ES2619277T3 - Detector de transitorio y método para soportar la codificación de una señal de audio - Google Patents

Detector de transitorio y método para soportar la codificación de una señal de audio Download PDF

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ES2619277T3
ES2619277T3 ES08828880.8T ES08828880T ES2619277T3 ES 2619277 T3 ES2619277 T3 ES 2619277T3 ES 08828880 T ES08828880 T ES 08828880T ES 2619277 T3 ES2619277 T3 ES 2619277T3
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Abstract

Detector de transitorio (100) que opera sobre una serie de tramas de una señal de audio, debiendo la citada señal de audio ser codificada mediante un codificador de audio (10) basado en transformada asociado, en el que el citado detector de transitorio comprende: - un medio (110) 5 para analizar una trama n dada de la citada señal de audio para determinar la presencia de un transitorio sobre la base de las características de la señal de audio de la citada trama n dada y, si se detecta un transitorio, generar un indicador de transitorio; - un primer medio para escalar la citada trama n dada mediante una función de ventana para producir una primera trama escalada, en el que la función de ventana abarca una trama n-1 precedente y a una trama n dada y tiene un valor máximo al inicio de la trama n dada y al final de la trama n-1 precedente, mientras que tiene un valor cercano a cero al final de la trama n dada y al inicio de la trama n-1 precedente; - un medio para determinar el indicador de transitorio para la citada trama n dada sobre la base de la primera trama escalada; - un segundo medio para escalar la citada trama n dada mediante la citada función de ventana desplazada una trama hacia delante para abarcar la trama n y la n+1 a tiempo para producir una segunda trama escalada; y - un medio para determinar un indicador de mantenimiento de transitorio sobre la base de la segunda trama escalada; - un medio (120) para señalar el citado indicador de transitorio determinado y el citado indicador de mantenimiento de transitorio determinado al codificador de audio (10) basado en transformada, en el que el codificador de audio (10) basado en transformada utiliza una transformada solapada, en el que el indicador de transitorio para la trama n actual y el indicador de mantenimiento de transitorio para la trama n-1 precedente se utilizan como entrada de un proceso de conmutación de ventana en el codificador de audio (10) basado en transformada para codificar la trama n dada.

Description

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DESCRIPCION
Detector de transitorio y metodo para soportar la codificacion de una senal de audio Sector tecnico
La presente invencion se refiere a un detector de transitorio que opera sobre una senal de audio, y a un metodo para soportar la codificacion de una senal de audio.
Antecedentes
Un codificador es un dispositivo, circuitena o programa informatico que es capaz de analizar una senal tal como una senal de audio y producir una senal en forma codificada. La senal resultante a menudo se utiliza con vistas a transmision, almacenamiento y/o encriptacion. Por otro lado, un descodificador es un dispositivo, circuitena o programa informatico que es capaz de invertir la operacion del codificador, dado que recibe la senal codificada y produce una senal descodificada.
En la mayona de los codificadores de la tecnica tal como los codificadores de audio, cada trama de la senal de entrada se analiza en el dominio de la frecuencia. El resultado de este analisis es cuantificado y codificado y a continuacion transmitido o almacenado, dependiendo de la aplicacion. En el lado de recepcion (o cuando se utiliza la senal codificada almacenada) un procedimiento de descodificacion correspondiente seguido por un procedimiento de smtesis hace posible restaurar la senal en el dominio del tiempo.
A menudo, se emplean codecs para compresion / descompresion de informacion tal como datos de audio y video para una transmision eficiente en canales de comunicacion de ancho de banda limitado.
En concreto, existe una gran necesidad en el mercado de transmitir y almacenar senales de audio a tasas de bits bajas, manteniendo la alta calidad del audio. Por ejemplo, en casos en los que los recursos de transmision o almacenamiento estan limitados, la operacion a baja tasa de bits es un factor de coste esencial. Este es tipicamente el caso, por ejemplo, en aplicaciones de transmision en tiempo real y mensajena en sistemas de comunicacion de telefoma movil.
Un ejemplo general de un sistema de transmision de audio que utiliza codificacion y descodificacion de audio se ilustra esquematicamente en la figura 1. El sistema global comprende basicamente un codificador de audio 10 y un modulo de transmision (TX) 20 en el lado transmisor, y un modulo de recepcion (RX) 30 y un descodificador de audio 40 en el lado receptor.
Una senal de audio se puede considerar casi estacionaria, es decir, estacionaria durante periodos cortos de tiempo. Por ejemplo, un codec de audio basado en transformada divide la senal en periodos de tiempo cortos, tramas, y se basa en la caractenstica de ser casi estacionaria para conseguir una compresion eficiente.
La senal de audio puede contener varios cambios rapidos en el espectro de la frecuencia o en la amplitud, llamados transitorios. Es deseable detectar estos transitorios de tal manera que el codec de audio pueda tomar acciones adecuadas para evitar las aberraciones audibles que los transitorios pueden provocar, por ejemplo, en los codecs de audio basados en transformada (por ejemplo, el efecto pre-eco; es decir, cuantificacion del ruido extendida en el tiempo).
