ES2339237T3 - Procedimiento para la trasmision de señales de audio segun el procedimeinto de transmision de pixels segun prioridad. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la transmisión de señales de audio entre un transmisor y, como mínimo, un receptor, mediante un método de transmisión de píxels según priorización, caracterizado por las siguientes etapas: a) descomposición de la señal de audio en un número n de fracciones espectrales a frecuencia y amplitud en un momento de tiempo, b) almacenar la señal de audio descompuesta en un conjunto de dos dimensiones que tiene una serie de campos, con la frecuencia y el tiempo como dimensiones y la amplitud como valor a introducir en cualquier momento determinado en el campo, c) formar grupos de cada campo individual y, como mínimo, dos campos del conjunto adyacente al último campo, d) asignar una prioridad a los grupos individuales, siendo mayor la prioridad de un grupo cuanto mayor son las amplitudes de los valores de un grupo y/o cuanto mayores son las diferencias de amplitud de un grupo y/o cuanto más próximo se encuentre el grupo al tiempo actual, y e) transmitir los grupos en el orden de prioridad clasificado en orden descendente al receptor.
Description
Procedimiento para la trasmisión de señales de
audio según el procedimiento de transmisión de píxels según
prioridad.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la transmisión de señales de audio, según el
procedimiento de transmisión de píxels según prioridad, de acuerdo
con la parte introductoria de la reivindicación 1.
En la actualidad existen múltiples
procedimientos distintos para comprimir la transmisión de señales de
audio. Esencialmente existen los siguientes procedimientos:
- Reducción de la frecuencia de exploración, por
ejemplo, 3 kHz en vez de 44 kHz
- Transmisión no lineal de los valores de
exploración, por ejemplo, por transmisión ISDN
- Utilización de secuencias acústicas
almacenadas previamente, por ejemplo, MIDI o síntesis de voz
- Utilización de modelos de Markov para la
corrección de fallos de transmisión
Otro procedimiento conocido para la codificación
de audio mediante codificación de transformación basada en MDCT se
da a conocer en el documento de patente
US-A-2002/007273.
Las características comunes de los
procedimientos conocidos consisten en que también para frecuencias
de transmisión reducidas, existe una satisfactoria capacidad de
formación de habla. Esto se consigue esencialmente mediante
constitución de valores medios. No obstante, diferentes voces en
cuanto a la fuente, proporcionan voces que suenan de manera
distinta en volúmenes bajos, de manera que, por ejemplo, las
oscilaciones de voz que son reconocibles en una conversación
normal, no pueden ser transmitidas. Ello produce una sensible
limitación de la calidad de las comunicaciones.
Se conocen procedimientos para la compresión y
descompresión de datos de imágenes o de vídeo mediante transmisión
priorizada de píxels en las solicitudes de patentes alemanas DE 101
13 880.6 (corresponde a PCT/DE02/00987) y DE 101 52 612.1
(corresponde a PCT/DE02/00995). En estos procedimientos se
manipulan, por ejemplo, datos digitales de imágenes o de vídeo que
consisten en un conjunto ("Array") de puntos de imagen
individuales (píxel), de manera que cada píxel presenta un valor de
píxel variable temporalmente, el cual describe la información de
color o de claridad del píxel. De acuerdo con la invención, cada
píxel o bien cada grupo de píxels queda asociado a una prioridad y
el píxel queda dispuesto en un conjunto de prioridades de acuerdo
con su priorización. Este conjunto ("Array") contiene para
cada momento de tiempo los valores de los píxels clasificados según
la priorización. De manera correspondiente a la priorización, estos
píxels y los valores de píxels utilizados para el cálculo de
priorización son transmitidos, o bien almacenados. Un píxel recibe
una elevada prioridad cuando las diferencias con respecto al píxel
adyacente son muy grandes. Para la reconstrucción se muestran los
valores reales correspondientes del píxel sobre la pantalla. Los
píxels que no se han transmitido todavía serán calculados a base de
los píxels ya transmitidos. Estos procedimientos pueden ser
utilizados básicamente también para la transmisión de señales de
audio.
El objetivo de la invención consiste, por lo
tanto, en dar a conocer un procedimiento para la transmisión de
señales de audio que, incluso para reducidas amplitudes de la banda
de transmisión, funcione en lo posible sin pérdidas.
Este objetivo se consigue, de acuerdo con la
invención, según las características de la reivindicación 1.
De acuerdo con la invención, la señal de audio
es descompuesta inicialmente en un número n de componentes o partes
espectrales. La señal de audio descompuesta será almacenada en un
conjunto bidimensional con múltiples campos, siendo la frecuencia y
el tiempo las dimensiones, y la amplitud el valor correspondiente a
trasladar al campo. A continuación, de cada uno de los campos
individuales y, como mínimo, de dos de estos campos adyacentes de
los conjuntos se constituyen grupos, y los grupos individuales
reciben una prioridad, de manera que la prioridad de un grupo se
escoge tanto más grande cuanto mayor son las amplitudes de los
valores del grupo y/o cuanto mayor es la diferencia de amplitud de
los valores de un grupo y/o cuanto más próximo se encuentra el
grupo del tiempo actual.
