ES2292147T3 - Reconstruccion multicanal basada en multiparametrizacion. - Google Patents
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Abstract
Sintetizador multicanal para generar al menos tres canales (1100) de salida de audio utilizando una señal de entrada que presenta al menos un canal (1102) base, derivándose el canal base a partir de la señal (101, 102, 103) multicanal original, incluyendo además la señal de entrada al menos dos parámetros (1108) de realización de upmix diferentes, y una indicación (1005) de modo del elemento de upmix que indica, en un primer estado que ha de realizarse una primera regla de upmix, y que indica, en un segundo estado, que ha de realizarse una segunda regla de upmix diferente, que comprende: un elemento (1104) de upmix para realizar el upmix sobre el al menos un canal base utilizando los al menos dos parámetros (1108) de realización de upmix diferentes basándose en la primera o en la segunda regla de upmix en respuesta a la indicación (1005) de modo del elemento de upmix de tal modo que se obtienen los al menos tres canales de salida, caracterizado porque la primera regla de upmix esuna regla (109) de realización de upmix predictivo y la segunda regla de upmix es una regla de upmix que tiene parámetros (1003) de realización de upmix dependientes de la energía.
Description
Reconstrucción multicanal basada en
multiparametrización.
La presente invención se refiere a la
reconstrucción multicanal de señales de audio basándose en una señal
estéreo disponible y datos de control adicionales.
El desarrollo reciente en la codificación de
audio ha puesto a disposición la capacidad para recrear una
representación multicanal de una señal de audio basándose en una
señal estéreo (o mono) y datos de control correspondientes. Estos
métodos difieren sustancialmente de la antigua solución basada en
matrices tal como Dolby Prologic, puesto que se transmiten datos de
control adicionales para controlar la recreación, también denominada
como upmix (conversión de señal mono o estéreo en señal
envolvente), de los canales envolventes basándose en los canales
mono o estéreo transmitidos.
Por tanto, los descodificadores de audio
multicanal paramétricos reconstruyen N canales basándose en M
canales transmitidos, donde N > M, y los datos de control
adicionales. Los datos de control adicionales representan una tasa
de transmisión de datos significativa inferior a transmitir los
N-M canales adicionales, haciendo la codificación
muy eficaz mientras que al mismo tiempo se garantiza la
compatibilidad tanto con dispositivos de M canales como con
dispositivos de N canales.
Estos métodos de codificación envolvente
paramétrica comprenden normalmente una parametrización de la señal
envolvente basándose en IID (Diferencia de Intensidad entre Canales,
Inter channel Intensity Difference) e ICC (Coherencia entre
Canales, Inter Channel Coherence). Estos parámetros describen
la correlación y relaciones de potencia entre pares de canales en
el proceso de upmix. Parámetros adicionales utilizados también en
la técnica anterior comprenden parámetros de predicción utilizados
para predecir canales intermedios o de salida durante el
procedimiento de upmix.
Uno de los usos más atractivos del método basado
en la predicción según se describe en la técnica anterior es para
un sistema que recrea el canal 5.1 a partir de dos canales
transmitidos. En esta configuración está disponible una transmisión
estéreo en el lado del descodificador, que es un downmix (conversión
de señal envolvente a señal mono o estéreo) de la señal multicanal
5.1 original. En este contexto es particularmente interesante poder
extraer de la manera más precisa posible el canal central de la
señal estéreo, puesto que sobre el canal central se realiza
normalmente un downmix tanto con el canal de downmix izquierdo como
derecho. Esto se realiza mediante la estimación de dos coeficientes
de predicción que describen la cantidad de cada uno de los dos
canales transmitidos utilizados para construir el canal central.
Estos parámetros se estiman para diferentes regiones de frecuencia
de manera similar a los parámetros IID e ICC anteriores.
Sin embargo, puesto que los parámetros de
predicción no describen una relación de potencia de dos señales,
pero se basan en hacer coincidir la forma de onda en un sentido de
error cuadrático mínimo, el método se vuelve sensible de manera
inherente a cualquier modificación de la forma de onda estéreo
después del cálculo de los parámetros de predicción.
Los desarrollos adicionales en codificación de
audio a lo largo de los últimos años han introducido métodos de
reconstrucción de altas frecuencias como una herramienta muy útil en
códecs de audio a bajas tasas de transmisión de bits. Un ejemplo es
SBR (Replicación de Banda Espectral, Spectral Band
Replication) [WO 98/57436], que se utiliza en códec
estandarizados MPEG tales como AAC de alta eficacia
MPEG-4. Es común para estos métodos que recrean las
altas frecuencias en el lado del descodificador a partir de una
señal de banda estrecha codificada por el códec núcleo subyacente y
una pequeña cantidad de información de guía adicional. Similar al
caso de la reconstrucción paramétrica de señales multicanal
basándose en uno o dos canales, la cantidad de datos de control
requerida para recrear las componentes de señal desconocidas (en el
caso de SBR, las altas frecuencias), es significativamente más
pequeña que la cantidad de datos que se requerirían para codificar
toda la señal con un códec de forma de
onda.
onda.
Sin embargo, debería entenderse que la señal de
banda alta recreada es en su percepción igual a la señal de banda
alta original, mientras que la forma de onda real difiere de manera
significativa. Además, para codificadores de forma de onda que
codifican señales estéreo a baja tasa de transmisión de bits se
utiliza normalmente preprocesamiento estéreo, lo que significa que
se realiza una limitación sobre la señal lateral de la
representación media/lateral de la señal estéreo.
Cuando se desea una representación multicanal
basándose en una señal de códec estéreo utilizando AAC de alta
eficacia MPEG-4 o cualquier otro códec que utiliza
técnicas de reconstrucción de alta frecuencia, deben considerarse
estos y otros aspectos del códec utilizado para codificar la señal
estéreo sobre la que se ha realizado
downmix.
downmix.
El artículo "Compatibility matrixing of
multicanal bit-rate-reduced audio
signals" (Ten Kate W R Th, Revista de la Sociedad de Ingeniería
de Audio, Nueva York, Estados Unidos, vol. 44, nº 12, diciembre de
1996, páginas 1104 a 1119) da a conocer un matrizado variable: en
cada trama de tiempo se determina la matriz óptima para los bits
mínimos necesarios.
Todavía adicionalmente, es común que para una
grabación disponible como una señal de audio multicanal haya una
mezcla estéreo dedicada disponible, que no es una versión de downmix
automatizado de la señal multicanal. Esto se denomina comúnmente
como "downmix artístico". Este downmix no puede expresarse como
una combinación lineal de las señales multicanal.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un concepto de downmix/codificador o
upmix/descodificador multicanal, que da como resultado una mejor
calidad de la salida multicanal reconstruida.
Este objetivo se consigue mediante un
sintetizador multicanal según la reivindicación 1, un codificador
para procesar una señal de entrada multicanal según la
reivindicación 18, un método de generación de al menos tres canales
de salida según la reivindicación 31, un método de procesamiento
según la reivindicación 32 o una señal multicanal codificada según
la reivindicación 33.
La presente invención se basa en el hallazgo de
que representaciones paramétricas diferentes para diferente
frecuencia o porciones de tiempo de una señal son útiles para
obtener una situación de codificación o descodificación que se
adapta a diferentes situaciones. Estas situaciones pueden resultar a
partir de eventos del codificador tales como realizar un cálculo de
información SBR o un cálculo de medida de energía utilizado para la
compensación de pérdida de energía o cualquier otro evento. Otras
situaciones que pueden dar como resultado diferentes
representaciones paramétricas pueden incluir la calidad de upmix, la
tasa de transmisión de bits de downmix, la eficacia computacional
en el lado del codificador o en el lado del descodificador o, por
ejemplo, el consumo de energía de por ejemplo dispositivos
alimentados por batería, de modo que, para una cierta subbanda o
trama, la primera parametrización es mejor que la segunda
parametrización. Naturalmente, la función objetivo también puede
ser una combinación de diferentes objetivos/eventos individuales tal
como se comentó anteriormente.
Preferiblemente, una representación paramétrica
incluye parámetros para un upmix predictivo basándose en la
modificación de la forma de onda de la señal multicanal sobre la que
se ha realizado downmix. Esto incluye cuando la señal sobre la que
se ha realizado downmix se codifica mediante un códec que realiza un
preprocesamiento estéreo, una reconstrucción de altas frecuencias y
otros esquemas de codificación que modifican de manera
significativa la forma de onda. Además, la invención trata el
problema que surge cuando se utilizan técnicas de upmix predictivo
para un downmix artístico, es decir, una señal de downmix que no se
deriva automáticamente a partir de la señal
multicanal.
multicanal.
Preferiblemente, la presente invención comprende
las siguientes características:
- estimación de los parámetros de predicción
basándose en la forma de onda modificada en lugar de en la forma de
onda sobre la que se ha realizado downmix;
- utilización de métodos basados en predicción
sólo en los intervalos de frecuencia en los que es ventajoso;
- corrección de la pérdida de energía y
correlación no precisa entre canales introducidas en el
procedimiento de upmix basado en predicción.
A continuación se describirá la presente
invención a modo de ejemplos ilustrativos, que no limitan el alcance
de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
la figura 1 ilustra una reconstrucción basada en
predicción de tres canales a partir de dos canales;
la figura 2 ilustra un upmix predictivo con
compensación de energía;
la figura 3 ilustra una compensación de energía
en el upmix predictivo;
la figura 4 ilustra un estimador de parámetros
de predicción en el lado del codificador con compensación de
energía de la señal de downmix;
la figura 5 ilustra un upmix predictivo con
reconstrucción de correlación;
la figura 6 ilustra un módulo de mezcla para
mezclar la señal descorrelacionada con la señal sobre la que se ha
realizado upmix en el upmix con reconstrucción de correlación;
la figura 7 ilustra un módulo de mezcla
alternativo para mezclar la señal descorrelacionada con la señal
sobre la que se ha realizado upmix en el upmix con reconstrucción
de correlación;
la figura 8 ilustra una estimación de parámetros
de predicción en el lado del codificador;
la figura 9 ilustra una estimación de parámetros
de predicción en el lado del codificador;
la figura 10 ilustra un escenario multiparámetro
inventivo;
la figura 11 ilustra un dispositivo de
upmix;
la figura 12 ilustra un gráfico de energía que
muestra el resultado de un upmix que introduce pérdida de energía y
la compensación preferida;
la figura 13 es una tabla de métodos de
compensación de energía;
la figura 14a muestra un diagrama esquemático de
un codificador multicanal preferido;
la figura 14b muestra un diagrama de flujo del
método realizado por el dispositivo de la figura 14a;
la figura 15a muestra un codificador multicanal
que presenta una funcionalidad de replicación de banda espectral
para generar una parametrización diferente comparado con el
dispositivo de la figura 14a;
la figura 15b muestra una ilustración en forma
de tabla de generación y transmisión selectiva en frecuencia de
datos paramétricos; y
la figura 16a muestra un descodificador que
ilustra el cálculo de coeficientes de matriz de upmix;
la figura 16b muestra una descripción detallada
de un cálculo de parámetros para el upmix predictivo;
la figura 17 muestra un transmisor y un receptor
de un sistema de transmisión; y
la figura 18 muestra un recodificador de audio
que presenta un codificador y un reproductor de audio que presenta
un descodificador.
Las realizaciones descritas a continuación son
meramente ilustrativas de los principios de la presente invención.
