ES2570967T4 - Método y aparato para proporcionar audio alineado de múltiples canales - Google Patents

Método y aparato para proporcionar audio alineado de múltiples canales Download PDF

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Description

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DESCRIPCION
Metodo y aparato para proporcionar audio alineado de multiples canales Sector tecnico
La invencion hace referencia a la codificacion de audio en general y, en particular, a un metodo y a un aparato para proporcionar audio alineado de multiples canales.
Antecedentes de la invencion
Los estandares de codificacion audiovisual modernos, tales como MPEG-1 y MPEG-2, proporcionan medios para el transporte de multiples componentes de audio y video dentro de un unico flujo de transporte. Los componentes de audio individuales y separados pueden ser alineados con componentes de video seleccionados. El audio sincronizado de multiples canales, tal como el sonido envolvente, solo es proporcionado en terminos de un unico componente de audio de sonido envolvente premezclado, por ejemplo, un unico componente de audio Dolby 5.1. No obstante, actualmente no existe ningun medio para el transporte de manera sincronizada de componentes de audio de multiples canales individualizados.
En particular, las especificaciones de audio MPEG-1 y MPEG-2 (ISO/IEC 11172-3 e ISO/IEC 13818-3 respectivamente) describen medios de codificacion y de empaquetamiento de senales de audio digitales. Estos incluyen esquemas que estan especificados para soportar varias formas de sonido de multiples canales que utilizan un unico componente de flujo de transporte MPEG-2. Estas provisiones son compatibles con lo anterior, con el sistema de audio MPEG-1 previo. En la tecnica anterior, solo es posible asegurar la sincronizacion requerida de los canales mediante el ensamblaje de los diferentes canales de audio en un solo componente de transporte. Estos esquemas requieren:
[a] la utilizacion de metodos de compresion de sonido envolvente (por ejemplo, Dolby 5.1) o bien
[b] la utilizacion de tecnicas de compresion patentadas, o bien
[c] la utilizacion de audio no comprimido.
La utilizacion de metodos de compresion de sonido envolvente reduce la tasa de bits requerida por los multiples canales aprovechando las redundancias existentes entre los diferentes canales, y tambien las caractensticas del sistema auditivo humano, que hacen que ciertas caractensticas espaciales del sonido sean indetectables y de este modo puedan ser ocultadas durante el procesamiento. Estos complejos esquemas proporcionan medios adecuados para manejar una unica etapa de codificacion en la cual solo se espera una operacion de codificacion y de descodificacion, pero no son ideales para senales que, por razones practicas y operativas (por ejemplo, alimentaciones de fuentes desde una ubicacion remota a las instalaciones centrales de edicion), necesitan ser recodificadas quizas varias veces en las redes de transmision. Esto se debe a problemas de concatenacion resultantes de multiples operaciones de codificacion secuenciales que degradan la calidad del audio. Este es particularmente el caso en el que la capacidad esta limitada, haciendo que la tasa de bits se reduzca substancialmente, dejando poco espacio de cabecera para tratar tales degradaciones en la codificacion y la transmision concatenadas.
La utilizacion de tecnicas de compresion patentadas tfpicamente requiere la utilizacion de equipos patentados externos adicionales que conllevan un mayor gasto y mayores complicaciones operativas. Este metodo puede asimismo sufrir la misma degradacion de la calidad que la que produce la concatenacion de mas de una codificacion/descodificacion.
Mientras que si el audio es enviado en formato no comprimido (por ejemplo, muestras de PCM Lineal no comprimidas), la tasa de datos requerida es una tasa de datos muy elevada (por ejemplo, aproximadamente 3 Mbit/s por cada par de dos canales).
Aunque lo anterior no supone generalmente un problema cuando se proporcionan medios audiovisuales finalizados a consumidores, presenta un problema para la industria de la produccion de medios audiovisuales, dado que la industria aprovecha cada vez mas la ubicuidad de las redes de datos de alta velocidad modernas para enviar medios audiovisuales “no procesados” (es decir, el material de fuente utilizado para producir television, pelfculas y otros medios) de manera instantanea en forma comprimida entre instalaciones de produccion o, de hecho desde las instalaciones de produccion hacia los puntos de distribucion de red de television o de audio, por ejemplo, transmisores terrestres, enlaces ascendentes via satelite o cabeceras de transmision por cable.
Por ejemplo, los equipos de camaras de localizacion tfpicamente proporcionan material audiovisual a los estudios centrales de television, para su edicion y distribucion a estaciones de television filiales para una eventual emision a espectadores. Los estandares de codificacion audiovisual mencionados anteriormente no permiten el envfo de audio sincronizado de multiples canales sin pre-mezcla, sumandose con ello a la complejidad de sus equipos de campo, o impidiendoles proporcionar audio de multiples canales.
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Existe una particular necesidad de poder transmitir audio de multiples canales que tiene el requisito de un alineamiento preciso de canal a canal, de tal manera que las senales de audio pueden ser codificadas a continuacion como audio de sonido envolvente en el que el alineamiento temporal de multiples canales es importante, utilizando los estandares MPEG anteriores dado que una mayona de los equipos de produccion ya estan configurados para su utilizacion con estos estandares. De acuerdo con ello la presente invencion propone metodos y aparatos que proporcionan un mecanismo economico y conveniente para proporcionar audio de multiples canales manteniendo la calidad del sonido y un alineamiento temporal preciso entre los canales.