Por esta razon, se utiliza un detector de transitorio en conexion con el codec de audio. El detector de transitorio analiza la senal de audio y es responsable de senalar al codificador los transitorios detectados. Existen detectores de transitorio que operan en el dominio del tiempo, asf como detectores de transitorio que operan en el dominio de la frecuencia.
Por ejemplo, un detector de transitorio esta habitualmente incluido en los codecs de audio como entrada al modulo de conmutacion de ventana [1, 2]
Los documentos de MARINA BOSI et al.: “Describing and complexity estimation of the NBC advanced blockswitching scheme (ABS)”, 35. Reunion del MPEG; -; Tampere; Motion picture expert group of ISO / IEC JTC1 / SC29 / WG11)” n° M1114, 2 de julio de 1996, describen una conmutacion de ventana en respuesta a un transitorio.
El documento D2 (US 20050075861) describe un esquema de conmutacion de ventana en el que la conmutacion ocurre en una trama actual o en una trama siguiente, sobre la base de las propiedades de las tramas tanto actual como siguiente.
Compendio
No obstante, existe una demanda general de una codificacion de audio mas eficiente y mejores mecanismos y realizaciones para soportar la codificacion de audio que incluya detectores de transitorio.
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Un objetivo general de la presente invencion, que se presenta en las reivindicaciones adjuntas, es dar a conocer un detector de transitorio mejorado que opera sobre una senal de audio.
Asimismo, un objetivo es dar a conocer un metodo para soportar la codificacion de una senal de audio.
Los inventores han reconocido que cuando se realiza la deteccion de un transitorio en el dominio del tiempo y el codec opera basandose en una transformada solapada, un transitorio en una trama dada afectara tambien a la codificacion de una trama siguiente. Una idea basica de la invencion es, por lo tanto, dar a conocer un detector de transitorio que analiza una trama n dada de la senal de audio de entrada para determinar, sobre la base de las caractensticas de la senal de audio de la trama n dada, un indicador de mantenimiento de transitorio para una trama n+1 siguiente, y senala el indicador de mantenimiento de transitorio determinado a un codificador de audio asociado para permitir una codificacion adecuada de la trama n+1 siguiente.
Preferiblemente, cuando las caractensticas de la senal de audio de la trama n incluyen caractensticas representativas de un transitorio, el detector de transitorio determina un indicador de mantenimiento de transitorio indicando un transitorio para la trama n+1 siguiente.
En la practica, de este modo es posible configurar el detector de transitorio de tal manera que, si un transitorio es detectado y senalado al codec para una trama actual, el detector de transitorio asignara tambien un mantenimiento de transitorio que es relevante para la trama siguiente. De esta manera, se puede asegurar que se toman acciones de codificacion adecuadas, cuando el codec opera sobre la base de una transformada solapada, tambien para la trama siguiente.
La invencion cubre tanto un detector de transitorio como un metodo en un detector de transitorio.
Otras ventajas ofrecidas por la invencion resultaran evidentes con la lectura de la descripcion siguiente de realizaciones de la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion, junto con otros objetivos y ventajas de la misma, se comprendera mejor por referencia a la siguiente descripcion tomada junto con los dibujos que se acompanan, en los cuales:
La figura 1 es un diagrama de bloques esquematico que ilustra un ejemplo general de un sistema de transmision de audio que utiliza codificacion y descodificacion de audio.
La figura 2 es un diagrama de bloques esquematico que ilustra un detector de transitorio nuevo en asociacion con un codificador de audio.
Las figuras 3A - B son diagramas esquematicos que ilustran como un transitorio en una trama n de entrada dada puede afectar a la codificacion de una trama siguiente.
La figura 4 es un diagrama de flujo esquematico de un metodo para soportar la codificacion de una senal de audio.
La figura 5 es un diagrama esquematico que ilustra un ejemplo de como una trama se puede dividir en bloques con vistas al calculo de la potencia.
La figura 6 es un diagrama esquematico que ilustra un ejemplo de un detector de transitorio con filtrado de paso alto.
La figura 7 es un diagrama esquematico que ilustra un ejemplo de un detector de transitorio con una comprobacion de mantenimiento de transitorio.
Las figuras 8A - B son diagramas esquematicos que ilustran un primer ejemplo de un transitorio y el efecto de la ubicacion del transitorio y/o la funcion de ventana para la indicacion de mantenimiento.
Las figuras 9A - B son diagramas esquematicos que ilustran un segundo ejemplo de un transitorio y el efecto de la ubicacion del transitorio y/o la funcion de ventana para la indicacion de mantenimiento.
Las figuras 10A - B son diagramas esquematicos que ilustran un tercer ejemplo de un transitorio y el efecto de la ubicacion del transitorio y/o la funcion de ventana para la indicacion de mantenimiento.
La figura 11 es un diagrama de bloques de un codificador de ejemplo adecuado para extension de banda completa.
La figura 12 es un diagrama de bloques de un descodificador de ejemplo adecuado para extension de banda completa.
