo Adaptativo.

Algunos sistemas de codificación de audio de la técnica anterior incluyen medios para recrear componentes de ruido en el descodificador. Esto permite que el codificador omita componentes de ruido en el proceso de codificación, haciéndolo de este modo más eficaz. No obstante, para que tales métodos tengan éxito, el ruido excluido en el proceso de codificación por el codificador no debe contener otras componentes de señal. Este esquema de codificación de ruido basado en decisiones firmes da como resultado un ciclo de servicio relativamente bajo dado que la mayoría de las componentes de ruido normalmente están mezcladas con otras componentes de señal en tiempo y/o frecuencia. Además, no soluciona de ningún modo el problema del contenido de ruido insuficiente en las bandas de altas frecuencias reconstruidas.

Sumario de la invención

La presente invención, definida por las reivindicaciones 1, 13 del método y las reivindicaciones 8, 9 independientes del aparato, trata el problema del contenido insuficiente de ruido audible en una banda alta regenerada, y de los agujeros espectrales producidos por el corte de las bandas de frecuencia bajo condiciones de baja velocidad de bits, añadiendo de forma adaptativa un ruido de fondo. También evita una sustitución no deseada de ruido por armónicos. Esto se efectúa por medio de una estimación del nivel de ruido de fondo en el codificador, y mediante una adición de ruido de fondo adaptativo y una limitación de la sustitución no deseada de ruido en el descodificador.

El método de Adición de Ruido de Fondo Adaptativo y la Limitación de la Sustitución de Ruido comprende las siguientes etapas:

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estimar en un codificador el nivel de ruido de fondo de una señal original utilizando seguidores de crestas y valles aplicados a una representación espectral de la señal original;

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trazar en un codificador el nivel de ruido de fondo con respecto a varias bandas de frecuencia, o representarlo utilizando una codificación LPC o cualquier otra representación polinomial;

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suavizar en un codificador o en un descodificador el nivel de ruido de fondo en tiempo y/o frecuencia;

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conformar en un descodificador un ruido aleatorio según una representación de envolvente espectral de la señal original, y ajustar el ruido según el nivel de ruido de fondo estimado en el codificador;

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suavizar en un descodificador el nivel de ruido en tiempo y/o frecuencia;

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añadir el ruido de fondo a la señal de alta frecuencia reconstruida, o bien en la banda alta regenerada, o bien en las bandas de frecuencia cortadas;

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ajustar en un descodificador la envolvente espectral de la señal de alta frecuencia reconstruida utilizando una limitación de los factores de amplificación del ajuste de la envolvente;

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utilizar en un descodificador una interpolación de la envolvente espectral recibida para una resolución de frecuencia aumentada y, por tanto, para un rendimiento mejorado del limitador;

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aplicar en un descodificador un suavizado a los factores de amplificación del ajuste de la envolvente;

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generar en un descodificador una señal de alta frecuencia reconstruida que es la suma de varias señales de alta frecuencia reconstruida, que provienen de distintos intervalos de frecuencias de banda baja, y analizar la banda baja para proporcionar datos de control a la suma.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se describirá a continuación por medio de ejemplos ilustrativos, que no limitan el alcance o espíritu de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 ilustra el seguidor de crestas y valles aplicado a un espectro de resolución alta y media, y el trazado del ruido de fondo respecto con respecto a bandas de frecuencia, según la presente invención;

la figura 2 ilustra el ruido de fondo con un suavizado en tiempo y frecuencia, según la presente invención;

la figura 3 ilustra el espectro de una señal de entrada original;

la figura 4 ilustra el espectro de la señal de salida de un proceso SBR sin Adición de Ruido de Fondo Adaptativo;

la figura 5 ilustra el espectro de la señal de salida con SBR y una Adición de Ruido de Fondo Adaptativo, según la presente invención;

la figura 6 ilustra los factores de amplificación para el banco de filtros del ajuste de la envolvente espectral, según la presente invención;

la figura 7 ilustra el suavizado de factores de amplificación en el banco de filtros del ajuste de la envolvente espectral, según la presente invención;

la figura 8 ilustra una posible implementación de la presente invención en un sistema de codificación fuente en el lado del codificador;

la figura 9 ilustra una posible implementación de la presente invención en un sistema de codificación fuente en el lado del descodificador.