El documento Z US 2008/001 3614 A1 describe un dispositivo y un metodo para generar un flujo de datos para generar una representacion de multiples canales. La sincronizacion en el tiempo se proporciona mediante el calculo de la informacion de huella que se lleva a cabo en el lado del codificador para al menos un canal de base. La informacion de huella se inserta en un flujo de datos conectado en el tiempo con los datos adicionales de multiples canales. En el descodificador, la informacion de la huella se calcula desde el al menos un canal de base y se utiliza junto con la informacion de huella extrafda del flujo de datos para calcular y compensar un desfase de tiempo entre el flujo de datos con informacion adicional de multiples canales y el flujo de datos con el al menos un canal de base, por ejemplo, por medio de una correlacion, para obtener una representacion sincronizada de multiples canales.
El documento US 2004/0049379 A1 describe la codificacion y la descodificacion de multiples canales. Un codificador de audio lleva a cabo una transformada de multiples canales de pre-procesamiento sobre la fecha del audio de multiples canales, variando la transformada con el fin de controlar la calidad. El codificador agrupa multiples ventanas de diferentes canales en uno o mas cuadros y proporciona informacion de configuracion del mosaico, lo que permite al codificador aislar los transitorios que aparecen en un canal particular con pequenas ventanas, pero utiliza ventanas grandes en otros canales. Utilizando una variedad de tecnicas, el codificador efectua transformadas de multiples canales flexibles que aprovechan de manera efectiva la correlacion intercanales. Un descodificador de audio lleva a cabo el procesamiento y la descodificacion correspondientes. Ademas, el descodificador lleva a cabo una transformada de multiples canales de pre-procesamiento para alguno de varios propositos diferentes.
El documento XP030014396, ISSN: 0000-0341, “Text of ISO/IEC 13818-1:200X (3rd edition)”, 75. MPEG meeting; - ; Bangkok; no. N7904, es una recomendacion de TUT para el estandar internacional 13818-1. Este estandar es la especificacion ISO para los sistemas de flujo de transporte MPEG-2. Define como se proporciona la hora actual (PCR) para un programa, y como se senalan las horas de presentacion (PTS) para cada componente individual.
Compendio
Las realizaciones de la presente invencion proporcionan un metodo de codificacion de audio de acuerdo con la reivindicacion 1 y de inclusion del citado audio codificado en un flujo de transporte digital, que comprende recibir en una entrada del codificador una pluralidad de senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo, asignando marcas de tiempo identicas por unidad de tiempo a todas de la pluralidad de senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo, e incorporando las senales de audio con marcas de tiempo identicas en el flujo de transporte digital.
Opcionalmente, la etapa de recepcion comprende ademas muestrear las senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo para formar tramas de datos de audio de un tamano predeterminado, y alinear las citadas tramas de datos de audio para mantener el que las senales de audio esten situadas en el mismo momento del tiempo, y en la que la etapa de asignar marcas de tiempo identicas se lleva a cabo en las tramas alineadas de datos de audio.
Opcionalmente, el metodo comprende ademas comprimir las tramas alineadas de datos de audio con ajustes de configuracion de codificador de codificador de audio antes de asignar las marcas de tiempo, y asignar los datos de audio comprimidos y con marcas de tiempo identicas a una pluralidad de canales mono de un flujo de transporte.
Opcionalmente, la pluralidad de canales mono comprende uno o mas componentes de audio dual mono convencionales.
Opcionalmente, el tamano predeterminado es el tamano de una unidad de acceso en el estandar MPEG, y el flujo de transporte de video es un flujo de transporte MPEG-1 o MPEG-2.
Opcionalmente, las marcas de tiempo son marcas de tiempo de presentacion.
Opcionalmente, el metodo de cualquier reivindicacion precedente, en el que la etapa de incorporacion del audio en un flujo de video digital comprende la multiplexacion de los datos de audio comprimidos y con marcas de tiempo identicas en un flujo de transporte.
Las realizaciones de la presente invencion proporcionan asimismo un metodo de descodificacion de un flujo de transporte digital que incluye audio codificado de acuerdo con alguno de los metodos de codificacion anteriores, que comprenden recibir una pluralidad de senales de audio con marcas de tiempo identicas, representativas de una pluralidad de canales de audio individuales situados en el mismo momento del tiempo, detectar las marcas de
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tiempo para determinar marcas de tiempo compartidas, y proporcionar la pluralidad de canales de audio individuales situados en el mismo momento del tiempo de acuerdo con las marcas de tiempo detectadas como canales multiples.
Opcionalmente, la pluralidad de senales de audio con marcas de tiempo identicas han sido muestreadas y alineadas para formar tramas alineadas de datos de audio y en las que las marcas de tiempo identicas han sido aplicadas a las tramas alineadas de datos de audio.
Opcionalmente, las tramas alineadas de datos de audio han sido comprimidas antes de la asignacion de las marcas de tiempo, y el metodo comprende ademas descomprimir las tramas de datos de audio para producir las senales de audio individuales para ser producidas.
Opcionalmente, la etapa de producir la pluralidad de canales de audio individuales situados en el mismo momento del tiempo comprende presentar el audio utilizando la marca de tiempo de solo una de las senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo.
Opcionalmente, el flujo de transporte digital es un flujo de transporte de video digital, y las tramas alineadas de datos de audio comprenden paquetes PES.