Se entiende que modificaciones y variaciones de las disposiciones y
los detalles descritos en el presente documento serán evidentes
para otros expertos en la técnica. Por lo tanto, el propósito es
estar limitada sólo por el alcance de las reivindicaciones de
patente inminentes y no por los detalles específicos presentados a
modo de descripción y explicación de las realizaciones en el
presente documento.
Se recalca que la aplicación, realización de
upmix, realización de downmix, el cálculo de parámetros y cualquier
otra acción posterior pueden realizarse en una base selectiva para
banda de frecuencia, es decir, para subbandas en un banco de
filtros.
Con el fin de explicar las ventajas de la
presente invención se da en primer lugar una descripción más
detallada de un upmix predictivo tal como se conoce por la técnica
anterior. Supóngase un upmix de tres canales basándose en dos
canales de downmix, tal como se representa en la figura 1, en la que
101 representa el canal original izquierdo, 102 representa el canal
original central, 103 representa el canal original derecho, 104
representa el módulo de extracción de parámetros y downmix en el
lado del codificador, 105 y 106 representan parámetros de
predicción, 107 representa el canal sobre el que se ha realizado
downmix izquierdo, 108 representa el canal sobre el que se ha
realizado downmix derecho, 109 representa el módulo de upmix
predictivo, y 110, 111 y 112 representan, respectivamente, el canal
izquierdo, central y derecho reconstruidos.
Supóngase las siguientes definiciones donde X es
una matriz 3 x L que contiene los tres segmentos l(k),
r(k), c(k) de señal, k=0,...,L-1 como
filas.
Asimismo, las dos señales l_{0}(k),
r_{0}(k) sobre las que se ha realizado downmix forman las
filas de X_{0}. El proceso de downmix se describe por
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
donde la matriz de downmix se
define
por
Una elección preferida de matriz de downmix
es
lo que significa que la señal
l_{0}(k) de downmix izquierdo contendrá sólo l(k) y
\alphac(k), y r_{0}(k) contendrá sólo r(k)
y
\alphac(k). Esta matriz de downmix se prefiere puesto que asigna una cantidad igual del canal central al downmix izquierdo y derecho, y puesto que no asigna ninguno del canal derecho original al downmix izquierdo o viceversa.
\alphac(k). Esta matriz de downmix se prefiere puesto que asigna una cantidad igual del canal central al downmix izquierdo y derecho, y puesto que no asigna ninguno del canal derecho original al downmix izquierdo o viceversa.
El upmix se define por
donde C es una matriz 3 x 2 de
upmix.
El upmix predictivo tal como se conoce de la
técnica anterior se basa en la idea de resolver el sistema
sobredeterminado
para C en el sentido de mínimos
cuadrados. Esto lleva a las ecuaciones
normales
Multiplicar (6) a la izquierda por D da
DCX_{0}X*_{0}=X_{0}X*_{0}, lo que, en el caso genérico en
el que X_{0}X_{0}* = DXX*D* es no singular, implica
donde I_{n} denota la matriz de
identidad n. Esta relación reduce el espacio C de parámetros a la
dimensión
dos.
Dado lo anterior, la matriz 107
de upmix puede definirse completamente en el lado del
descodificador si se conoce la matriz D de downmix, y se transmiten
dos elementos de la matriz C, por ejemplo c_{11} y c_{22}.
Las señales residuales (error de predicción)
vienen dadas por
Multiplicar a la izquierda por D lleva a
debido a (7). De esto se deduce que
hay una señal x_{r} de vector de fila 1 x L de tal manera
que
\newpage
donde v es un vector unitario 3 x 1
que abarca el núcleo (espacio nulo) de D. Por ejemplo, en el caso de
downmix (3), puede
utilizarse
En general, cuando 112 esto
simplemente significa que, hasta un factor de ponderación, la señal
residual es común para los tres canales.
Debido al principio de ortogonalidad, el
x_{r}(k) residual es ortogonal a las tres señales
\hat{l}(k), \hat{r}(k), \hat{c}(k)
predichas.
Obviamente surgen los siguientes problemas
cuando se utiliza upmix basado en la predicción según la técnica
anterior tal como se explicó anteriormente:
\bullet El método se basa en hacer coincidir
la forma de onda en un sentido de los errores cuadráticos medios
mínimos, lo que no funciona para sistemas en los que no se mantiene
la forma de onda de las señales sobre las que se ha realizado
downmix.
\bullet El método no proporciona la estructura
de correlación correcta entre los canales reconstruidos (tal como
se comentará posteriormente).
\bullet El método no reconstruye la cantidad
correcta de energía en los canales reconstruidos.
Tal como se mencionó anteriormente, uno de los
problemas con la reconstrucción multicanal basada en la predicción
es que el error de predicción corresponde a una pérdida de energía
de los tres canales reconstruidos. Posteriormente se comentará la
teoría para esta pérdida de energía y una solución tal como se
enseña mediante las realizaciones preferidas. En primer lugar, se
realiza el análisis teórico, y posteriormente se da una realización
preferida de la presente invención según la teoría comentada
posteriormente.
Sean E, \hat{E}, y E_{r} la suma de las
energías de las señales originales en X, las señales predichas en
\hat{X} y las señales de error de predicción en X_{r},
respectivamente. A partir de la ortogonalidad, se deduce que
La ganancia de predicción total puede definirse
como \rho = \frac{E}{E_{r}} pero en lo sucesivo será más
conveniente considerar el parámetro
Por tanto, \rho^{2} \in[0,1] mide
la energía relativa total del upmix predictivo.
Dada esta \rho, es posible reajustar cada
canal aplicando una ganancia de compensación,
\hat{z}_{g}(k) = g_{z}\hat{z}(k), de tal
manera que ||\hat{z}_{g}||^{2} = ||z||^{2} para z = l, r, c.
Específicamente, la energía objetivo viene dada por (12),
por lo que se necesita
resolver
\vskip1.000000\baselineskip
En este caso, puesto que v es un vector
unitario,
\vskip1.000000\baselineskip
y a partir de la definición (14) de
\rho y (13) se deduce
que
\vskip1.000000\baselineskip
Juntando todo esto, se llega a la ganancia
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Es evidente que con este método, además de
transmitir \rho, la distribución de energía de los canales
descodificados tiene que calcularse en el descodificador. Además
sólo las energías se reconstruyen correctamente, mientras que se
ignora la estructura de correlación fuera de la diagonal.
Es posible derivar un valor de ganancia que
garantice que se conserva la energía total, mientras que no se
garantiza que la energía de los canales individuales sea correcta.
Una ganancia común para todos los canales g_{z} = g que garantiza
que se conserva la energía total se deriva a través de la ecuación
de definición g^{2}\hat{E} = E. Es decir,
Por linealidad, esta ganancia puede aplicarse en
el codificador a las señales sobre las que se ha realizado downmix,
de modo que no tiene que transmitirse ningún parámetro
adicional.
La figura 2 representa una realización preferida
de la presente invención que recrea los tres canales mientras que
mantiene la energía correcta de los canales de salida. Las señales
l_{0} y r_{0} sobre las que se ha realizado downmix se
introducen en el módulo 201 de upmix, junto con los parámetros
c_{1} y c_{2} de predicción. El módulo de upmix recrea la
matriz C de upmix basándose en el conocimiento sobre la matriz D de
downmix y los parámetros de predicción recibidos. Los tres canales
de salida de 201 se introducen en 202 junto con el parámetro \rho
de ajuste. Los tres canales están ajustados en ganancia como una
función del parámetro \rho transmitido y se emiten los canales
corregidos en energía.
En la figura 3 se muestra una realización más
detallada del módulo 202 de ajuste. Los tres canales sobre los que
se ha realizado upmix se introducen en el módulo 304 de ajuste, así
como en el módulo 301, 302 y 303 respectivamente. Los módulos 301 a
303 de estimación de energía estiman la energía de las tres señales
sobre las que se ha realizado upmix e introducen la energía medida
en el módulo 304 de ajuste. La señal \rho de control (que
representa la ganancia de predicción) recibida del codificador
también se introduce en 304. El módulo de ajuste implementa la
ecuación (19) tal como se comentó anteriormente.
En una implementación alternativa de la presente
invención la corrección de energía puede realizarse en el lado del
codificador. La figura 4 ilustra una implementación del codificador
en el que las señales l_{0} 107 y r_{0} 108 sobre las que se ha
realizado downmix se ajustan en ganancia mediante 401 y 402 según un
valor de ganancia calculado por 403. El valor de ganancia se deriva
según la ecuación (20) anterior. Tal como se comentó anteriormente
esto es una ventaja de esta realización de la presente invención,
puesto que no es necesario calcular la energía de los tres canales
recreados a partir del upmix predictivo. Sin embargo, esto sólo
garantiza que la energía total de los tres canales recreados es
correcta. No garantiza que la energía de los canales individuales
sea correcta.
Un ejemplo preferido para una matriz de downmix
correspondiente a la ecuación (3) está indicado por debajo del
elemento de downmix en la figura 4. Sin embargo, el elemento de
downmix puede aplicar cualquier matriz de downmix general tal como
se comentó en la ecuación (2).
Tal como se comentará posteriormente, para el
presente caso de un elemento de downmix que presenta, como entrada,
tres canales, y, que presenta, como salida, dos canales, se
requieren al menos dos parámetros c_{1}, c_{2} de upmix
adicionales. Cuando una matriz D de downmix es variable o no
completamente conocida para un descodificador, también tiene que
transmitirse información adicional sobre el downmix utilizado desde
el lado del codificador a un lado del descodificador, además de los
parámetros 105 y 106.
\vskip1.000000\baselineskip
Uno de los problemas con el procedimiento de
upmix descrito por la técnica anterior es que no reconstruye la
correlación correcta entre los canales recreados. Por lo tanto, tal
como se comentó anteriormente, el canal central se predice como una
combinación lineal del canal de downmix izquierdo y el canal de
downmix derecho, y los canales izquierdo y derecho se reconstruyen
restando el canal central predicho de los canales de downmix
izquierdo y derecho. Es evidente que el error de predicción dará
como resultado restos del canal central original en el canal
izquierdo y derecho predicho. Esto implica que las correlaciones
entre los tres canales no son las mismas para los canales
reconstruidos que las que eran para los tres canales originales.
Una realización preferida enseña que los tres
canales predichos deberían combinarse con señales descorrelacionadas
según el error de predicción medido.
La teoría básica para conseguir la estructura de
correlación correcta se comenta a continuación. La estructura
especial del resto puede utilizarse para reconstruir la estructura
XX* de correlación 3 x 3 completa sustituyendo una señal x_{d}
descorrelacionada por el resto en el descodificador.
\vskip1.000000\baselineskip
Primero, obsérvese que las ecuaciones (6)
normales llevan a X_{r}X*_{0} = 0 por lo que
\vskip1.000000\baselineskip
Por tanto, como X = \hat{X} + X_{r},
donde (10) y (17) se aplicaron para
la última
igualdad.