Descripción de realizaciones preferidas

Las realizaciones descritas más adelante son meramente ilustrativas para los principios de la presente invención para una mejora de los sistemas de reconstrucción de altas frecuencias. Se entiende que para otros expertos en la técnica, serán evidentes modificaciones y variaciones de las disposiciones y de los detalles descritos en el presente documento. Por tanto, el propósito es que esté limitada únicamente por el alcance de las reivindicaciones de la patente inminente y no por los detalles específicos presentados a título descriptivo y explicativo de las realizaciones en el presente documento.

Estimación del Nivel de Ruido de Fondo

Cuando se analiza un espectro de señal de audio con resolución de frecuencia suficiente, los formantes, las sinusoidales individuales, etc., son claramente visibles, a lo que se refiere en lo sucesivo como la envolvente espectral de estructura fina. No obstante, si se utiliza una resolución baja, no pueden observarse los pequeños detalles, a lo que se refiere en lo sucesivo como la envolvente espectral de estructura gruesa. El nivel de ruido de fondo, aunque no es necesariamente ruido por definición, tal como se utiliza a lo largo de toda la presente invención, se refiere a la relación entre una envolvente espectral de estructura gruesa interpolada a lo largo de los puntos mínimos locales en el espectro de alta resolución y una envolvente espectral de estructura gruesa interpolada a lo largo de los puntos máximos locales en el espectro de alta resolución. Esta medida se obtiene calculando una FFT de alta resolución para el segmento de señal, y aplicando un seguidor de crestas y valles, figura 1. A continuación, se calcula el nivel de ruido de fondo como la diferencia entre el seguidor de crestas y valles. Con un suavizado apropiado de esta señal en tiempo y frecuencia se obtiene una medida del nivel de ruido de fondo. La función del seguidor de crestas y la función del seguidor de valles pueden describirse según la ecuación 1 y la ecuación 2,

ecuación 1Y_{cresta}(X(k))= max (Y(X(k-1)) - T,X(k))^{\forall} \ 1 \leq k\leq fft \ Tamaño/2

ecuación 2Y_{valle} (X(k)) = min (Y(X(k-1)) - T,X(k))^{\forall} \ 1 \leq k\leq fft \ Tamaño/2

donde T es el factor de extinción y X(k) es el valor logarítmico absoluto del espectro en la línea k. El par se calcula para dos tamaños FFT distintos, uno de resolución alta y uno de resolución media, para obtener una buena estimación durante los vibratos y los sonidos cuasiestacionarios. Los seguidores de crestas y valles aplicados a la FFT de alta resolución se filtran por paso bajo para descartar valores extremos. Tras obtener las dos estimaciones del nivel de ruido de fondo, se elige el más grande. En una implementación de la presente invención, los valores del nivel de ruido de fondo se trazan con respecto a bandas de frecuencias múltiples, sin embargo, también podrían utilizarse otros trazados, por ejemplo, polinomios de ajuste de curvas o coeficientes de LPC. Debería señalarse que podrían utilizarse varios enfoques distintos para determinar los contenidos de ruido en una señal de audio. No obstante, tal como se ha descrito anteriormente, un objetivo de esta invención es estimar la diferencia entre los mínimos y máximos locales en un espectro de alta resolución, aunque esto no es necesariamente una medida precisa del nivel de ruido real. Otros métodos posibles son la predicción lineal, la autocorrelación, etc., estos se utilizan comúnmente en algoritmos de ruido/no ruido por decisión firme ["Improving Audio Codecs by Noise Substitution" D. Schultz, JAES, vol 44, nº 7/8, 1996]. Aunque estos métodos intentan medir la cantidad de ruido real en una señal, son aplicables para medir un nivel de ruido de fondo tal como se ha definido en la presente invención, aunque no proporcionan resultados igual de buenos que el método anteriormente expuesto. También es posible utilizar un análisis con enfoque de síntesis, es decir, tener un descodificador en el codificador y de esta manera calcular un valor correcto de la cantidad necesaria de ruido adaptativo.

Adición de Ruido de Fondo Adaptativo

Para aplicar el ruido de fondo adaptativo, debe estar disponible una representación de envolvente espectral. Ésta puede ser unos valores lineales MIC para implementaciones de banco de filtros o una representación LPC. El ruido de fondo se conforma según esta envolvente antes de ajustarlo a los niveles correctos, según los valores recibidos por el descodificador. También es posible ajustar los niveles con un desfase adicional dado en el descodificador.