Las realizaciones de la presente invencion proporcionan asimismo un aparato de codificacion adaptado para llevar a cabo cualquiera de los metodos de codificacion anteriores.
Las realizaciones de la presente invencion proporcionan asimismo un aparato de descodificacion adaptado para llevar a cabo cualquiera de los metodos de descodificacion anteriores.
Breve descripcion de los dibujos
A continuacion, se describiran un metodo y un aparato para proporcionar audio alineado de multiples canales, unicamente a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos que se acompanan, en los cuales:
la figura 1 muestra un diagrama de bloques esquematico de una porcion de un aparato de codificacion mono analogico o digital de acuerdo con la tecnica anterior;
la figura 2 muestra un diagrama de bloques esquematico de una porcion de un aparato de descodificacion mono analogico o digital de acuerdo con la tecnica anterior;
la figura 3 muestra un diagrama de bloques esquematico de una porcion de un aparato de codificacion mono estereo o dual, analogico o digital de acuerdo con la tecnica anterior;
la figura 4 muestra un diagrama de bloques esquematico de una porcion de un aparato de descodificacion mono estereo o dual, analogico o digital de acuerdo con la tecnica anterior;
la figura 5 muestra un diagrama de flujo de una porcion de codificacion del metodo para proporcionar audio alineado de multiples canales de acuerdo con una realizacion de la invencion;
la figura 6 muestra un diagrama de flujo de una porcion de descodificacion del metodo para proporcionar audio alineado de multiples canales de acuerdo con una realizacion de la invencion;
la figura 7 muestra un diagrama de bloques esquematico de una porcion de un aparato de codificacion analogico o digital de multiples canales de acuerdo con una realizacion de la invencion;
la figura 8 muestra un diagrama de bloques esquematico de una porcion de un aparato de descodificacion analogico o digital de multiples canales de acuerdo con una realizacion de la invencion.
Descripcion detallada
A continuacion, se describira una realizacion de la invencion con referencia a los dibujos que se acompanan, en los cuales a partes o etapas iguales o similares se les asignan numeros de referencia iguales o similares.
Lo que sigue se basa en el estandar MPEG-2. No obstante, resultara evidente que la invencion subyacente es igualmente aplicable a otros estandares de audio comprimido que soportan codificacion dual-mono, tales como codificacion de audio avanzada (AAC - Advanced Audio Coding, en ingles) o Dolby digital.
Las especificaciones de audio MPEG-1 y MPEG-2 describen medios de codificacion y empaquetamiento de senales de audio digital. Los datos de audio procesados se pasan a la capa de sistemas MPEG (ISO/IEC 13818-1) para su posterior empaquetamiento en un flujo de transporte (TS - Transport Stream, en ingles) antes de que sea transmitido a traves de redes de comunicacion tal como los sistemas de telecomunicaciones o de emision. Estas reglas de empaquetamiento MPEG definen una estructura que proporciona sintaxis a los flujos de bits. En particular, los flujos de bits contienen marcas de tiempo que son utilizadas por el descodificador para controlar la temporizacion del audio producido descodificado y restaurado. Estas marcas de tiempo se utilizan para una temporizacion precisa de los componentes tanto de audio como de video.
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Los estandares MPEG definen dos tipos de marca de tiempo - una marca de tiempo de descodificador (DTS - Decoder Time Stamp, en ingles), que define cuando deben ser presentados al descodificador los datos codificados recibidos, y marcas de tiempo de presentacion (PTS), que definen cuando debe el sistema proporcionar el audio o el video para que, respectivamente, se oiga o se vea. Es el ultimo tipo de marca de tiempo el que se utiliza con mayor frecuencia.
Gestionando estas marcas de tiempo tal como se describe con mas detalle a continuacion, un sistema de transmision audiovisual de acuerdo con una realizacion de la invencion es capaz de presentar de manera apropiada las diferentes senales de audio separadas de un conjunto de multiples canales para su codificacion o descodificacion al mismo tiempo, consiguiendo con ello la sincronizacion requerida entre el conjunto de multiples canales.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques esquematico de una porcion de un aparato de codificacion mono analogico o digital de acuerdo con la tecnica anterior, que ilustra el flujo sistematico de datos de audio mediante un proceso de codificacion, tal como por ejemplo MPEG-2. El proceso de descodificacion es el proceso inverso de este, y se muestra en la figura 2.
Todos los ejemplos de las figuras muestran entradas duales analogica 110 y digital 105, pasando las entradas analogicas a traves de un convertidor 120 de analogico a digital (A/D - Analogue to Digital, en ingles) para su digitalizacion antes de ser introducidas en el codificador 130. El audio digital 105 es introducido directamente en el codificador 130. Los canales separados se denotan mediante etiquetas a-d. No obstante, resultara evidente que la presente invencion no esta limitada a ningun conjunto de canales establecido, y es completamente escalable, y la entrada de audio puede ser solo analogica, solo digital o en formato dual, como se muestra.
Cuando la entrada es en forma analogica, el sonido analogico es muestreado digitalmente, por ejemplo, en forma de modulacion de codigo por impulsos lineal (PCM - Linear Pulse Code Modulation, en ingles), antes de entrar en el codificador 130, donde se convierte en una forma reducida de bits.
El codificador 130 produce multiples flujos de bits digitales codificados, uno para cada canal de audio separado, en una funcion de empaquetamiento 140, que empaqueta el audio en muestras de audio. Grupos definidos de muestras de audio son ensamblados y asociados en el dominio codificado mediante bloques de bits denominados unidades de acceso. Cada unidad de acceso es una porcion empaquetada de audio, por ejemplo, una trama de 1152 muestras de audio.