Finalmente, los grupos son transmitidos a su
receptor según la secuencia de sus prioridades.
El nuevo procedimiento se refiere esencialmente
a las bases de Shannon. De acuerdo con ellas, se pueden transmitir
señales sin pérdidas cuando son exploradas con frecuencia doble.
Esto significa que el sonido se puede descomponer en oscilaciones
senoidales individuales de diferentes amplitudes y frecuencias. Como
consecuencia, se pueden elaborar señales acústicas debidamente
mediante la transmisión de fracciones de frecuencia individuales,
incluyendo las amplitudes y fases, sin pérdidas. Para ello, se
utiliza también en especial el hecho de que las fuentes de sonidos
habituales, por ejemplo, instrumentos musicales, voz humana, están
compuestas de cuerpos de resonancia cuya frecuencia de resonancia
no varía o lo hace muy lentamente.
Disposiciones y desarrollos adicionales
ventajosos de la invención se describen en las reivindicaciones
dependientes.
Un ejemplo de realización de la invención se
describirá a continuación. En este caso, se hará referencia en
especial a la descripción y dibujos de las solicitudes de patente
anteriores DE 101 13 880.6 y DE 101 52 621.1.
En primer lugar se recibirá el sonido, se
transformará en señales eléctricas y se descompondrá en sus
fracciones o componentes de frecuencia. Esto puede ser realizado o
bien mediante FFT (Transformación Rápida de Fourier) o mediante
filtros que seleccionan n frecuencias individuales. Si se utilizan n
filtros individuales, cada filtro toma solamente una frecuencia
individual, por ejemplo, una banda de frecuencia estrecha, (igual
que las vellosidades en el oído humano). De esta manera, se tiene
para cada momento de tiempo la frecuencia y el valor de amplitud
para esta frecuencia. De esta manera, se pueden recibir el número n
correspondiente a las características del aparato final con
diferentes valores. Cuanto mayor es n, mejor puede ser reproducida
la señal de audio. Por lo tanto, n es un parámetro con el que se
puede escalar la calidad de la transmisión de audio.
Los valores de amplitud serán almacenados de
forma intermedia en los campos de un conjunto de dos dimensiones.
En este caso, corresponde la primera dimensión del conjunto al eje
de los tiempos y la segunda dimensión a la frecuencia. De esta
manera, cada valor de exploración queda asociado con el valor
correspondiente de la amplitud y de la fase determinados
debidamente y puede ser almacenado en el campo asociado del conjunto
como número imaginario. La señal de voz será mostrada, por lo
tanto, en el conjunto con tres dimensiones acústicas (parámetros):
el tiempo, por ejemplo, en milisegundos (ms), perceptible como
duración, como la primera dimensión del conjunto, la frecuencia en
Hercios (Hz), perceptible como agudeza del sonido, como segunda
dimensión del conjunto y la energía (es decir, intensidad) de la
señal perceptible como volumen o bien intensidad, la cual será
almacenada como valor numérico en el campo correspondiente del
conjunto.
En comparación con las solicitudes de patentes
DE 101 13 880.6 y DE 101 52 612.1 corresponde, por ejemplo, la
frecuencia a la altura de imagen, el tiempo a la anchura de imagen y
la amplitud de la señal de audio (intensidad) al valor del
color.
De manera similar, el procedimiento de
priorización de grupos de píxels en la codificación de
imágenes/vídeo constituyen grupos de valores adyacentes y éstos son
priorizados. Cada uno de los campos considerado en sí mismo
constituye conjuntamente con un mínimo de un campo, pero
preferentemente, no obstante, varios campos adyacentes, un grupo.
Los grupos comprenden un valor de posición definido por el tiempo y
frecuencia, el valor de amplitud en el valor de posición y los
valores de amplitud de los valores circundantes de manera
correspondiente a una forma predeterminada (ver figura 2 de las
solicitudes DE 101 13 880.6 y DE 101 52 612.1). En este caso, cada
uno de los grupos recibe una prioridad muy elevada, las cuales se
encuentran cerca del tiempo actual y/o su valor de amplitud en
comparación con otros grupos son muy grandes y/o en ellos, los
valores de amplitud dentro del grupo difieren notablemente entre
sí. Los valores de grupos de píxels son clasificados de manera
creciente y almacenados o transmitidos en esta secuencia.
La amplitud del conjunto (eje de los tiempo)
comprende (preferentemente) solamente una extensión limitada (por
ejemplo, 5 segundos), es decir, siempre se elaboran solamente
segmentos de señal, por ejemplo, de 5 segundos de longitud. Después
de este tiempo (por ejemplo, 5 segundos) se llena el conjunto con
los valores de los siguientes segmentos de señal.
De manera correspondiente al parámetro de
priorización antes descrito (amplitud, posición en el tiempo y
diferencia de amplitud con respecto a valores adyacentes) se
reciben los valores de los grupos individuales en el receptor.
