ES2302185T3 - Dispositivo y procedimiento para determinar un incremento de cuantificador. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para determinar un incremento de cuantificador para cuantificar una señal, que presenta información de audio o vídeo, con las características siguientes: un dispositivo (502) para proporcionar un primer incremento de cuantificador y un umbral de interferencia; un dispositivo (504) para determinar una primera interferencia introducida por el primer incremento de cuantificador; un dispositivo (506) para comparar la interferencia introducida por el primer incremento de cuantificador con el umbral de interferencia; un dispositivo (508) para seleccionar un segundo incremento de cuantificador, que es superior al primer incremento de cuantificador, cuando la primera interferencia introducida es superior al umbral de interferencia; un dispositivo (510) para determinar una segunda interferencia introducida por el segundo incremento de cuantificador; un dispositivo (512) para comparar la segunda interferencia introducida con el umbral de interferencia o la primera interferencia introducida; y un dispositivo (514) para cuantificar la señal con el segundo incremento de cuantificador, cuando la segunda interferencia introducida es inferior a la primera interferencia introducida o inferior al umbral de interferencia.
Description
Dispositivo y procedimiento para determinar un
incremento de cuantificador.
La presente invención se refiere a un
codificador de audio y especialmente a codificadores de audio que se
basan en transformación, es decir en los que al principio del
conducto del codificador se produce una conversión de una
representación temporal en una representación espectral.
En la figura 3 se muestra un codificador de
audio conocido basado en transformación. El codificador mostrado en
la figura 3 está representado en la norma ISO/IEC
14496-3: 2001 (E) internacional, subapartado 4,
página 4, y en la técnica también se conoce como codificador
AAC.
A continuación se representa el codificador
conocido. En una entrada 1000 se alimenta una señal de audio que va
a codificarse. Esta se suministra en primer lugar a una etapa 1002
de ajuste a escala, en la que se realiza un denominado control de
ganancia AAC, para determinar el nivel de la señal de audio. La
información secundaria del ajuste a escala se suministra a un
formateador 1004 del flujo de bits, tal como se representa mediante
la flecha entre el bloque 1002 y el bloque 1004. La señal de audio
ajustada a escala se suministra a continuación a un banco 1006 de
filtros MDCT. En el codificador AAC, el banco de filtros implementa
una transformación de coseno discreta modificada con un 50% de
ventanas de solapamiento, determinándose la longitud de ventana
mediante un bloque 1008.
En general, el bloque 1008 está previsto para
aplicar una función ventana a señales temporales con ventanas más
cortas y para aplicar una función ventana a señales más bien
estacionarias con ventanas más largas. Esto sirve para conseguir
una resolución de tiempo superior (a costa de la resolución de la
resolución de frecuencia) debido a las ventanas más cortas para
señales temporales, mientras que para señales más bien estacionarias
se consigue una resolución de frecuencia superior (a costa de la
resolución de tiempo) mediante ventanas más largas, prefiriéndose
según la tendencia ventanas más largas, ya que prometen una ganancia
de codificación superior. En la salida del banco 1006 de filtros
existen bloques de valores espectrales sucesivos desde el punto de
vista temporal, que según la forma de realización del banco de
filtros pueden ser coeficientes MDCT, coeficientes de Fourier o
también señales de subbanda, teniendo cada señal de subbanda un
determinado ancho de banda limitado, que se determina por el canal
de subbanda correspondiente en el banco 1006 de filtros, y
presentando cada señal de subbanda un determinado número de valores
de muestreo de subbanda.
A continuación se representa a modo de ejemplo
el caso en el que el banco de filtros emite bloques de coeficientes
espectrales MDCT sucesivos desde el punto de vista temporal, que, en
general, representan espectros a corto plazo sucesivos de la señal
de audio que va a codificarse en la entrada 1000. Un bloque de
valores espectrales MDCT se alimenta entonces a un bloque 1010 de
procesamiento TNS, en el que tiene lugar una conformación temporal
de ruido (TNS = temporary noise shaping). La técnica TNS se
utiliza para conformar la forma temporal del ruido de
cuantificación en cada ventana de la transformación. Esto se
consigue aplicando un proceso de filtro sobre partes de los datos
espectrales de cada canal. La codificación se realiza basándose en
ventanas. En especial se realizan las etapas siguientes, para
aplicar la herramienta TNS a una ventana de datos espectrales, es
decir, a un bloque de valores espectrales.
En primer lugar se selecciona una gama de
frecuencia para la herramienta TNS. Una selección adecuada consiste
en cubrir una gama de frecuencia de 1,5 kHz hasta la mayor banda de
factor de escala posible con un filtro. Se indica que esta gama de
frecuencia depende de la tasa de muestreo, tal como se especifica en
la norma AAC (ISO/IEC 14496-3: 2001 (E)).
A continuación se realiza un cálculo LPC (LPC =
linear predictive coding = codificación predictiva lineal), y
concretamente con los coeficientes MDCT espectrales, que se
encuentran en la gama de frecuencia objetivo seleccionada. Para una
mayor estabilidad se excluyen de este proceso los coeficientes que
corresponden a frecuencias por debajo de 2,5 kHz. Los procedimientos
LPC habituales, tal como se conocen por el procesamiento de voz,
pueden utilizarse para el cálculo de LPC, por ejemplo el algoritmo
conocido de Levinson-Durbin. El cálculo se realiza
para el orden máximo permitido del filtro de conformación de
ruido.
Como resultado del cálculo LPC se obtiene la
ganancia de predicción PG esperada. Además se obtienen los
coeficientes de reflexión o coeficientes de Parcor.
Cuando la ganancia de predicción no sobrepasa un
determinado umbral, no se aplica la herramienta TNS. En este caso se
escribe una información de control en el flujo de bits, para que un
descodificador sepa que no se ha realizado un procesamiento TNS.
Sin embargo, cuando la ganancia de predicción
sobrepasa un umbral, se aplica el procesamiento TNS.
En una etapa siguiente, se cuantifican los
coeficientes de reflexión. El orden del filtro de conformación de
ruido utilizado se determina quitando todos los coeficientes de
reflexión con un valor absoluto inferior a un umbral de la
"cola" del arreglo de coeficientes de reflexión. El número de
coeficientes de reflexión restantes se encuentra en el orden de
magnitud del filtro de conformación de ruido. Un umbral adecuado se
encuentra en 0,1.
Los coeficientes de reflexión restantes se
convierten normalmente en coeficientes de predicción lineales,
conociéndose esta técnica también como procedimiento "step
up".
Los coeficientes LPC calculados se utilizan
entonces como coeficientes de filtro de conformación de ruido de
codificador, es decir, como coeficientes de filtro de predicción.
Este filtro FIR se conduce por encima de la gama de frecuencia
objetivo especificada. En la descodificación se utiliza un filtro
autorregresivo, mientras que en la codificación se utiliza un
denominado filtro de media móvil (moving average). Finalmente
todavía se suministra al formateador del flujo de bits la
información secundaria para la herramienta TNS, tal como se
representa mediante la flecha que se muestra entre el bloque 1010 de
procesamiento TNS y el formateador 1004 del flujo de bits en la
figura 3.