\vskip1.000000\baselineskip
Sea x_{d} una señal descorrelacionada de todas
las señales \hat{l}, \hat{r}, \hat{c} descodificadas de tal
manera que \hat{X}x*_{r} = 0. La señal mejorada
entonces tiene la matriz de
correlación
\vskip1.000000\baselineskip
Con el fin de reproducir completamente la matriz
(22) de correlación original, es suficiente que
Si se obtiene x_{d} descorrelacionando la
señal sobre la que se ha realizado 127 downmix,
digamos seguido por una ganancia \gamma entonces debería
considerarse que
\vskip1.000000\baselineskip
Esta ganancia puede calcularse en el
codificador. Sin embargo, si ha de utilizarse el parámetro \rho2
\in [0,1] mejor definido a partir (14), la estimación de
\hat{E} y 129 tiene que realizarse en el
descodificador. En vista de esto, una alternativa más atractiva es
generar x_{d} utilizando tres descorreladores
\vskip1.000000\baselineskip
puesto que entonces ||x_{d}||^{2}
= \gamma^{2} \hat{E}, por lo que (25) se satisface mediante la
elección
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 5 ilustra una realización de la
presente invención para upmix predictivo de tres canales a partir
de dos canales de downmix, mientras se mantiene la estructura de
correlación correcta entre los canales. En la figura 5 los módulos
109, 110, 111 y 112 son los mismos que en la figura 1 y no se
explicarán adicionalmente en este momento. Las tres señales sobre
las que se ha realizado upmix que son la salida de 109 se introducen
en los módulos 501, 502 y 503 de descorrelación. Estos generan
señales mutuamente descorrelacionadas. Las señales
descorrelacionadas se suman y se introducen a los módulos 504, 505 y
506 de mezcla, donde se mezclan con la salida de 109. La mezcla de
las señales sobre las que se ha realizado upmix predictivo con las
versiones descorrelacionadas de las mismas es una característica
esencial de la presente invención. En la figura 6 se muestra una
realización de los módulos 504, 505 y 506 de mezcla. En esta
realización de la invención el nivel de la señal descorrelacionada
se ajusta por 601 basándose en la señal \gamma de control. La
señal descorrelacionada se añade posteriormente a la señal sobre la
que se ha realizado upmix predictivo en 602.
Una tercera realización preferida utiliza
descorreladores 501, 502, 503 para los canales sobre los que se ha
realizado upmix. También puede generarse una señal descorrelacionada
mediante un descorrelador 501', que recibe, como señal de entrada,
el canal de downmix o incluso todos los canales de downmix. Además,
en caso de más de un canal de downmix, tal como se muestra en la
figura 5, la señal de descorrelación también puede generarse
mediante descorreladores separados para el canal 1_{0} base
izquierdo y el canal r_{0} base derecho y combinando la salida de
estos descorreladores separados. Esta posibilidad es sustancialmente
la misma que la posibilidad mostrada en la figura 5, pero presenta
una diferencia respecto a la posibilidad mostrada en la figura 5 en
que se utilizan los canales base antes de realizar upmix.
Además, se comenta en conexión con la figura 5
que los módulos 504, 505 y 506 de mezcla no sólo reciben el factor
\gamma, que es igual para los tres canales, puesto que este factor
sólo depende de la medida \rho de energía, sino que también
reciben el factor v1, vc y vr específico de canal, que se determina
tal como se comentó en conexión con las ecuaciones (10) y (11). Sin
embargo, este parámetro no tiene que transmitirse desde un
codificador a un descodificador cuando el descodificador conoce el
down-mix utilizado en el codificador. En su lugar,
estos parámetros en la matriz v tal como se muestra en las
ecuaciones (10) y (11) se preprograman preferiblemente en los
módulos 504, 505, y 506 de mezcla de tal modo que no tienen que
transmitirse estos factores de ponderación específicos de canal
(pero por supuesto pueden transmitirse cuando se requiera).
En la figura 6, se muestra que el dispositivo
601 de ponderación ajusta la energía de la señal descorrelacionada
utilizando el producto de \gamma y el parámetro vz dependiente del
downmix específico de canal, en el que z significa 1, r o c. En
este contexto, se observa que la ecuación (26a) garantiza que la
energía de x_{d} es igual a la energía suma de los canales
izquierdo, derecho y central sobre los que se ha realizado el upmix
de manera predictiva. Por lo tanto, el dispositivo 601 puede
implementarse simplemente como un elemento de ajuste a escala
utilizando el factor GI de ajuste a escala. Sin embargo, cuando la
señal descorrelacionada se genera de manera alternativa, el módulo
504, 505, 506 de mezcla tiene que realizar un ajuste de energía
absoluta de la señal descorrelacionada añadida mediante el
dispositivo 602 de adición de tal modo que la energía de la señal
añadida en el sumador 602 es igual a la energía de la señal
residual, por ejemplo, la energía que se pierde por el upmix
predictivo que no conserva la
energía.
energía.
Con respecto al parámetro vz dependiente del
downmix específico de canal, también se aplican las mismas
observaciones tal como se comentó anteriormente con respecto a la
figura 6 para la realización de la figura 7.
Además, en este momento ha de observarse que la
realización de la figura 6 y la figura 7 se basan en el
reconocimiento de que al menos una parte de la pérdida de energía
en el upmix predictivo se añade utilizando una señal de
descorrelación. Con el fin de tener energías de señal correctas y
partes correctas de la señal de componente de señal seca (no
correlacionada) señal y la componente de señal "húmeda"
(descorrelacionada), se ha de garantizar que la entrada de señal
"seca" al módulo 504 de mezcla no se ha ajustado a escala
previamente. Cuando, por ejemplo, los canales base se han corregido
previamente en el lado del descodificador (tal como se muestra en
la figura 4) entonces esta corrección previa de la figura 4 tiene
que compensarse multiplicando el canal por la medida \rho de
energía (relativa) antes de introducir el canal en la caja 504, 505
ó 506 mezcladora. Adicionalmente, tiene que realizarse el mismo
procedimiento cuando se ha realizado una corrección de energía de
este tipo en un lado del descodificador antes de introducir los
canales de downmix en el elemento 109 de upmix tal como se muestra
en la figura 5.
Cuando sólo una parte de la energía residual va
a cubrirse por una señal descorrelacionada, la corrección previa
sólo tiene que eliminarse parcialmente ajustando previamente a
escala la entrada de señal en la caja 504, 505, 506 de mezcla por
un factor dependiente de \rho, que, sin embargo, es más próximo a
uno que el propio factor \rho. Naturalmente, este factor de
ajuste previo a escala que compensa parcialmente dependerá de la
entrada de señal \kappa generada por el codificador en 605 en la
figura 7. Cuando tiene que realizarse un ajuste previo a escala
parcial de este tipo, entonces el factor de ponderación aplicado en
G_{2} no es necesario. En su lugar, entonces la rama desde la
entrada 604 al sumador 602 será la misma que en la figura 6.
Una realización preferida de la invención enseña
que la cantidad de descorrelación añadida a las señales sobre las
que se ha realizado upmix predichas puede controlarse desde el
codificador, mientras que se mantiene todavía la energía de salida
correcta. Esto es porque en un ejemplo de "entrevista" típica
de voz seca en el ambiente y canal central en los canales izquierdo
y derecho, la sustitución de la señal descorrelacionada para error
de predicción en el canal central puede ser indeseable.
Según una realización preferida de la presente
invención puede utilizarse un procedimiento de mezcla alternativo
al representado en la figura 5. Posteriormente se mostrará cómo
según la presente invención pueden separarse las cuestiones de
conservación de energía total y reproducción de correlación real y
la cantidad de descorrelación puede controlarse mediante el
parámetro K.
Se supondrá que se ha realizado una compensación
(20) de ganancia que conserva la energía total sobre la señal sobre
la que se ha realizado downmix, de tal modo que primero se obtiene
la señal \hat{X}/\rho descodificada. A partir de esta, se
produce una señal d descorrelacionada con la misma energía total
||d||^{2} = \hat{E}/\rho^{2}, por ejemplo mediante el uso
de tres descorreladores tal como en la sección anterior. El upmix
total se define entonces según
donde \kappa \in [\rho,1] es
un parámetro transmitido. La elección \kappa = 1 corresponde a la
conservación de la energía total sin adición de señal
descorrelacionada y \kappa=\rho corresponde a la reproducción
de estructura de correlación 3 x 3 completa. Se
tiene
por lo que la energía total se
conserva para todo \kappa \in [\rho,1], tal como puede verse
calculando las trazas (suma de los valores diagonales) de las
matrices en (30). Sin embargo, la energía individual correcta sólo
se obtiene para \kappa =
\rho.
La figura 7 ilustra una realización de los
módulos 504, 505 y 506 de mezcla de la figura 5 según la teoría
comentada anteriormente. En esta alternativa de los módulos de
mezcla el parámetro \gamma de control se introduce en 702 y 701.
El factor de ganancia utilizado para 702 corresponde a \kappa
según la ecuación (29) anterior, y el factor de ganancia utilizado
para 701 corresponde a \sqrt{1 - \kappa^{2}} según la ecuación
(29) anterior.
La realización descrita anteriormente de la
presente invención permite al sistema emplear un mecanismo de
detección en el lado del codificador, que estima la cantidad de
descorrelación que ha de añadirse en el upmix basado en predicción.
La implementación descrita en la figura 7 añadirá la cantidad
indicada de señal descorrelacionada, y aplicará la corrección de
energía de tal modo que la energía total de los tres canales sea
correcta, mientras aún puede sustituirse una cantidad arbitraria
del error de predicción por señal descorrelacionada.
Esto significa que para un ejemplo con tres
señales ambientales, por ejemplo una pieza de música clásica, con
mucho sonido ambiental, el codificador puede detectar la falta de un
canal central "seco", y permitir al descodificador sustituir
el error de predicción completo por señal descorrelacionada,
recreando así el ambiente del sonido de los tres canales de una
manera que no sería posible con solamente los métodos basados en
predicción de la técnica anterior. Además, para una señal con un
canal central seco, por ejemplo voz en el canal central y sonidos
ambientales en los canales izquierdo y derecho, el codificador
detecta que sustituir el error de predicción por señal
descorrelacionada no es correcto psicoacústicamente y en su lugar
permite al descodificador ajustar los niveles de los tres canales
reconstruidos de tal modo que la energía de los tres canales es
correcta. Obviamente los ejemplos extremos anteriores representan
dos posibles consecuencias de la invención. No está limitada a
cubrir sólo los casos extremos comentados en los ejemplos
anteriores.
Tal como se comentó anteriormente los parámetros
de predicción se estiman minimizando el error cuadrático medio
dados los tres canales X originales y una matriz D de downmix. Sin
embargo, en muchas situaciones no puede confiarse en que la señal
sobre la que se ha realizado downmix pueda describirse como una
matriz D de downmix multiplicada por una matriz X que describe la
señal multicanal original.
Un ejemplo obvio para esto es cuando se utiliza
un denominado "downmix artístico", es decir, el downmix de dos
canales no puede describirse como una combinación lineal de la señal
multicanal. Otro ejemplo es cuando la señal sobre la que se ha
realizado downmix se codifica mediante un códec de audio de
percepción que utiliza preprocesamiento estéreo u otras
herramientas para eficacia de codificación mejorada. Es comúnmente
conocido en la técnica anterior que muchos códecs de audio de
percepción se basan en codificación estéreo medio/lateral, en la
que la señal lateral se atenúa bajo condición limitada de tasa de
transmisión de bits, produciendo una salida que presenta una imagen
estéreo más estrecha que la de la señal utilizada para la
codificación.
