ES2278348T3 - Codificacion/decodificacion multicanal compatible. - Google Patents
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Abstract
Aparato para procesar una señal de audio multicanal, teniendo la señal de audio multicanal al menos tres canales originales, que comprende: un medio (12) para proporcionar un primer canal de mezclado descendente como un canal de mezclado descendente izquierdo y un segundo canal de mezclado descendente como un canal de mezclado descendente derecho, derivándose el primer y segundo canales de mezclado descendentes de los canales originales de manera que los canales de mezclado descendente izquierdo y derecho se forman de manera que el resultado, cuando se reproduce, es una representación estéreo de la señal de audio multicanal; un medio (14) medios para calcular la información lateral de canal para un canal original seleccionado de las señales originales, siendo el medio para calcular operativo para calcular la información lateral de canal de manera que un canal de mezclado descendente o un canal de mezclado descendente combinado que incluye el primer y segundo canal de mezclado descendente, cuando se ponderan utilizando la información lateral de canal, dan como resultando una aproximación del canal original seleccionado; y un medio (18) para generar datos de salida, incluyendo los datos de salida la información lateral de canal.
Description
Codificación/decodificación multicanal
compatible.
La presente invención se refiere a un aparato y
método para procesar una señal de audio multicanal y en particular,
a un aparato y método para procesar una señal de audio multicanal en
una manera estéreo-compatible.
En tiempos recientes, la técnica de reproducción
de audio multicanal se vuelve más y más importante. Esto puede
deberse al hecho de que las técnicas de compresión/codificación de
audio tal como la técnica mp3 bien conocida ha hecho posible
distribuir grabaciones de audio a través de Internet u otros canales
de transmisión que tienen un ancho de banda limitado. La técnica
que codifica mp3 se ha vuelto famosa debido al hecho de que permite
la distribución de todas las grabaciones en un formato estéreo, es
decir, una representación digital de la grabación de audio
incluyendo un canal estéreo primero o izquierdo y un canal estéreo
segundo o derecho.
Sin embargo, existen inconvenientes básicos de
los sistemas de sonido de dos canales convencionales. Por lo tanto,
se ha desarrollado la técnica de suspensión periférica. Una
representación de suspensión periférica multicanal recomendada
incluye, además de los dos canales estéreo L y R, un canal C central
adicional y dos canales Ls, Rs de suspensión periférica. Este
formato de sonido de referencia también se conoce como
tri/bi-estéreo que se refiere a tres canales
frontales y dos canales de suspensión periférica. Generalmente, se
requieren cinco canales de transmisión. En un ambiente de
reproducción, al menos cinco altavoces en cinco lugares diferentes
respectivos son necesarios para obtener un punto suave óptimo a una
cierta distancia de los cinco altavoces bien colocados.
Se conocen varias técnicas en la materia para
reducir la cantidad de datos requeridos para la transmisión de una
señal de audio multicanal. Tales técnicas se llaman técnicas estéreo
de conjunto. Para este fin, se hace referencia a la figura 10 que
muestra un dispositivo estéreo de conjunto 60. Este dispositivo
puede ser un dispositivo que implementa por ejemplo, estéreo de
intensidad (IS) o código de indicación binaural (BCC). Tal
dispositivo generalmente recibe -como una entrada- al menos dos
canales (CH1, CH2, ... CHn) y emite un solo canal portador y datos
paramétricos. Los datos paramétricos se definen de manera que en un
decodificador, puede calcularse una aproximación de un canal
original (CH1, CH2, ...CHn).
Normalmente, el canal portador incluirá muestras
de sub-banda, coeficientes espectrales, muestras de
dominio de tiempo etc., que proporcionan una representación
comparativamente fina de la señal subyacente, mientras que los
datos paramétricos no incluyen tales muestras de coeficientes
espectrales pero incluyen parámetros de control para controlar un
cierto algoritmo de reconstrucción tal como la ponderación mediante
multiplicación, cambio de hora, cambio de frecuencia,... Los datos
paramétricos por lo tanto incluyen solo una representación
comparativamente burda de la señal o el canal asociado. Establecido
en números, la cantidad de datos requeridos por un canal portador
estarán en el intervalo de 60 - 70 kbit/s, mientras que la cantidad
de los datos requeridos por la información lateral paramétrica para
un canal estará en el intervalo de 1,5 - 2,5 kbit/s. Un ejemplo
para los datos paramétricos son los factores de graduación bien
conocidos, los parámetros de información estéreo de intensidad o de
indicación binaurales tal como se describirá a continuación.
La codificación estéreo de intensidad se
describe en la preimpresión 3799 de AES, "Codificación Estéreo de
Intensidad", J. Herre, K.H. Brandenburg, D. Lederer, Febrero
1994, Amsterdam. Generalmente, el concepto de estéreo de intensidad
se basa en una transformada de eje principal para aplicarse a los
datos de ambos canales de audio estereofónicos. Si la mayoría de
los puntos de datos se concentran alrededor del primer eje
principal, puede lograrse una ganancia de codificación al girar
ambas señales mediante un cierto ángulo antes de la codificación.
Sin embargo, esto no siempre es verdad para las técnicas de
producción estereofónicas reales. Por lo tanto, esta técnica se
modifica al excluir el segundo componente ortogonal de la
transmisión en el flujo de bits. Así, las señales reconstruidas
para los canales izquierdo y derecho consisten de versiones
ponderadas o graduadas de manera diferente de la misma señal
transmitida. Sin embargo, las señales reconstruidas difieren en su
amplitud pero son idénticas con respecto a su información de fase.
Sin embargo, las envolturas de energía-tiempo de
ambos canales de audio originales, se conservan por medio de la
operación de graduación selectiva, que típicamente opera en una
manera selectiva de frecuencia. Esto se conforma a la percepción
humana del sonido a altas frecuencias, en donde las indicaciones
espaciales dominantes se determinan mediante las envolturas de
energía.
Adicionalmente, en implementaciones prácticas,
la señal transmitida, es decir, el canal portador se genera a
partir de la suma de la señal del canal izquierdo y el canal derecho
en lugar de girar ambos componentes. Además, este procesamiento, es
decir, generar los parámetros de estéreo de intensidad para llevar a
cabo la operación de graduación, se lleva a cabo en selección de
frecuencia, es decir, independientemente para cada banda de factor
de graduación, es decir, división de la frecuencia codificadora.
Preferiblemente, ambos canales se combinan para formar un canal
combinado o "portador" y además del canal combinado, se
determina la información estéreo de intensidad que depende de la
energía del primer canal, la energía del segundo canal o la energía
del combinado o canal.
\newpage
La técnica BCC se describe en el documento de la
convención AES 5574, "Codificación de indicación binaural
aplicada a la compresión de audio estéreo y multicanal", C.
Faller, Baumgarte, Mayo 2002, Munich. En la codificación BCC, un
número de canales de entrada de audio se convierte a una
representación espectral utilizando una transformada en base a DFT
con ventanas de solapamiento. El espectro uniforme resultante se
divide en divisiones de no solapamiento teniendo cada una un
índice. Cada división tiene un ancho de banda proporcional al ancho
de banda rectangular equivalente (ERB). Las diferencias de nivel de
inter-canal (ICLD) y las diferencias de tiempo de
inter-canal (ICTD) se estiman para cada división
para cada trama k. El ICLD e ICTD se cuantifican y codifican dando
como resultado un flujo de bits BCC. Las diferencias de nivel de
inter-canal y las diferencias de tiempo de
inter-canal se dan para cada canal con relación a un
canal de referencia. Entonces, los parámetros se calculan según las
fórmulas prescritas, que dependen de ciertas divisiones de la señal
a procesarse.
En un lado de decodificador, el decodificador
recibe una monoseñal y el flujo de bits BCC. La monoseñal se
transforma en el dominio de frecuencia y se introduce en un bloque
de síntesis espacial, que también recibe los valores ICLD e ICTD
decodificados. En el bloque de síntesis espacial, los valores de los
parámetros BCC (ICLD e ICTD) se utilizan para llevar a cabo una
operación de ponderación de la monoseñal para sintetizar las
señales multicanal, que después de una conversión de
frecuencia/tiempo, representan una reconstrucción de la señal de
audio multicanal original.
En el caso de BCC, el módulo 60 estéreo de
conjunto es operativo para emitir la información lateral de canal
de tal forma que los datos paramétricos de canal son parámetros ICLD
o ICTD cuantificados y codificados, en donde uno de los canales
originales se utiliza como el canal de referencia para codificar la
información lateral de canal.
Normalmente, el canal portador se forma de la
suma de los canales originales participantes.
Naturalmente, las técnicas anteriores solo
proporcionan una mono-representación para un
decodificador, que solamente puede procesar el canal portador, pero
no es capaz de procesar los datos paramétricos para generar una o
más aproximaciones de más de un canal de entrada.