Descripcion detallada de realizaciones
En los dibujos, se utilizaran los mismos caracteres de referencia para elementos correspondientes o similares.
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Tal como se ha mencionado previamente, es deseable detectar transitorios en una senal de audio, de tal manera que el codec de audio pueda tomar las acciones adecuadas para evitar las aberraciones audibles que los transitorios pueden provocar, por ejemplo, en los codecs de audio basados en transformadas (por ejemplo, el efecto pre-eco) y, de manera mas general, los codificadores de audio que operan basandose en una transformada solapada. Los pre- ecos ocurren generalmente cuando una senal con un ataque abrupto se inicia cerca del extremo de un bloque de transformada inmediatamente despues de una region de baja energfa. En general, un transitorio se caracteriza por un repentino cambio en caractensticas de la senal de audio tales como amplitud y/o potencia medidas en el dominio del tiempo y/o el dominio de la frecuencia. Preferiblemente, el codificador de audio esta configurado para realizar una codificacion basada en transformada adaptada especialmente para transitorios (modo de codificacion de transitorio) cuando se detecta un transitorio para una trama de entrada. Existen varias estrategias convencionales diferentes para codificar transitorios.
No obstante, los inventores han reconocido que cuando la deteccion de transitorio se lleva a cabo en el dominio del tiempo y el codec opera sobre la base de una transformada solapada, un transitorio en una trama dada afectara tambien a la codificacion de una trama siguiente. Sobre la base de esta incursion en la operacion de un codec de transformada solapada, se introduce un detector de transitorio nuevo.
La figura 2 es un diagrama de bloques esquematico que ilustra un detector de transitorio nuevo en asociacion con un codificador de audio. El detector de transitorio 100 de la figura 2 basicamente incluye un analizador 110 y un modulo de senalacion 120. La senal de audio que se va a codificar mediante un codificador de audio 10 asociado se transfiere tambien como entrada al detector de transitorio 100. Habitualmente, el detector de transitorio es operable para detectar un transitorio en una trama de entrada actual de la senal de audio y senalar el transitorio al codificador de audio para una adecuada codificacion de la trama actual. En este ejemplo, el codificador de audio 10 es preferiblemente un codificador basado en transformada que utiliza una transformada solapada.
El analizador 110 lleva a cabo un analisis adecuado de la senal basandose en la senal de audio recibida. Preferiblemente, el detector de transitorio 100 analiza una trama n dada de la senal de audio para determinar, sobre la base de las caractensticas de la senal de audio de la trama n dada, un indicador de mantenimiento de transitorio para una trama n+1 siguiente en un modulo indicador de mantenimiento 112 nuevo del analizador 110. El modulo de senalacion 120 es operable para senalar el indicador de mantenimiento de transitorio determinado al codificador de audio 10 asociado para permitir una codificacion adecuada de la trama n+1 siguiente. Se puede utilizar cualquier medida de deteccion de transitorio adecuada como la relacion de la energfa de corto a largo plazo.
De este modo, es posible que el detector de transitorio 100 senale no solo un transitorio para la trama n actual, sino tambien un indicador de mantenimiento de transitorio para una trama n+1 siguiente basandose en un analisis de la trama n actual.
Tal como se ilustra en las figuras 3A - B, un transitorio en una trama de entrada dada puede afectar a la codificacion de una trama siguiente cuando el codificador opera sobre la base de una transformada solapada.
Por ejemplo, los codificadores de audio basados en transformada estan construidos habitualmente alrededor de una transformada del dominio del tiempo a la frecuencia, tal como una DCT (Transformada discontinua del coseno - Discrete Cosine Transform, en ingles), una transformada discontinua del coseno modificada (MDCT - Modified Discrete Cosine Transform, en ingles) o una transformada solapada distinta de la MDCT. Una caractenstica comun de los codificadores de audio basados en transformada es que operan sobre bloques de muestras superpuestos; tramas superpuestas.
Las figuras 3A - B ilustran las tramas de entrada de una senal de audio y, tambien, las llamadas tramas superpuestas utilizadas como entrada al codificador de audio.
En la figura 3A, se muestran dos tramas de entrada de audio consecutivas, la trama n-1 y la trama n. La entrada para la codificacion de audio basada en transformada en relacion a la trama de entrada n se forma mediante las tramas n y n-1. En este ejemplo, la trama de entrada n incluye un transitorio, y la entrada para la codificacion de audio basada en transformada incluira naturalmente el transitorio.
En la figura 3B, se muestran dos tramas de entrada de audio consecutivas, la trama n y la trama n+1. La entrada para la codificacion de audio basada en transformada en relacion a la trama de entrada n+1 se forma mediante las tramas n y n+1. Tal como se puede ver a partir de la figura 3B, el transitorio de la trama n estara presente tambien en la entrada a la transformada para codificacion en relacion a la trama n+1.
Se debe observar que la entrada a la transformada para la codificacion de la trama n y la entrada a la transformada para la codificacion de la trama n+1 se solapan. De ah la razon para referirse a estos bloques mas largos de entrada a la transformada como tramas solapadas.