A continuación se pasa a través de varias
herramientas opcionales no mostradas en la figura 3, tales como por
ejemplo una herramienta de predicción a largo plazo, una herramienta
de intensidad/acoplamiento, una herramienta de predicción, una
herramienta de sustitución del ruido, hasta llegar finalmente a un
codificador 1012 central-lateral. El codificador
1012 central-lateral es activo, cuando la señal de
audio que va a codificarse es una señal multicanal, es decir, una
señal estéreo con un canal izquierdo y un canal derecho. Hasta
ahora, es decir, en la dirección de procesamiento aguas arriba del
bloque 1012 en la figura 3 el canal estéreo izquierdo y derecho se
procesaron por separado, es decir, se ajustaron a escala, se
transformaron mediante el banco de filtros, se sometieron o no a al
procesamiento TNS, etc.
A continuación, en el codificador
central-lateral se comprueba en primer lugar si es
útil una codificación central-lateral, es decir si
va a proporcionar realmente una ganancia de codificación. Una
codificación central-lateral proporcionará una
ganancia de codificación cuando el canal izquierdo y derecho sean
más bien parecidos, ya que entonces el canal central, es decir, la
suma del canal izquierdo y el derecho es casi igual al canal
izquierdo o al derecho, independientemente del ajuste a escala por
el factor 1/2, mientras que el canal lateral sólo tiene valores muy
pequeños, ya que es igual a la diferencia entre el canal izquierdo y
el derecho. De este modo puede observarse que, cuando el canal
izquierdo y el derecho son prácticamente iguales, la diferencia es
prácticamente cero o sólo comprende valores muy pequeños que, según
lo esperado, se cuantifican en un cuantificador 1014 siguiente a
cero y, por tanto, pueden trasmitirse de una forma muy eficaz, ya
que aguas abajo del cuantificador 1014 está conectado un codificador
1016 de entropía.
Al cuantificador 1014 se alimenta desde un
modelo 1020 psicoacústico una interferencia permitida por cada
banda de factor de escala. El cuantificador trabaja de manera
iterativa, es decir, en primer lugar se llama a un bucle de
iteración exterior, que a continuación llama a un bucle de iteración
interior. En general, partiendo de valores iniciales de incremento
de cuantificador se realiza en primer lugar una cuantificación de un
bloque de valores en la entrada del cuantificador 1014. El bucle
interior cuantifica especialmente los coeficientes MDCT,
utilizándose un determinado número de bits. El bucle exterior
calcula la distorsión y la energía modificada de los coeficientes
utilizando el factor de escala, para de nuevo llamar a un bucle
interior. Este proceso se repite, hasta que se cumplen unas
condiciones determinadas. Para cada iteración en el bucle de
iteración exterior se reconstruye a este respecto la señal, para
calcular la interferencia introducida por la cuantificación y
compararla con la interferencia permitida proporcionada por el
modelo 1020 psicoacústico. Además, de iteración a iteración, se
amplían en uno o varios escalones los factores de escala de las
bandas de frecuencia que después de esta comparación aún se
consideran con interferencia, y concretamente para cada iteración
del bucle de iteración exterior.
A continuación, cuando se alcanza una situación
en la que la interferencia de cuantificación introducida por la
cuantificación está por debajo de la interferencia permitida
determinada por el modelo psicoacústico y cuando simultáneamente se
cumplen requisitos con respecto a los bits, concretamente que no se
sobrepase una tasa de bits máxima, se finaliza la iteración, es
decir, el procedimiento de análisis mediante síntesis y se
codifican los factores de escala obtenidos, tal como se explica en
el bloque 1014 y se suministran de forma codificada al formateador
1004 del flujo de bits, tal como se indica mediante la flecha que
está dibujada entre el bloque 1014 y el bloque 1004. Los valores
cuantificados se suministran entonces al codificador 1016 de
entropía, que normalmente realiza una codificación de entropía
utilizando varias tablas de códigos de Huffman para diferentes
bandas de factor de escala, para pasar los valores cuantificados a
un formato binario. Tal y como se conoce, en la codificación de
entropía en forma de codificación de Huffman se recurre a tablas de
codificación, que se crean mediante una estadística de señales
esperadas y en las que los valores que aparecen con frecuencia
reciben palabras de código más cortas que los valores que aparecen
con menos frecuencia. Los valores codificados por entropía se
suministran entonces también como información principal real al
formateador 1004 del flujo de bits, que a continuación emite la
señal de audio codificada en el lado de salida según una determinada
sintaxis del flujo de bits.
Tal como ya se ha explicado, en esta
cuantificación iterativa, cuando la interferencia introducida por un
incremento de cuantificador es superior al umbral, se utiliza un
incremento de cuantificador más fino, y concretamente esperando que
de este modo disminuya el ruido de cuantificación, porque se
cuantifica de manera más fina.
Este concepto es desventajoso en la medida en
que naturalmente por el incremento de cuantificador más fino aumenta
la cantidad de datos que debe transmitirse y de este modo disminuye
la ganancia de compresión.
La publicación técnica de S. R. Quackenbush,
"Coding of Natural Audio in MPEG-4",
Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Acoustics,
Speech and Signal Processing, ICASSP' 98, Seattle (EE.UU.),
12-15 de mayo de 1998, tomo 6, páginas
3797-3800, da a conocer detalles para la
codificación de audio con tasas de bits en el intervalo de 2 kB/s a
64 kB/s por cada canal. Especialmente en el caso de AAC de
MPEG-2 se cuantifican coeficientes espectrales
utilizando un cuantificador no uniforme por cada banda de factor de
escala. El modelo psicoacústico en el codificador ajusta el
incremento de cuantificador, de modo que se enmascara el ruido de
cuantificación mediante la señal. En la codificación de entropía
siguiente los conjuntos de coeficientes cuantificados, que están
asociados a una banda de factor de escala, se agrupan en secciones,
habiendo en una sección un número entero de bandas de factor de
escala. A los coeficientes cuantificados se les aplica la
codificación de Huffman, y concretamente en tuplas de 2 ó 4
utilizando un libro de código por cada sección.
El objetivo de la presente invención consiste en
proporcionar un concepto para determinar un incremento de
cuantificador, que por un lado introduce una interferencia de
cuantificación reducida y por otro lado proporciona una buena
ganancia de compresión.
Este objetivo se soluciona mediante un
dispositivo para determinar un incremento de cuantificador según la
reivindicación 1 de patente, un procedimiento para determinar un
incremento de cuantificador según la reivindicación 9 de patente o
un programa informático según la reivindicación 10 de patente.