Para transmitir los cinco canales en una forma
compatible, es decir, en un formato de flujo de bits, que también
puede entenderse para un decodificador estéreo normal, la tal
denominada técnica de combinación matricial, se ha utilizado como
se describe en "Suspensión periférica MUSICAM: un sistema de
codificación multicanal universal compatible con ISO
11172-3", G. Theile y G. Stoll, preimpresión 3403
de AES, Octubre de 1992, San Francisco. Los cinco canales L, R, C,
Ls y Rs de entrada se alimentan en un dispositivo de combinación
matricial que lleva a cabo una operación de combinación matricial
para calcular los canales Lo, Ro estéreo básicos o compatibles, a
partir de los cinco canales de entrada. En particular, estos canales
Lo/Ro estéreo básicos se calculan como se establece a
continuación:
Lo = L + xC +
yLs
Ro = R + xC +
yRs
x e y son constantes. Los otros
tres canales C, Ls, Rs se transmiten como se encuentran en una capa
de extensión, además de una capa estéreo básica, que incluye una
versión codificada de señales Lo/Ro estéreo básicas. Con respecto
al flujo de bits, esta capa estéreo básica de Lo/Ro incluye un
encabezado, información tal como los factores de graduación y las
muestras de sub-banda. La capa de extensión
multicanal, es decir, el canal central y los dos canales de
suspensión periférica se incluyen en el campo de extensión
multicanal, que también se denomina campo de datos
auxiliar.
En un lado de decodificador, se lleva a cabo una
operación de combinación matricial inversa para formar las
reconstrucciones de los canales izquierdo y derecho en la
representación de cinco canales utilizando los canales Lo, Ro
estéreo básicos y los tres canales adicionales. Adicionalmente, los
tres canales adicionales se decodifican de la información auxiliar
para obtener una representación de cinco canales o de suspensión
periférica decodificada de la señal de audio multicanal
original.
Se describe otro enfoque para la codificación
multicanal en la publicación "Codificación multicanal de audio
MPEG-2 mejorada", B. Grill, J. Herre, K. H.
Brandenburg, E. Eberlein, J. Koller, J. Mueller, preimpresión 3865
de AES, Febrero de 1994, Amsterdam, en la cual con el fin de obtener
compatibilidad hacia atrás, se consideran los modos compatibles
hacia atrás. Con este fin, se utiliza una matriz de compatibilidad
para obtener dos de los tal denominados canales Lc, Rc de mezclado
descendente a partir de los cinco canales de entrada originales.
Además, es posible seleccionar dinámicamente los tres canales
auxiliares transmitidos como datos auxiliares.
Con el fin de explotar la irrelevancia estéreo,
se aplica una técnica estéreo de conjunto a los grupos de canales,
por ejemplo, los tres canales frontales, es decir, para el canal
izquierdo, el canal derecho y el canal central. Con este fin, estos
tres canales se combinan para obtener un canal combinado. Este canal
combinado se cuantifica y empaqueta en el flujo de bits. Entonces,
este canal combinado junto con la información estéreo de conjunto
correspondiente se introduce en un módulo de decodificación estéreo
de conjunto para obtener los canales decodificados estéreo de
conjunto, es decir, un canal izquierdo decodificado estéreo de
conjunto, un canal derecho decodificado estéreo de conjunto y un
canal central decodificado estéreo de conjunto. Estos canales
decodificados estéreo de conjunto, junto con el canal de suspensión
periférica izquierdo y el canal de suspensión periférica derecho,
se introducen en un bloque de matriz de compatibilidad para formar
el primer y segundo canales Lc, Rc de mezclado descendente.
Entonces, las versiones cuantificadas de ambos canales de mezclado
descendente y una versión cuantificada del canal combinado se
empaquetan en el flujo de bits junto con los parámetros de
codificación estéreo de conjunto.
Por lo tanto, utilizando la codificación estéreo
de intensidad, un grupo de señales de canales originales
independientes se transmite dentro de una sola porción de datos
"portadores". El decodificador reconstruye entonces las
señales involucradas como datos idénticos, que se regradúan según
sus envolturas de energía-tiempo originales.
Consecuentemente, una combinación lineal de los canales transmitidos
llevará a resultados, que son bastante diferentes del mezclado
descendente original. Esto se aplica a cualquier clase de
codificación estéreo de conjunto en base al concepto estéreo de
intensidad. Para un sistema de codificación que proporciona canales
de mezclado descendente compatibles, existe una consecuencia
directa: La reconstrucción deshaciendo la combinación matricial,
tal como se describe en la publicación anterior, sufre de artefactos
provocados por la reconstrucción imperfecta. Utilizando un tal
denominado esquema de predistorsión estéreo de conjunto, en el cual
una codificación estéreo de conjunto de los canales izquierdo,
derecho y central se lleva a cabo antes de la combinación matricial
en el codificador, se mejora este problema. De esta forma, el
esquema de deshacer la combinación matricial para la reconstrucción
introduce menos artefactos, ya que en el lado de codificador, las
señales decodificadas estéreo de conjunto se han utilizado para
generar los canales de mezclado descendente. Así, el proceso de
reconstrucción imperfecta se cambia a los canales Lc y Rc de
mezclado descendente compatibles, en donde es mucho más probable
que se enmascaren por la propia señal de audio.
Aunque tal sistema ha dado como resultado menos
artefactos debido a que se deshace la combinación matricial en el
lado de decodificador, éste sin embargo tiene algunas desventajas.
Una desventaja es que los canales Lc y Rc de mezclado descendente
estéreo-compatibles se derivan no a partir de los
canales originales sino a partir de las versiones
codificadas/decodificadas estéreo de intensidad de los canales
originales. Por lo tanto las pérdidas de datos debidas al sistema
de codificación estéreo de intensidad se incluyen en los canales de
mezclado descendente compatibles. Un decodificador solo estéreo,
sólamente decodifica los canales compatibles en lugar de mejorar
los canales codificados estéreo de intensidad, por lo tanto
proporciona una señal de salida que está afectada por las pérdidas
de datos inducidos de estéreo intensidad.
Adicionalmente, un canal adicional completo
tiene que transmitirse además de los dos canales de mezclado
descendente. Este canal es el canal combinado, que se forma por
medio de codificación estéreo de conjunto del canal izquierdo, el
canal derecho y el canal central. Adicionalmente, la información
estéreo de intensidad para reconstruir los canales L, R, C
originales a partir del canal combinado también tiene que
transmitirse al decodificador. En el decodificador, una combinación
matricial inversa, es decir, se lleva a cabo una operación para
deshacer la combinación matricial para derivar los canales de
suspensión periférica de los dos canales de mezclado descendente.
Adicionalmente, los canales izquierdo, derecho y central originales
se aproximan mediante la decodificación estéreo de conjunto
utilizando el canal combinado transmitido y los parámetros estéreo
de conjunto transmitidos. Debe notarse que los canales izquierdo,
derecho y central originales se derivan por la decodificación
estéreo de conjunto del canal combinado.
El documento EP 0688113 A2 describe un método y
aparato para codificar y decodificar señales de audio digitales y
un aparato para grabar audio digital. Una señal original multicanal
que tiene un canal central, un canal izquierdo, un canal derecho,
un canal de suspensión periférica izquierdo y un canal de suspensión
periférica derecho se introduce en un analizador común. El
analizador común analiza qué parte de los distintos canales pueden
tratarse en común y emite de manera selectiva solamente la parte de
los datos de audio de lo canales respectivos que van a tratarse en
común. Las partes de los canales originales que no pueden tratarse
en común se codifican de manera separada. Mediante circuitos de
transformada ortogonal, los canales originales se transforman en el
dominio de frecuencia. A continuación, un selector de procesamiento
de tratamiento común selecciona, basándose en datos sobre
tratamiento común, el intervalo de frecuencia tal para el que el
nivel absoluto de ruido de cuantificación generado por el
tratamiento común se hace inferior a la curva de audibilidad mínima.
Los otros datos en tiempo o frecuencia, donde no se cumple esta
condición, no se tratan en común sino que se codifican y transmiten
de manera separada.
El documento de patente de los EE.UU. describe
un método para codificar una pluralidad de señales de audio. El
canal izquierdo, el canal derecho y el canal central se introducen
en un codificador estéreo de conjunto, que emite una señal
codificada de conjunto. Después de la cuantificación en un bloque de
cuantificación, la señal se suministra a un empaquetador de flujo
de bits. Además, esta señal codificada de conjunto se introduce en
un decodificador estéreo de conjunto para obtener señales
decodificadas simuladas. Estas señales decodificadas simuladas se
introducen en una matriz de compatibilidad, que también recibe el
canal de suspensión periférica izquierdo y el canal de suspensión
periférica derecho. Basándose en estos cinco canales, se generan y
cuantifican una señal compatible izquierda y una señal compatible
derecha y finalmente se envían al empaquetador de flujo de
bits.
Es el objetivo de la presente invención
proporcionar un concepto para un procesamiento o procesamiento
inverso eficiente en bits y reducido en artefactos de una señal de
audio multicanal.