Si la deteccion de un transitorio se lleva a cabo en el dominio del tiempo y el codec opera con transformadas solapadas, tales como la transformada discontinua del coseno modificada (MDCT), un transitorio en la trama de entrada aparecera tambien en la trama siguiente.
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Dado que el transitorio esta codificado no solo en la trama en la que ha sido detectado, sino tambien en la trama siguiente, se sugiere introducir un mantenimiento en el detector de transitorio. El mantenimiento implica que, si un transitorio se detecta y senala al codec para la trama actual, entonces, el detector de transitorio senalara tambien al codec que se ha detectado un transitorio en la trama siguiente.
De esta manera se puede asegurar que se toman acciones de codificacion adecuadas tambien para la trama siguiente. Cuando se senala un indicador de mantenimiento que indica un transitorio desde el modulo de senalacion 120 del detector de transitorio 100 al codificador de audio 10, el codificador 10 realiza una llamada codificacion de transitorio de la trama n+1; es decir, utilizando un modo de codificacion llamado de transitorio adaptado para la codificacion de un bloque de trama solapado que incluye un transitorio.
Acciones de codificacion adecuadas en el llamado modo de codificacion de transitorio podnan ser, por ejemplo, disminuir la longitud de la transformada para mejorar la resolucion en el tiempo a costa de una peor resolucion de frecuencia. Esto se puede realizar, por ejemplo, llevando a cabo un solape en el dominio del tiempo (TDA - Time- Domain Aliasing, en ingles) basado en una trama solapada para generar una trama solapada en el dominio del tiempo correspondiente, y realizar una segmentacion en el tiempo basada en la trama solapada en el dominio del tiempo para generar al menos dos segmentos, denominados tambien subtramas. Basandose en estos segmentos, a continuacion, se puede llevar a cabo el analisis espectral basado en transformada para obtener, para cada segmento, coeficientes representativos del contenido en frecuencia del segmento.
Se debe entender que incluso si no se detecta ningun transitorio mediante el detector de transitorio 100 sobre la base de las caractensticas de la senal de audio de la trama de entrada n+1 (vease la figura 3B), en cualquier caso, se puede senalar una indicacion de mantenimiento de transitorio al codificador de audio 10 sobre la base del mantenimiento que se origina a partir de un transitorio detectado en la trama n. Esto hace correr un contador a la tendencia predominante en la tecnica anterior de basarse unicamente en la deteccion convencional de transitorio sobre la base de las caractensticas de la senal de audio en la trama de entrada mas reciente en consideracion por parte del detector de transitorio. Con un detector de transitorio de acuerdo con la tecnica anterior, no se detectara ningun transitorio para la trama n+1 (figura 3B) y, por ello, el codificador de audio asociado no utilizara un modo de codificacion de transitorio, lo que resulta en aberraciones audibles tales como el molesto pre-eco.
Con referencia al diagrama de flujo esquematico de ejemplo de la figura 4, un soporte mejorado para la codificacion eficiente del audio se puede resumir como sigue:
En la etapa S1, se recibe una senal de audio. En la etapa S2, se analiza una trama dada para determinar, sobre la base de las caractensticas de una senal de audio de la trama n dada, un indicador de mantenimiento de transitorio para una trama n+1 siguiente. En la etapa S3, el indicador de mantenimiento de transitorio se senala a un codificador de audio asociado para permitir acciones apropiadas de codificacion con respecto a la trama n+1 siguiente de la senal de audio.
Tal como se ha indicado anteriormente, el valor del indicador de mantenimiento de transitorio se determina preferiblemente dependiendo de la existencia de las caractensticas de la senal de audio representativas de un transitorio dentro de una trama de entrada n dada que esta en proceso de analisis. El valor del indicador de mantenimiento se puede expresar de muchas maneras diferentes, incluidas Verdadero / Falso, 1/0 +1/-1 y cierto numero de otras representaciones equivalentes.
Para una mejor compresion de la invencion, se describiran a continuacion mas ejemplos detalladas del analisis de senal y mecanismos de deteccion.
Calculo de la energfa por bloques
Como ejemplo, un detector de transitorio puede estar basado en las fluctuaciones en la potencia en la senal de audio. Por ejemplo, la trama de audio que se va a codificar puede estar dividida en varios bloques, tal como se ilustra en la figura 5. En cada bloque, i, se calcula la potencia a corto plazo, Pst (i) (Short Term, en ingles).
Se puede calcular una potencia a largo plazo, Plt (i) (Long Term, en ingles) mediante un filtro IIR simple, Plt (i) = aPlt (i-1) + (1-a)Pst (i), donde a es un factor de olvido.
Cuando el cociente Pst(i) / Plt(i-1) supera un cierto umbral, el detector de transitorio senala que se ha encontrado un transitorio en el bloque i.