En el receptor, los grupos serán introducidos
nuevamente en un correspondiente conjunto. De manera correspondiente
a las solicitudes de patentes DE 101 13 880.6 y DE 101 52 612.1 se
puede generar nuevamente de los grupos transmitidos la
representación espectral tridimensional. Cuanto mayor es el número
de grupos, recibidos más exacta será la reconstrucción. Los valores
de conjuntos no transmitidos todavía serán calculados mediante
interpolación a base de los valores de conjunto ya transmitidos. Del
conjunto conseguido, se generará en el receptor una señal de audio
correspondiente que se puede transformar en sonido.
Para síntesis de la señal de audio pueden
utilizarse, por ejemplo, n generadores de frecuencia cuyas señales
se pueden reunir en una señal de salida. Mediante esta constitución
en paralelo de n generadores, se consigue una satisfactoria
capacidad de escalado o de graduación. Además, la velocidad de
exploración se puede reducir de manera drástica por manipulación
paralela, de manera que mediante un menor consumo de energía se
aumenta el tiempo de reproducción en aparatos finales móviles. Para
la utilización paralela, se pueden utilizar, por ejemplo, aparatos
FPGA o bien ASIC de tipo más simple.
El procedimiento descrito no está limitado a
señales de audio. El procedimiento puede ser utilizado en especial,
de modo general, de manera efectiva, en el caso de que se utilicen
varios sensores (sensores de sonido, sensores de luz, sensores de
frecuencia, etc.) que miden señales de manera continuada que a
continuación pueden ser representados en un conjunto (orden n).
Las ventajas con respecto a los sistemas
conocidos hasta el momento consisten en la capacidad de utilización
flexible para frecuencias de compresión elevadas. Mediante la
utilización de un conjunto que será alimentado desde diferentes
fuentes, se consigue automáticamente la sincronización de las
diferentes fuentes. En los procedimientos conocidos hasta el
momento, una sincronización de este tipo puede ser conseguida
mediante protocolos o medidas técnicas específicas. En especial, en
transmisiones de vídeo con largos tiempos de transmisión, por
ejemplo, conexiones por satélite en las que se transmiten sonido e
imagen mediante diferentes canales, se producen frecuentemente
fallos de sincronización de los labios con respecto a la voz. Esto
puede ser evitado en el procedimiento descrito.
Puesto que el mismo principio básico de
transmisión de grupos de píxels por priorización puede ser utilizado
en transmisión de voz, imagen y vídeo, es un potente efecto
sinérgico utilizable en la implementación. Además, de este manera,
se puede conseguir una sincronización simple entre voz e imágenes.
Además, se podría efectuar un escalado deseado entre imagen y
resolución de audio.
En caso de que se tenga en cuenta una
transmisión de audio individual, según el nuevo procedimiento, se
consigue, en el caso de la voz, una reproducción más natural,
puesto que para cada persona se transmiten componentes de
frecuencia típicos (grupos) con la mayor prioridad y, por lo tanto,
sin pérdidas.
Claims (7)
1. Procedimiento para la transmisión de señales
de audio entre un transmisor y, como mínimo, un receptor, mediante
un método de transmisión de píxels según priorización,
caracterizado por las siguientes etapas:
a) descomposición de la señal de audio en un
número n de fracciones espectrales a frecuencia y amplitud en un
momento de tiempo,
b) almacenar la señal de audio descompuesta en
un conjunto de dos dimensiones que tiene una serie de campos, con
la frecuencia y el tiempo como dimensiones y la amplitud como valor
a introducir en cualquier momento determinado en el campo,
c) formar grupos de cada campo individual y,
como mínimo, dos campos del conjunto adyacente al último campo,
d) asignar una prioridad a los grupos
individuales, siendo mayor la prioridad de un grupo cuanto mayor son
las amplitudes de los valores de un grupo y/o cuanto mayores son
las diferencias de amplitud de un grupo y/o cuanto más próximo se
encuentre el grupo al tiempo actual, y
e) transmitir los grupos en el orden de
prioridad clasificado en orden descendente al receptor.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el conjunto de la señal de audio se
encuentra presente como archivo de audio y es procesado y
transmitido como un conjunto.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque en cada caso solamente una parte de la
señal de audio es procesada y transmitida.
4. Procedimiento, según una las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque la señal de audio es descompuesta
en sus fracciones espectrales por FFT.
5. Procedimiento, según una las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque la señal de audio es descompuesta
en sus fracciones espectrales por un número n de filtros selectores
de frecuencia.
6. Procedimiento, según una las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque en el receptor, los grupos
transmitidos, según su prioridad, son asignados a un conjunto
correspondiente, siendo calculados los valores del conjunto todavía
no transmitidos a partir de los valores existentes por
interpolación.
7. Procedimiento, según una las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque a partir de los valores presentes
en el receptor y calculados es generada una señal eléctrica y
convertida en una señal de audio.
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