Según un primer aspecto de la presente
invención, este objetivo se logra mediante un aparato para procesar
una señal de audio multicanal, teniendo la señal de audio de
multicanal al menos tres canales originales, que comprende: un
medio para proporcionar un primer canal de mezclado descendente y un
segundo canal de mezclado descendente, derivándose el primer y
segundo canales de mezclado descendente de los canales originales;
un medio para calcular la información lateral de canal para un
canal original seleccionado de las señales originales, siendo el
medio para calcular operativo para calcular la información lateral
de canal de manera que un canal de mezclado descendente o un canal
de mezclado descendente combinado que incluye el primer y segundo
canal de mezclado descendente, cuando se ponderan utilizando la
información lateral de canal, da como resultado una aproximación
del canal original seleccionado; y un medio para generar datos de
salida, incluyendo los datos de salida la información lateral de
canal, el primer canal de mezclado descendente o una señal derivada
del primer canal de mezclado descendente y el segundo canal de
mezclado descendente o una señal derivada del segundo canal de
mezclado descendente.
Según un segundo aspecto de la presente
invención, este objetivo se logra por un método de procesar una
señal de audio multicanal, teniendo al menos la señal de audio
multicanal tres canales originales, que comprende: proporcionar un
primer canal de mezclado descendente y un segundo canal de mezclado
descendente, derivándose el primer y segundo canal de mezclado
descendente a partir de los canales originales; calculando la
información lateral de canal para un canal original seleccionado de
las señales originales por lo que un canal de mezclado descendente
o un canal de mezclado descendente combinado que incluye el primer y
segundo canal de mezclado descendente, cuando se ponderan
utilizando la información lateral de canal, da como resultado una
aproximación del canal original seleccionado; y generar los datos
de salida, incluyendo los datos de salida la información lateral de
canal, el primer canal de mezclado descendente o una señal derivada
del primer canal de mezclado descendente y el segundo canal de
mezclado descendente o una señal derivada del segundo canal de
mezclado descendente.
Según un tercer aspecto de la presente
invención, este objetivo se logra mediante un aparato para el
procesamiento inverso de datos de entrada, incluyendo los datos de
entrada la información lateral de canal, un primer canal de
mezclado descendente o una señal derivada del primer canal de
mezclado descendente y un segundo canal de mezclado descendente o
una señal derivada del segundo canal de mezclado descendente, en el
que el primer canal de mezclado descendente y el segundo canal de
mezclado descendente se derivan de al menos tres canales originales
de una señal de audio multicanal y en el que la información lateral
de canal se calcula de tal forma que un canal de mezclado
descendente o un canal de mezclado descendente combinado que incluye
el primer canal de mezclado descendente y el segundo canal de
mezclado descendente, cuando se ponderan utilizando la información
lateral de canal, da como resultado una aproximación del canal
original seleccionado, comprendiendo el aparato: un lector de datos
de entrada para leer los datos de entrada para obtener el primer
canal de mezclado descendente o una señal derivada del primer canal
de mezclado descendente y el segundo canal de mezclado descendente o
una señal derivada del segundo canal de mezclado descendente y la
información lateral de canal; y un reconstructor de canal para
reconstruir la aproximación del canal original seleccionado
utilizando la información lateral de canal en el canal de mezclado
descendente o el canal de mezclado descendente combinado para
obtener la aproximación del canal original seleccionado.
Según un cuarto aspecto de la presente
invención, este objetivo se logra por un método de procesamiento
inverso de datos de entrada, incluyendo los datos de entrada
información lateral de canal, un primer canal de mezclado
descendente o una señal derivada del primer canal de mezclado
descendente y un segundo canal de mezclado descendente o una señal
derivada del segundo canal de mezclado descendente, en el que el
primer canal de mezclado descendente y el segundo canal de mezclado
descendente se derivan de al menos tres canales originales de una
señal de audio multicanal y en el que la información lateral de
canal se calcula de tal forma que un canal de mezclado descendente
o un canal de mezclado descendente combinado que incluye el primer
canal de mezclado descendente y el segundo canal de mezclado
descendente, cuando se ponderan utilizando la información lateral de
canal, da como resultado una aproximación del canal original
seleccionado, comprendiendo el método: leer los datos de entrada
para obtener el primer canal de mezclado descendente o una señal
derivada del primer canal de mezclado descendente y el segundo
canal de mezclado descendente o una señal derivada del segundo canal
de mezclado descendente y la información lateral de canal; y
reconstruir la aproximación del canal original seleccionado
utilizando la información lateral de canal y el canal de mezclado
descendente o el canal de mezclado descendente combinado para
obtener la aproximación del canal original seleccionado.
Según un quinto aspecto y un sexto aspecto de la
presente invención, este objetivo se logra mediante un programa
informático que incluye el método de procesamiento o el método de
procesamiento inverso.
La presente invención se basa en el
descubrimiento de que se obtiene la codificación eficiente y
reducida en artefactos de la señal de audio multicanal, cuando dos
canales de mezclado descendente que preferiblemente representan los
canales estéreo izquierdo y derecho se empaquetan en lo datos de
salida.
Inventivamente, la información lateral de canal
paramétrica para uno o más de los canales originales se deriva de
tal forma que se relaciona con uno de los canales de mezclado
descendente en lugar de, como en la técnica anterior, con un canal
estéreo de conjunto "combinado". Esto se refiere a que la
información lateral de canal paramétrica se calcula de tal forma
que sobre un lado de decodificador, un reconstructor de canal
utiliza la información lateral de canal y uno de los canales de
mezclado descendente o una combinación de los canales de mezclado
descendente para reconstruir una aproximación del canal de audio
original, al cual se asigna la información lateral de canal.
El concepto inventivo es ventajoso en que
proporciona una extensión multicanal eficiente en bits de manera
que puede reproducirse una señal de audio multicanal en un
decodificador.
\newpage
Adicionalmente, el concepto inventivo es
compatible hacia atrás, ya que un decodificador en graduación
inferior, que solo se adapta para el procesamiento de dos canales,
puede simplemente ignorar la información de extensión, es decir, la
información lateral de canal. El decodificador de graduación
inferior solamente puede reproducir los dos canales de mezclado
descendente para obtener una representación estéreo de la señal de
audio multicanal original. Sin embargo, un decodificador de
graduación mayor que se facilita para la operación multicanal,
puede utilizar la información lateral de canal transmitida para
reconstruir las aproximaciones de los canales originales.
La presente invención es ventajosa en que es de
eficiente en bits, ya que, en contraste con la técnica anterior, no
se requiere ningún canal portador adicional más allá de los canales
Lc, Rc de mezclado descendente primero y segundo. En su lugar, la
información lateral de canal se relaciona con uno o ambos de los
canales de mezclado descendente. Esto significa que los propios
canales de mezclado descendente sirven como un canal portador, al
cual se combina la información lateral de canal para reconstruir un
canal de audio original. Esto significa que la información lateral
de canal es preferiblemente la información lateral paramétrica, es
decir, información que no incluye cualquiera de las muestras de
sub-banda o coeficientes espectrales. En su lugar,
la información lateral paramétrica es información utilizada para
ponderar (en tiempo y/o frecuencia) el canal de mezclado
descendente respectivo o la combinación de los canales de mezclado
descendente respectivos para obtener una versión reconstruida de un
canal original seleccionado.
En una realización preferida de la presente
invención, se obtiene una codificación compatible hacia atrás de
una señal multicanal que se basa en una señal estéreo compatible.
Preferiblemente, la señal estéreo compatible (señal de mezclado
descendente) se genera utilizando la combinación matricial de los
canales originales de la señal de audio multicanal.
Inventivamente, la información lateral de canal
para un canal original seleccionado se obtiene en base a las
técnicas estéreo de conjunto tales como la codificación estéreo de
intensidad o codificación de indicación binaural. Así, en el lado
de decodificador, tiene que llevarse a cabo la operación para
deshacer la combinación matricial. Se evitan los problemas
asociados con deshacer la combinación matricial, es decir, ciertos
artefactos relacionados con una distribución no deseada de
cuantificación de ruido en las operaciones para deshacer la
combinación matricial. Esto se debe al hecho de que el decodificador
utiliza un reconstructor de canal, que reconstruye una señal
original, al utilizar uno de los canales de mezclado descendente o
una combinación de los canales de mezclado descendente y la
información lateral de canal transmitida.
Preferiblemente, se aplica el concepto inventivo
a una señal de audio de mutli-canal que tiene cinco
canales. Estos cinco canales son una canal L izquierdo, una canal R
derecho, un canal C central, un canal Ls de suspensión periférica
izquierdo y un canal Rs de suspensión periférica derecho.
Preferiblemente, los canales de mezclado descendente son canales Ls
y Rs de mezclado descendente estéreo compatibles, que proporcionan
una representación de estéreo de la señal de audio multicanal
original.