Expresado en terminos de energfa; para cada bloque, se lleva a cabo una comparacion entre la energfa a corto plazo E(n) y la energfa a largo plazo Eu-(n). Un transitorio se puede considerar detectado siempre que la relacion de energfa esta por encima de un cierto umbral:
E(n) > RELACION x En-(n),
donde RELACION es un umbral de la relacion de energfa que se puede establecer en algun valor adecuado tal como, por ejemplo, 7,8 dB.
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Esto es meramente un ejemplo de una medicion de deteccion, y la invencion no esta limitada al mismo.
Filtro de paso alto y pasos por cero
Dado que los bloques de la trama de audio son cortos, existe el riesgo de que el detector de transitorio anterior se active debido a senales estacionarias en las que las fluctuaciones de una funcion seno de baja frecuencia parecen cambios rapidos de potencia.
Este problema se puede evitar anadiendo un filtro de paso alto antes del calculo de la potencia, tal como se ilustra en el ejemplo de la figura 6. El detector de transitorio 100 de la figura 6 comprende un filtro de paso alto 113, un modulo de calculo de energfa de bloque 114, un modulo de promedio a largo plazo 115 y un modulo de comparacion con umbral 116, para proporcionar una indicacion de EsTransitorio para la trama n. El filtro de paso alto 113 elimina las bajas frecuencias, lo que resulta en un calculo de la potencia solo de las frecuencias mas altas.
Otra posible solucion al problema podna ser calcular el numero de pasos por cero en el bloque analizado. Si el numero de pasos por cero es bajo, se supone que la senal solo contiene bajas frecuencias y el detector de transitorio decidira aumentar el valor del umbral o considerar el bloque como sin transitorios.
La figura 7 es un diagrama esquematico que ilustra un ejemplo de un detector de transitorio con una comprobacion de mantenimiento de transitorio de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la invencion. El detector de transitorio 100 de la figura 7 comprende un filtro de paso alto 113, un modulo de calculo de la energfa de bloque 114, un modulo de promedio a largo plazo 115, un modulo de comparacion con umbral 116 y un modulo 112 para comprobar un mantenimiento de transitorio para proporcionar una indicacion de mantenimiento de Es Transitorio para la trama n+1 siguiente.
Deteccion de transitorio / mantenimiento dependiente de la funcion de ventana y/o la ubicacion.
Opcionalmente, el analizador de senal del detector de transitorio se puede configurar para determinar el valor del indicador de mantenimiento de transitorio no solo dependiendo de la existencia de un transitorio, sino tambien de la dependencia de una funcion de ventana predeterminada y/o de la ubicacion del transitorio dentro de la trama en proceso de analisis.
Antes de la transformacion en el codificador de audio, la senal de audio es habitualmente multiplicada por una funcion de ventana. En el caso de los codecs basados en la transformada discontinua del coseno modificada (MDCT), la funcion de ventana se denomina a menudo ventana de seno, pero podna ser tambien una ventana de Kaiser- Bessel o alguna otra funcion de ventana.
Las funciones de ventana generalmente tienen un valor maximo al inicio de la trama actual y al final de la trama precedente, mientras que al final de la trama actual y al inicio de la trama precedente son cercanos a cero.
Esto significa que un transitorio cerca del extremo de la trama actual sera suprimido por la funcion de ventana y, por lo tanto, sera menos importante senalarlo al codificador. Si el transitorio se suprime lo suficiente, puede incluso resultar beneficioso no senalar al codificador que se ha detectado un transitorio.
No obstante, cuando se va a codificar la siguiente trama, el transitorio estara al final de la trama precedente, es decir, situado cerca del maximo de la funcion de ventana, y es esencial que al codificador se le senale que se ha detectado un transitorio.
Un transitorio detectado cerca del final de una trama debena, por lo tanto, resultar en un mantenimiento ajustado a 1 (o representacion equivalente), y no se senala al codificador la deteccion de ningun transitorio. De esta manera, el detector de transitorio senala que se ha detectado un transitorio en la trama siguiente.
De manera similar, si se detecta un transitorio al inicio de una trama, el detector de transitorio debe senalar que se ha detectado un transitorio, pero debe ajustar el mantenimiento a 0 (o representacion equivalente), dado que el transitorio sera suprimido por la funcion de ventana cuando se codifica la siguiente trama.
Un transitorio situado en el centro de la trama aparecera tanto en la trama actual como en la trama siguiente. Por lo tanto, se debena senalar “Transitorio detectado” y ajustar el mantenimiento a 1.
Tabla 1: Decisiones del detector de transitorio dependiendo de la ubicacion del transitorio.
Transitorio detectado en
Senalar transitorio Mantenimiento
Inicio de la trama
1 0
Centro de la trama
1 1
Final de la trama
0 1
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Las fronteras exactas entre “Inicio de la trama”, “Centro de la trama” y “Final de la trama” se eligen preferiblemente con respecto a la funcion de ventana.
Se debe entender, asimismo, que la representacion 1/0 de la tabla 1 se utiliza meramente como ejemplo. En realidad, se puede utilizar cualquier representacion adecuada, incluida verdadero / falso y +1/-1 para indicar mantenimiento / no mantenimiento. Incluso es posible utilizar representaciones no binarias tales como indicaciones de probabilidad.