Los canales empaquetados separados son a continuacion multiplexados entre sf mediante el multiplexador 150, para formar un flujo de transporte 160.
El aparato de descodificacion se muestra en la figura 2, y es esencialmente el proceso inverso. El flujo de transporte 160 es desmultiplexado por el desmultiplexador 250, que proporciona los canales de audio separados empaquetados, para ser desempaquetados mediante la funcion de desempaquetado 240, antes de ser descodificados en la etapa de descodificacion 235 y es producido bien como un flujo digital 105 directo o a traves del convertidor 220 de digital a analogico en forma analogica 110.
Las figuras 3 y 4 muestran el aparato de codificacion y de descodificacion para casos estereo dual mono o sincronizados. Es posible anadir multiples pares estereo o dual - mono a un sistema, pero estos pares no seran bloqueados juntos dado que la especificacion MPEG no realiza ninguna provision explfcita para ello (distinta de las opciones de sonido envolvente que sufren los problemas descritos en la seccion de antecedentes) y, de este modo, permanecen como entidades separadas con marcas de tiempo separadas, siendo cada una reconstruida de manera independiente a la salida del descodificador.
Pueden existir varios canales de audio independientes, por ejemplo, pistas de sonido de diferentes idiomas, para su inclusion en algun flujo de transporte dado, estando cada uno codificado de manera separada.
Existen varias asociaciones diferentes entre los grupos de audio de entrada y sus contrapartidas codificados, dependiendo del numero de canales requerido y de los criterios de calidad y las asignaciones de tasa de bits para cada canal elegido por el operador del sistema. El modo normal de operacion es que estos canales de audio sean codificados de manera independiente, y no existe ningun requisito especial para bloquearlos entre sf.
Algunos de estos canales pueden ser asociados con una senal de video que los acompana (es decir, en la que el audio es un sonido de video o de television) y el sistema alineara estas senales con su respectivo video de manera apropiada utilizando marcas de tiempo que son comunes para los flujos de video y de audio. El alineamiento de audio en este caso no es muy preciso - solo es necesario asegurar que se cumplen los requisitos de la sincronizacion de labios (Lip-Sync, en ingles). Este nivel de alineamiento no tiene el nivel de precision necesario para el sonido envolvente de multiples canales.
Por lo tanto, es normal que cada senal de audio monoaural independiente, monoaural dual o par estereo (vease la figura 3) tenga una identidad separada (es decir, un flujo elemental) dentro del flujo de salida multiplexado y, de este
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modo, cada uno tiene su propia marca de tiempo generada de manera independiente por el aparato de codificacion durante la etapa de empaquetado, y se utiliza de manera independiente en el descodificador.
Brevemente, la solucion propuesta a los inconvenientes de la tecnica anterior descritos anteriormente es adaptar los formatos de transmision MPEG-2 normales utilizados para los canales monoaural estandar o estereo de dos canales aprovechando los controles de temporizacion proporcionados para estos casos y extendiendolos a los de la situacion de multiples canales. De este modo, los descodificadores de acuerdo con las realizaciones de la invencion son capaces de presentar multiples canales de audio alineados con exactitud, y esto resuelve entonces el problema de sincronizacion y evita la concatenacion de los sistemas de codificacion y la degradacion de la calidad recibida.
La solucion es completamente compatible con la sintaxis de MPEG-2 existente y, de este modo, los descodificadores normales podran presentar el audio de multiples canales en la relacion temporal convencional, y el metodo permite su repeticion en sistemas concatenados sin temor a una degradacion de la calidad, aunque sin el mismo grado de precision de alineamiento que un descodificador de acuerdo con una realizacion de la invencion.
Con mas detalle, en el metodo de sincronizacion de multiples canales propuesto, las diferentes senales de audio para las cuales se requiere un tratamiento en modo separado y sincronizado son procesadas con los mismos controles de temporizacion, de tal manera que se asignan las mismas marcas de tiempo en la sintaxis de la transmision, de manera que un descodificador mantendra tambien el alineamiento.
La figura 5 muestra una porcion de un metodo de codificacion 500 de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
En la etapa 510, un numero (N) predefinido de canales de audio independientes, que deben ser sincronizados y transportados sobre un unico flujo de transporte sin ser convertidos en un solo componente, son introducidos en el aparato de codificacion. El aparato de codificacion forma K muestras de audio alineadas por unidad de tiempo, tomando una muestra de cada canal de audio de entrada, en el que las muestras corresponden al mismo instante de tiempo.
El aparato de codificacion forma N/2 tramas de K muestras de audio alineadas por unidad de tiempo (etapa 520), en el que cada trama corresponde a la misma hora original, pero para canales de audio individuales, listos para su compresion utilizando el metodo de compresion elegido en la etapa 530 para formar unidades de acceso, utilizando tipicamente compresion de audio dual-mono para cada par de canales de audio.
A las tramas comprimidas (es decir, las unidades de acceso) de las muestras de audio se les asignan a continuacion marcas de tiempo identicas, tfpicamente en forma de un campo de cabecera, en la etapa 540.