Según la realización preferida de la presente
invención, para cada canal original, la información lateral de
canal se calcula en un lado de codificador empaquetado en los datos
de salida. La información lateral de canal para el canal izquierdo
original se deriva utilizando el canal de mezclado descendente
izquierdo. La información del canal lateral para el canal de
suspensión periférica izquierdo se deriva utilizando el canal de
mezclado descendente izquierdo. La información lateral de canal para
el canal derecho original se deriva a partir del canal de mezclado
descendente derecho. La información del canal lateral para el canal
de suspensión periférica derecho se deriva utilizando el canal de
mezclado descendente derecho.
Según la realización preferida de la presente
invención, la información de canal para el canal central original
se deriva utilizando el primer canal de mezclado descendente así
como el segundo canal de mezclado descendente, es decir, utilizando
una combinación de los dos canales de mezclado descendente.
Preferiblemente, esta combinación es una suma.
Así, los agrupamientos, es decir, la relación
entre la información lateral de canal y la señal portadora, es
decir, el canal de mezclado descendente utilizado para proporcionar
la información lateral de canal para un canal original seleccionado
son de tal forma que, para una calidad óptima, se selecciona un
cierto canal de mezclado descendente, que contiene la cantidad
relativa más alta posible de la señal multicanal original
respectiva que se representa por medio de la información lateral de
canal. Como una señal portadora estéreo de conjunto de este tipo,
se utilizan el primer y segundo canales de mezclado descendente.
Preferiblemente, también puede utilizarse la suma del primer y
segundo canales de mezclado descendente. Naturalmente, la suma del
primer y segundo canales de mezclado descendente puede utilizarse
para calcular la información lateral de canal para cada uno de los
canales originales. Sin embargo, preferiblemente, se utiliza la suma
de los dos canales de mezclado descendente para calcular la
información lateral de canal del canal central original en un
ambiente de suspensión periférica, tal como cinco canales de
suspensión periférica, siete canales de suspensión periférica,
suspensión periférica de 5.1 o suspensión periférica de 7.1. Es
especialmente ventajoso utilizar la suma del primer y segundo
canales de mezclado descendente ya que no existen operaciones
adicionales de transmisión que tengan que llevarse a cabo. Esto es
debido al hecho de que ambos canales de mezclado descendente se
presentan en el decodificador de tal forma que la suma de estos
canales de mezclado descendente puede llevarse a cabo fácilmente en
el decodificador sin requerir ningún bit de transmisión
adicional.
Preferiblemente, la información lateral de canal
que forma la extensión multicanal se introduce en el flujo de bits
de datos de salida en una forma compatible de manera que un
decodificador de graduación inferior simplemente ignora los datos
de extensión multicanal y solo proporciona la representación estéreo
de la señal de audio
multicanal.
multicanal.
Sin embargo, un codificador de graduación
superior no solo utiliza dos canales de mezclado descendente, sino
además emplea la información lateral de canal para reconstruir una
representación multicanal completa de la señal de audio
original.
Un decodificador inventivo es operativo para
decodificar primero ambos canales de mezclado descendente y para
leer la información lateral de canal para los canales originales
seleccionados. Entonces, la información lateral de canal y los
canales de mezclado descendente se utilizan para reconstruir las
aproximaciones de los canales originales. Con este fin,
preferiblemente no se lleva a cabo ninguna operación para deshacer
la combinación matricial. Esto significa que, en esta realización,
cada uno de, por ejemplo, los cinco canales de entrada originales
se reconstruyen utilizando, por ejemplo, cinco conjuntos de
diferentes informaciones laterales del canal. En el decodificador,
se lleva a cabo el mismo agrupamiento como en el codificador para
calcular la aproximación del canal reconstruido. En un ambiente de
suspensión periférica de cinco canales, esto significa que para
reconstruir el canal izquierdo original, se utilizan el canal de
mezclado descendente izquierdo y la información lateral de canal
para el canal izquierdo. Para reconstruir el canal derecho original,
se utilizan el canal de mezclado descendente derecho y la
información lateral de canal para el canal derecho. Para reconstruir
el canal de suspensión periférica izquierdo original, se utilizan
el canal de mezclado descendente izquierdo y la información lateral
de canal para el canal de suspensión periférica izquierdo. Para
reconstruir el canal de suspensión periférica derecho original, se
utilizan la información lateral de canal para el canal de suspensión
periférica derecho y el canal de mezclado descendente derecho. Para
reconstruir el canal central original, se utiliza un canal
combinado formado a partir del primer canal de mezclado descendente
y el segundo canal de mezclado descendente y la información lateral
de canal central.
Naturalmente, también es posible, volver a
reproducir el primer y segundo canales de mezclado descendente como
los canales izquierdo y derecho de manera que solamente tienen que
transmitirse tres conjuntos (de por ejemplo, cinco) de los
parámetros de información lateral de canal. Sin embargo, esto solo
es aconsejable en situaciones donde existen reglas menos estrictas
con respecto a la calidad. Esto se debe al hecho de que normalmente,
el canal de mezclado descendente izquierdo y el canal de mezclado
descendente derecho son diferentes del canal izquierdo original o
canal derecho original. Tal procesamiento solamente es ventajoso en
situaciones donde no puede permitirse el transmitir la información
lateral de canal para cada uno de los canales originales.
Las realizaciones preferidas de la presente
invención se describen a continuación en referencia a las figuras
acompañantes en las que:
La figura 1 es un diagrama de bloques de una
realización preferida del codificador inventivo;
La figura 2 es un diagrama de bloque de una
realización preferida del decodificador inventivo;
La figura 3A es un diagrama de bloque para una
implementación preferida del medio para calcular para obtener la
información lateral de canal selectivo de frecuencia;
La figura 3B es una realización preferida de un
cálculo que implementa el procesamiento estéreo de conjunto tal
como una codificación de intensidad o codificación de indicación
binaural;
La figura 4 ilustra otra realización preferida
del medio para calcular la información lateral de canal, en el que
la información lateral de canal son factores de ganancia;
La figura 5 ilustra una realización preferida de
una implementación del decodificador, cuando el codificador se
implementa como en la figura 4;
La figura 6 ilustra una implementación preferida
del medio para proporcionar los canales de mezclado descendente;
La figura 7 ilustra los agrupamientos de los
canales originales y de mezclado descendente para calcular la
información lateral de canal para los canales originales
respectivos;
La figura 8 ilustra otra realización preferida
de un codificador inventivo;
La figura 9 ilustra otra implementación de un
decodificador inventivo; y
La figura 10 ilustra una técnica anterior del
codificador estéreo de conjunto.
La figura 1 muestra un aparato para procesar una
señal 10 multicanal que tiene al menos tres canales originales
tales como R, L y C. Preferiblemente, la señal de audio original
tiene más de tres canales, tales como cinco canales en el ambiente
de suspensión periférica, que se ilustran en la figura 1. Los cinco
canales son el canal L izquierdo, el canal R derecho, el canal C
central, el canal Ls de suspensión periférica izquierdo y el canal
Rs de suspensión periférica derecho. El aparato inventivo incluye el
medio 12 para proporcionar un primer canal Lc de mezclado
descendente y un segundo canal Rc de mezclado descendente,
derivándose el primer y segundo canales de mezclado descendente a
partir de los canales originales. Para derivar los canales de
mezclado descendente a partir de los canales originales, existen
varias posibilidades. Una posibilidad es derivar los canales Lc y
Rc de mezclado descendente por medio de la combinación matricial de
los canales originales utilizando una operación de combinación
matricial tal como se ilustra en la figura 6. Esta operación de
combinación matricial se lleva a cabo en el dominio de tiempo.
Los parámetros a, b y t de la combinación
matricial se seleccionan de tal forma que son inferiores o iguales
a 1. Preferiblemente, a y b son 0.7 ó 0.5. El parámetro t de
ponderación total se selecciona preferiblemente de tal forma que se
evita el corte del canal. Alternativamente, tal como se indica en la
figura 1, los canales Lc y Rc de mezclado descendente también
pueden suministrarse de forma externa. Esto puede hacerse, cuando
los canales Lc y Rc de mezclado descendente son el resultado de una
operación de "mezclado a mano". En este escenario, un
ingeniero de sonido mezcla los canales de mezclado descendente por
sí mismo en lugar de utilizar una operación de combinación
matricial automatizada. El ingeniero de sonido lleva a cabo el
mezclado creativo para obtener los canales Lc y Rc de mezclado
descendente optimizados que dan la mejor representación estéreo
posible de la señal de audio multicanal original.
En el caso de un suministro externo de los
canales de mezclado descendente, el medio para proporcionar no
lleva a cabo una operación de combinación matricial sino simplemente
envía los canales de mezclado descendente suministrados de forma
externa a un medio 14 de cálculo posterior.