La figura 8 muestra una realización preferida de
la presente invención en la que la extracción de parámetros en el
lado del codificador aparte de la señal multicanal también tiene
acceso a la señal de downmix modificado. El downmix modificado se
genera en este caso por 801. Si sólo se transmiten dos parámetros de
la matriz C, se necesita un conocimiento de la matriz D en el lado
del descodificador con el fin de poder realizar el upmix, y
conseguir el error cuadrático medio mínimo para todos los canales
sobre los que se ha realizado upmix. Sin embargo, la presente
realización enseña que pueden sustituirse las señales l_{0} y
r_{0} sobre las que se ha realizado downmix en el lado del
codificador por las señales l'_{0} y r'_{0} sobre las que se ha
realizado downmix que se obtienen utilizando una matriz D de downmix
que no es necesariamente la misma que se supuso en el
descodificador. Utilizando downmix alternativo para estimación de
parámetros en el lado del codificador sólo garantiza una
reproducción de canal central correcta en el lado del
descodificador. Transmitiendo información adicional desde el
codificador al descodificador puede obtenerse un upmix más preciso
de los tres canales. En un caso extremo pueden transmitirse los seis
elementos de la matriz C. Sin embargo, la presente realización
enseña que puede transmitirse un subconjunto de la matriz C si se
acompaña de información 802 sobre la matriz D de downmix
utilizada.
Tal como se mencionó anteriormente los códecs de
audio de percepción emplean codificación medio/lateral para
codificación estéreo en tasas de transmisión de bits bajas. Además,
comúnmente se emplea preprocesamiento estéreo con el fin de reducir
la energía de la señal lateral bajo condiciones limitadas de tasa de
transmisión de bits. Esto se realiza basándose en la sensación
psicoacústica de que una reducción de señal estéreo del ancho de la
señal estéreo es un artefacto de codificación preferido sobre
distorsión de cuantificación audible y limitación de ancho
de
banda.
banda.
Por tanto, si se utiliza preprocesamiento
estéreo, la ecuación (3) de downmix puede expresarse como
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde \gamma es la atenuación de
la señal lateral. Tal como se comentó anteriormente necesita
conocerse la matriz D en el lado del descodificador con el fin de
poder reconstruir correctamente los tres canales. Por tanto, la
presente realización enseña que el factor de atenuación debería
enviarse al
descodificador.
La figura 9 muestra otra realización de la
presente invención en la que la salida de señal l_{0} y r_{0}
de downmix desde 104 se introduce en un dispositivo 901 de
preprocesamiento estéreo que limita la señal (l_{0} - r_{0})
lateral de la representación medio/lateral de la señal downmix por
un factor \gamma. Este parámetro se transmite al
descodificador.
Si el upmix basado en predicción se utiliza con
métodos de reconstrucción de altas frecuencias tales como
SBR[W0 98/57436], los parámetros de predicción estimados en
el lado del codificador no coincidirán con la señal de banda alta
recreada en el lado del descodificador. La presente realización
enseña el uso de una estructura de upmix alternativa no basada en
la forma de onda para la recreación de tres canales a partir de dos.
El procedimiento de upmix propuesto se diseña para recrear la
energía correcta de todos los canales sobre los que se ha realizado
upmix en el caso de señales de ruido no correlacionadas.
Supóngase que se utiliza la matriz D_{\alpha}
de downmix tal como se define en (3). Y que a continuación se
definirá la matriz C de upmix. Entonces el upmix se define por
Esforzándose en sólo recrear la energía correcta
de la señal l(k), r(k) y c(k) sobre la que se
ha realizado upmix, en las que las energías son L, R y C, se elige
la matriz de upmix de tal modo que los elementos diagonales de
\hat{X}\hat{X}* y XX* son los mismos, según:
La expresión correspondiente para la matriz de
downmix será
\vskip1.000000\baselineskip
Fijar el elemento diagonal de
\hat{X}\hat{X}* igual al elemento de diagonal de XX* lleva a
tres ecuaciones que definen la relación entre los elementos en C y
L, R y C
Basándose en lo anterior puede definirse una
matriz C de upmix. Es preferible definir una matriz de upmix que no
añada el canal sobre el que se ha realizado downmix derecho al canal
sobre el que se ha realizado upmix izquierdo y viceversa. Por
tanto, un matriz de upmix adecuada puede ser
Esto da una matriz C según:
Puede mostrarse que los elementos de la matriz C
pueden recrearse en el lado del descodificador a partir de los dos
parámetros transmitidos 142
La figura 10 representa una realización
preferida de la presente invención. En este caso 101 a 112 son los
mismos que en la figura 1 y no se explicarán adicionalmente en este
momento. Las tres señales 101 a 103 originales se introducen en el
módulo 1001 de estimación. Este módulo estima dos parámetros, por
ejemplo 143 a partir de los que puede derivarse la
matriz C en el lado del descodificador. Estos parámetros junto con
los parámetros emitidos desde 104 se introducen al módulo 1002 de
selección. En una realización preferida, el módulo 1002 de
selección emite los parámetros desde 104 si los parámetros
corresponden a un intervalo de frecuencia que se codifica mediante
un códec de forma de onda, y emite los parámetros desde 1001 si los
parámetros corresponden a un intervalo de frecuencia reconstruido
mediante HFR. El módulo 1002 de selección también emite información
1005 sobre qué parametrización se utiliza para los diferentes
intervalos de frecuencia de la señal.
En el lado del descodificador, el módulo 1004
toma los parámetros transmitidos y los dirige al upmix 109
predictivo o al upmix 1003 basado en la energía según lo anterior,
dependiendo de la indicación dada por el parámetro 1005. El upmix
1003 basado en energía implementa la matriz C de upmix según la
ecuación (40).
La matriz C de upmix tal como se representa en
la ecuación (40) tiene pesos (\delta) iguales para obtener la
señal c(k) (de descodificador) estimada a partir de las dos
señales l_{0}(k), r_{0}(k) sobre las que se ha
realizado downmix. Basándose en la observación de que la cantidad
relativa de la señal c(k) puede diferir en las dos señales
l_{0}(k), r_{0}(k) sobre las que se ha realizado
downmix (es decir, C/L no igual a C/R), también podría considerarse
la siguiente matriz de upmix genérica:
Con el fin de estimar c(k), esta
realización también requiere la transmisión de dos parámetros c1 y
c2 de control, que son por ejemplo iguales a c_{1} =
\alpha^{2}C/(L+\alpha^{2}X) y c_{2} =
\alpha^{2}X/(R+\alpha^{2}C). Una posible implementación de
las funciones f_{i} de la matriz de upmix viene dada por
La señalización de la diferente parametrización
para el intervalo SBR según la presente invención no está limitada
a SBR. La parametrización comentada anteriormente puede utilizarse
en cualquier intervalo de frecuencia en el que el error de
predicción del upmix basado en predicción se considera demasiado
grande. Por tanto, el módulo 1002 puede emitir los parámetros desde
1001 ó 104 dependiendo de una multitud de criterios, tales como
método de codificación de las señales transmitidas, error de
predicción, etc.
Un método preferido para reconstrucción
multicanal basada en predicción mejorada incluye, en el lado del
codificador, extraer diferentes parametrizaciones multicanal para
diferentes intervalos de frecuencia y, en el lado del
descodificador, aplicar estas parametrizaciones a los intervalos de
frecuencia con el fin de reconstruir los multi-
canales.
canales.
Un realización preferida adicional de la
presente invención incluye un método para reconstrucción multicanal
basada en predicción mejorada que incluye, en el lado del
codificador, extraer información sobre el proceso de downmix
utilizado y posteriormente enviar esta información a un
descodificador y, en el lado del descodificador, aplicar un upmix
basándose en parámetros de predicción extraídos y la información
sobre el downmix con el fin de reconstruir los multicanales.
Una realización preferida adicional de la
presente invención incluye un método para reconstrucción multicanal
basada en predicción mejorada, en el que, en el lado del
codificador, la energía de la señal de downmix se ajusta según un
error de predicción obtenido para los parámetros de upmix predictivo
extraídos.
Una realización preferida adicional de la
presente invención se refiere a un método para reconstrucción
multicanal basada en predicción mejorada, en el que, en el lado del
descodificador, se compensa una pérdida de energía debida al error
de predicción aplicando una ganancia a los canales sobre los que se
ha realizado upmix.
Una realización adicional de la presente
invención se refiere a un método para reconstrucción multicanal
basada en predicción mejorada, en el que, en el lado del
descodificador la pérdida de energía debida a un error de
predicción se sustituye por una señal descorrelacionada.
Una realización preferida adicional de la
presente invención se refiere a un método para reconstrucción
multicanal basada en predicción mejorada, en el que, en el lado del
descodificador, una parte de la pérdida de energía debida a un
error de predicción se sustituye por una señal descorrelacionada, y
una parte de la pérdida de energía se sustituye aplicando una
ganancia a los canales sobre los que se ha realizado upmix. Esta
parte de la pérdida de energía se señaliza preferiblemente desde un
codificador.
Una realización preferida adicional de la
presente invención es un aparato para reconstrucción multicanal
basada en predicción mejorada que comprende medios para ajustar la
energía de la señal de downmix según el error de predicción
obtenido para los parámetros de upmix predictivo extraídos.
Una realización preferida adicional de la
presente invención es un aparato para reconstrucción multicanal
basada en predicción mejorada que comprende medios para compensar la
pérdida de energía debida al error de predicción aplicando una
ganancia a los canales sobre los que se ha realizado upmix.
Una realización preferida adicional de la
presente invención es un aparato para reconstrucción multicanal
basada en predicción mejorada que comprende medios para sustituir la
pérdida de energía debida al error de predicción por una señal
descorrelacionada.
Una realización preferida adicional de la
presente invención es un aparato para reconstrucción multicanal
basada en predicción mejorada que comprende medios para sustituir
parte de la pérdida de energía debida al error de predicción por
una señal descorrelacionada, y parte de la pérdida de energía
aplicando una ganancia a los canales sobre los que se ha realizado
upmix.
Una realización preferida adicional de la
presente invención es un codificador para reconstrucción multicanal
basada en predicción mejorada que incluye ajustar la energía de la
señal de downmix según el error de predicción obtenido para los
parámetros de upmix predictivo extraídos.
Una realización preferida adicional de la
presente invención es un descodificador para reconstrucción
multicanal basada en predicción mejorada que incluye compensar una
pérdida de energía debida al error de predicción aplicando una
ganancia a los canales sobre los que se ha realizado upmix.
Una realización preferida adicional de la
presente invención se refiere a un descodificador para
reconstrucción multicanal basada en predicción mejorada que incluye
sustituir la pérdida de energía debida al error de predicción por
una señal descorrelacionada.
Una realización preferida adicional de la
presente invención es un descodificador para reconstrucción
multicanal basada en predicción mejorada que incluye sustituir una
parte de la pérdida de energía debida al error de predicción por
una señal descorrelacionada, y una parte de la pérdida de energía
aplicando una ganancia a los canales sobre los que se ha realizado
downmix.
La figura 11 muestra un sintetizador multicanal
para generar al menos tres canales 1100 de salida utilizando una
señal de entrada que presenta al menos un canal 1102 base,
derivándose el al menos un canal base a partir de una señal
multicanal original. El sintetizador multicanal tal como se muestra
en la figura 11 incluye un dispositivo 1104 de upmix, que puede
implementarse tal como se muestra en cualquiera de las figuras 2 a
10. Generalmente, el dispositivo 1104 de upmix funciona para
realizar upmix sobre el al menos un canal base utilizando una regla
de upmix de tal manera que se obtienen los al menos tres canales de
salida. El elemento 1104 de upmix funciona para generar los al
menos tres canales de salida en repuesta a una medida 1106 de
energía y al menos dos parámetros 1108 de upmix diferentes
utilizando una regla de upmix que introduce pérdida de energía de
tal modo que los al menos tres canales de salida tienen una energía
que es mayor que una energía de señales que resultan de solamente
la regla de upmix que introduce pérdida de energía. Por tanto,
independientemente de un error de energía que depende de la regla
de upmix que introduce pérdida de energía, la invención da como
resultado un resultado compensado en energía, en el que la
compensación de energía puede realizarse ajustando a escala y/o
mediante la adición de una señal descorrelacionada. Los al menos dos
parámetros 1108 de upmix diferentes y la medida 1106 de energía
están incluidos en la señal de entrada.