En una implementación del descodificador de la presente invención, los niveles de ruido de fondo recibidos se comparan con un límite superior dado en el descodificador, se trazan con respecto a varios canales de banco de filtros y posteriormente se suavizan mediante filtrado paso bajo tanto en tiempo como en frecuencia, figura 2. La señal replicada de banda alta se ajusta para obtener el nivel total de señal correcto tras añadir el ruido de fondo a la señal. Los factores de ajuste y las energías del ruido de fondo se calculan según la ecuación 3 y la ecuación 4

ecuación 3NivelRuido(k,l) = sfb\_nrg(k,l). nf(k,l)/1 + nf(k,l)

ecuación 4FactorAjuste(k,l) = \sqrt{\frac{1}{1+nf(k,l)}}

donde k indica la línea de frecuencia, l el índice temporal para cada muestra de sub-banda, sfb_nrg(k,l) es la representación de envolvente y nf(k,l) es el nivel de ruido de fondo. Cuando se genera ruido con nivelRuido (k,l) de energía y la amplitud de banda alta se ajusta con factorAjuste (k,l), la banda alta y el ruido de fondo añadidos tendrán una energía según sfb_nrg (k,l). En las figuras 3-5 se representa un ejemplo del resultado del algoritmo. La figura 3 muestra el espectro de una señal original que contiene una estructura de formante muy pronunciada en la banda baja, pero mucho menos pronunciada en la banda alta. Procesar éste con SBR sin Adición de Ruido de Fondo Adaptativo produce un resultado según la figura 4. Aquí es evidente que, aunque la estructura formántica de la banda alta replicada es correcta, el nivel de ruido de fondo es demasiado bajo. El nivel de ruido de fondo estimado y aplicado según la invención produce el resultado de la figura 5, donde se representa el ruido de fondo superpuesto sobre la banda alta replicada. El beneficio de la Adición de Ruido de Fondo Adaptativo es aquí muy obvio tanto visualmente como de forma audible.

Adaptación de Ganancia por Retransmisor

Un proceso de replicación ideal, utilizando múltiples factores de transposición, produce un gran número de componentes armónicas, que proporcionan una densidad armónica similar a la de la original. A continuación, se describe un método para seleccionar factores de amplificación apropiados para los diferentes armónicos. Supóngase que la señal de entrada es una serie armónica:

ecuación 5x(t)=\sum\limits^{N-1}_{i=0}a_{i} \ cos(2 \pi f_{i}t).

Una transposición por un factor dos da:

ecuación 6y(t)=\sum\limits^{N-1}_{i=0}a_{i} \ cos(2 \ x \ 2\pi f_{i}t).

Evidentemente, falta cada segundo armónico en la señal transpuesta. Para aumentar la densidad armónica, se añaden a la banda alta armónicos de transposiciones de orden superior, M = 3, 5, etc. Para beneficiarse al máximo de múltiples armónicos, es importante ajustar apropiadamente sus niveles para evitar que un armónico predomine sobre otro dentro de un intervalo de frecuencias de solapamiento. Un problema que surge cuando se hace esto es cómo manejar las diferencias de nivel de señal entre los intervalos de fuente de los armónicos. Estas diferencias también tienden a variar entre materiales de programa, lo que dificulta el uso de factores de ganancia constantes para los distintos armónicos. Aquí se explica un método para el ajuste de nivel de los armónicos que tiene en cuenta la distribución espectral en la banda baja. Las salidas de los retransmisores se alimentan a través de dispositivos de ajuste de ganancia, se añaden y se envían al banco de filtros de ajuste de la envolvente. También se envía a este banco de filtros la señal de banda baja que permite un análisis espectral de la misma. En la presente invención, se calculan las energías de las señales de los intervalos de fuente correspondientes a los distintos factores de transposición y se ajustan en consecuencia las ganancias de los armónicos. Una solución más elaborada es estimar la pendiente del espectro de banda baja y compensarla antes del banco de filtros, utilizando implementaciones simples de filtro, por ejemplo filtros en escalón (shelving). Es importante señalar que este procedimiento no afecta a la funcionalidad de ecualización del banco de filtros y que la banda baja analizada por el banco de filtros no es resintetizada por el mismo.