El medio 14 de cálculo es operativo para
calcular la información lateral de canal tal como l_{1},
ls_{i}, r_{i} o rs_{i} para seleccionar los canales
originales tales como L, Ls, R o Rs respectivamente. En particular,
el medio 14 para calcular es operativo para calcular la información
lateral de canal de tal manera que un canal de mezclado
descendente, cuando se pondera utilizando la información lateral de
canal, da como resultado una aproximación del canal original
seleccionado.
Alternativa o adicionalmente, el medio para
calcular la información lateral de canal es operativo además para
calcular la información lateral de canal para un canal original
seleccionado de tal forma que un canal de mezclado descendente
combinado que incluye una combinación del primer y segundo canales
de mezclado descendente, cuando se pondera utilizando la
información lateral de canal calculada da como resultado una
aproximación del canal original seleccionado. Para mostrar esta
característica en la figura, se muestran un sumador 14a y un
calculador 14b de información lateral de canal combinado.
Para el experto en la técnica, está claro que
estos elementos no tienen que implementarse como elementos
distintos. En su lugar, la funcionalidad completa de los bloques
14, 14a y 14b puede implementarse por medio de un cierto procesador
que puede ser un procesador de propósito general o cualquier otro
medio para llevar a cabo la funcionalidad requerida.
Adicionalmente, debe notarse aquí que las
señales de canal son muestras de sub-banda o valores
de dominio de frecuencia que se indican en mayúsculas. La
información lateral de canal se indica, a diferencia de los propios
canales, mediante minúsculas. La información c_{i} lateral de
canal es por lo tanto, la información lateral de canal para el
canal central C original.
La información lateral de canal así como los
canales Lc y Rc de mezclado descendente o una versión Lc' o Rc'
codificada tal como se produce por un codificador 16 de audio, se
introducen en un formateador 18 de datos de salida. Generalmente,
el formateador 18 de datos de salida actúa como un medio para
generar los datos de salida, incluyendo los datos de salida la
información lateral de canal para al menos un canal original, el
primer canal de mezclado descendente o una señal derivada del primer
canal de mezclado descendente (tal como una versión codificada del
mismo) y el segundo canal de mezclado descendente o una señal
derivada del segundo canal de mezclado descendente (tal como una
versión codificada del mismo).
El flujo 20 de datos de salida o de salida puede
transmitirse entonces a un decodificador de flujo de bits o puede
almacenarse o distribuirse. Preferiblemente, el flujo 20 de bits de
salida es un flujo de bits compatible que también puede leerse
mediante un decodificador de graduación inferior que no tiene una
capacidad de extensión multicanal. Tales codificadores de
graduación inferior tales como la mayoría de los decodificadores mp3
normales del estado de la técnica, simplemente ignorará los datos
de extensión multicanal, es decir, la información lateral de canal.
Solo decodificarán el primer y segundo canales de mezclado
descendente para producir una salida estéreo. Los decodificadores
de graduación superior, tales como decodificadores posibilitados
para multicanal leerán la información lateral de canal y entonces
generarán una aproximación de los canales de audio originales de
tal forma que se obtiene una impresión de audio multicanal.
La figura 8 muestra una realización preferida de
la presente invención en el ambiente de cinco canales de suspensión
periférica/mp3. Aquí, se prefiere escribir los datos de mejora de
suspensión periférica en el campo de datos auxiliar en la sintáxis
de flujo de bits mp3 estandarizada de tal manera que se obtiene un
flujo de bits de "suspensión periférica mp3".
La figura 2 muestra una ilustración de un
decodificador inventivo que actúa como un aparato para procesar de
forma inversa el dato de entrada recibido en un puerto 22 de datos
de entrada. El dato recibido en el puerto 22 de datos de entrada es
el mismo dato que el emitido a la salida del puerto 20 de datos de
salida en la figura 1. Alternativamente, cuando los datos no se
transmiten a través del canal alámbrico sino a través del canal
inalámbrico, los datos recibidos en el puerto 22 de datos de entrada
son datos derivados a partir de los datos originales producidos por
el codificador.
Los datos de entrada de codificador entran en un
lector 24 de corriente de datos para leer los datos de entrada para
finalmente obtener la información 26 lateral de canal y el canal 28
de mezclado descendente izquierdo y el canal 30 de mezclado
descendente derecho. En el caso de que los datos de entrada incluyan
versiones codificadas de los canales de mezclado descendente, que
corresponde al caso en el que está presente el codificador 16 de
audio en la figura 1, el lector 24 de corriente de datos también
incluye un decodificador de audio, que se adapta al codificador de
audio utilizado para codificar los canales de mezclado descendente.
En este caso, el decodificador de audio, que es parte del lector 24
de corriente de datos, es operativo para generar el primer canal Lc
de mezclado descendente y el segundo canal Rc de mezclado
descendente, o se dicho más exactamente, una versión codificada de
aquellos canales. Para la facilidad de la descripción, solamente se
hace una distinción entre las señales y versiones codificadas de
las mismas cuando se dice explícitamente.
La información 26 lateral de canal y los canales
28 y 30 de mezclado descendente izquierdo y derecho que se emiten
por el lector 24 de corriente de datos se alimentan en un
reconstructor 32 multicanal para proporcionar una versión 34
reconstruida de las señales de audio originales, que pueden
reproducirse por medio de un reproductor 36 multicanal. En el caso
de que el reconstructor multicanal sea operativo en el dominio de
frecuencia, el reproductor 36 multicanal recibirá los datos de
entrada de dominio de frecuencia, que tienen que estar codificados
en cierta forma, tal como convertirse en el dominio de tiempo antes
de reproducirlos. Con este fin, el reproductor 36 multicanal
también incluye medios de decodificación.
Debe notarse aquí que un decodificador de
graduación inferior solo tendrá el lector 24 de corriente de datos,
que solo emite los canales 28 y 30 de mezclado descendente derecho e
izquierdo a una salida 38 estéreo. Un decodificador inventivo
mejorado sin embargo, extraerá la información 26 lateral de canal y
usará esta información lateral y los canales 28 y 30 de mezclado
descendente para reconstruir las versiones 34 reconstruidas de los
canales originales utilizando el reconstructor 32 multicanal.
La figura 3A muestra una realización del
calculador 14 inventivo, que un codificador de audio por un lado y
el calculador de información lateral de canal por otro lado accionan
sobre la misma representación espectral de la señal multicanal. La
figura 1 sin embargo, muestra la otra alternativa, en la cual el
codificador de audio por un lado y el calculador de información
lateral de canal por otro lado accionan sobre diferentes
representaciones espectrales de la señal multicanal. Cuando los
recursos de cómputo no son tan importantes como la calidad del
audio, se prefiere la alternativa de la figura 1, ya que pueden
utilizarse bancos de filtros optimizados individualmente para
codificar el audio y calcular la información lateral. Sin embargo,
cuando los recursos de cómputo son una cuestión importante, se
prefiere la alternativa de la figura 3A, ya que esta alternativa
requiere menos potencia de cómputo debido a una utilización
compartida de elementos.
El dispositivo mostrado en la figura 3A es
operativo para recibir dos canales A y B. El dispositivo mostrado
en la figura 3A es operativo para calcular una información lateral
para el canal B por lo que utilizando esta información lateral de
canal para el canal B original seleccionado, puede calcularse una
versión reconstruida del canal B a partir de la señal A del canal.
Adicionalmente, el dispositivo mostrado en la figura 3A es operativo
para formar la información lateral de canal de dominio de
frecuencia, tales como los parámetros para ponderar (mediante
multiplicación o procesamiento de tiempo como por ejemplo en la
codificación BCC) los valores espectrales o muestras de
sub-banda. Con este fin, el calculador inventivo
incluye medios 140a de conversión de tiempo/frecuencia y partición
en ventanas para obtener una representación de frecuencia del canal
A a una salida 140b o una representación de dominio de frecuencia
del canal B a una salida 140c.
En la realización preferida, la determinación de
la información lateral (por medio de los medios 140f de
determinación de información lateral) se lleva a cabo utilizando
valores espectrales cuantificados. Entonces, también se encuentra
presente un cuantificador 140d que preferiblemente se controla
utilizando un modelo psicoacústico que tiene una entrada 140e de
control del modelo acústico. Sin embargo, no se requiere un
cuantificador cuando el medio 140c de determinación de información
lateral utiliza una representación no cuantificada del canal A para
determinar la información lateral de canal para el canal B.
En el caso de que la información lateral de
canal para el canal B se calcule por medio de una representación de
domino de frecuencia del canal A y de la representación de dominio
de frecuencia del canal B, el medio 140a de conversión de
tiempo/frecuencia y partición en ventanas puede ser el mismo que el
que se utiliza en un codificador de audio basado en bancos de
filtros. En este caso, cuando se considera ACC (ISO/IEC
13818-3), el medio 140a se implementa como un banco
de filtros de MDCT (MDCT = transformada discreta del coseno
modificada) con una funcionalidad de solapamiento y agregado del
50%.