Preferiblemente, la medida de energía es
cualquier medida relacionada con una pérdida de energía introducida
por la regla de upmix. Puede ser una medida absoluta del error de
energía introducido por el upmix o la energía de la señal de upmix
(que normalmente es inferior en energía que la señal original), o
puede ser una medida relativa tal como una relación entre la
energía de la señal original y la energía de la señal de upmix o una
relación entre el error de energía y la energía de la señal
original o incluso una relación entre el error de energía y la
energía de la señal de upmix. Una medida de energía relativa puede
utilizarse como un factor de corrección, pero no obstante es una
medida de energía puesto que depende del error de energía
introducido en la señal de upmix generada por una regla de upmix
que introduce pérdida de energía o, expresado en otras palabras,
una regla de upmix que no conserva la energía.
Una regla de upmix a modo de ejemplo que
introduce pérdida de energía (regla de upmix que no conserva la
energía) es un upmix que utiliza coeficientes de predicción
transmitidos. En caso de una predicción no perfecta de una trama o
subbanda de una trama, la señal de salida de upmix se ve afectada
por un error de predicción, correspondiente a una pérdida de
energía. Naturalmente, el error de predicción varía de trama a
trama, puesto que en el caso de una predicción casi perfecta (un
bajo error de predicción) sólo tiene que realizarse una pequeña
compensación (mediante ajuste a escala o añadiendo una señal
descorrelacionada) mientras que el en caso de un error de
predicción más grande (una predicción no perfecta) tiene que
realizarse más compensación. Por lo tanto, la medida de energía de
la invención también varía entre un valor que indica ninguna o sólo
una pequeña compensación y un valor que indica una gran
compensación.
Cuando la medida de energía se considera como un
valor de coherencia entre canales (ICC), cuya consideración es
natural, cuando la compensación se realiza añadiendo una señal
descorrelacionada ajustada a escala dependiendo de la medida de
energía, la medida (p) de energía relativa utilizada preferiblemente
varía normalmente entre 0,8 y 1,0, indicando 1,0 que las señales
sobre las que se ha realizado upmix están descorrelacionadas según
se requiera o que no tiene que añadirse ninguna señal
descorrelacionada o que la energía del resultado de upmix
predictivo es igual a la energía de la señal original o que el error
de predicción es cero.
Sin embargo, la presente invención también es
útil en conexión con otras reglas de upmix que introduce pérdida de
energía, es decir, reglas que no se basan en la coincidencia de la
forma de onda sino que se basan en otras técnicas, tales como el
uso de libros de código, coincidencia de espectro, o cualquier otra
regla de upmix que no se ocupa de la conservación de energía.
Generalmente, la compensación de energía puede
realizarse antes o después de aplicar la regla de upmix que
introduce pérdida de energía. Como alternativa, la compensación de
la pérdida de energía puede incluirse incluso en la regla de upmix,
por ejemplo alterando los coeficientes de la matriz original
utilizando la medida de energía de tal modo que se genera y utiliza
una nueva regla de upmix por el elemento de upmix. Esta nueva regla
de upmix se basa en la regla de upmix que introduce pérdida de
energía y en la medida de energía. Expresado de otro modo, esta
realización se refiere a una situación en la que la compensación de
energía se "mezcla" en regla de upmix "mejorada" de tal
modo que la compensación de energía y/o la adición de una señal
descorrelacionada se realizan aplicando una o más matrices de upmix
a un vector de entrada (el uno o más canales base) para obtener
(después de la una o más operaciones de matrices) el vector de
salida (la señal multicanal reconstruida que presenta al menos tres
canales).
Preferiblemente, el dispositivo de upmix recibe
dos canales l_{0}, r_{0} base y emite tres canales 1, r y c
reconstruidos.
Posteriormente se hace referencia a la figura 12
para mostrar una situación de energía ejemplo en diferentes
posiciones en una trayectoria de codificador a descodificador. El
bloque 1200 muestra una energía de una señal de audio multicanal
tal como una señal que presenta al menos un canal izquierdo, un
canal derecho y un canal central, tal como se muestra en la figura
1. Para la realización en la figura 12, se supone que los canales
101, 102, 103 de entrada en la figura 1 están completamente no
correlacionados, y que el elemento de downmix conserva la energía.
En este caso, la energía 1202 del uno o más canales base indicada
por el bloque 1202 es idéntica a la energía 1200 de la señal
multicanal original. Cuando las señales multicanal originales están
correlacionadas entre sí, la energía 1202 de canal base puede ser
inferior a la energía de la señal multicanal original, cuando, por
ejemplo, la izquierda y la derecha se cancelan (parcialmente) entre
sí.
Para la posterior discusión, sin embargo, se
supone que la energía 1202 de los canales base es la misma que la
energía 1200 de la señal multicanal original.
Con 1204 se ilustra la energía de las señales de
upmix, cuando las señales de upmix (por ejemplo, 110, 111, 112 de
la figura 1) se generan utilizando un upmix que no conserva la
energía o un upmix predictivo, tal como se comentó en conexión con
la figura 1. Puesto que, tal como se expondrá posteriormente con
respecto a las figuras 14a y 14b, un upmix predictivo de este tipo
introduce un error E_{r} de energía, la energía 1204 del
resultado del upmix será inferior a la energía 1202 de los canales
base.
El elemento 1104 de upmix funciona para emitir
canales de salida, que presentan una energía que es superior a la
energía 1204. Preferiblemente, el dispositivo 1104 de upmix realiza
una compensación completa de tal modo que el resultado 1100 del
upmix en la figura 11 presenta una energía tal como se muestra en
1206.
Preferiblemente, el resultado del upmix, cuya
energía se muestra en 1204, no se ajusta simplemente a escala de
manera ascendente tal como se muestra en la figura 2, o se ajusta a
escala de manera ascendente individualmente tal como se muestra en
la figura 3 o se ajusta a escala de manera ascendente en el lado del
codificador tal como se muestra en la figura 4. En lugar de ello,
la energía E_{r} restante, que corresponde al error debido al
upmix predictivo, se "rellena" utilizando una señal
descorrelacionada. En otra realización preferida, este error
E_{r} de energía sólo se cubre parcialmente por una señal
descorrelacionada, mientras que el resto del error de energía se
suple ajustando a escala de manera ascendente el resultado del
upmix. La cobertura completa del error de energía por una señal
descorrelacionada se muestra en la figura 5 y en la figura 6,
mientras que la solución "en parte" se ilustra por la figura
7.
La figura 13 muestra una pluralidad de métodos
de compensación de energía, por ejemplo, métodos que tienen en
común la característica de que, basándose en una medida de energía
que depende del error de energía, la energía de los canales de
salida es superior al resultado puro del upmix predictivo, es decir,
el resultado de la regla de upmix (no corregida) que introduce
pérdida de energía.
El número 1 de la tabla en la figura 13 se
refiere a la compensación de energía en el lado del descodificador,
que se realiza posteriormente al upmix. Esta opción se muestra en la
figura 2 y, adicionalmente, se explica más en conexión con la
figura 3, que muestra los factores g_{z} de ajuste a escala de
manera ascendente específicos del canal, que no sólo dependen de la
medida \rho de energía, sino que, adicionalmente, dependen de los
factores v_{z} de downmix dependientes del canal, siendo z 1, r o
c.
El número 2 de la figura 13 incluye el método de
compensación de energía en el lado del codificador, que se realiza
posteriormente al downmix, que se ilustra en la figura 4. Esta
realización es preferible porque la medida \rho de energía no
tiene que transmitirse desde el codificador al descodificador.
El número 3 de la tabla en la figura 13 se
refiere a la compensación de energía en el lado del descodificador,
que se realiza antes del upmix. Cuando se considera la figura 2, la
corrección 202 de energía, que se realiza después del upmix en la
figura 2, se realizaría antes del bloque 201 de upmix en la figura
2. Esta realización da como resultado, comparado con la figura 2,
una implementación más fácil, puesto que no se requieren factores
de corrección específicos del canal tal como se muestra en la figura
3, aunque podrían producirse pérdidas de calidad.
El número 4 de la figura 13 se refiere a una
realización adicional, en la que se realiza una corrección en el
lado del codificador antes de realizar el downmix. Cuando se
considera la figura 1, los canales 101, 102, 103 se ajustarían a
escala ascendentemente por un factor de compensación correspondiente
de tal modo que la salida del elemento de downmix se aumenta
después de realizar el downmix tal como se muestra en 1208 en la
figura 12. Por tanto, la realización número cuatro en la figura 13
tiene la misma consecuencia para la salida de los canales base
mediante un codificador que la realización número dos de la presente
invención.
El número 5 de la tabla de la figura 13 se
refiere a la realización en la figura 5, cuando señal
descorrelacionada se deriva a partir de los canales generados por
la regla 109 de upmix que no conserva la energía en la figura
5.
La realización número 6 en la tabla en la figura
13 se refiere a la realización en la que sólo parte de la energía
residual se cubre por la señal descorrelacionada. Esta realización
se ilustra en la figura 7.
La realización número 8 de la figura 13 es
similar a la realización número 5 ó 6, pero la señal
descorrelacionada se deriva a partir de los canales base antes de
realizarse el downmix, tal como se expuso mediante el cuadro 501'
en la figura 5.
A continuación se describe en detalle una
realización preferida del codificador. La figura 14a ilustra un
codificador para procesar una señal 1400 de entrada multicanal que
presenta al menos dos canales y, preferiblemente, que presenta al
menos tres canales l, c, r.
El codificador incluye un calculador 1402 de
medida de energía para calcular una medida de error que depende de
una diferencia de energía entre una energía de la señal 1400 de
entrada multicanal o al menos un canal 1404 base y una señal 1406
sobre la que se ha realizado upmix generada mediante una operación
1407 de upmix que no conserva la energía.
Además, el codificador incluye una interfaz 1408
de salida para emitir el al menos un canal base después de haberse
ajustado (401, 402) a escala por un factor 403 de ajuste a escala
que depende de la medida de energía o para emitir la propia medida
de energía.
En una realización preferida, el codificador
incluye un elemento 1410 de downmix para generar el al menos un
canal 1404 base a partir de los multicanales 1400 originales. Para
generar los parámetros de upmix, también están presentes un
calculador 1414 de diferencia y un optimizador 1416 de parámetros.
Estos elementos funcionan para encontrar los mejores parámetros
1412 de upmix de coincidencia. Al menos dos de este conjunto de
mejores parámetros de upmix de ajuste se emiten a través de la
interfaz de salida como la salida de parámetros en una realización
preferida. El calculador de diferencia funciona preferiblemente para
realizar un cálculo de error cuadrático medio mínimo entre la señal
1400 multicanal original y la señal de upmix generada por el
elemento de upmix para la entrada de parámetros en la línea 1412 de
parámetros. Este procedimiento de optimización de parámetros puede
realizarse mediante varios procedimientos de optimización
diferentes, que se guían todos por la meta de obtener un mejor
resultado 1406 de upmix de coincidencia mediante una cierta matriz
de upmix incluida en el elemento 1407 de upmix.