Las tramas de audio comprimidas con marca de tiempo son encapsuladas (es decir, empaquetadas) en paquetes PES que contienen pares dual mono del respectivo estandar en uso, por ejemplo, el estandar MPEG-2, en la etapa 550. La parte restante del proceso de codificacion es igual que para el caso normal, es decir el audio empaquetado es empaquetado para su transporte y multiplexado con cualquier video relacionado (si aplica), y los otros canales, en un flujo de transporte 160 de salida.
La figura 6 muestra el proceso de descodificacion inverso, de acuerdo con una realizacion de la invencion.
En particular, el metodo de descodificacion comprende recibir N/2 pares de canales de audio mono 610, detectar las marcas de tiempo 620, determinar que pares comparten marcas de tiempo 630, descomprimir aquellos en N unidades de acceso de muestras de audio mono correspondientes a la misma hora de presentacion 640, y a continuacion proporcionar el audio descomprimido para presentar las N muestras exactamente a la misma hora, de acuerdo con la marca de tiempo 650 comun unica.
Resultara evidente que la provision de alineamiento, compresion y marca de tiempo puede ser llevada a cabo mediante un solo componente de hardware del aparato de codificacion, y los procesos inversos mediante un solo componente de hardware del aparato de descodificacion.
El aparato de codificacion para llevar a cabo el metodo de codificacion descrito anteriormente de acuerdo con una realizacion de la invencion se muestra en la figura 7, en la que puede apreciarse que existe una etapa adicional (es decir, la etapa de organizacion en tramas de multiples canales 770) de procesamiento provista para alinear las diferentes senales de audio y para disponer y proporcionar para la utilizacion de una marca de tiempo comun entre canales de audio separados pero sincronizados en la etapa de empaquetamiento 140.
El metodo y aparato preferiblemente opera utilizando canales dual mono para albergar los canales de audio separados pero sincronizados. Por ello, el aparato de codificacion de la figura 7, 700 (y su aparato de descodificacion correspondiente de la figura 8, 800) se muestra con codificador/descodificador separados y empaquetado/desempaquetado por par de canales de audio.
La figura 7 muestra un ejemplo que tiene cuatro canales de audio separados para ser sincronizados entre sf, con capacidad de entrada dual (analogica/digital). Los canales analogicos se pasan a traves de un A/D 120 (a-d) para su
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digitalizacion antes de ser proporcionados a una etapa de organizacion en tramas 770. Las entradas digitales son proporcionadas directamente en la etapa de organizacion en tramas 770.
La etapa de organizacion en tramas 770 crea bloques de muestras de audio situados en el mismo momento del tiempo a partir de todos los canales de audio, y los marca para su procesamiento junto con marcas de tiempo identicas para todas las demas muestras de audio situadas en el mismo momento del tiempo. Esto, tipicamente, toma la forma de una senal de sincronizacion 780 de marca de tiempo, que se pasa a la etapa de empaquetamiento 140, avanzando en el desarrollo del procesamiento.
Mientras tanto, las muestras de audio son proporcionadas en una etapa de codificacion 730 estandar, como tramas situadas en el mismo momento del tiempo de pares muestreados dual mono formados en la etapa de organizacion en tramas 770, que a su vez proporciona las muestras de audio codificadas a la etapa de empaquetamiento 140, en la que son empaquetadas de acuerdo con la senal de sincronizacion 780 de marca de tiempo proporcionada por la etapa de organizacion en tramas 770.
Una realizacion preferida utilizana bloques de muestras del tamano de una unidad de acceso, y las marcas de tiempo de presentacion (PTS) asociadas, perteneciendo las unidades de acceso a pares de multiples canales que son comprimidos utilizando un unico procesador de senal digital, lo que resulta en un conjunto de paquetes PES con valores de PTS identicos, que contienen audio comprimido correspondiente exactamente a muestras de datos de audio originales situadas en el mismo momento del tiempo.
Donde existe un numero impar de canales de entrada y se utilizan canales dual mono como mecanismo de transporte, entonces uno de los canales dual mono puede estar relleno simplemente con silencio.
Las salidas de cada una de las cadenas dual mono (par de funciones de codificador y de empaquetamiento) son a continuacion multiplexadas ente sf de la manera normal por el multiplexador 150, para proporcionar un flujo de transporte de salida 160.
El aparato de descodificacion 800 de acuerdo con una realizacion de la invencion se muestra en la figura 8.
La operacion de descodificacion descomprime unidades de acceso independientes de audio correspondientes a multiples componentes de audio dual-mono, manteniendo sus marcas de tiempo de presentacion 835. Las tramas de las muestras descodificadas son a continuacion presentadas por la etapa de presentacion de tramas 870 en tiempos identicos, de acuerdo con la marca de tiempo comun que es compartida entre ellas. De este modo, multiples pares de muestras correspondientes a la hora exacta de la muestra situada en el mismo momento del tiempo de presentan juntos, consiguiendo con ello el objetivo de mantener un alineamiento de audio de canal a canal exacto a traves de multiples pares de canales en toda la cadena de procesamiento de codificacion/descodificacion.
De este modo, el esquema completo para la sincronizacion de varios canales de audio utiliza las siguientes caractensticas en el aparato de codificacion:
• Las muestras que estan situadas en el mismo momento del tiempo a la entrada a traves de multiples canales de audio son conformadas en tramas alineadas de muestras de audio para adaptarse a los tamanos de la unidad de acceso comprimida.