En tal caso, el cuantificador 140d es un
cuantificador iterativo como el que se utiliza cuando se generan
las señales de audio mp3 o ACC codificadas. La representación del
dominio de frecuencia del canal A, que preferiblemente ya está
cuantificada, puede entonces utilizarse directamente para codificar
la entropía utilizando un codificador de entropía 140g, que puede
ser un codificador basado en Huffman o un codificador de entropía
que implementa la codificación aritmética.
Cuando se compara con la figura 1, la salida del
dispositivo en la figura 3A es la información lateral tal como
l_{i} para un canal original (correspondiente a la información
lateral para B en la salida del dispositivo 140f). El flujo de bits
codificada por entropía para el canal A corresponde a por ejemplo el
canal Lc' de mezclado descendente izquierdo codificado en la salida
del bloque 16 en la figura 1. A partir de la figura 3A está claro
que el elemento 14 (figura 1) es decir, el calculador para calcular
la información lateral de canal y el codificador 16 de audio
(figura 1) puede implementarse como un medio separado o puede
implementarse como una versión compartida de manera que ambos
dispositivos comparten varios elementos tal como el banco 140a de
filtros de MDCT, el cuantificador 140e y el codificador 140g de
entropía. Naturalmente, en el caso de que se necesita una
transformada diferente, etc. para determinar la información lateral
de canal, entonces el codificador 16 y el calculador 14 (figura 1)
se implementarán en diferentes dispositivos de manera que ambos
elementos no compartan el banco de filtros, etc.
Generalmente, el determinador real para calcular
la información lateral (o dicho generalmente el calculador 14)
puede implementarse como un módulo estéreo de conjunto tal como se
muestra en la figura 3B, que funciona según cualquiera de las
técnicas estéreo de conjunto tal como la codificación estéreo de
intensidad o la codificación de indicación binaural.
A diferencia de tales codificadores estéreo de
intensidad de la técnica anterior, el medio 140f de determinación
inventivo no tiene que calcular el canal combinado. El "canal
combinado" o canal portador, como puede decirse, ya existe y es
el canal Lc de mezclado descendente compatible izquierdo o el canal
Rc de mezclado descendente compatible derecho o una versión
combinada de estos canales de mezclado descendente tal como Lc + Rc.
Por lo tanto, el dispositivo 140f inventivo sólamente tiene que
calcular la información de graduación para graduar el canal de
mezclado descendente respectivo de manera que se obtiene la
envoltura de energía/tiempo del canal original seleccionado
respectivo, cuando el canal de mezclado descendente se pesa
utilizando la información de graduación o como puede decirse, la
información direccional de intensidad.
Por lo tanto, el módulo 140f estéreo de conjunto
en la figura 3B se ilustra de manera que recibe, como una entrada,
el canal A "combinado" que es el primer o segundo canal de
mezclado descendente o una combinación de los canales de mezclado
descendente y el canal original seleccionado. Este módulo,
naturalmente emite el canal A "combinado" y los parámetros
estéreo de conjunto como la información lateral de canal de manera
que, utilizando el canal A y los parámetros estéreo de conjunto
combinados, puede calcularse una aproximación del canal B original
seleccionado.
Alternativamente, el módulo 140f estéreo de
conjunto puede implementarse para llevar a cabo la codificación de
indicación binaural.
En el caso de BCC, el módulo estéreo de conjunto
140f es operativo para sacar la información lateral de canal de
manera que la información lateral de canal son parámetros ICLD o
ICTD cuantificados y codificados, en donde el canal original
seleccionado sirve como el canal real a procesarse, mientras que el
canal de mezclado descendente respectivo se utiliza para calcular
la información lateral, de manera que el primer, el segundo o una
combinación del primer y segundo canales de mezclado descendente se
utiliza como el canal de referencia en el sentido de la técnica de
codificación/ decodificación de BCC.
En referencia a la figura 4, se da una
implementación simple dirigida a energía del elemento 140f. Este
dispositivo incluye un selector 44 de banda de frecuencia que
selecciona una banda de frecuencia a partir del canal A y una banda
de frecuencia correspondiente del canal B. Entonces, en ambas bandas
de frecuencia, se calcula una energía por medio de un calculador 42
de energía para cada rama. La implementación detallada del
calculador 42 de energía dependerá de si la señal de salida del
bloque 40 es una señal de sub-banda o coeficientes
de frecuencia. En otras implementaciones, donde se calculan los
factores de graduación para las bandas del factor de graduación, ya
pueden utilizarse los factores de graduación del primer y segundo
canal A, B como valores E_{A} y E_{B} de energía o al menos
como estimaciones de la energía. En un dispositivo 44 de cálculo del
factor de ganancia, se determina un factor g_{B} de ganancia para
la banda de frecuencia seleccionada en base a una cierta regla tal
como la regla de determinación de ganancia ilustrada en el bloque 44
en la figura 4. Aquí, el factor g_{B} de ganancia puede
utilizarse directamente para ponderar las muestras de dominio de
tiempo o coeficientes de frecuencia tal como se describirá después
en la figura 5. Con este fin, el factor g_{B} de ganancia, que es
válido para la banda de frecuencia seleccionada, se utiliza como la
información lateral de canal para el canal B como el canal original
seleccionado. Este canal B original seleccionado no se transmitirá
al decodificador sino que se representará mediante la información
lateral de canal paramétrica tal como se calculó por el calculador
14 en la figura 1.
Debe notarse aquí que no es necesario transmitir
los valores de ganancia como la información lateral de canal.
También es suficiente transmitir los valores dependientes de
frecuencia relacionados con la energía absoluta del canal original
seleccionado. Entonces, el decodificador tiene que calcular la
energía real del canal de mezclado descendente y el factor de
ganancia en base a la energía del canal de mezclado descendente y la
energía transmitida para el canal B.
La figura 5 muestra una implementación posible
de un decodificador establecido en conexión con un codificador de
audio perceptual basado en la transformada. En comparación con la
figura 2, las funcionalidades del decodificador de entropía y el
cuantificador 50 inverso (figura 5) se incluirán en el bloque 24 de
la figura 2. Sin embargo, la funcionalidad de los elementos 52a,
52b de conversión de frecuencia/tiempo (figura 5), se implementará
en el elemento 36 de la figura 2. El elemento 50 en la figura 5
recibe una versión codificada de la primera o segunda señal Lc' o
Rc' de mezclado descendente. A la salida del elemento 50, está
presente una versión al menos parcialmente codificada del primer y
segundo canal de mezclado descendente que se llama subsiguientemente
canal A. El canal A se introduce en un selector 54 de banda de
frecuencia para seleccionar una cierta banda de frecuencia a partir
del canal A. Esta banda de frecuencia seleccionada se pondera
utilizando un multiplicador 56. El multiplicador 56 recibe, para
multiplicar, un cierto g_{B} factor de ganancia, que se asigna a
la banda de frecuencia seleccionada que se selecciona por el
selector 54 de banda de frecuencia que corresponde al selector 40
de banda de frecuencia en la figura 4 en el lado de codificador. En
la entrada del convertidor 52a de frecuencia/tiempo, existe, junto
con otras bandas, una representación de dominio de frecuencia del
canal A. A la salida del multiplicador 56 y en particular, a la
entrada del medio 52b de conversión de frecuencia/tiempo habrá una
representación de dominio de frecuencia reconstruida del canal B.
Por lo tanto, en la salida del elemento 52a habrá una
representación de dominio de tiempo para el canal A, mientras que en
la salida del elemento 52b, habrá una representación de dominio de
tiempo del canal B reconstruido.
Debe notarse aquí que, dependiendo de la
implementación determinada, el canal Lc o Rc de mezclado descendente
decodificado no se reproducirá en una decodificador mejorado
multicanal. En tal codificador mejorado multicanal, los canales de
mezclado descendente decodificados solo se utilizarán para
reconstruir los canales originales. Los canales de mezclado
descendente decodificados solo se reproducen de nuevo en
decodificadores de solo estéreo de graduación inferior.
Con este fin, se hace referencia a la figura 9,
que muestra la implementación preferida de la presente invención en
un ambiente de suspensión periférica/mp3. Un flujo de bits de
suspensión periférica mejorada de mp3 entra en un decodificador 24
mp3 estándar, que emite las versiones codificadas de los canales de
mezclado descendente originales. Estos canales de mezclado
descendente pueden reproducirse de nuevo directamente mediante un
decodificador de nivel bajo. Alternativamente, estos dos canales
entran en el dispositivo 32 de decodificación estéreo de conjunto
avanzada que también recibe los datos de extensión multicanal, que
preferiblemente entran en el campo de datos auxiliar en un flujo de
bits que se ajusta a los requisitos de mp3.