Limitación de la Sustitución de Ruido

Según lo anterior (ecuación 5 y ecuación 6), la banda alta replicada contendrá en ocasiones agujeros en el espectro. El algoritmo de ajuste de la envolvente intenta hacer que la envolvente espectral de la banda alta regenerada sea similar a la de la original. Supongamos que la señal original tiene una energía elevada dentro de una banda de frecuencias, y que la señal transpuesta presenta un agujero espectral dentro de esta banda de frecuencias. Esto implica, siempre que se permita que los factores de amplificación adquieran valores arbitrarios, que a esta banda de frecuencias se le aplicará un factor de amplificación muy elevado, y el de ruido u otras componentes de señal no deseadas se ajustarán a la misma energía que la de la original. A esto se denomina sustitución de ruido no deseado. Que

ecuación 7P_{1} = [p_{11},...,p_{1N}]

sean los factores de escala de la señal original en un instante determinado, y

ecuación 8P_{2} = [p_{21},...,p_{2N}]

los correspondientes factores de escala de la señal transpuesta, donde cada elemento de los dos vectores representa energía de sub-banda normalizada en tiempo y frecuencia. Los factores de amplificación necesarios para el banco de filtros de ajuste de la envolvente se obtienen como

ecuación 9G=[g_{i},...,g_{N}] = \left[\sqrt{\frac{P_{1i}}{P_{2i}}},...,\sqrt{\frac{P_{1N}}{P_{2N}}}\right]

Al observar G, resulta trivial determinar las bandas de frecuencia con sustitución de ruido no deseado, dado que éstas presentan factores de amplificación mucho más elevados que los otros. De este modo, la sustitución de ruido no deseado se evita con facilidad aplicando un limitador a los factores de amplificación, es decir, permitiendo que varíen libremente hasta un límite determinado, g_{max}. Los factores de amplificación que utilizan el limitador de ruido se obtienen mediante

ecuación 10G_{lim} = [min(g_{1}, g_{max}),...,min(g_{N}, g_{max})]

No obstante, esta expresión sólo representa el principio básico de los limitadores de ruido. Dado que las envolventes espectrales de la señal transpuesta y de la original podrían diferir de forma significativa tanto en nivel como en pendiente, no es posible utilizar valores constantes para g_{max}. En su lugar, se calcula la ganancia media, definida como

ecuación 11G_{arg} = \sqrt{\frac{\sum\limits_{i}P_{1i}}{\sum\limits_{i}P_{2i}}}

y se permite que los factores de amplificación la sobrepasen en una cierta cantidad. Para considerar las variaciones de nivel de la banda ancha, también es posible dividir los dos vectores P_{1} y P_{2} en distintos subvectores, y procesarlos en consecuencia. De esta manera, se obtiene un limitador de ruido muy eficaz, sin interferir con, o limitar, la funcionalidad del ajuste del nivel de las señales de sub-banda que contienen información útil.

Interpolación

En los codificadores de sub-bandas de audio es común agrupar los canales del banco de filtros de análisis cuando se generan factores de escala. Los factores de escala representan una estimación de la densidad espectral dentro de la banda de frecuencias que contiene los canales agrupados del banco de filtros de análisis. Para obtener la velocidad de bits más baja posible, es deseable minimizar el número de factores de escala transmitidos, lo que implica el uso de grupos tan grandes de canales de filtro como sea posible. Normalmente, esto se hace agrupando las bandas de frecuencia según una escala Bark, aprovechándose de este modo de la resolución logarítmica de frecuencia del sistema auditivo humano. En un banco de filtros de ajuste de la envolvente de un descodificador SBR es posible agrupar los canales de forma idéntica al agrupamiento utilizado durante el cálculo de los factores de escala en el codificador. No obstante, el banco de filtros de ajuste puede funcionar todavía a nivel de canales de banco de filtros, interpolando valores de los factores de escala recibidos. El método de interpolación más sencillo es asignar el valor del factor de escala a cada canal de banco de filtros dentro del grupo utilizado para el cálculo de factores de escala. También se analiza la señal transpuesta, y se calcula un factor de escala por canal de banco de filtros. Estos factores de escala y los interpolados, que representan la envolvente espectral original, se utilizan para calcular los factores de amplificación según lo anterior. Existen dos ventajas principales con este esquema de interpolación del dominio de frecuencias. La señal transpuesta normalmente tiene un espectro menos denso que el original. Por tanto, un suavizado espectral es beneficioso, y éste se vuelve más eficaz cuando funciona en bandas de frecuencias estrechas, en comparación con bandas anchas. En otras palabras, los armónicos generados pueden aislarse y controlarse mejor mediante el banco de filtros de ajuste de la envolvente. Además, se mejora el rendimiento del limitador de ruido dado que los agujeros espectrales pueden estimarse y controlarse mejor con una resolución de frecuencia más elevada.