• Las tramas de audio alineadas son comprimidas con configuraciones de codificador de audio identicas, preferiblemente asignando dos canales monoaurales (como par) a cada componente de audio comprimido. No obstante, es asimismo posible utilizar canales estereo o canales mono individuales como, o en lugar de, el par dual mono.
• A las unidades de acceso comprimidas se les asignan preferiblemente valores de marcas de tiempo de presentacion identicos, o marcas de tiempo de descodificador (DTS) - Decoder Time Stamps, en ingles) con un retardo de tiempo predeterminado.
• Los componentes de audio comprimidos son transmitidos como componentes de audio comprimidos mono de dos canales convencionales en el flujo de transporte MPEG-2.
En el aparato de descodificacion (es decir, ubicacion de recepcion):
• se descodifican multiples componentes de audio comprimidos, con el resultado de ser multiples conjuntos (es decir, canales descodificados) de tramas descomprimidos de muestras de audio que tienen marcas de tiempo identicas a traves de los canales para cualquier punto dado de los flujos respectivos.
• Las tramas de audio descomprimidas para multiples canales son presentadas a la salida utilizando la marca de tiempo de presentacion de un solo componente, de tal manera que las muestras de audio de salida estan situadas en el mismo momento del tiempo (o en un periodo de tiempo predeterminado despues de un DTS).
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El metodo y aparato descritos anteriormente proporcionan medios mediante los cuales es posible transmits varios canales de audio a traves de un sistema de comunicaciones de tal manera que permanecen sincronizados con otro con una precision de muestra. Los medios anteriores para permitir esto estaban limitados a pares estereo y a codificacion de sonido envolvente, lo que provoca degradaciones en la calidad cuando se concatenan multiples etapas de codificacion. El presente metodo y aparato evitan las degradaciones de la calidad de los sistemas de la tecnica anterior, y niegan la necesidad de soluciones de sonido envolvente mas complejas y en ocasiones patentadas.
Por lo tanto, las realizaciones de la presente invencion proporcionan medios para enviar un audio de multiples canales “sin procesar” (es decir, no mezclado todavfa en forma de sonido envolvente) a traves del mismo flujo de transporte que el video con el que esta relacionado, reduciendo con ello la degradacion en la calidad del sonido debida a la concatenacion, y otros problemas con otros metodos de transporte de audio conocidos previamente. Esto evita asimismo la necesidad de utilizar un procesamiento de sonido envolvente con perdidas antes de la transmision o PCM lineal no comprimido de ancho de banda grande.
La presente invencion es particularmente adecuada para emitir transmision de video de calidad que utiliza audio de multiples canales sin convertirlo en un unico componente (por ejemplo, sonido envolvente 5.1). No obstante, resultara evidente que las realizaciones de la presente invencion pueden ser aplicadas igualmente a flujos de transporte solo de audio, tal como los utilizados para proporcionar sonido de radio de multiples canales u otros similares.
La presente invencion resulta particularmente beneficiosa en sistemas en los que se envfa audio comprimido para su procesamiento en sonido envolvente en otra ubicacion. Esto sucede dado que cuando se utilizan tales fuentes de sonido comprimido en la mezcla envolvente, el desalineamiento de las muestras de audio comprimido puede provocar aberraciones de compresion, lo que a su vez puede provocar desajustes de audio no deseados en la mezcla final de audio envolvente.
Una implementacion tfpica comprendera un aparato de codificacion de acuerdo con una realizacion de la invencion en un extremo de un enlace de comunicaciones, y un aparato de descodificacion de acuerdo con una realizacion de la invencion en el otro extremo. Tales pares de sistema pueden ser repetidos a traves de multiples enlaces de comunicaciones, si se requiere.
El metodo descrito anteriormente puede ser llevado a cabo mediante cualquier hardware adaptado o disenado adecuadamente. Es posible asimismo realizar porciones del metodo en un conjunto de instrucciones, almacenadas en un medio legible por ordenador, que cuando se cargan en un ordenador, un procesador de senal digital (DSP) o similar, hacen que el ordenador lleve a cabo el metodo descrito anteriormente en esta memoria.
Igualmente, el metodo puede ser realizado como un hardware programado especialmente o disenado, un circuito integrado que opera para llevar a cabo el metodo sobre los datos de audio cargados en el citado circuito integrado. El circuito integrado puede estar formado como parte de un dispositivo informatico de proposito general, tal como un PC y otros, o puede estar formado como parte de un dispositivo mas especializado, tal como una consola de juegos, un telefono movil, un dispositivo informatico portatil o un codificador/descodificador de audio/video de hardware.
Una realizacion hardware de ejemplo es la de una matriz de puertas programable en campo (FPGA - Field Programmable Gate Array, en ingles) programada para llevar a cabo el metodo descrito y/o proporcionar el aparato descrito, estando la FPGa situada en una placa hija de un servidor de video montado en un bastidor que se encuentra en un centro de datos, para su utilizacion, por ejemplo, en un sistema de television IPTV y/o, un estudio de television, o una furgoneta de enlace ascendente de video de localizacion que da soporte a un equipo de informativos sobre el terreno.
Otra realizacion hardware de ejemplo de la presente invencion es la de un emisor de audio y video, que comprende un par de transmisor y receptor, en la que el transmisor comprende el aparato de codificacion y el receptor comprende el aparato de descodificacion, en la que cada aparato de codificacion esta realizado como un Circuito integrado espedfico para una aplicacion (ASIC - Application Specific Integrated Circuit, en ingles).