En otras palabras, el detector de transitorio puede estar configurado para determinar un indicador de mantenimiento de transitorio indicando un transitorio para la trama siguiente n+1 si las caractensticas de la senal de audio representativas de un transitorio en la trama n son detectables tras la operacion de puesta en ventana basada en una funcion de ventana. El detector de transitorio puede estar asimismo configurado para determinar un indicador de mantenimiento que no indica un transitorio para la siguiente trama n+1 si las caractensticas de la senal de audio representativas de un transitorio en la trama n se suprimen tras una operacion de puesta en ventana basada en la funcion de ventana. La funcion de ventana generalmente corresponde a la funcion de ventana (que cubre al menos dos tramas) utilizada para codificar mediante transformada la trama n en el codificador de audio asociado, pero desplazada hacia delante en el tiempo, tal como se explicara a continuacion.
Esta invencion introduce una decision logica que modifica una deteccion primaria de transitorio con el fin de ajustar la decision para tratar con tramas solapadas. Esto se basa en el hecho de que ciertos transitorios que dependen de la ocurrencia en el tiempo no necesitan ser manejados de una manera especial. Para dichos casos la invencion anulara la decision primaria y senalara que no existe ningun transitorio. En general, la invencion modificana la deteccion primaria del transitorio para ajustar la decision basandose en la aplicacion espedfica.
Las figuras 8A - B son diagramas esquematicos que ilustran un primer ejemplo de un transitorio y el efecto de la ubicacion del transitorio y/o de la funcion de ventana para la indicacion de mantenimiento.
La figura 8A muestra la trama n-1 y la trama n utilizadas como entrada a la transformada junto con una funcion de ventana de ejemplo utilizada antes de la aplicacion de la transformada. Un transitorio esta presente en la trama n (centro de la trama), y tras una operacion de ventana utilizando la funcion de ventana seleccionada, el transitorio es aun detectable en este ejemplo concreto. Por ello, el codificador de deteccion de transitorio TD (Transient Detection, en ingles) se ajusta al valor de 1.
Con vistas a la indicacion de mantenimiento, se utiliza la trama n como trama de analisis, pero la funcion de ventana se desplaza una trama hacia delante, tal como se ilustra en la figura 8B. En este ejemplo concreto, el transitorio de la trama n es asimismo detectable tras la puesta en ventana mediante la funcion de ventana desplazada y, por lo tanto, la indicacion de mantenimiento HO (HangOver, en ingles) se ajusta al valor de 1.
Las figuras 9A - B son diagramas esquematicos que ilustran un segundo ejemplo de un transitorio y el efecto de la ubicacion del transitorio y/o de la funcion de ventana para la indicacion de mantenimiento.
Tras una operacion de ventana utilizando la funcion de ventana seleccionada, el transitorio de la trama n (inicio de la trama) es detectable en el ejemplo de la figura 9A. Por ello, el indicador de deteccion de transitorio TD es ajustado al valor de 1.
En el ejemplo de la figura 9B, el transitorio de la trama n se suprime mediante la funcion de ventana desplazada y, por lo tanto, la indicacion de mantenimiento HO se ajusta al valor de 0.
Las figuras 10A - B son diagramas esquematicos que ilustran un tercer ejemplo de un transitorio y el efecto de la ubicacion del transitorio y/o de la funcion de ventana para la indicacion de mantenimiento.
En el ejemplo de la figura 10A, el transitorio de la trama n (final de la trama) se suprime mediante la funcion de ventana de transformada y, por lo tanto, el indicador de mantenimiento de transitorio tD es ajustado a 0.
Tal como se ilustra en el ejemplo de la figura 10B, el transitorio de la trama n es detectable tras la aplicacion de una ventana mediante la funcion de ventana desplazada y, por lo tanto, la indicacion de mantenimiento HO es ajustada a 1.
El concepto anterior se podna mejorar adaptando todavfa mas la deteccion de transitorio a la funcion de ventana seleccionada.
En una realizacion, antes de dividir la energfa a corto plazo por la energfa a largo plazo y de comparar el cociente con el umbral, la energfa a corto plazo se podna escalar mediante la funcion de ventana en el bloque actual. La energfa a largo plazo se actualiza aun con la version sin escalar de la energfa a corto plazo. Si la energfa a corto plazo dividida por la energfa a largo plazo supera el umbral, el detector de transitorio senala que se detecta un transitorio.
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De manera similar, la energfa a corto plazo se escala mediante la funcion de ventana en la posicion del bloque desplazado una longitud de trama (la posicion del bloque cuando se codifica la siguiente trama). Si la ene^a a corto plazo escalada dividida por la energfa a largo plazo supera el umbral, el detector de transitorio ajusta el mantenimiento a 1; si no, a 0.
En otra realizacion, el detector de transitorio comprende un medio para escalar la trama n mediante la funcion de ventana seleccionada para producir una primera trama escalada, estando el medio para determinar un indicador de transitorio para la trama n basado en la primera trama escalada, estando el medio para escalar la trama n mediante la funcion de ventana desplazado una trama hacia delante en el tiempo para producir una segunda trama escalada, y estando el medio para determinar un indicador de mantenimiento de transitorio para la siguiente trama n+1 basado en la segunda trama escalada.