La funcionalidad del codificador de la figura
14a se muestra en la figura 14b. Después de una etapa 1440 de
downmix realizada por el elemento 1410 de downmix, el canal base o
la pluralidad de canales base puede emitirse tal como se ilustra
por 1442. Entonces, se realiza una etapa 144 de optimización de
parámetros de upmix que, dependiendo de una cierta estrategia de
optimización, puede ser un procedimiento iterativo o no iterativo.
Sin embargo, se prefieren procedimientos iterativos. Generalmente,
el procedimiento de optimización de parámetros de upmix puede
implementarse de tal manera que la diferencia entre el resultado del
upmix y la señal original sea lo más pequeña posible. Dependiendo
de la implementación, esta diferencia puede ser una diferencia
individual relacionada con el canal o una diferencia combinada.
Generalmente, la etapa 1444 de optimización de parámetros de upmix
funciona para minimizar cualquier función de coste, que puede
derivarse a partir de canales individuales o a partir canales
combinados de tal manera que, para un canal, se acepta una
diferencia (error) más grande, cuando se consigue, por ejemplo, una
coincidencia mucho mejor para los otros dos canales.
Entonces, cuando se ha encontrado el mejor
conjunto de parámetros de ajuste, por ejemplo, la mejor matriz de
upmix de ajuste, se emiten al menos dos parámetros de upmix del
conjunto de parámetros generados por la etapa 1444 a la interfaz de
salida tal como se indica por la etapa 1446.
Además, después de haberse completado la etapa
1444 de optimización de parámetros de upmix, la medida de energía
puede calcularse y emitirse según se indica por la etapa 1448.
Generalmente, la medida de energía dependerá del error 1210 de
energía. En una realización preferida, la medida de energía es el
factor \rho que depende de la relación de la energía del
resultado 1406 del upmix y la energía de la señal 1400 original tal
como se muestra en la figura 2. Como alternativa, la medida de
energía calculada y emitida puede ser un valor absoluto para el
error 1210 de energía o puede ser la energía absoluta del resultado
1406 del upmix que, por supuesto, depende del error de energía. En
este contexto, ha de observarse que la medida de energía tal como se
emite mediante la interfaz 1408 de salida preferiblemente se
cuantifica y, de nuevo, preferiblemente se codifica por entropía
utilizando cualquier codificador de entropía ampliamente conocido
tal como un codificador aritmético, un codificador de Huffman o un
codificador de segmentos en blanco, que es especialmente útil cuando
hay muchas medidas de energía idénticas posteriores. Como
alternativa o adicionalmente, las medidas de energía para porciones
de tiempo o tramas posteriores pueden codificarse diferencialmente,
realizándose esta codificación diferencial preferiblemente antes de
la codificación de entropía.
A continuación se hace referencia a la figura
15a, que muestra una realización de elemento de downmix alternativa,
que, según una realización preferida de la presente invención, se
combina con el codificador de la figura 14a. La realización de la
figura 15a cubre una implementación SBR, aunque esta realización
también puede utilizarse en casos en los que no se realiza
replicación de banda espectral, sino en los que se transmite el
ancho de banda completo de los canales base. El codificador de la
figura 15a incluye un elemento 1500 de downmix para realizar
downmix sobre la señal 1500 original para obtener al menos una canal
1504 base. En una realización no SBR, el al menos un canal 1504
base se introduce en un codificador 1506 de núcleo, que puede ser un
codificador AAC para señales mono en el caso de un único canal
base, o que puede ser cualquier codificador estéreo en el caso de
por ejemplo dos canales base estéreo. Sobre la salida del
codificador 1506 de núcleo se emite un flujo de bits que incluye un
canal base codificado o que incluye una pluralidad de canales base
codificados (1508).
Cuando la realización de la figura 15a presenta
una funcionalidad SBR, el al menos un canal 1504 base se filtra
1510 paso bajo antes de introducirse en el codificador de núcleo.
Naturalmente, las funcionalidades de los bloques 1510 y 1506 pueden
implementarse mediante un único dispositivo codificador, que realiza
filtrado paso bajo y codificación de núcleo dentro de un único
algoritmo de codificación.
Los canales base codificados en la salida 1508
sólo incluyen una banda baja de los canales 1504 base en forma
codificada. Se calcula información sobre la banda alta mediante un
calculador 1512 de envolvente espectral SBR, que está conectado a
un codificador 1514 de información SBR para generar y emitir
información del lado de SBR codificada en una salida 1516.
La señal 1502 original se introduce en un
calculador 1520 de energía, que genera energías de canal (para un
cierto periodo de tiempo de los canales l, c, r originales,
indicándose las energías de canal por L, C, R, emitidas por el
bloque 1520). Las energías L, C, R de canal se introducen en un
bloque 1522 calculador de parámetros. El calculador 1522 de
parámetros emite dos parámetros c1, c2 de upmix que pueden, por
ejemplo, ser los parámetros c_{1}, c_{2}, indicados en la
figura 15a. Naturalmente, pueden generarse otras combinaciones de
energía (por ejemplo lineales) que implican las energías de todos
los canales de entrada mediante el calculador 1522 de parámetros,
para su transmisión a un descodificador. Naturalmente, diferentes
parámetros de upmix transmitidos darán como resultado una manera
diferente de calcular los elementos restantes de la matriz de
upmix. Tal como se indicó en conexión con la ecuación (40) o las
ecuaciones (41 a 44), la matriz de upmix para la realización de la
figura 15 dirigida a la energía presenta al menos cuatro elementos
que no son cero, siendo los elementos en la tercera fila iguales
entre sí. Por tanto, el calculador 1522 de parámetros puede
utilizar cualquier combinación de energías L, C, R, por ejemplo, a
partir de las que pueden derivarse los cuatro elementos en la
matriz de upmix tal como la indicación (40) o (41) de la matriz de
upmix.
La realización de la figura 15a ilustra un
codificador que funciona para realizar el upmix que conserva la
energía o, expresado en general, derivado de energía para todo el
ancho de banda de una señal. Esto significa que, en el lado del
codificador, que se ilustra en la figura 15a, la representación
paramétrica emitida por el calculador 1522 de parámetros se genera
para toda la señal. Esto significa que, para cada subbanda del
canal base codificado, se calcula y emite un conjunto
correspondiente de parámetros. Cuando, por ejemplo, se considera el
canal base codificado, que es, por ejemplo, una señal de ancho de
banda completo que presenta diez subbandas, el calculador de
parámetros podría emitir diez parámetros c_{1} y c_{2} para cada
subbanda del canal base codificado. Cuando, sin embargo, el canal
base codificado fuese una señal de banda baja en un entorno SBR,
por ejemplo cubriendo sólo las tres subbandas inferiores, entonces
el calculador 1522 de parámetros emitiría un conjunto de parámetros
para cada una de las cinco subbandas inferiores y, adicionalmente,
para cada una de las cinco subbandas superiores, aunque la señal en
la salida 1508 no incluya una subbanda correspondiente. Esto se
debe al hecho de que una subbanda de este tipo se recrearía en el
lado del descodificador, tal como se describirá posteriormente en
conexión con la figura 16a.
Preferiblemente, sin embargo, y tal como se
describe en conexión con la figura 10, el calculador 1520 de energía
y el calculador 1522 de parámetros sólo funcionan para la parte de
banda alta de la señal original, mientras que los parámetros para
la parte de banda baja de la señal original se calculan mediante el
calculador 104 de parámetros predictivos en la figura 10, que
correspondería al elemento 109 de upmix predictivo en la figura
10.
La figura 15b muestra una representación
esquemática de una representación paramétrica emitida por el módulo
1002 de selección en la figura 10. Por tanto, una representación
paramétrica según la presente invención incluye (con o sin
el(los) canal(es) base codificado(s) y,
opcionalmente, incluso sin la medida de energía) un conjunto de
parámetros predictivos para la banda baja, por ejemplo, para las
subbandas 1 a i y parámetros por subbanda para la banda alta, por
ejemplo, para las subbandas i+1 a N. Como alternativa, los
parámetros predictivos y los parámetros de tipo energía pueden
estar mezclados, por ejemplo, una subbanda que presenta parámetros
de tipo energía puede estar situada entre subbandas que presentan
parámetros predictivos.
Además, una trama que presenta sólo parámetros
predictivos puede seguir a una trama que presenta sólo parámetros
de tipo energía. Por lo tanto, expresado de manera general, la
presente invención tal como se comentó en conexión con la figura
10, se refiere a diferentes parametrizaciones, que pueden ser
diferentes en la dirección de frecuencia tal como se muestra en la
figura 15b o que pueden ser diferentes en la dirección del tiempo,
cuando una trama que presenta sólo parámetros predictivos va
seguida por una trama que presenta sólo parámetros de tipo energía.
Naturalmente, la distribución o parametrización de subbandas puede
cambiar de trama a trama, de tal modo que, por ejemplo, la subbanda
i presenta un primer conjunto de parámetros (por ejemplo
predictivos) tal como se muestra en la figura 15b en la primera
trama, y presenta un segundo conjunto de parámetros (por ejemplo de
tipo energía) en otra
trama.
trama.
Además, la presente invención también es útil
cuando se utilizan parametrizaciones diferentes a la parametrización
predictiva, tal como se muestra en la figura 14a, o a la
parametrización de tipo energía tal como se muestra en la figura
15a. También pueden utilizarse ejemplos adicionales para la
parametrización aparte de la predictiva o la de tipo energía tan
pronto como cualquier parámetro objetivo o evento objetivo indique
que la calidad de upmix, la tasa de transmisión de bits de downmix,
la eficacia computacional en el lado del codificador o en el lado
del descodificador o, por ejemplo, el consumo de energía de, por
ejemplo, dispositivos alimentados por batería, etc. supóngase, para
una cierta subbanda o trama, para la primera parametrización es
mejor que para la segunda parametrización. Naturalmente, la función
objetivo también puede ser una combinación de diferentes
objetivos/eventos individuales diferentes tal como se comentó
anteriormente. Un evento a modo de ejemplo sería una banda alta
reconstruida por SBR,
etc.
etc.
Además, ha de observarse que el cálculo
selectivo de frecuencia o en el tiempo y la transmisión de
parámetros pueden señalizarse explícitamente tal como se muestra en
1005 en la figura 10. Como alternativa, la señalización también
puede realizarse implícitamente tal como se comentó en conexión con
la figura 16a. En este caso, se utilizan reglas predefinidas para
el descodificador, por ejemplo que el descodificador suponga
automáticamente que los parámetros transmitidos son parámetros de
tipo energía para subbandas pertenecientes a la banda alta en la
figura 15b, por ejemplo, para subbandas que se han reconstruido
mediante una técnica de replicación de banda espectral o de
regeneración de altas frecuencias.
Además, ha de observarse que el cálculo en el
lado del codificador de la invención de una, dos o incluso más
parametrizaciones diferentes y la selección en el lado del
codificador, parametrización que se transmite basándose en una
decisión que utiliza cualquier información disponible en el lado del
codificador (la información puede ser una función objetivo
realmente utilizada o información de señalización utilizada por
otras razones tales como el procesamiento y señalización SBR),
puede realizarse con o sin transmitir la medida de energía. Incluso
cuando no se realiza en absoluto la corrección energía preferida,
por ejemplo, cuando el resultado del upmix que no conserva la
energía (upmix predictivo) no se corrige en energía, o cuando no se
realiza compensación previa correspondiente en el lado del
codificador, la conmutación de la invención entre diferentes
parametrizaciones es útil para obtener una mejor calidad de salida
multicanal y/o tasa de transmisión de bits inferior.