Suavizado

Tras obtener los factores de amplificación apropiados, es ventajoso aplicar un suavizado en tiempo y frecuencia para evitar un solapamiento espectral y un efecto Gibbs en el banco de filtros de ajuste así como un rizado en los factores de amplificación. La figura 6 representa los factores de amplificación a multiplicar por las muestras de sub-banda correspondientes. La figura representa dos bloques de alta resolución seguidos por tres bloques de baja resolución y un bloque de alta resolución. También muestra la resolución decreciente de frecuencia a frecuencias más altas. La exageración de la figura 6 se elimina en la figura 7 filtrando los factores de amplificación tanto en tiempo como en frecuencia, por ejemplo, utilizando una media móvil ponderada. No obstante, es importante mantener la estructura transitoria para los bloques cortos en el tiempo con fines de no reducir la respuesta pasajera del intervalo de frecuencias replicadas. De forma similar, es importante que no se filtren en exceso los factores de amplificación para los bloques de alta resolución para mantener la estructura formántica del intervalo de frecuencias replicadas. En la figura 9b, el filtrado se ha exagerado de forma intencionada para una mejor visibilidad.

Implementaciones Prácticas

La presente invención puede implementarse tanto en chips de hardware como en procesadores DSP, para varias clases de sistemas, para el almacenamiento o transmisión de señales, analógicas o digitales, utilizando códecs arbitrarios. La figura 8 y la figura 9 muestran una posible implementación de la presente invención. Aquí, la reconstrucción de bandas altas se realiza mediante Replicación de Banda Espectral, SBR. En la figura 8 se muestra el lado del codificador. La señal analógica de entrada se suministra al convertidor 801 A/D y a un codificador de audio arbitrario, 802, así como a la unidad 803 de estimación del nivel de ruido de fondo y a una unidad 804 de extracción de envolventes. La información codificada se multiplexa en un flujo de bits en serie, 805, y se transmite o se almacena. En la figura 9 se muestra una implementación típica de descodificador. El flujo de bits en serie se demultiplexa, 901, y los datos de envolvente se descodifican, 902, es decir, la envolvente espectral de la banda alta y el nivel del ruido de fondo. La señal codificada de fuente, demultiplexada, se descodifica utilizando un descodificador de audio arbitrario, 903, y se sobremuestrea, 904. En la presente implementación, se aplica una transposición por SBR en la unidad 905. En esta unidad, se amplifican los distintos armónicos utilizando la información de realimentación procedente del banco de filtros de análisis, 908, según la presente invención. Los datos del nivel de ruido de fondo se envían a la unidad de Adición de Ruido de Fondo Adaptativo, 906, donde se genera un ruido de fondo. Los datos de la envolvente espectral se interpolan, 907, los factores de amplificación se limitan, 909, y se suavizan, 910, según la presente invención. La banda alta reconstruida se ajusta, 911, y se añade el ruido adaptativo. Finalmente, la señal se resintetiza, 912, y se añade a la banda baja retrasada, 913. La salida digital se convierte de nuevo en una forma 914 de onda analógica.

Claims (17)

1. Método para mejorar un método (802) de codificación fuente de audio, generando el método de codificación fuente una señal codificada mediante una codificación de una señal de audio original, teniendo la señal original una parte de banda baja y una parte de banda alta, incluyendo la señal codificada la parte de banda baja de la señal original y no incluyendo la parte de banda alta de la señal original, que comprende las siguientes etapas:

estimar (803) un nivel de ruido de fondo de la señal original, siendo el nivel de ruido de fondo una medida de una diferencia entre una primera envolvente espectral, determinada por unos puntos mínimos locales de una representación espectral de la señal original, y una segunda envolvente espectral, determinada por unos puntos máximos locales de una representación espectral de la señal original; y

multiplexar (805) la señal codificada, que incluye la parte de banda baja de la señal original y el nivel de ruido de fondo de la señal original, para obtener una señal de salida del codificador.