La presente invención se basa en el conocimiento
de que una reducción adicional de la potencia de interferencia por
un lado y simultáneamente un aumento o al menos mantenimiento de la
ganancia de codificación pueden conseguirse porque cuando la
interferencia introducida es superior a un umbral, no se cuantifica
de manera más fina, como en el estado de la técnica, sino que
también se prueban al menos algunos incrementos de cuantificador más
bastos. Se ha demostrado, que también en el caso de incrementos de
cuantificador más bastos pueden conseguirse reducciones de la
interferencia introducida por la cuantificación, y concretamente
cuando el incremento de cuantificador más basto "coincide"
mejor con el valor que va a cuantificarse que el incremento de
cuantificador más fino. Este efecto se basa en que el error de
cuantificación no sólo depende del incremento de cuantificador,
sino naturalmente también de los valores que van a cuantificarse. En
caso de que los valores que van a cuantificarse estén próximos a
los incrementos del incremento de cuantificador más basto, entonces
se conseguirá una reducción del ruido de cuantificación con
simultáneamente una mayor ganancia de compresión (ya que se ha
cuantificado de manera más basta).
Del concepto según la invención puede sacarse
provecho especialmente cuando ya para el primer incremento de
cuantificador, a partir del que se realiza la comparación de umbral,
existen incrementos de cuantificación estimados muy buenos. En un
ejemplo de realización preferido de la presente invención se
prefiere por tanto determinar el primer incremento de cuantificador
mediante un cálculo directo basándose en la energía de ruido media
y no basándose en un escenario en el peor de los casos. De este modo
los bucles de iteración según el estado de la técnica pueden o bien
reducirse ya considerablemente o bien hacerse completamente
obsoletos.
El procesamiento posterior según la invención
del incremento de cuantificador prueba entonces en el ejemplo de
realización sólo una vez más un incremento de cuantificador más
basto, para sacar provecho del efecto descrito de la "mejor
coincidencia" de un valor que va a cuantificarse. Si a
continuación se observa que la interferencia obtenida por el
incremento de cuantificador más basto es inferior a la interferencia
previa o incluso inferior al umbral, entonces puede seguir la
iteración para probar un incremento de cuantificador aún más basto.
Este procedimiento de la aproximación basta del incremento de
cuantificador continúa hasta que la interferencia introducida
vuelve a aumentar. Entonces se alcanza un criterio de terminación,
de modo que se cuantifica con el incremento de cuantificador
almacenado, que proporcionó la interferencia introducida más
reducida, y se continúa con el procedimiento de codificación según
se requiera.
En un ejemplo de realización alternativo de la
presente invención puede realizarse, para estimar el primer
incremento de cuantificador, un planteamiento de análisis mediante
síntesis como en el estado de la técnica, que tiene lugar hasta que
se alcanza un criterio de terminación del mismo. Entonces puede
utilizarse el procesamiento posterior según la invención, para
finalmente comprobar, si realmente con un incremento de
cuantificador más basto no puede llegarse a resultados de
interferencia igual de buenos o incluso mejores resultados de
interferencia. Si entonces de observa que un incremento de
cuantificador más basto es igual de bueno o incluso mejor, con
respecto a la interferencia introducida, entonces se utiliza para la
cuantificación. Si por el contrario se observa que la
cuantificación más basta es inútil, entonces se utiliza el
incremento de cuantificador determinado inicialmente por ejemplo a
través de un procedimiento de análisis/síntesis para la
cuantificación final.
Según la invención puede utilizarse de este modo
cualquier incremento de cuantificador, para realizar una primera
comparación de umbral. Es irrelevante, si este primer incremento de
cuantificador ya se ha obtenido mediante esquemas de
análisis/síntesis o incluso mediante un cálculo directo de los
incrementos de cuantificador.
En un ejemplo de realización preferido de la
presente invención se utiliza este concepto para cuantificar una
señal de audio presente en la gama de frecuencia. Este concepto
también puede utilizarse sin embargo para cuantificar una señal de
intervalo de tiempo, que presente información de audio y/o
vídeo.
Además se indica que el umbral con el que se
compara es una interferencia permitida psicoacústica o psicoóptica,
u otro umbral para el que se desee no superarlo. Así, este umbral
puede ser de hecho una interferencia permitida proporcionada por un
modelo psicoacústico. Sin embargo, este umbral también puede ser una
interferencia introducida determinada previamente para el incremento
de cuantificador inicial o cualquier otro umbral.
Se indica que a los valores cuantificados no se
les tiene que aplicar necesariamente una codificación de Huffman,
sino que los mismos pueden codificarse alternativamente con otra
codificación de entropía, como por ejemplo una codificación
aritmética. De manera alternativa, los valores cuantificados también
pueden codificarse de manera binaria, ya que esta codificación
también lleva a que, para la transmisión de valores inferiores o de
valores iguales a cero, se requieran menos bits que para la
transmisión de valores superiores o en general de valores diferentes
de cero.
Preferiblemente para la determinación de los
valores de partida, es decir, del incremento de cuantificador 1,
puede prescindirse completamente del planteamiento iterativo o al
menos en gran parte, cuando el incremento de cuantificador se
determina a partir de una estimación de energía de ruido directa. El
cálculo del incremento de cuantificador a partir de una estimación
de energía de ruido exacta es considerablemente más rápido que un
cálculo en un bucle de análisis mediante síntesis, ya que los
valores para el cálculo existen directamente. No tienen que
llevarse a cabo y compararse en primer lugar varios intentos de
cuantificación, hasta que se encuentre un incremento de
cuantificador favorable para la codificación.
Sin embargo, puesto que en el caso de la línea
característica de cuantificador utilizada se trata de una línea
característica no lineal, en la estimación de energía de ruido ha de
tenerse en cuenta la línea característica no lineal. Ya no puede
utilizarse la estimación de energía de ruido simple para un
cuantificador lineal, ya que es muy imprecisa. Según la invención se
utiliza un cuantificador con la línea característica de
cuantificación siguiente:
En la ecuación anterior, x_{i} son los valores
espectrales que van a cuantificarse. Los valores de partida están
indicados por y_{i}, siendo y_{i} por tanto los valores
espectrales cuantificados. q es el incremento de cuantificador.
Round es la función de redondeo, que preferiblemente es la
función nint, representando "nint" el "número entero más
próximo" (nearest integer). El exponente, que hace que el
cuantificador se convierta en un cuantificador no lineal, está
designado con \alpha, siendo \alpha diferente de 1. Normalmente,
el exponente \alpha será inferior a 1, de modo que el
cuantificador tendrá una propiedad de compresión. En la capa 3 y en
AAC el exponente \alpha es igual a 0,75. El parámetro s es una
constante de suma, que puede tener cualquier valor, que sin embargo
también puede ser cero.