A continuacion, se describira un ejemplo en relacion con una realizacion de codec de ejemplo espedfica y no limitativa para el documento “ITU-T G.722.1 fullband codec extension”, renombrado ahora al estandar ITU-T G.719. En este ejemplo concreto, el codec se presenta como un codec de audio basado en transformada de baja complejidad, que opera preferiblemente a una tasa de muestreo de 48 kHz y ofrece un ancho de banda de audio que va de 20 Hz a 20 kHz. El codificador procesa las senales de entrada PCM lineales de 16 bits en tramas de 20 ms y el codec tiene un retardo total de 40 ms. El algoritmo de codificacion se basa preferiblemente en codificacion de transformada con resolucion adaptativa en el tiempo, asignacion adaptativa en bits y cuantificacion del vector de reticula de baja complejidad. Ademas, el descodificador puede reemplazar los componentes del espectro no codificados por un relleno de ruido adaptativo de senal o extension del ancho de banda.
La figura 11 es un diagrama de bloques de un codificador de ejemplo adecuado para senales de banda completa. La senal de entrada muestreada a 48 kHz se procesa a traves de un detector de transitorio. Dependiendo de la deteccion de un transitorio, se aplica una transformada de alta resolucion en frecuencia o de baja resolucion en frecuencia (alta resolucion temporal) sobre la trama de la senal de entrada. La transformada adaptativa se basa preferiblemente en una transformada discontinua del coseno modificada (MDCT) en caso de tramas estacionarias. Para tramas no estacionarias se utiliza una transformada de mayor resolucion temporal (basada en el solape en el dominio del tiempo y en la segmentacion en el tiempo) sin necesidad de un retardo adicional y con muy poco coste de complejidad. Las tramas no estacionarias preferiblemente tienen una resolucion temporal equivalente a tramas de 5 ms (aunque es posible seleccionar cualquier resolucion arbitraria).
Una transitorio detectado en una cierta trama activara asimismo un transitorio en la trama siguiente. La salida del detector de transitorio es una marca, por ejemplo, denotada EsTransitorio. La marca se ajusta al valor 1 o al valor logico VERDADERO o representacion equivalente si se detecta un transitorio, o se ajusta al valor 0 o al valor logico FALSO o representacion equivalente (si no se detecta ningun transitorio).
Puede ser beneficioso agrupar los coeficientes espectrales obtenidos en bandas de longitudes diferentes. La norma de cada banda se estima y la envoltura espectral resultante consistente en las normas de todas las bandas se cuantifica y codifica. Los coeficientes son normalizados a continuacion mediante las normas cuantificadas. Las normas cuantificadas se ajustan mas sobre la base de la ponderacion espectral adaptativa, y se utilizan como entrada para la asignacion de bits. Los coeficientes espectrales normalizados son cuantificados mediante el vector de reticula y codificados sobre la base de los bits asignados para cada banda de frecuencia. El nivel de los coeficientes espectrales no codificados se estima, codifica y transmite al descodificador. La codificacion de Huffman se aplica preferiblemente a los indices de cuantificacion tanto para los coeficientes espectrales codificados como para las normas codificadas.
La figura 12 es un diagrama de bloques de un descodificador de ejemplo adecuado para senales de banda completa. La marca de transitorio se descodifica primero, lo que indica la configuracion de la trama, es decir, estacionaria o transitoria. La envoltura espectral se descodifica y se utilizan los mismos algoritmos de exactitud de bit, ajustes de norma y asignacion de bit en el descodificador para recalcular la asignacion de bits, lo que es esencial para los indices de cuantificacion de descodificacion de los coeficientes de normalizados de la transformada.
Tras la descuantificacion, se regeneran los coeficientes espectrales no codificados de baja frecuencia (bits cero asignados) preferiblemente utilizando un libro de codigos de relleno espectral construidos a partir de los coeficientes espectrales recibidos (coeficientes espectrales con asignacion de bits distintos de cero).
El mdice del ajuste del nivel de ruido se puede utilizar para ajustar el nivel de los coeficientes regenerados. Los coeficientes espectrales no codificados de alta frecuencia se regeneran preferiblemente utilizando extension de ancho de banda.
Los coeficientes espectrales descodificados y los coeficientes espectrales regenerados se mezclan para conseguir un espectro normalizado. Se aplica la envoltura espectral descodificada, produciendo el espectro de banda completa descodificado.
Finalmente, se aplica la transformada inversa para recuperar la senal descodificada en el dominio del tiempo. Esto se lleva a cabo preferiblemente aplicando la transformada discontinua del coseno modificada inversa (iMDCT -
Inverse MDCT, en ingles) para modos estacionarios, o la inversa de la transformada de la mayor resolucion temporal para el modo transitorio.