2. Método según la reivindicación 1, en el que la etapa de estimación incluye la siguiente etapa:

trazar el nivel de ruido de fondo con respecto a varias bandas de frecuencia para obtener un nivel de ruido de fondo para cada una de las diversas bandas de frecuencia.

3. Método según la reivindicación 1, en el que nivel de ruido de fondo se representa utilizando una codificación predictiva lineal o cualquier otra representación polinomial.

4. Método según la reivindicación 1, en el que la etapa de estimación incluye las siguientes etapas:

proporcionar una representación espectral de estructura fina de la señal original utilizando una resolución que sea suficiente de manera que sean visibles unos formantes o sinusoidales individuales en la representación espectral, teniendo la representación espectral de estructura fina puntos locales mínimos y puntos locales máximos;

aplicar una acción de seguimiento de valles en la representación espectral de estructura fina para una interpolación a lo largo de los puntos locales mínimos para obtener la primera envolvente espectral;

aplicar una acción de seguimiento de crestas en la representación espectral de estructura fina de la señal original para interpolar a lo largo de los puntos máximos para obtener la segunda envolvente espectral;

formar una diferencia entre la primera envolvente espectral y la segunda envolvente espectral para obtener una medida de diferencia; y

suavizar la medida de diferencia para obtener valores del nivel de ruido de fondo.

5. Método según la reivindicación 2, en el que la medida de diferencia se suaviza adicionalmente en tiempo.

6. Método según la reivindicación 2, que comprende adicionalmente las siguientes etapas:

proporcionar una representación espectral de estructura fina adicional de la señal original utilizando una resolución que es inferior a una resolución utilizada en la etapa de proporcionar la representación espectral de estructura fina;

realizar las etapas de aplicar una acción de seguimiento de valles, aplicar una acción de seguimiento de crestas y formar una diferencia para obtener una medida adicional de la diferencia; y

elegir entre la medida adicional de la diferencia y los valores del nivel de ruido de fondo para obtener una estimación del nivel de ruido de fondo más grande.

7. Método según la reivindicación 1, en el que se estima una envolvente espectral de la señal original y se multiplexa adicionalmente en la señal de salida del codificador a utilizar por un método de descodificación que utiliza una técnica de reconstrucción de altas frecuencias.

8. Aparato para mejorar un codificador (802) fuente de audio, generando el codificador fuente una señal codificada mediante una codificación de una señal de audio original, teniendo la señal original una parte de banda baja y una parte de banda alta, incluyendo la señal codificada la parte de banda baja de la señal original y no incluyendo la parte de banda alta de la señal original, que comprende:

un estimador (803) para estimar un nivel de ruido de fondo de la señal original, siendo el nivel de ruido de fondo una medida para una diferencia entre una primera envolvente espectral, determinada por unos puntos mínimos locales de una representación espectral de la señal original, y una segunda envolvente espectral, determinada por unos puntos máximos locales de una representación espectral de la señal original; y

un multiplexor (805) para multiplexar la señal codificada, que incluye la parte de banda baja de la señal original y el nivel de ruido de fondo de la señal original, para obtener una señal de salida del codificador.

9. Aparato para mejorar un descodificador (903) fuente de audio, generando el descodificador fuente una señal descodificada mediante una descodificación de una señal codificada obtenida mediante una codificación fuente de una señal de audio original, teniendo la señal original una parte de banda baja y una parte de banda alta, incluyendo la señal codificada la parte de banda baja de la señal original y no incluyendo la parte de banda alta de la señal original, en el que la señal descodificada se utiliza para una reconstrucción de altas frecuencias para obtener una señal de alta frecuencia reconstruida que incluye una parte de banda alta reconstruida de la señal original, que comprende:

un demultiplexor (901) para demultiplexar una señal de entrada que incluye la señal codificada y un nivel de ruido de fondo de la señal original, siendo el nivel de ruido de fondo una medida para una diferencia entre una primera envolvente espectral, determinada por unos puntos mínimos locales de una representación espectral de la señal original, y una segunda envolvente espectral, determinada por unos puntos máximos locales de una representación espectral de la señal original;