Según la invención, para el cálculo del
incremento de cuantificador se utiliza la relación siguiente:
Con \alpha igual a ¾ se obtiene la ecuación
siguiente:
En estas ecuaciones, el término izquierdo
representa la interferencia THR permitida en una banda de
frecuencia, que se proporciona por un módulo psicoacústico para una
banda de factor de escala con las líneas de frecuencia de i igual a
i_{1} a i igual a i_{2}. La ecuación anterior permite una
estimación casi exacta de la interferencia introducida mediante un
incremento de cuantificador q para un cuantificador no lineal con la
línea característica de cuantificador anterior con el exponente
\alpha diferente de 1, realizando la función nint de la ecuación
de cuantificador la verdadera ecuación de cuantificador,
concretamente un redondeo al número entero más próximo.
Se indica que en lugar de la función nint puede
utilizarse cualquier función de redondeo round, concretamente
por ejemplo también un redondeo al número entero par más próximo o
al número entero impar más próximo o un redondeo a la decena más
próxima. En general, la función de redondeo es responsable de mapear
un valor a partir de una reserva de valores con un número
determinado de valores permitidos con una reserva de valores con un
segundo número de valores determinado inferior.
En un ejemplo de realización preferido de la
presente invención, los valores espectrales cuantificados ya se han
sometido previamente a un procesamiento TNS y, cuando se trata de
por ejemplo señales estéreo, a una codificación central/lateral
siempre que los canales sean tales que se haya activado el
codificador central/lateral.
\newpage
Con la relación entre incremento de
cuantificador y factor de escala, que viene dada según la ecuación
siguiente,
puede indicarse por tanto
directamente el factor de escala para cada banda de factor de escala
y alimentarse a un codificador de audio correspondiente. El factor
de escala se obtiene a partir de la ecuación
siguiente.
En un ejemplo de realización preferido de la
presente invención puede utilizarse aún otra iteración de
procesamiento posterior, que se basa en un principio de análisis
mediante síntesis, para variar aún ligeramente el incremento de
cuantificador calculado directamente sin iteración para cada banda
de factor de escala, para alcanzar el óptimo real.
Sin embargo, en comparación con el estado de la
técnica, el cálculo ya muy exacto de los valores iniciales hace
posible una iteración muy corta, aunque ha resultado que en los
casos más generales puede prescindirse completamente de la iteración
aguas abajo.
El concepto preferido, que se basa en el cálculo
del incremento con ayuda de la energía de ruido media, proporciona
por tanto una estimación buena y realista, porque no trabaja con un
escenario en el peor de los casos, como en el estado de la técnica,
sino que utiliza como base un valor esperado del error de
cuantificación y de este modo, en caso de una calidad equivalente
subjetiva, permite una codificación más eficaz de los datos con un
número de bits considerablemente inferior. Además, por el hecho de
que puede prescindirse completamente de la iteración o que puede
reducirse claramente el número de las etapas de iteración, puede
alcanzarse un codificador sustancialmente más rápido. Esto es
notable especialmente porque los bucles de iteración en el
codificador conocido eran fundamentales para la necesidad de tiempo
total del codificador. De este modo una reducción en una o varias
etapas de iteración lleva ya en total a un ahorro de tiempo
considerable del codificador.
Ejemplos de realización preferidos de la
presente invención se explican a continuación de forma más detallada
con referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
la figura 1, un diagrama de bloques de un
dispositivo para determinar una señal de audio cuantificada;
la figura 2, un diagrama de flujo para
representar un procesamiento posterior según un ejemplo de
realización preferido de la presente invención;
la figura 3, un diagrama de bloques de un
codificador conocido según la norma AAC;
la figura 4, una representación de la reducción
de la interferencia de cuantificación mediante un incremento de
cuantificador más aproximado; y
la figura 5, un diagrama de bloques del
dispositivo según la invención para determinar un incremento de
cuantificador para cuantificar una señal.
A continuación se representa el concepto según
la invención con referencia a la figura 5. La figura 5 muestra una
representación esquemática de un dispositivo para determinar un
incremento de cuantificador para cuantificar una señal, que
presenta información de audio o vídeo, y se facilita a través de una
entrada 500 de señal. La señal se suministra a un dispositivo 502
para proporcionar un primer incremento de cuantificador (IDC) y
para proporcionar un umbral de interferencia, que a continuación se
designará también como interferencia que puede introducirse. Se
indica que el umbral de interferencia puede ser cualquier umbral.
Preferiblemente, sin embargo, será una interferencia psicoacústica
o psicoóptica que pueda introducirse, estando seleccionado este
umbral de modo que una señal, en la que se ha introducido la
interferencia, pueda percibirse aún así por el oyente u observador
humano como libre de interferencias.
El umbral (THR) así como el primer incremento de
cuantificador se suministran a un dispositivo 504 para determinar
la primera interferencia real introducida por el primer incremento
de cuantificador. La determinación de la interferencia realmente
introducida tiene lugar preferiblemente mediante la cuantificación
con el primer incremento de cuantificador, mediante la
recuantificación utilizando el primer incremento de cuantificador y
mediante el cálculo de la distancia entre la señal inicial y la
señal recuantificada. Preferiblemente, cuando se procesan valores
espectrales, de los valores espectrales correspondientes de la señal
original y de la señal recuantificada se forman los cuadrados, para
a continuación determinar la diferencia de los cuadrados. Pueden
utilizarse métodos de determinación de la distancia
alternativos.
El dispositivo 504 proporciona un valor para una
primera interferencia realmente introducida mediante el primer
incremento de cuantificador. Esta se suministra junto con el umbral
THR a un dispositivo 506 para comparar. El dispositivo 506 realiza
una comparación entre el umbral THR y la primera interferencia
realmente introducida. En caso de que la primera interferencia
realmente introducida sea superior al umbral, entonces el
dispositivo 506 activará un dispositivo 508 para seleccionar un
segundo incremento de cuantificador, estando configurado el
dispositivo 508 para seleccionar el segundo incremento de
cuantificador de forma más basta, es decir más grande que el primer
incremento de cuantificador. El segundo incremento de cuantificador
seleccionado por el dispositivo 508 se suministra a un dispositivo
510 para determinar la segunda interferencia realmente introducida.
Para ello el dispositivo 510 obtiene la señal inicial así como el
segundo incremento de cuantificador y vuelve a realizar una
cuantificación con el segundo incremento de cuantificador, una
recuantificación con el segundo incremento de cuantificador y un
cálculo de distancia entre la señal recuantificada y la señal
inicial, para suministrar una medida para la segunda interferencia
realmente introducida a un dispositivo 512 para comparar. El
dispositivo 512 para comparar compara la segunda interferencia
realmente introducida con la primera interferencia realmente
introducida o con el umbral THR. En caso de que la segunda
interferencia realmente introducida sea inferior a la primera
interferencia realmente introducida o incluso inferior al umbral
THR, entonces se utiliza el segundo incremento de cuantificador para
cuantificar
la señal.
la señal.