Resultara evidente para un experto en la materia que el orden exacto y el contenido de las etapas llevadas a cabo en el metodo descrito en esta memoria pueden ser alterados de acuerdo con los requisitos de un conjunto particular de parametros de ejecucion, tal como la velocidad de codificacion y otros. Ademas, resultara evidente que diferentes realizaciones del aparato descrito pueden implementar selectivamente ciertas caractensticas de la presente invencion en diferentes combinaciones, de acuerdo con los requisitos de una implementacion particular de la invencion como conjunto. De acuerdo con ello, la numeracion de las reivindicaciones no debe ser considerada como una limitacion estricta de la capacidad de mover caractensticas entre reivindicaciones, y como tales porciones de reivindicaciones dependientes pueden ser utilizadas libremente.
Apendice:
Existe otro metodo de codificacion de audio y que incluye el citado audio codificado en un flujo de transporte digital, que comprende: recibir en la entrada de un codificador una pluralidad de senales situadas en el mismo momento del
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tiempo; asignar marcas de tiempo identicas por unidad de tiempo a todas de la pluralidad de senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo; e incorporar las senales de audio con marcas de tiempo identicas en el flujo de transporte digital.
La etapa de recibir puede comprender, ademas: muestrear las senales situadas en el mismo momento del tiempo para formar tramas de datos de audio de un tamano predeterminado; y alinear las citadas tramas de datos de audio para mantener el que las senales de audio se encuentren en el mismo momento del tiempo; y donde la etapa de asignar marcas de tiempo identicas se lleva a cabo en las tramas alineadas de los datos de audio.
El metodo puede comprender, ademas: comprimir las tramas alineadas de datos de audio con un codificador de audio identico; ajustes de codificacion antes de asignar las marcas de tiempo; y asignar los datos de audio comprimidos y con marcas de tiempo identicas a una pluralidad de canales mono de un flujo de transporte.
La pluralidad de canales mono puede comprender uno o mas componentes de audio dual mono convencionales.
El tamano predeterminado puede ser el tamano de una unidad de acceso en el estandar MPEG, y el flujo de transporte de video puede ser un flujo de transporte MPEG-1 o MPEG-2. Las marcas de tiempo pueden ser marcas de tiempo de presentacion.
La etapa de incorporar el audio en un flujo de video digital puede comprender: multiplexar los datos de audio comprimidos y con marcas de tiempo identicas en un flujo de transporte.
Existe ademas un metodo de descodificacion de un flujo de transporte digital que incluye audio codificado de acuerdo con cualquiera de lo anterior, comprendiendo ademas el metodo: recibir una pluralidad de senales de audio con marcas de tiempo identicas, representativas de una pluralidad de canales de audio individuales situados en el mismo momento del tiempo; detectar las marcas de tiempo para determinar marcas de tiempo compartidas; y producir la pluralidad de canales de audio individuales situados en el mismo momento del tiempo de acuerdo con las marcas de tiempo detectadas como multiples canales.
La pluralidad de senales de audio con marcas de tiempo identicas pueden ser muestreadas y alineadas para formar tramas alineadas de datos de audio, y donde las marcas de tiempo identicas pueden ser aplicadas a las tramas alineadas de datos de audio.
Las tramas alineadas de datos de audio pueden ser comprimidas antes de la asignacion de las marcas de tiempo y el metodo puede comprender, ademas: descomprimir las tramas de datos de audio para producir las senales de audio individuales para su emision.
La etapa de producir la pluralidad de canales de audio individuales situados en el mismo momento del tiempo puede comprender presentar el audio utilizando la marca de tiempo de una sola de las senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo.
El flujo de transporte digital puede ser un flujo de transporte de video digital, y las tramas alineadas de datos de audio pueden comprender paquetes PES.
Existe ademas un aparato de codificacion adaptado para llevar a cabo cualquiera de los metodos de codificacion descritos anteriormente.
Existe ademas un aparato de descodificacion adaptado para llevar a cabo cualquiera de los metodos de descodificacion descritos anteriormente.
Existe ademas un sistema de transporte digital que comprende: al menos un aparato de codificacion tal como el descrito anteriormente; al menos un aparato de descodificacion tal como el descrito anteriormente; y un enlace de comunicaciones entre ellos.
Existe ademas un medio legible por ordenador, que contiene instrucciones, las cuales, cuando son ejecutadas, hacen que la logica del ordenador lleve a cabo cualquiera de los metodos descritos anteriormente.

Claims (17)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de codificacion de audio y de la inclusion del citado audio codificado en un flujo de transporte digital, que comprende:
    recibir, en una entrada de codificador, de una pluralidad de senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo;
    muestrear de la pluralidad de senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo para formar una pluralidad de tramas alineadas de datos de audio de un tamano predeterminado, en el cual tramas alineadas de datos de audio corresponden a un mismo periodo de tiempo;
    comprimir la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio para crear tramas comprimidas;
    asignar marcas de tiempo identicas por unidad de tiempo a las tramas comprimidas; e
    incorporar las tramas comprimidas en una pluralidad de flujos elementales del flujo de transporte digital.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la compresion comprende, ademas:
    comprimir la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio con ajustes de configuracion identicos del codificador de audio antes de la asignacion de las marcas de tiempo identicas; y
    asociar la pluralidad de tramas alineadas a una pluralidad de canales mono del flujo de transporte digital.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2, en el cual la pluralidad de canales mono comprende uno o varios componentes de audio dual mono convencionales.