un medio (902) para obtener una representación de envolvente espectral de la señal original;

un conformador (906) para conformar un espectro de una señal aleatoria de ruido según la representación de envolvente espectral de la señal original para obtener una señal aleatoria de ruido espectralmente conformada;

un ajustador (906) para ajustar la señal aleatoria de ruido espectralmente conformada según el nivel de ruido de fondo para obtener una señal aleatoria de ruido espectralmente conformada, ajustada; y

un dispositivo de adición para añadir la señal aleatoria de ruido espectralmente conformada, ajustada, a la señal de alta frecuencia reconstruida para obtener una señal de alta frecuencia mejorada reconstruida.

10. Aparato según la reivindicación 8, que comprende además:

un combinador para combinar la señal de alta frecuencia mejorada reconstruida y la señal descodificada para generar una señal de salida que tiene la parte de banda baja de la señal original y una parte de banda alta reconstruida de la señal original.

11. Aparato según la reivindicación 9, que comprende además:

un ajustador para ajustar una envolvente espectral de la señal de alta frecuencia reconstruida, incluyendo el ajustador un limitador (909) para limitar los factores de amplificación de ajuste de la envolvente.

12. Aparato según la reivindicación 9, que comprende además:

un módulo de reconstrucción de altas frecuencias para generar una señal, teniendo el módulo de reconstrucción de altas frecuencias un sumador para sumar varias señales de alta frecuencia reconstruida, que proceden de distintos intervalos de frecuencia de banda baja de la señal descodificada para obtener la señal, y

un analizador para analizar la parte de banda baja de la señal descodificada y para suministrar datos de control al sumador.

13. Método para mejorar un método de descodificación fuente de audio, generando el método (903) de descodificación fuente una señal descodificada mediante una descodificación de una señal codificada obtenida mediante una codificación fuente de una señal de audio original, teniendo la señal original una parte de banda baja y una parte de banda alta, incluyendo la señal codificada la parte de banda baja de la señal original y no incluyendo la parte de banda alta de la señal original, en el que la señal descodificada se utiliza para una reconstrucción de altas frecuencias para obtener una señal de alta frecuencia reconstruida que incluye una parte de banda alta reconstruida de la señal original, que comprende las siguientes etapas:

demultiplexar (901) una señal de entrada que incluye la señal codificada y un nivel de ruido de fondo de la señal original, siendo el nivel de ruido de fondo una medida para una diferencia entre una primera envolvente espectral, determinada por unos puntos mínimos locales de una representación espectral de la señal original, y una segunda envolvente espectral, determinada por puntos máximos locales de una representación espectral de la señal original;

obtener (902) una representación de envolvente espectral de la señal original;

conformar (905) un espectro de una señal de ruido aleatoria según la representación de envolvente espectral de la señal original para obtener una señal aleatoria de ruido espectralmente conformada;

ajustar (906) la señal aleatoria de ruido espectralmente conformada según el nivel de ruido de fondo para obtener una señal aleatoria de ruido espectralmente conformada, ajustada; y

añadir la señal aleatoria de ruido espectralmente conformada, ajustada, a la señal de alta frecuencia reconstruida para obtener una señal de alta frecuencia mejorada reconstruida.

14. Método según la reivindicación 13, en el que la representación de envolvente espectral incluye una medida de energía para una energía de la señal de alta frecuencia reconstruida y el ruido de fondo, comprendiendo el método adicionalmente la siguiente etapa:

ajustar la señal de alta frecuencia reconstruida de manera que una energía combinada de la señal de alta frecuencia reconstruida y de la señal aleatoria de ruido espectralmente conformada, ajustada, corresponda a la medida de energía de la representación de envolvente espectral.

15. Método según la reivindicación 13, en el que la etapa de ajustar la señal aleatoria de ruido espectralmente conformada, ajustada, incluye una etapa de suavizar un nivel de la señal aleatoria de ruido espectralmente conformada, ajustada, en tiempo y/o frecuencia.

16. Método según la reivindicación 13, en el que una envolvente espectral de la señal de alta frecuencia reconstruida se ajusta utilizando una interpolación.

17. Método según la reivindicación 13, en el que una envolvente espectral de la señal de alta frecuencia reconstruida se ajusta utilizando un suavizado de los factores de amplificación de ajuste de la envolvente.