Se indica que el concepto mostrado en la figura
5 sólo es esquemático. Evidentemente, para realizar las
comparaciones en los bloques 506 y 512 no tienen que estar previstos
necesariamente dispositivos de comparación separados, sino que
también puede estar previsto un único dispositivo de comparación,
que se active de manera correspondiente. Lo mismo es válido para los
dispositivos 504 y 510 para determinar las interferencias realmente
introducidas. Éstos tampoco tienen que estar realizados
necesariamente como dispositivos separados.
Además se indica que el dispositivo para
cuantificar no tiene que estar realizado necesariamente como
dispositivo separado del dispositivo 510. Porque normalmente las
señales cuantificadas mediante el segundo incremento de
cuantificador ya se generan en el dispositivo 510, cuando el
dispositivo 510 realiza una cuantificación y una recuantificación,
para determinar la interferencia realmente introducida. Los valores
cuantificados obtenidos en el mismo también pueden almacenarse y
después, cuando el dispositivo 512 para comparar proporciona un
resultado positivo, emitirse como señal cuantificada, de modo que el
dispositivo 514 para cuantificar se "funde" en cierto modo con
el dispositivo 510 para determinar la segunda interferencia
realmente introducida.
En un ejemplo de realización preferido de la
presente invención, el umbral THR es la interferencia máxima que
puede introducirse determinada de manera psicoacústica, siendo en
este caso la señal una señal de audio. El umbral THR se proporciona
en este caso por un modelo psicoacústico, que funciona de manera
convencional y que para cada banda de factor de escala proporciona
una interferencia de cuantificación máxima que puede introducirse
estimada en esta banda de factor de escala. La interferencia máxima
que puede introducirse se basa en el umbral de enmascaramiento en el
sentido de que es idéntica al umbral de enmascaramiento o se deriva
del umbral de enmascaramiento, en el sentido de que, por ejemplo, se
realiza una codificación con una distancia de seguridad, de modo que
la interferencia que puede introducirse es inferior al umbral de
enmascaramiento, o se realiza una codificación más bien ofensiva en
el sentido de una reducción de la tasa de bits y concretamente en el
sentido de que la interferencia permitida se encuentra por encima
del umbral de enmascaramiento.
A continuación se representa con referencia a la
figura 1 una forma preferida para implementar el dispositivo 502
para proporcionar el primer incremento de cuantificador. En este
sentido, las funcionalidades del dispositivo 50 de la figura 2 y del
dispositivo 502 de la figura 5 son iguales. Preferiblemente, el
dispositivo 502 está configurado para tener las funcionalidades del
dispositivo 10 y del dispositivo 12 de la figura 1. Además, en este
ejemplo, el cuantificador 514 en la figura 5 está configurado de
igual manera que el cuantificador 14 en la figura 1.
A continuación se representa además con
referencia a la figura 2 un procedimiento completo, que cuando la
interferencia introducida es superior al umbral, también intenta
incrementos de cuantificador más bastos.
Además la rama izquierda de la figura 2, que
representa el concepto según la invención, está ampliada en el
sentido de que cuando la interferencia introducida es superior al
umbral y la aproximación basta del incremento de cuantificador es
inútil, y cuando los requisitos de la tasa de bits no son
especialmente estrictos o aún hay sitio en el "banco de bits",
también se realiza una iteración con un incremento de cuantificador
inferior, es decir más fino.
A continuación, con referencia a la figura 4 se
representa finalmente el efecto, en el que se basa la presente
invención, concretamente que a pesar de la aproximación basta del
incremento de cuantificador puede obtenerse un ruido de
cuantificación inferior y por tanto con ello un aumento de la
ganancia de compresión.
La figura 1 muestra un dispositivo para
determinar una señal de audio cuantificada, que viene dada como
representación espectral en forma de valores espectrales. En
especial se indica que cuando, con referencia a la figura 3, no se
ha realizado ningún procesamiento TNS y ninguna codificación
central/lateral, los valores espectrales son directamente los
valores de partida del banco de filtros. Sin embargo, si sólo se
realiza un procesamiento TNS, pero ninguna codificación
central/lateral, entonces los valores espectrales alimentados al
cuantificador 1015 son valores residuales espectrales, tal como se
originan por el filtrado de predicción TNS.
\newpage
En caso de utilizar un procesamiento TNS y una
codificación central/lateral, entonces los valores espectrales
alimentados al dispositivo según la invención son valores
espectrales de un canal central o valores espectrales de un canal
lateral.
El dispositivo según la invención comprende en
primer lugar un dispositivo para proporcionar una interferencia
permitida, que en la figura 1 está designada con 10. Como
dispositivo para proporcionar una interferencia permitida puede
servir el modelo 1020 psicoacústico mostrado en la figura 3, que
normalmente está configurado para proporcionar un umbral o
interferencia permitida, también denominada THR, para cada banda de
factor de escala, es decir, para un grupo de varios valores
espectrales adyacentes entre sí de manera espectral. La
interferencia permitida se basa en el umbral de enmascaramiento
psicoacústico e indica cuánta energía puede introducirse en una
señal de audio inicial, sin que el oído humano perciba la energía de
interferencia. Dicho de otro modo, la interferencia permitida es la
parte de señal introducida artificialmente (mediante la
cuantificación), que se enmascara por la señal de audio real.
El dispositivo 10 está representado, para
calcular la interferencia THR permitida para una banda de
frecuencia, preferiblemente una banda de factor de escala y
suministrarla a un dispositivo 12 aguas abajo. El dispositivo 12
sirve para calcular una información de incremento de cuantificador
para la banda de frecuencia, para la que se ha indicado la
interferencia THR permitida. El dispositivo 12 está configurado para
suministrar la información q de incremento de cuantificador a un
dispositivo 14 para cuantificar aguas abajo. El dispositivo 14 para
cuantificar funciona según las instrucciones de cuantificación
mostradas en el bloque 14, utilizándose la información de
incremento de cuantificador en el caso mostrado en la figura 1 para
dividir en primer lugar un valor x_{i} espectral entre el valor
q, y a continuación elevar el resultado a la potencia con el
exponente \alpha diferente de 1 y a continuación, dado el caso,
añadir un factor s de suma.
Entonces se suministra este resultado a una
función de redondeo, que en el ejemplo de realización mostrado en la
figura 1 selecciona el número entero más próximo. El número entero
puede volver a generarse, por definición, cortando decimales detrás
de la coma, es decir "redondeando siempre hacia abajo". De
forma alternativa, el número entero más próximo también puede
generarse redondeando hacia abajo hasta 0,499 y redondeando hacia
arriba desde 0,5. De nuevo, de manera alternativa, el número entero
más próximo puede determinarse "redondeando siempre hacia
arriba", según la implementación individual. En lugar de la
función nint puede utilizarse sin embargo también cualquier función
round, que en general mapea un valor que va a redondearse a
partir de una primera reserva de valores superior con una segunda
reserva de valores inferior.
Entonces, en la salida del dispositivo 14 se
encuentra el valor espectral cuantificado en la banda de frecuencia.