Particularmente, la conmutación de la invención
entre diferentes parametrizaciones dependiendo de la información
disponible en el lado del codificador puede utilizarse con o sin la
adición de una señal descorrelacionada completamente o que cubre al
menos parcialmente el error de energía realizado por el upmix
predictivo tal como se muestra en conexión con las figuras 5 a 7.
En este contexto, la adición de una señal descorrelacionada tal
como se describe en conexión con la figura 5 sólo se realiza para
las subbandas/tramas, para las que se transmiten parámetros del
upmix predictivo, mientras que se utilizan diferentes medidas para
la descorrelación para aquellas subbandas o tramas en las que se
han transmitido parámetros de tipo energía. Tales medidas son, por
ejemplo, ajustar a escala de manera descendente la señal húmeda y
generar una señal descorrelacionada y ajustar a escala la señal
descorrelacionada de tal modo que se obtiene una cantidad requerida
de descorrelación según se requiera, por ejemplo, por una medida de
correlación entre canales transmitida tal como ICC, cuando las
señales descorrelacionadas ajustadas a escala apropiadamente se
añaden a la señal seca.
A continuación se comenta la figura 16a para
ilustrar una implementación en el lado del descodificador del
bloque 201 de upmix de la invención y la corrección de energía
correspondiente en 202. Tal como se comentó en conexión con la
figura 11, se extraen parámetros 1108 de upmix transmitidos de una
señal de entrada recibida. Estos parámetros de upmix transmitidos
se introducen preferiblemente en un calculador 1600 para calcular
los parámetros de upmix restantes, cuando la matriz 1602 de upmix
que incluye compensación de energía es para realizar un upmix
predictivo y una corrección de energía anterior o posterior. El
procedimiento para calcular los parámetros de upmix restantes se
comenta a continuación en conexión con la figura 16b.
El cálculo de los parámetros de upmix se basa en
la ecuación en la figura 16b, que también se repite como ecuación
(7). En la realización de tres señales de entrada/dos señales de
salida, la matriz D de downmix presenta seis variables.
Adicionalmente, la matriz C de upmix presenta también seis
variables. Sin embargo, en el lado derecho de la ecuación (7), sólo
hay cuatro valores. Por lo tanto, en el caso de un downmix no
conocido y un upmix no conocido, se tendrían doce variables no
conocidas de las matrices D y C y sólo cuatro ecuaciones para
determinar estas doce variables. Sin embargo, el downmix se conoce,
de tal modo que el número de variables que no se conocen se reduce
a los coeficientes de la matriz C de upmix, que presenta seis
variables, aunque hay todavía cuatro ecuaciones para determinar
estas seis variables. Por lo tanto, el método de optimización tal
como se comentó en conexión con la etapa 1444 en la figura 14b y tal
como se ilustra en la figura 14a se utiliza para determinar al
menos dos variables de la matriz de upmix, que son, preferiblemente,
c_{11} y c_{22}. Ahora, puesto que existen cuatro no conocidas,
por ejemplo, c_{12}, c_{21}, c_{31} y c_{32} y puesto que
existen cuatro ecuaciones, por ejemplo, una ecuación para cada
elemento en la matriz I identidad en el lado derecho de la ecuación
en la figura 16b, las variables no conocidas restantes de la matriz
de upmix pueden calcularse de un forma directa. Este cálculo se
realiza en el calculador 1600 para calcular los parámetros de upmix
restantes.
La matriz de upmix en el dispositivo 1602 se
fija según los dos parámetros de upmix transmitidos según se
reenvían mediante la línea 1604 discontinua y mediante los cuatro
parámetros de upmix restantes calculados por el bloque 1600. Esta
matriz de upmix se aplica entonces a la entrada de canales base a
través de la línea 1102. Dependiendo de la implementación, se
reenvía una medida de energía para una corrección de banda baja a
través de la línea 1106 de tal modo que puede generarse y emitirse
un upmix corregido. Cuando el upmix predictivo sólo se realiza para
la banda baja como se señala, por ejemplo, implícitamente a través
de la línea 1606, y cuando existen parámetros de upmix de tipo
energía en la línea 1108 para la banda alta, este hecho se señaliza,
para una subbanda correspondiente, al calculador 1600 y al
dispositivo 1602 de matriz de upmix. En el caso de tipo energía se
prefiere calcular los elementos de matriz de upmix de la matriz (40)
o (41) de upmix. Con este fin, se utilizan los parámetros
transmitidos tal como se indica debajo de la ecuación (40) o los
parámetros correspondientes tal como se indica debajo de la
ecuación (41). En esta realización, los parámetros c_{1}, c_{2}
de upmix transmitidos no pueden utilizarse directamente para un
coeficiente de upmix, sino que los coeficientes de upmix de la
matriz de upmix, tal como se muestra en ecuación (40) o (41), tienen
que calcularse utilizando los parámetros c_{1} y c_{2} de upmix
transmitidos.
Para la banda alta, una matriz de upmix tal como
se determina para los parámetros de upmix basados en energía se
utiliza para realizar upmix sobre la parte de banda alta de las
señales de salida multicanal. Posteriormente, la parte de banda
baja y la parte de banda alta se combinan en un combinador 1608
alta/baja para emitir los canales 1, r, c de salida reconstruidos
de ancho de banda completo. Tal como se ilustra en la figura 16a,
la banda alta de los canales base se genera utilizando un
descodificador para descodificar los canales base de banda baja
transmitidos, siendo este descodificador un descodificador mono para
un canal base mono, y un descodificador estéreo para dos canales
base estéreo. Este (estos) canal(es) base de banda baja
descodificado(s) se introduce(n) en un dispositivo
1614 SBR, que recibe adicionalmente información de envolvente tal
como se calcula por el dispositivo 1512 en la figura 15a. Basándose
en la parte de banda baja y en la información de envolvente de
banda alta, se genera la banda alta de los canales base para obtener
canales base de ancho de banda completo en la línea 1102, que se
reenvían hacia el dispositivo 1602 de matriz de upmix.
Los métodos o dispositivos o programas
informáticos inventivos pueden implementarse o incluirse en varios
dispositivos. La figura 17 muestra un sistema de transmisión que
presenta un transmisor que incluye un codificador inventivo y que
presenta un receptor que incluye un descodificador inventivo. El
canal de transmisión puede ser un canal inalámbrico o cableado.
Además, tal como se muestra en la figura 18, el codificador puede
incluirse en un grabador de audio o el descodificador puede
incluirse en un reproductor de audio. Las grabaciones de audio
desde el grabador de audio pueden distribuirse al reproductor de
audio a través de Internet o a través de un medio de almacenamiento
distribuido utilizando recursos de correo o mensajería u otras
posibilidades para distribuir medios de almacenamiento tales como
tarjetas de memoria, CD o DVD.
Dependiendo de ciertos requisitos de
implementación de los métodos inventivos, los métodos inventivos
pueden implementarse en hardware o en software. La implementación
puede realizarse utilizando un medio de almacenamiento digital, un
particular un disco o un CD que presenta señales de control legibles
electrónicamente almacenadas sobre el mismo, que puede actuar
conjuntamente con un sistema informático programable de tal manera
que se realizan los métodos inventivos. Dicho de otro modo, los
métodos inventivos son, por lo tanto, un programa informático que
presenta un código de programa para realizar los métodos inventivos,
cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador.
Claims (41)
1. Sintetizador multicanal para generar al menos
tres canales (1100) de salida de audio utilizando una señal de
entrada que presenta al menos un canal (1102) base, derivándose el
canal base a partir de la señal (101, 102, 103) multicanal
original, incluyendo además la señal de entrada al menos dos
parámetros (1108) de realización de upmix diferentes, y una
indicación (1005) de modo del elemento de upmix que indica, en un
primer estado que ha de realizarse una primera regla de upmix, y
que indica, en un segundo estado, que ha de realizarse una segunda
regla de upmix diferente, que comprende:
un elemento (1104) de upmix para realizar el
upmix sobre el al menos un canal base utilizando los al menos dos
parámetros (1108) de realización de upmix diferentes basándose en la
primera o en la segunda regla de upmix en respuesta a la indicación
(1005) de modo del elemento de upmix de tal modo que se obtienen los
al menos tres canales de salida,
caracterizado porque la primera regla de
upmix es una regla (109) de realización de upmix predictivo y la
segunda regla de upmix es una regla de upmix que tiene parámetros
(1003) de realización de upmix dependientes de la
energía.
energía.
2. Sintetizador multicanal según la
reivindicación 1, en el que el elemento (1104) de upmix está
operativo cuando realiza upmix para calcular, dependiendo de la
indicación (1005) de modo del elemento de upmix, parámetros para la
primera o la segunda regla de upmix utilizando los al menos dos
parámetros (1108) de realización de upmix diferentes dependiendo de
la indicación (1005) de modo del elemento de upmix.
3. Sintetizador multicanal según la
reivindicación 1 ó 2, en el que la indicación (1005) de modo del
elemento de upmix indica una señalización selectiva de frecuencia o
por subbanda o selectiva en el tiempo o por trama de un modo del
elemento de upmix, y
en el que el elemento de upmix está operativo
para realizar upmix sobre el al menos un canal base utilizando
reglas de realización de upmix diferentes para diferentes bandas de
frecuencia o porciones de tiempo según se indica mediante la
indicación (1005) de modo del elemento de upmix.
4. Sintetizador multicanal según la
reivindicación 1, en el que la segunda regla de upmix se define
según sigue:
en la que L es un valor de energía
de un canal de entrada
izquierdo,
en la que C es un valor de energía de un canal
de entrada central,
en la que R es un valor de energía de un canal
de entrada derecho, y en el que \alpha es un parámetro determinado
por downmix.
5. Sintetizador multicanal según una de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la segunda regla de upmix es tal
que no se añade un canal de downmix derecho a un canal sobre el que
se ha realizado upmix izquierdo y viceversa.
6. Sintetizador multicanal según una de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la primera regla de upmix se
determina por una coincidencia de forma de onda entre formas de onda
de la señal multicanal original y formas de onda de señales
generadas por la primera regla de upmix.
7. Sintetizador multicanal según una de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que una de la primera o segunda
reglas de realización de upmix se determina según sigue:
en la que la función f_{1},
f_{2}, f_{3} indica funciones de los dos parámetros c_{1},
c_{2} de realización de upmix diferentes transmitidos y, en la
que las funciones se determinan según
sigue:
en la que \alpha es un parámetro
de valor
real.
8. Sintetizador multicanal según una de las
reivindicaciones 1 a 7, que comprende además una unidad (1614) SBR
para regenerar una banda del al menos un canal base no incluido en
el canal base transmitido utilizando una parte del al menos un
canal base incluido en la señal de entrada, y en el que el
sintetizador multicanal está operativo para aplicar la segunda
regla de upmix en una banda regenerada del al menos un canal base,
y para aplicar la primera regla de upmix en un banda del canal base,
que está incluida en la señal de entrada.
9. Sintetizador multicanal según la
reivindicación 8, en el que la indicación (1005) de modo del
elemento de upmix es una señalización (1606) SBR incluida en la
señal de entrada.