El algoritmo adaptado para la extension de banda completa se basa en la tecnologfa de la codificacion mediante transformada adaptativa. Opera sobre tramas de 20 ms del audio de entrada y salida. Dado que la ventana de la 5 transformada (longitud de la funcion base) es de 40 ms y que se utiliza un 50% de solape entre tramas de entrada y de salida sucesivas, el tamano efectivo de la memoria temporal de anticipacion es de 20 ms. Por ello, el retardo algontmico global es de 40 ms, que es la suma del tamano de la trama mas el tamano de la anticipacion. Todos los demas retardos adicionales experimentados durante el uso de un codec de ITU-T G.719 se deben a retardos informaticos y/o de transmision en la red.
10 Las ventajas de las disposiciones descritas anteriormente incluyen baja complejidad, calculo en el dominio del tiempo (no se requiere calculo espectral) y/o compatibilidad con transformadas solapadas basadas en el valor del mantenimiento.
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Claims (4)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Detector de transitorio (100) que opera sobre una serie de tramas de una senal de audio, debiendo la citada senal de audio ser codificada mediante un codificador de audio (10) basado en transformada asociado, en el que el citado detector de transitorio comprende:
    - un medio (110) para analizar una trama n dada de la citada senal de audio para determinar la presencia de un transitorio sobre la base de las caractensticas de la senal de audio de la citada trama n dada y, si se detecta un transitorio, generar un indicador de transitorio;
    - un primer medio para escalar la citada trama n dada mediante una funcion de ventana para producir una primera trama escalada, en el que la funcion de ventana abarca una trama n-1 precedente y a una trama n dada y tiene un valor maximo al inicio de la trama n dada y al final de la trama n-1 precedente, mientras que tiene un valor cercano a cero al final de la trama n dada y al inicio de la trama n-1 precedente;
    - un medio para determinar el indicador de transitorio para la citada trama n dada sobre la base de la primera trama escalada;
    - un segundo medio para escalar la citada trama n dada mediante la citada funcion de ventana desplazada una trama hacia delante para abarcar la trama n y la n+1 a tiempo para producir una segunda trama escalada; y
    - un medio para determinar un indicador de mantenimiento de transitorio sobre la base de la segunda trama escalada;
    - un medio (120) para senalar el citado indicador de transitorio determinado y el citado indicador de mantenimiento de transitorio determinado al codificador de audio (10) basado en transformada, en el que el codificador de audio (10) basado en transformada utiliza una transformada solapada, en el que el indicador de transitorio para la trama n actual y el indicador de mantenimiento de transitorio para la trama n-1 precedente se utilizan como entrada de un proceso de conmutacion de ventana en el codificador de audio (10) basado en transformada para codificar la trama n dada.
  2. 2. - El detector de transitorio de la reivindicacion 1, en el que la citada funcion de ventana corresponde a una funcion de ventana utilizada para codificacion mediante transformada de la trama n de la citada senal de audio en el citado codificador de audio (10) asociado.
  3. 3. - Metodo en un detector de transitorio, operando el metodo sobre series de tramas de una senal de audio, comprendiendo el citado metodo las etapas de:
    - recibir (S1) la citada senal de audio;
    - analizar (S2) una trama n dada de la citada senal de audio para determinar, sobre la base de las caractensticas de la senal de audio de la citada trama n dada, un indicador de transitorio;
    - un primer escalado de la citada trama n dada mediante una funcion de ventana para producir una primera trama escalada, en el que la funcion de ventana abarca una trama n-1 precedente y la trama n dada, y tiene un valor maximo al inicio de la trama n dada y al final de la trama n-1 precedente, mientras que al final de la trama n dada y al inicio de la trama n-1 precedente es cercano a cero;
    - determinar el indicador de transitorio para la citada trama n dada basandose en la primera trama escalada;
    - un segundo escalado de la citada trama n dada mediante la citada funcion de ventana desplazada una trama hacia delante para abarcar las tramas n y n+1 a tiempo para producir una segunda trama escalada; y
    - determinar un indicador de mantenimiento de transitorio basandose en la segunda trama escalada;
    - senalar (S3) el citado indicador de transitorio y el citado indicador de mantenimiento de transitorio a un codificador de audio (10) basado en transformada asociado, en el que el codificador de audio (10) basado en transformada utiliza una transformada solapada, mediante la cual el codificador de audio se configura para codificar la trama n dada de la citada senal de audio utilizando el citado indicador de transitorio y el citado indicador de mantenimiento de transitorio como entrada de un proceso de conmutacion de ventana en la codificacion basada en transformada.
  4. 4. - El metodo de la reivindicacion 3, en el que la citada senalacion del citado indicador de transitorio permite al codificador de audio realizar, cuando se senala un indicador que indica un transitorio, codificar la siguiente trama n+1 en un modo de codificacion adaptado para la codificacion de una trama que incluye un transitorio, y las citadas acciones de codificacion incluyen, cuando se senala un indicador que indica un transitorio, disminuir la longitud de la transformada para mejorar la resolucion en el tiempo de la transformacion, y el citado codificador de audio es un codificador basado en transformada que utiliza una transformada solapada.
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