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el tamano predeterminado es el tamano de una unidad de acceso en el estandar MPEG, y el flujo de transporte de video es un flujo de transporte MPEG-1 o MPEG- 2.
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual las marcas de tiempo son marcas de tiempo de presentacion.
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la etapa de incorporacion comprende, ademas: multiplexar los datos de audio de marcas de tiempo identicas en el flujo de transporte digital.
  7. 7. Procedimiento de descodificacion de un flujo de transporte digital, que comprende: recibir un flujo de transporte digital que incluye audio codificado;
    obtener, a partir de una pluralidad de flujos elementales del flujo de transporte digital, tramas comprimidas;
    descomprimir las tramas comprimidas para crear una pluralidad de tramas alineadas de datos de audio de un tamano predeterminado representativas de una pluralidad de canales de audio individuales situados en el mismo momento del tiempo, en el cual las tramas alineadas de datos de audio corresponden a un mismo periodo de tiempo;
    detectar marcas de tiempo de cada trama de datos de audio entre la pluralidad de tramas de datos de audio para determinar tramas de datos de audio con marcas de tiempo identicas; y
    presentar tramas de datos de audio con marcas de tiempo identicas en tiempos identicos mediante la utilizacion de las marcas de tiempo de las tramas de datos de audio entre la pluralidad de tramas de datos de audio que son representativas de un canal de audio individual entre la pluralidad de canales de audio individuales temporalmente localizados conjuntamente.
  8. 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, en el cual el audio codificado ha sido muestreado y alineado para formar la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio y en el cual las marcas de tiempo identicas han sido aplicadas a la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio.
  9. 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, en el cual el flujo de transporte digital es un flujo de transporte de video digital, y la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio comprende paquetes de PES.
  10. 10. Codificador para la codificacion de un audio y la inclusion del citado audio en un flujo de transporte digital, el codificador comprendiendo:
    un procesador;
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    un medio de almacenamiento legible por ordenador y no transitorio que comprende ademas instrucciones legibles por ordenador, las cuales, cuando son ejecutadas por el procesador, estan configuradas para efectuar:
    la recepcion, en una entrada, de una pluralidad de senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo;
    el muestreo de la pluralidad de senales de audio situadas en el mismo momento del tiempo para formar una pluralidad de tramas alineadas de datos de audio de un tamano predeterminado, en el cual tramas alineadas de datos de audio corresponden a un mismo periodo de tiempo;
    la compresion de la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio para crear tramas comprimidas; la asignacion de marcas de tiempo identicas por unidad de tiempo a las tramas comprimidas; y la incorporacion de las tramas comprimidas en una pluralidad de flujos elementales del flujo de transporte digital.
  11. 11. Codificador de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que las instrucciones legibles por ordenador configuradas para efectuar la compresion, cuando son ejecutadas por el procesador, estan ademas configuradas para efectuar:
    la compresion de la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio con ajustes de configuracion identicos del codificador de audio antes de la asignacion de las marcas de tiempo identicas; y
    la asignacion de la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio a una pluralidad de canales mono del flujo de transporte digital.
  12. 12. Codificador de acuerdo con la reivindicacion 11, en el cual la pluralidad de canales mono comprenden uno o varios componentes de audio mono dual convencionales.
  13. 13. Codificador de acuerdo con la reivindicacion 10, en el cual el tamano predeterminado es el tamano de una unidad de acceso en el estandar MPEG, y el flujo de transporte de video es un flujo de transporte MPEG-1 o MPEG- 2.
  14. 14. Codificador de acuerdo con la reivindicacion 10, en el cual las marcas de tiempo son marcas de tiempo de presentacion.
  15. 15. Codificador de acuerdo con la reivindicacion 10, en el cual las instrucciones legibles por ordenador, cuando son ejecutadas por el procesador, estan ademas configuradas para efectuar la incorporacion del audio en un flujo de video digital mediante:
    multiplexacion de la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio en el flujo de transporte digital.
  16. 16. Descodificador para la descodificacion de un flujo de transporte digital, que comprende: un procesador;
    un medio de almacenamiento legible por ordenador y no transitorio que incluye ademas instrucciones legibles por ordenador, las cuales, cuando son ejecutadas por el procesador, estan configuradas para efectuar:
    la recepcion del flujo de transporte digital que comprende un audio codificado; la obtencion, a partir de una pluralidad de flujos elementales del flujo de transporte digital, de tramas comprimidas;
    la descompresion de las tramas comprimidas para crear una pluralidad de tramas alineadas de datos de audio de un tamano predeterminado representativas de una pluralidad de canales de audio individuales situados en el mismo momento del tiempo, en el cual las tramas alineadas de datos de audio corresponden a un mismo periodo de tiempo;
    la deteccion de las marcas de tiempo de cada trama entre la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio para determinar tramas de datos de audio con marcas de tiempo identicas; y
    la presentacion de tramas de marca de tiempo identicas de datos de audio en momentos identicos mediante la utilizacion de las marcas de tiempo de tramas de datos de audio entre la pluralidad de tramas de datos de audio que son representativas de un canal de audio individual entre la pluralidad de canales de audio individuales situados en el mismo momento del tiempo.
  17. 17. Descodificador de acuerdo con la reivindicacion 16, en el cual el flujo de transporte digital es un flujo de transporte de video digital, y la pluralidad de tramas alineadas de datos de audio comprende paquetes de PES.
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