Tal como puede observarse por la ecuación mostrada en el bloque 14,
al dispositivo 14 además del incremento q de cuantificador también
se suministra evidentemente el valor espectral que va a
cuantificarse en la banda de frecuencia considerada.
Se indica que el dispositivo 12 no tiene
necesariamente que calcular directamente el incremento q de
cuantificador, sino que como información de incremento de
cuantificador alternativa puede calcularse también el factor de
escala, tal como se utiliza en codificadores de audio basados en
transformación conocidos. El factor de escala está enlazado con el
incremento de cuantificador real mediante la relación mostrada en la
figura 1 a la derecha del bloque 12. En caso de que el dispositivo
para calcular esté configurado para calcular como información de
incremento de cuantificador el factor scf de escala, entonces este
factor de escala se suministra al dispositivo 14 para cuantificar,
que a continuación en vez del valor q en el bloque 14 utiliza el
valor 2^{1/4 scf} para el cálculo de cuantificación.
A continuación se da una derivación de la forma
indicada en el bloque 12.
Tal como se ha explicado, el cuantificador de
ley exponencial, tal como se representa en el bloque 14, cumple la
relación siguiente:
La operación inversa se representa de manera
siguiente:
Esta ecuación representa por tanto la operación
necesaria para la recuantificación, siendo y_{i} un valor
espectral cuantificado y siendo x'_{i} un valor espectral
recuantificado. q vuelve a ser el incremento de cuantificador, que
mediante la relación mostrada en la figura 1 a la derecha del bloque
12 está relacionado con el factor de escala.
Según lo esperado, el resultado concuerda con
esta ecuación para el caso en el que \alpha es igual a 1.
Si ahora la ecuación anterior se suma a través
de un vector de los valores espectrales, entonces la potencia de
ruido total en una banda, que se determina por el índice i, viene
dada de la siguiente manera:
Resumiendo, el valor esperado del ruido de
cuantificación de un vector se determina mediante el incremento q de
cuantificador y un denominado factor de forma, que describe la
distribución de magnitud de las componentes del vector.
El factor de forma, que es el término más a la
derecha en la ecuación anterior, depende de los valores de entrada
reales y sólo tiene que calcularse una vez, incluso si la ecuación
anterior se calcula para niveles de interferencia THR deseados de
manera distinta.
Tal como ya se ha explicado, esta ecuación se
simplifica con \alpha igual a ¾ de la siguiente manera:
El lado izquierdo de esta ecuación es por tanto
una estimación de la energía de ruido de cuantificación, que en el
caso límite coincide con la energía de ruido permitida
(threshold, umbral).
Por tanto se realiza el siguiente
planteamiento:
La suma a través de las raíces de las líneas de
frecuencia en la parte derecha de la ecuación corresponde a una
medida para la uniformidad de las líneas de frecuencia y se conoce
como factor de forma preferiblemente ya en el codificador:
Por tanto se obtiene:
q corresponde en este caso al
incremento de cuantificador. Éste está determinado en AAC
como:
Scf es el factor de escala. En caso de tener que
determinar el factor de escala, la ecuación, debido a la relación
entre incremento y factor de escala, puede calcularse de la manera
siguiente:
La ecuación anterior proporciona por tanto una
relación cerrada entre el factor scf de escala para una banda de
factor de escala, que tiene un factor de forma determinado, y para
el que se da un umbral THR de interferencia determinado, que
normalmente procede del modelo psicoacústico.
Tal como ya se explicó, el cálculo del
incremento con ayuda de la energía de ruido media proporciona una
mejor estimación, ya que no se parte de ningún escenario en el peor
de los casos, sino que se utiliza como base el valor esperado del
error de cuantificación.
El concepto según la invención es adecuado por
tanto para determinar el incremento de cuantificador o el
equivalente del factor de escala para una banda de factor de escala
sin iteraciones.
Aún así, cuando los requisitos de tiempo de
cálculo no son tan estrictos, aún puede realizarse un procesamiento
posterior, tal como se representa a continuación mediante la figura
2. En una primera etapa en la figura 2 se estima el primer
incremento de cuantificador (etapa 50). La estimación del primer
incremento de cuantificador (IDC) tiene lugar utilizando el
procedimiento representado mediante la figura 1. A continuación, en
una etapa 52, se realiza una cuantificación con el primer
incremento de cuantificación preferiblemente según el cuantificador,
tal como se representa mediante el bloque 14 en la figura 1.
Después se realiza una recuantificación de los valores obtenidos
con el primer incremento de cuantificador, para a continuación
calcular la interferencia introducida. Después se comprueba en una
etapa 54, si la interferencia introducida es superior al umbral
dado.
Se indica que el incremento q (o scf) de
cuantificador calculado mediante la relación representada en el
bloque 12 es una aproximación. En caso de que la relación dada en
el bloque 12 de la figura 1 fuera realmente exacta, entonces en el
bloque 54 debería determinarse que la interferencia introducida
corresponde exactamente al umbral. Debido a la naturaleza de
aproximación de la relación en el bloque 12 de la figura 1, la
interferencia introducida puede ser sin embargo superior o inferior
al umbral THR.
Además se indica que la desviación del umbral no
será especialmente grande, aunque sin embargo estará presente. En
caso de que en la etapa 54 se observe que la interferencia
introducida utilizando el primer incremento de cuantificador es
inferior al umbral, es decir, en caso de que la pregunta en la etapa
54 se responda con un no, entonces se toma la rama derecha en la
figura 3. En caso de que la interferencia introducida sea inferior
al umbral, entonces esto significa que la estimación en el bloque 12
en la figura 1 era pesimista, de modo que en una etapa 56 se ajusta
un incremento de cuantificador más basto como segundo incremento de
cuantificador.
La medida de cuánto más basto es el segundo
incremento de cuantificador en comparación con el primer incremento
de cuantificador puede seleccionarse. Sin embargo se prefiere tomar
incrementos relativamente pequeños, ya que la estimación en el
bloque 50 ya será relativamente exacta.
En una etapa 58 se lleva a cabo entonces con el
segundo incremento de cuantificador más basto (grande) una
cuantificación de los valores espectrales, se realiza una
recuantificación posterior y un cálculo de la segunda interferencia
correspondiente al segundo incremento de cuantificador.
En una etapa (60) se comprueba entonces si la
segunda interferencia, que corresponde al segundo incremento de
cuantificador, sigue siendo inferior al umbral inicial. En este
caso, entonces se almacena (62) el segundo incremento de
cuantificador y se inicia una nueva iteración, para de nuevo en una
etapa (56) ajustar un incremento de cuantificador aún más basto.
Entonces con el incremento de cuantificador aún más basto se realiza
de nuevo la etapa 58, la etapa 60 y, dado el caso, la etapa 62,
para de nuevo iniciar una nueva iteración. Si entonces durante una
iteración se determina en la etapa 60, que la segunda interferencia
no es inferior al umbral, es decir, que es superior al umbral,
entonces se alcanza un criterio de terminación, y al alcanzar el
criterio de terminación se cuantifica (64) con el incremento de
cuantificador almacenado en último lugar.