10. Sintetizador multicanal según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que la señal de entrada incluye
una medida (1106) de energía que indica información sobre un error
de energía dependiendo de una regla de upmix que introduce pérdida
de energía, y en el que el elemento de upmix está operativo para
utilizar la regla de upmix que introduce pérdida de energía como
una de la primera o segunda regla de upmix y para generar los al
menos tres canales de salida de tal manera que el error de energía
se compensa al menos parcialmente basándose en la medida de
energía.
11. Sintetizador multicanal según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que el elemento de upmix está
operativo para extraer la medida (1106) de energía de la señal de
entrada y para utilizar la medida de energía como la indicación
(1005) de modo del elemento de upmix de modo que el elemento de
upmix está operativo para aplicar la regla de upmix que introduce
pérdida de energía en respuesta a una presencia de la medida (1106)
de energía en la señal de entrada.
12. Sintetizador multicanal según la
reivindicación 11, en el que la medida de energía indica una
indicación de una relación de una energía de un resultado de upmix
utilizando la regla de upmix que introduce pérdida de energía con
una energía de la señal multicanal original, o una indicación de una
relación de la diferencia de energía con una energía o la señal
multicanal original o una indicación del error de energía en
términos absolutos.
13. Sintetizador multicanal según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que el elemento de upmix incluye
un calculador (1600) para derivar, en respuesta a la indicación
(1005) de modo del elemento de upmix, una matriz de upmix basándose
en los al menos dos parámetros de realización de upmix e información
sobre una regla de downmix utilizada para generar el al menos un
canal base a partir de la señal multicanal original.
14. Sintetizador multicanal según una de las
reivindicaciones 10 a 13, en el que el elemento (1104) de upmix
comprende además un descorrelador (501, 502, 503, 501', 503') para
generar una señal descorrelacionada a partir del al menos un canal
base o de las señales de salida de la regla de upmix que introduce
pérdida de energía, y
en el que el elemento de upmix está operativo
para utilizar la señal descorrelacionada de tal manera que una
cantidad de energía de la señal descorrelacionada en un canal de
salida es más pequeña que o igual a una cantidad del error de
energía según puede derivarse por la medida de energía.
15. Sintetizador multicanal según la
reivindicación 14, en el que, cuando la energía de la señal
descorrelacionada es más pequeña que el error de energía, el
elemento de upmix está operativo para ajustar a escala de manera
ascendente una señal generada mediante la regla de upmix de tal
manera que la energía combinada de la señal ajustada a escala de
manera ascendente y la señal descorrelacionada añadida es igual a
una energía de la señal original.
16. Sintetizador multicanal según la
reivindicación 14 ó 15, en el que la energía de la señal
descorrelacionada añadida se determina mediante un factor de
descorrelación, en el que un factor de descorrelación alto próximo
a 1 indica que ha de añadirse una señal descorrelacionada de nivel
más pequeño, mientras que un factor de descorrelación más pequeño
próximo a 0 indica que ha de añadirse una señal de descorrelación de
nivel más alto, y
en el que la medida de descorrelación se extrae
de la señal de entrada.
17. Sintetizador multicanal según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que la señal de entrada incluye,
además de los dos parámetros de realización de upmix diferentes,
información sobre un downmix subyacente al al menos un canal
base,
en el que el elemento de upmix está operativo
para utilizar la información de realización de downmix adicional
para generar una matriz (802) de realización de upmix.
18. Codificador para procesar una señal de
entrada de audio multicanal, que comprende:
un generador (104, 1001, 1520, 1522, 1414, 1416)
de parámetros para generar una representación paramétrica
específica entre una pluralidad de diferentes representaciones
paramétricas basándose en información disponible en el codificador,
siendo útil la representación paramétrica cuando se realiza upmix
sobre uno o más canales base para reconstruir una señal de salida
multicanal; y
una interfaz (1408) de salida para emitir la
representación paramétrica generada e información que indica
implícita o explícitamente la representación paramétrica específica
entre la pluralidad de diferentes representaciones
paramétricas,
caracterizado porque la pluralidad de
diferentes representaciones paramétricas incluye una primera
representación paramétrica para un esquema (104) de realización de
upmix predictivo basado en la forma de onda, y una segunda
representación paramétrica para una regla de upmix no basada en la
forma de onda que presenta parámetros (1001) de realización de
upmix dependientes de la energía.
19. Codificador según la reivindicación 18, en
el que la regla de upmix no basada en la forma de onda es una regla
de upmix que conserva la energía.
20. Codificador según una de las
reivindicaciones 18 a 19, en el que una primera representación
paramétrica es una representación paramétrica, cuyos parámetros se
determinan utilizando un procedimiento de optimización, y
en el que una segunda representación paramétrica
se determina calculando (1520) las energías de los canales
originales y calculando parámetros (1522) basándose en combinaciones
de energías.
21. Codificador según una de las
reivindicaciones 18 a 20, que comprende además un módulo (1512,
1514) de replicación de banda espectral para generar información
del lado de replicación de banda espectral para al menos una banda
de la señal de entrada original, que no se incluye en una salida de
canal base por el codificador, indicando implícitamente la
información del lado de replicación de banda espectral una
representación paramétrica específica.
22. Codificador según una de las
reivindicaciones 18 a 21, que comprende además: un calculador (1402)
de medida de energía para calcular una medida (\rho) de energía
que depende de una diferencia de energía entre una señal de entrada
multicanal o al menos un canal base derivado a partir de la señal de
entrada multicanal y una señal sobre la que se ha realizado upmix
generada mediante una operación de realización de upmix que
introduce pérdida de energía; y
en el que la interfaz (1408) de salida está
operativa para emitir el al menos un canal base después de haberse
ajustado a escala (401, 402) mediante un factor (403) de ajuste a
escala dependiente de la medida de energía o para emitir la medida
de energía.
23. Codificador según la reivindicación 22, en
el que la medida (\rho) de energía emitida por la interfaz de
salida se utiliza para señalar implícitamente una representación
paramétrica específica.
24. Codificador según una de las
reivindicaciones 18 a 23, que comprende además un controlador de
representación paramétrica para controlar el generador de
parámetros o la interfaz de salida representación paramétrica que
ha de generarse o emitirse entre la pluralidad de diferentes
representaciones paramétricas.
25. Codificador según una de las
reivindicaciones 18 a 24, en el que el controlador de representación
paramétrica está operativo para determinar un evento en el
codificador o para calcular una función objetivo.
26. Codificador según la reivindicación 25, en
el que el evento en el codificador es un cálculo de información de
replicación de banda espectral de modo que el controlador está
operativo para controlar la interfaz de salida para emitir una
segunda representación paramétrica para una banda no incluida en un
canal base, y para emitir una primera representación paramétrica
para una banda incluida en el canal base.
27. Codificador según una de las
reivindicaciones 18 a 25, en el que el controlador de representación
paramétrica está operativo para utilizar, en la función objetivo un
valor o una combinación de valores derivados a partir de una
calidad de upmix, una tasa de transmisión de bits de downmix, una
eficacia computacional en el lado del codificador o en un lado del
descodificador o un consumo de energía de un dispositivo alimentado
por batería, indicando la función objetivo que, para una cierta
subbanda o trama, la primera parametrización es mejor que la
segunda
parametrización.
parametrización.
28. Codificador según una cualquiera de las
reivindicaciones, en el que la interfaz de salida está operativa
para emitir diferentes representaciones paramétricas para diferentes
bandas de frecuencia o periodos de tiempo.
29. Codificador según una cualquiera de las
reivindicaciones 18 a 28, que comprende además un calculador de
medida de energía para calcular una medida de energía basándose en
una relación de una energía de la señal sobre la que se ha
realizado upmix generada por realización de upmix sobre el al menos
un canal base utilizando una regla de upmix que introduce pérdida
de energía, y una energía de la señal multicanal original.
30. Codificador según una de las
reivindicaciones 18 a 29, que comprende además un dispositivo (1410)
de downmix para calcular al menos un canal base, y
en el que la interfaz (1408) de salida está
operativa para emitir el al menos un canal base.
31. Método de generación de al menos tres
canales (1100) de salida de audio utilizando una señal de entrada
que presenta al menos un canal (1102) base, derivándose el canal
base a partir de la señal (101, 102, 103) multicanal original,
incluyendo además la señal de entrada al menos dos parámetros (1108)
de realización de upmix diferentes, y una indicación (1005) de modo
del elemento de upmix que indica, en un primer estado que ha de
realizarse una primera regla de upmix, y, que indica, en un segundo
estado, que ha de realizarse una segunda regla de upmix diferente,
que comprende:
realizar (1104) upmix sobre el al menos un canal
base utilizando los al menos dos parámetros (1108) de realización
de upmix diferentes basándose en la primera o la segunda regla de
upmix en respuesta a la indicación (1005) de modo del elemento de
upmix de modo que se obtienen los al menos tres canales de
salida,
caracterizado porque la primera regla de
upmix es una regla (109) de realización de upmix predictivo y la
segunda regla de upmix es una regla de upmix que presenta parámetros
(1003) de realización de upmix dependientes de la energía.
32. Método de procesamiento de una señal de
entrada de audio multicanal, que comprende:
generar (104, 1001, 1520, 1522, 1414, 1416) una
representación paramétrica específica entre una pluralidad de
diferentes representaciones paramétricas basándose en información
disponible en el codificador, siendo útil la representación
paramétrica cuando se realiza upmix sobre uno o más canales base
para reconstruir una señal de salida multicanal; y
emitir (1408) la representación paramétrica
generada e información que indica implícita o explícitamente la
representación paramétrica específica entre la pluralidad de
diferentes representaciones paramétricas,
caracterizado porque la pluralidad de
diferentes representaciones paramétricas incluye una primera
representación paramétrica para un esquema (104) de realización de
upmix predictivo basado en la forma de onda, y una segunda
representación paramétrica para una regla de upmix no basada en la
forma de onda que presenta parámetros (1001) de realización de
upmix dependientes de la energía.
33. Señal de información de audio multicanal
codificada que presenta una representación paramétrica específica
entre una pluralidad de diferentes representaciones paramétricas,
siendo útil la representación paramétrica cuando se realiza upmix
sobre uno o más canales base para reconstruir una señal de salida
multicanal, e información que indica implícita o explícitamente la
representación paramétrica específica entre la pluralidad de
diferentes representaciones paramétricas, caracterizado
porque la pluralidad de diferentes representaciones paramétricas
incluye una primera representación paramétrica para un esquema (104)
de realización de upmix predictivo basado en la forma de onda, y
una segunda representación paramétrica para una regla de upmix no
basada en la forma de onda que presenta parámetros (1001) de
realización de upmix dependientes de la energía.
34. Medio legible por ordenador que tiene
almacenado sobre el mismo una señal de información multicanal
codificada según la reivindicación 33.
35. Transmisor o grabador de audio que presenta
un codificador según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a
30.
36. Receptor o reproductor de audio que presenta
un sintetizador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
17.
37. Sistema de transmisión que presenta un
transmisor según la reivindicación 35 y un receptor según la
reivindicación 36.
38. Método transmisión o grabación de audio,
presentando el método un método de procesamiento según la
reivindicación 32.
\newpage
39. Método de recepción o reproducción de audio,
incluyendo el método un método de generación según la reivindicación
31.
40. Método de recepción según la reivindicación
39 y de transmisión según la reivindicación 38.
41. Programa informático que comprende medios de
código de programa informático que realiza, cuando se ejecuta en un
ordenador, todas las etapas de un método según uno cualquiera de los
métodos de las reivindicaciones 31, 32, 38, 39 ó 40.
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