Subsiguientemente, se hace referencia a la
figura 7 que muestra el agrupamiento del canal original seleccionado
y el canal de mezclado descendente respectivo o el canal de
mezclado descendente combinado. En este sentido, la columna derecha
de la tabla 7 corresponde al canal A en las figuras 3A, 3B, 4 y 5
mientras que la columna de en medio corresponde al canal B en estas
figuras. En la columna izquierda en la figura 7, se expone
explícitamente la información lateral de canal respectiva. Según la
tabla de la figura 7, la información l_{i} lateral de canal para
el canal L izquierdo original se calcula utilizando el canal Lc de
mezclado descendente izquierdo. La información ls_{i} lateral de
canal de suspensión periférica izquierdo se determina mediante el
canal Ls de suspensión periférica izquierdo seleccionado y el canal
Lc de mezclado descendente izquierdo es el portador. La información
r_{i} lateral de canal derecho para el canal R derecho original se
determina utilizando el canal Rc de mezclado descendente derecho.
Adicionalmente, la información lateral de canal para el canal Rs de
suspensión periférica derecho se determina utilizando el canal Rc de
mezclado descendente como el portador. Finalmente, la información
c_{i} lateral de canal para el canal C central se determina
utilizando el canal de mezclado descendente combinado, que se
obtiene por medio de una combinación del primer y segundo canal de
mezclado descendente, que puede calcularse fácilmente tanto en un
codificador como en un decodificador y que no requiere ningún bit
extra para la transmisión.
Naturalmente, puede calcularse la información
lateral de canal para el canal izquierdo, por ejemplo, en base a un
canal de mezclado descendente combinado o incluso un canal de
mezclado descendente, que se obtiene mediante una adición ponderada
del primer y segundo canales de mezclado descendente tal como 0.7 Lc
y 0.3 Lc, siempre que el decodificador conozca los parámetros de
ponderación o se transmitan en consecuencia. Sin embargo, para la
mayoría de las aplicaciones, se preferirá que solo se derive la
información lateral de canal para el canal central a partir del
canal de mezclado descendente combinado, es decir, a partir de una
combinación del primer y segundo canales de mezclado
descendente.
Para mostrar el potencial de ahorro de bits de
la presente invención, se da el siguiente ejemplo típico. En el
caso de una señal de audio de cinco canales, un codificador normal
necesita una tasa de bits de 64 kbit/s para cada magnitud de canal
ascendiendo a una tasa de bits total de 320 kbit/s para la señal de
cinco canales. Las señales estéreo izquierda y derecha requieren
una tasa de bits de 128 kbit/s. La información lateral de los
canales para un canal se encuentra entre 1,5 y 2 kbit/s. Así,
incluso en un caso en el que se transmite información lateral de
canal para cada uno de los cinco canales, estos datos adicionales
solamente ascienden a 7,5 hasta 10 kbit/s. Así, el concepto
inventivo permite la transmisión de una señal de audio de cinco
canales utilizando una tasa de bits de 138 kbit/s (comparada con
320 (!) kbit/s) con buena calidad, ya que el decodificador no
utiliza la operación para deshacer la combinación matricial
problemática. Probablemente es incluso más importante el hecho de
que el concepto inventivo es completamente compatible hacia atrás,
ya que cada uno de los reproductores mp3 existentes es capaz de
reproducir de nuevo el primer canal de mezclado descendente y el
segundo canal de mezclado descendente para producir una salida
estéreo convencional.
Dependiendo del ambiente de aplicación, el
método inventivo para el procesamiento o procesamiento inverso
puede implementarse en hardware o en software. La implementación
puede ser un medio de almacenamiento digital tal como un disco o un
CD que tiene señales de control electrónicamente legibles, que
pueden cooperar con un sistema informático programable de manera
que se lleva a cabo el método inventivo para el procesamiento o
procesamiento inverso. Dicho generalmente, la invención también se
refiere por tanto a un producto de programa informático que tiene
un código de programa almacenado sobre un portador legible por
máquina, estando el código del programa adaptado para llevar a cabo
el método inventivo cuando el producto de programa informático e
ejecuta en un ordenador. En otras palabras, la invención también se
refiere por tanto a un programa informático que tiene un código de
programa para llevar a cabo el método, cuando el programa
informático se ejecuta en un ordenador.
Claims (28)
1. Aparato para procesar una señal de audio
multicanal, teniendo la señal de audio multicanal al menos tres
canales originales, que comprende:
- un medio (12) para proporcionar un primer canal de mezclado descendente como un canal de mezclado descendente izquierdo y un segundo canal de mezclado descendente como un canal de mezclado descendente derecho, derivándose el primer y segundo canales de mezclado descendentes de los canales originales de manera que los canales de mezclado descendente izquierdo y derecho se forman de manera que el resultado, cuando se reproduce, es una representación estéreo de la señal de audio multicanal;
- un medio (14) medios para calcular la información lateral de canal para un canal original seleccionado de las señales originales, siendo el medio para calcular operativo para calcular la información lateral de canal de manera que un canal de mezclado descendente o un canal de mezclado descendente combinado que incluye el primer y segundo canal de mezclado descendente, cuando se ponderan utilizando la información lateral de canal, dan como resultando una aproximación del canal original seleccionado; y
- un medio (18) para generar datos de salida, incluyendo los datos de salida la información lateral de canal.
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
el medio (18) para generar es operativo para generar los datos de
salida de manera que los datos de salida incluyen adicionalmente el
primer canal de mezclado descendente o una señal derivada del
primer canal de mezclado descendente y el segundo canal de mezclado
descendente o una señal derivada del segundo canal de mezclado
descendente.
3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, en el
que el medio (14) para calcular es operativo para determinar la
información lateral de canal como datos paramétricos que no incluyen
las muestras de dominio de tiempo o valores espectrales.
4. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el medio (14) para calcular es
operativo para llevar a cabo la codificación estéreo de conjunto
utilizando un canal de mezclado descendente como un canal portador
y utilizando, como un canal de entrada, el canal original
seleccionado, para generar los parámetros estéreo de conjunto como
la información lateral de canal para el canal original
seleccionado.
5. Aparato según la reivindicación 3, en el que
el medio (14) para calcular es operativo para llevar a cabo la
codificación estéreo de intensidad o la codificación de indicación
binaural, de manera que la información lateral de canal representa
una distribución de energía o parámetros de indicación binaural
para el canal original seleccionado, en el que un canal de mezclado
descendente o un canal de mezclado descendente combinado es
utilizable como un canal portador.
6. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5,
en el que la señal de audio multicanal incluye
un canal izquierdo, un canal de suspensión periférica izquierdo, un
canal derecho y un canal de suspensión periférica derecho,
en el que el medio (12) para proporcionar es
operativo para proporcionar el primer canal de mezclado descendente
como un canal de mezclado descendente izquierdo y para proporcionar
el segundo canal de mezclado descendente como un canal de mezclado
descendente derecho, estando formados los canales de mezclado
descendente izquierdo y derecho de manera que el resultado, cuando
se reproduce, es una representación estéreo de la señal de audio
multicanal, y
en el que el medio (14) para calcular es
operativo
para calcular la información lateral de canal
para el canal izquierdo como el canal original seleccionado
utilizando el canal de mezclado descendente izquierdo,
para calcular la información lateral de canal
para el canal derecho como el canal original seleccionado utilizando
el canal de mezclado descendente derecho,
para calcular la información lateral de canal
para el canal de suspensión periférica izquierdo como el canal
original seleccionado utilizando el canal de mezclado descendente
izquierdo, y
para calcular la información lateral de canal
para el canal de suspensión periférica derecho como el canal
original seleccionado utilizando el canal de mezclado descendente
derecho.
7. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6,
en el que los canales originales incluyen un
canal central,
que incluye además un combinador (14a) para
combinar el primer canal de mezclado descendente y el segundo canal
de mezclado descendente para obtener el canal de mezclado
descendente combinado; y
en el que el medio para calcular la información
lateral de canal para el canal central como el canal original
seleccionado es operativo para calcular (14b) la información lateral
de canal de manera que el canal de mezclado descendente combinado
cuando se pondera utilizando la información lateral de canal da como
resultado una aproximación del canal central original.
8. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que el medio (12) para proporcionar
es operativo para derivar el primer canal de mezclado descendente y
el segundo canal de mezclado descendente a partir de los canales
originales utilizando una primera combinación ponderada lineal
predeterminada para el primer canal de mezclado descendente y
utilizando una segunda combinación ponderada lineal predeterminada
para el segundo canal de mezclado descendente.
9. Aparato según la reivindicación 7, en el que
la primera combinación ponderada lineal predeterminada se define
como sigue:
Lc = t
\cdot(L + a \cdot Ls + b \cdot
C);
o
en el que la segunda combinación ponderada
lineal predeterminada se define como sigue:
Rc = t
\cdot(R + a \cdot Rs + b \cdot
C),
en el que Lc es el primer canal de
mezclado descendente, en el que Rc es el segundo canal de mezclado
descendente, en el que t, a y b son factores de ponderación
inferiores a 1, en el que L es un canal izquierdo original, en el
que C es un canal central original, en el que R es un canal derecho
original, en el que Ls es un canal de suspensión periférica
izquierdo original y en el que Rs es un canal de suspensión
periférica derecho
original.
10. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que el medio (12) para proporcionar
es operativo para recibir los canales de mezclado descendente
primero y segundo suministrados externamente.
11. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que el primer canal de mezclado
descendente y el segundo canal de mezclado descendente son canales
compuestos estando compuestos de los canales originales en varios
grados, en el que el medio para calcular es operativo, para
utilizar, para calcular la información lateral de canal, el canal
de mezclado descendente entre ambos canales de mezclado
descendente, que se influye más fuertemente por el canal original
seleccionado cuando se compara con el otro canal de mezclado
descendente.
12. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que el medio (18) para generar es
operativo para formar los datos de salida de manera que los datos de
salida cumplen con una sintáxis de datos de salida para utilizarse
por un decodificador de nivel bajo para procesar el primer canal de
mezclado descendente o una señal derivada del primer canal de
mezclado descendente o el segundo canal de mezclado descendente o
una señal derivada del segundo canal de mezclado descendente para
obtener una representación estéreo decodificada de la señal de
audio multicanal.
13. Aparato según la reivindicación 12, en el
que la sintáxis de datos de salida se trama de manera que la misma
incluye un campo de datos especial para ignorarse por un
decodificador de nivel bajo y en el que el medio para generar es
operativo para insertar la información lateral de canal en el campo
de datos especial.
14. Aparato según la reivindicación 13, en el
que la sintáxis es la sintáxis mp3 y el campo de datos especial es
un campo de datos auxiliar.
15. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 14, en el que el medio (18) para generar es
operativo para insertar la información lateral de canal en los datos
de salida de manera que la información lateral de canal solo se
utiliza por un decodificador de alto nivel pero se ignora por el
decodificador de bajo nivel.
16. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 15, que comprende además un codificador (16)
para codificar el primer canal de mezclado descendente para obtener
la señal derivada del primer canal de mezclado descendente o para
codificar el segundo canal de mezclado descendente para obtener la
señal derivada del segundo canal de mezclado descendente.
17. Aparato según la reivindicación 16, en el
que el codificador (16) es un codificador perceptual que incluye
medios para convertir una señal a codificarse en una representación
espectral, medios para cuantificar la representación espectral
utilizando un modelo psicoacústico y medios para codificar por
entropía una representación espectral cuantificada para obtener una
representación espectral cuantificada codificada por entropía como
la señal derivada del primer canal de mezclado descendente o la
señal derivada del segundo canal de mezclado descendente.
18. Aparato según la reivindicación 17, en el
que el codificador (16) perceptual es un codificador según la capa
III (mp3) de MPEG-1/2 o la codificación de audio
avanzada MPEG-2/4 (AAC).
19. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, en el que el medio (14) para calcular es
operativo para calcular los valores de energía de mezclado
descendente para el canal de mezclado descendente o el canal de
mezclado descendente combinado,
para calcular un valor de energía original para
el canal original seleccionado, y
para calcular un factor de ganancia como la
información lateral de canal, derivándose el factor de ganancia a
partir del valor de energía de mezclado descendente y del valor de
energía original.
20. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, en el que el medio (14) para calcular es
operativo para calcular los parámetros de la información lateral de
canal dependiente de la frecuencia, de manera que para una
pluralidad de bandas de frecuencia, se obtiene una pluralidad de
diferentes parámetros de información lateral de canal.
21. Método para procesar una señal de audio
multicanal, teniendo la señal de audio multicanal al menos tres
canales originales, que comprende:
- proporcionar (12) un primer canal de mezclado descendente como un canal de mezclado descendente izquierdo y un segundo canal de mezclado descendente como un canal de mezclado descendente derecho, derivándose el primer y segundo canales de mezclado descendente de los canales originales de manera que los canales de mezclado descendente izquierdo y derecho, dan como resultado cuando se reproducen una representación estéreo de la señal de audio multicanal;
- calcular (14) la información lateral de canal para un canal original seleccionado de las señales originales de manera que un canal de mezclado descendente o un canal de mezclado descendente combinado que incluye el primer y segundo canal de mezclado descendente, cuando se ponderan utilizando la información lateral de canal, dan como resultado una aproximación del canal original seleccionado; y
- generar (18) los datos de salida, incluyendo los datos de salida la información lateral de canal.
22. Aparato para el procesamiento inverso de
datos de entrada, incluyendo los datos de entrada información
lateral de canal, un canal de mezclado descendente izquierdo o una
señal derivada del canal de mezclado descendente izquierdo y un
canal de mezclado descendente derecho o una señal derivada del canal
de mezclado descendente derecho, en el que el canal de mezclado
descendente izquierdo y el canal de mezclado descendente derecho se
derivan de al menos tres canales originales de una señal de audio
multicanal y dan como resultado cuando se reproducen una
representación estéreo de la señal de audio multicanal y en el que
la información lateral de canal se calcula de manera que un canal de
mezclado descendente o un canal de mezclado descendente combinado
que incluye el canal de mezclado descendente izquierdo y el canal de
mezclado descendente derecho, cuando se ponderan utilizando la
información lateral de canal, dan como resultando una aproximación
del canal original seleccionado, comprendiendo el aparato:
- un lector (24) de datos de entrada para leer los datos de entrada para obtener el canal de mezclado descendente izquierdo o una señal derivada del canal de mezclado descendente izquierdo y el canal de mezclado descendente derecho o una señal derivada del canal de mezclado descendente derecho y la información lateral de canal; y
- un reconstructor (32) de canal para reconstruir la aproximación del canal original seleccionado utilizando la información lateral de canal y el canal de mezclado descendente o el canal de mezclado descendente combinado para obtener la aproximación del canal original seleccionado.
23. Aparato según la reivindicación 22, que
comprende además un decodificador (24) perceptual para decodificar
la señal derivada del canal de mezclado descendente izquierdo para
obtener la versión decodificada del canal de mezclado descendente
izquierdo y para decodificar la señal derivada del canal de mezclado
descendente derecho para obtener una versión decodificada del canal
de mezclado descendente derecho.
24. Aparato según la reivindicación 22 ó 23, que
comprende además un combinador para combinar el canal de mezclado
descendente izquierdo y el canal de mezclado descendente derecho
para obtener el canal de mezclado descendente combinado.
25. Aparato según una de las reivindicaciones 22
a 24,
en el que la señal de audio original incluye un
canal izquierdo, un canal de suspensión periférica izquierdo, un
canal derecho, un canal de suspensión periférica derecho y un canal
central y
en el que los datos de entrada incluyen la
información lateral de canal para al menos tres del canal izquierdo,
el canal de suspensión periférica izquierdo, el canal derecho, el
canal de suspensión periférica derecho y el canal central,
en el que el reconstructor (32) de canal es
operativo
para reconstruir una aproximación del canal
izquierdo utilizando la información lateral de canal para el canal
izquierdo y el canal de mezclado descendente izquierdo,
para reconstruir una aproximación para el canal
de suspensión periférica izquierdo utilizando la información
lateral de canal para el canal de suspensión periférica izquierdo y
el canal de mezclado descendente izquierdo,
para reconstruir una aproximación para el canal
derecho utilizando la información lateral de canal para el canal
derecho y el canal de mezclado descendente derecho, y
para reconstruir una aproximación para el canal
de suspensión periférica derecho utilizando la información lateral
de canal para el canal de suspensión periférica derecho y el canal
de mezclado descendente derecho.
26. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 22 a 25, en el que el reconstructor de canal es
operativo para reconstruir una aproximación para el canal central
utilizando la información lateral de canal para el canal central y
el canal de mezclado descendente combinado.
27. Método de procesamiento inverso de datos de
entrada, incluyendo los datos de entrada la información lateral de
canal, un canal de mezclado descendente izquierdo o una señal
derivada del canal de mezclado descendente izquierdo y un canal de
mezclado descendente derecho o una señal derivada del canal de
mezclado descendente derecho, en el que el canal de mezclado
descendente izquierdo y el canal de mezclado descendente derecho se
derivan de al menos tres canales originales de una señal de audio
multicanal y en el que la información lateral de canal se calcula
de manera que un canal de mezclado descendente o un canal de
mezclado descendente combinado incluyendo el canal de mezclado
descendente izquierdo y el canal de mezclado descendente derecho,
cuando se ponderan utilizan la información lateral de canal, dan
como resultando una aproximación del canal original seleccionado,
comprendiendo el método:
- leer (24) los datos de entrada para obtener el canal de mezclado descendente izquierdo o una señal derivada del canal de mezclado descendente izquierdo y el canal de mezclado descendente derecho o una señal derivada del de mezclado descendente derecho y la información lateral de canal; y
- reconstruir (32) la aproximación del canal original seleccionado utilizando la información lateral de canal y el canal de mezclado descendente o el canal de mezclado descendente combinado para obtener la aproximación del canal original seleccionado.
28. Programa informático que tiene un código de
programa para llevar a cabo un método según la reivindicación 21 o
la reivindicación 27, cuando se ejecuta en un ordenador.
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