Después de que el primer incremento de
cuantificador estimado fuera ya un valor relativamente bueno, el
número de las iteraciones será reducido en comparación con valores
iniciales mal estimados, lo que lleva a un ahorro de tiempo de
cálculo significativo durante la codificación, ya que las
iteraciones para el cálculo del incremento de cuantificador suponen
la mayor parte de tiempo de cálculo del codificador.
A continuación, mediante la rama izquierda en la
figura 2 se representa un procedimiento según la invención, que se
utiliza cuando la interferencia introducida es realmente superior al
umbral.
Aún así, según la invención, a pesar del hecho
de que la interferencia introducida ya es superior al umbral, se
ajusta (70) un segundo incremento de cuantificador aún más basto,
realizándose entonces en una etapa 72 una cuantificación,
recuantificación y cálculo de la segunda interferencia de ruido que
corresponde al segundo incremento de cuantificador. Después se
comprueba en una etapa 74, si ahora la segunda interferencia de
ruido es inferior al umbral. En este caso, entonces la pregunta en
la etapa 74 se responde con "sí", y se almacena (76) el
segundo incremento de cuantificador. Por el contrario si se observa
que la segunda interferencia de ruido es superior al umbral,
entonces o bien se cuantifica con el incremento de cuantificador
almacenado o, si no se ha almacenado ningún segundo incremento de
cuantificador mejor, se recorre una iteración, en la que, como en
el estado de la técnica, se selecciona un segundo incremento
cuantificado más fino, para "empujar" la interferencia
introducida por debajo del umbral.
A continuación se explica por qué especialmente
cuando la interferencia introducida es superior al umbral, aún así
puede conseguirse una mejora, cuando se trabaja con un incremento de
cuantificador aún más basto. Hasta ahora siempre se partía de que
un incremento de cuantificador más fino llevaba a una energía de
cuantificación introducida inferior y que un incremento de
cuantificador superior llevaba a una interferencia de cuantificación
introducida superior. Generalmente puede ser así; sin embargo, no
siempre y especialmente en el caso de bandas de factor de escala
ocupadas de manera más bien débil y especialmente cuando el
cuantificador tiene una línea característica no lineal, será
justamente al contrario. Según la invención se ha descubierto que en
un número de casos no irrelevante un incremento de cuantificador
más basto lleva a una interferencia introducida más reducida. Esto
se debe a que también puede producirse el caso en el que un
incremento de cuantificador más basto "coincide" mejor con un
valor espectral que va a cuantificarse que un incremento de
cuantificador más fino, tal como se explica mediante el ejemplo
siguiente con referencia a la figura 4.
La figura 4 muestra a modo de ejemplo una línea
(60) característica de cuantificación, que proporciona cuatro
escalones 0, 1, 2, 3 de cuantificación cuando se cuantifican señales
de entrada entre 0 y 1. Los valores cuantificados corresponden a
0,0, 0,25, 0,5, 0,75. Como comparación se ha dibujado (62) otra
línea característica de cuantificación más basta en la figura 4
mediante una línea discontinua, que sólo tiene 3 escalones de
cuantificación, que corresponden a los valores absolutos 0,0, 0,33,
0,66. Así el incremento de cuantificador en el primer caso, es
decir, con la línea 60 característica de cuantificador, es igual a
0,25, mientras que el incremento de cuantificador en el segundo
caso, es decir con la línea 62 característica de cuantificador, es
igual a 0,33. La segunda línea (62) característica de cuantificador
tiene por tanto un incremento de cuantificador más basto que la
primera línea (60) característica de cuantificador, que debe
representar una línea característica de cuantificación fina. Cuando
se considera el valor x_{i}=0,33 que va a cuantificarse, entonces
en la figura 4 puede observarse que el error en la cuantificación
con el cuantificador fino con cuatro escalones es igual a la
diferencia entre 0,33 y 0,25 y por tanto, que es igual a 0,08. Por
el contrario, el error en la cuantificación con tres escalones,
debido al hecho de que un escalón de cuantificador "coincide"
en cierta medida exactamente con el valor que va a cuantificarse, es
igual a 0.
En la figura 4 puede observarse que una
cuantificación más basta puede llevar a un error de cuantificación
inferior que una cuantificación más fina.
Además una cuantificación más basta es decisiva
para que se requiera una tasa de bits de partida inferior, ya que
los posibles estados sólo son tres estados, concretamente 0, 1, 2,
al contrario que el caso del cuantificador más fino en el que deben
señalizarse cuatro escalones, concretamente 0, 1, 2, 3. Además, el
incremento de cuantificador más basto tiene la ventaja de que,
según la tendencia, se "eliminan por cuantificación" más
valores a 0, que en el caso de un incremento de cuantificador más
fino, en el que menos valores se eliminan por cuantificación a 0.
Aunque cuando se observan varios valores espectrales en una banda de
factor de escala, la "cuantificación a 0" lleva a un aumento
del error de cuantificación, esto no tiene que ser necesariamente
problemático, ya que el incremento de cuantificador más basto a lo
mejor coincide con otros valores espectrales más importantes de
manera más exacta, de modo que el error de cuantificación se anula
por la cuantificación más basta de los demás valores espectrales e
incluso se compensa en exceso, produciéndose simultáneamente una
tasa de bits inferior.
Por tanto, dicho de otro modo, se consigue un
"mejor" resultado de codificador en total, ya que mediante el
concepto según la invención se consiguen un número inferior de
estados que han de señalizarse y simultáneamente una mejor
"coincidencia" de los escalones de cuantificación.
Por lo tanto, según la invención, tal como se ha
representado mediante la figura 2 en la rama izquierda, partiendo de
valores estimados (etapa 50 en la figura 2), cuando la interferencia
introducida es superior al umbral, aún así se intenta un incremento
de cuantificador aún más basto, para sacar provecho del efecto
representado en la figura 4. Además se ha demostrado que este efecto
en caso de una cuantificación no lineal aparece de una manera más
significativa que en el caso trazado en la figura 4 de dos líneas
características de cuantificador lineales.
El concepto representado del procesamiento
posterior del incremento de cuantificador o procesamiento posterior
de factor de escala sirve por tanto para mejorar el resultado del
estimador de factor de escala.
Partiendo de los incrementos de cuantificador
que se determinaron en el estimador de factor de escala (50 en la
figura 2) se determinan en la etapa de análisis mediante síntesis
nuevos incrementos de cuantificador lo más grandes posible, para los
que la energía de error es inferior a la del valor umbral
predeterminado.
Por tanto, en primer lugar se cuantifica el
espectro con los incrementos de cuantificador calculados, y se
determina la energía de la señal de error, es decir, preferiblemente
la suma de los cuadrados de la diferencia de valores espectrales
originales y cuantificados. Alternativamente a la determinación de
errores, también puede utilizarse una señal de tiempo
correspondiente, aunque se prefiere el uso de valores
espectrales.
El incremento de cuantificador y la señal de
error se almacenan como mejor resultado hasta el momento. Si la
interferencia calculada se encuentra por encima de un valor umbral,
entonces se procede de la siguiente manera:
El factor escala en un intervalo predeterminado
se modifica con respecto al valor calculado inicialmente,
utilizándose especialmente también incrementos de cuantificador más
bastos (70).
Para cada factor de escala nuevo vuelve a
cuantificarse el espectro y se calcula la energía de la señal de
error. En caso de que la señal de error sea inferior a la menor
calculada hasta el momento, entonces el incremento de cuantificador
actual se almacena de manera intermedia junto con la energía de la
señal de error correspondiente como mejor resultado hasta el
momento.
A este respecto se consideran según la invención
no sólo factores de ajuste a escala inferiores, sino también
superiores, para especialmente cuando el cuantificador es un
cuantificador no lineal, sacar provecho del concepto descrito
mediante la figura 4.
Por el contrario, si la interferencia calculada
se encuentra por debajo del valor umbral, es decir, si la estimación
en la etapa 50 ha sido demasiado pesimista, entonces el factor de
escala dentro de un intervalo predeterminado se modifica por el
valor calculado inicialmente.
Para cada factor de escala nuevo vuelve a
cuantificarse el espectro y se calcula la energía de la señal de
error.
En caso de que la señal de error sea inferior a
la menor calculada hasta ahora, entonces el incremento de
cuantificador actual se almacena de manera intermedia junto con la
energía de la señal de error correspondiente como mejor resultado
hasta el momento.
A este respecto sólo se consideran sin embargo
factores de ajuste a escala más bastos para reducir el número de
bits que se requieren para la codificación del espectro de
audio.
En función de las circunstancias, el
procedimiento según la invención puede implementarse en hardware o
software. La implementación puede llevarse a cabo en un medio de
almacenamiento digital, especialmente un disquete o CD con señales
de control legibles electrónicamente, que pueden actuar
conjuntamente con un sistema informático programable de modo que se
lleve a cabo el procedimiento.
Por tanto, la invención consiste en general
también en un producto de programa informático con un código de
programa almacenado en un soporte legible por máquina para la
realización del procedimiento según la invención, cuando el producto
de programa informático se ejecuta en un ordenador. Dicho de otro
modo, la invención puede realizarse por tanto como un programa
informático con un código de programa para la realización del
procedimiento, cuando el programa informático se ejecuta en un
ordenador.
Claims (10)
1. Dispositivo para determinar un incremento de
cuantificador para cuantificar una señal, que presenta información
de audio o vídeo, con las características siguientes:
un dispositivo (502) para proporcionar un primer
incremento de cuantificador y un umbral de interferencia;
un dispositivo (504) para determinar una primera
interferencia introducida por el primer incremento de
cuantificador;
un dispositivo (506) para comparar la
interferencia introducida por el primer incremento de cuantificador
con el umbral de interferencia;
un dispositivo (508) para seleccionar un segundo
incremento de cuantificador, que es superior al primer incremento de
cuantificador, cuando la primera interferencia introducida es
superior al umbral de interferencia;
un dispositivo (510) para determinar una segunda
interferencia introducida por el segundo incremento de
cuantificador;
un dispositivo (512) para comparar la segunda
interferencia introducida con el umbral de interferencia o la
primera interferencia introducida; y
un dispositivo (514) para cuantificar la señal
con el segundo incremento de cuantificador, cuando la segunda
interferencia introducida es inferior a la primera interferencia
introducida o inferior al umbral de interferencia.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que la señal es una señal de audio y presenta valores espectrales de
una representación espectral de la señal de audio, y en el que el
dispositivo (502) para proporcionar está configurado como modelo
psicoacústico, que calcula una interferencia permitida para una
banda de frecuencia, basándose en un umbral de enmascaramiento
psicoacústico.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, en
el que el dispositivo (504) para determinar la primera interferencia
introducida o el dispositivo (510) para calcular la segunda
interferencia introducida está configurado para cuantificar
utilizando un incremento de cuantificador, para recuantificar
utilizando el incremento de cuantificador y para calcular una
distancia entre la señal recuantificada y la señal, para obtener la
interferencia introducida.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que el dispositivo (502) para proporcionar el
primer incremento de cuantificador está configurado para calcular el
incremento de cuantificador según la ecuación siguiente:
en la que el dispositivo (514) para
cuantificar está configurado para cuantificar según la ecuación
siguiente:
siendo x_{i} un valor espectral
que va a cuantificarse, representando q la información de incremento
de cuantificador, siendo s un número diferente de o igual a cero,
siendo \alpha un exponente diferente de "1", siendo
round una función de redondeo que mapea un valor a partir de
un primer intervalo de valores superior con un valor en un segundo
intervalo de valores inferior, siendo \sum\limits_{i}|\Delta
x_{i}|^{2} (THR) la interferencia permitida, y siendo i un índice
continuo para valores espectrales en la banda de
frecuencia.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que el dispositivo (508) para seleccionar está
configurado además para seleccionar, cuando la interferencia
introducida es inferior a la interferencia permitida, un incremento
de cuantificador superior.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que el dispositivo (502) para proporcionar está
configurado para proporcionar el primer incremento de cuantificador
como resultado de una determinación de análisis/síntesis.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que el dispositivo (508) para seleccionar está
configurado para modificar un incremento de cuantificador para una
banda de frecuencia, independientemente de un incremento de
cuantificador para otra banda de frecuencia.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que el dispositivo (502) para proporcionar está
configurado para determinar el primer incremento de cuantificador
como resultado de una etapa de iteración previa con una aproximación
basta del incremento de cuantificador, y en el que el umbral de
interferencia es una interferencia introducida por una etapa de
iteración previa para determinar el primer incremento de
cuantificador.
9. Procedimiento para determinar un incremento
de cuantificador para cuantificar una señal, que presenta
información de audio o vídeo, con las etapas siguientes:
proporcionar (502) un primer incremento de
cuantificador y un umbral de interferencia;
determinar (504) una primera interferencia
introducida por el primer incremento de cuantificador;
comparar (506) la interferencia introducida por
el primer incremento de cuantificador con el umbral de
interferencia;
seleccionar (508) un segundo incremento de
cuantificador, que es superior al primer incremento de
cuantificador, cuando la primera interferencia introducida es
superior al umbral de interferencia;
determinar (510) una segunda interferencia
introducida por el segundo incremento de cuantificador;
comparar (512) la segunda interferencia
introducida con el umbral de interferencia o la primera
interferencia introducida;
cuantificar (514) la señal con el segundo
incremento de cuantificador, cuando la segunda interferencia
introducida es inferior a la primera interferencia introducida o
inferior al umbral de interferencia.
10. Programa informático con un código de
programa adaptado para realizar el procedimiento según la
reivindicación 9 de patente, cuando el programa informático se
ejecuta en un ordenador.
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