PT2684190E - Preenchimento de sub-vectores não codificados em sinais de aúdio codificados por transformação - Google Patents

Preenchimento de sub-vectores não codificados em sinais de aúdio codificados por transformação Download PDF

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Volodya Grancharov
Sebastian Näslund
Sigurdur Sverrisson
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Ericsson Telefon Ab L M
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Description

DESCRIÇÃO "PREENCHIMENTO DE SUB-VECTORES NÃO CODIFICADOS EM SINAIS DE AUDIO CODIFICADOS POR TRANSFORMAÇÃO"
Campo técnico A presente tecnologia refere-se à codificação de sinais de áudio e, especialmente, ao preenchimento de sub-vectores não codificados em sinais de áudio codificados por transformação.
Antecedentes
Encontra-se ilustrado na figura 1 um sistema codificador/descodificador típico baseado na codificação por transformação.
Os passos principais na codificação por transformação são: A. Transformar uma trama de áudio curta (20-40 ms) num domínio de frequência, por exemplo, através da transformação modificada discreta de co-seno (MDCT). B. Dividir o vector MDCT X(k) em várias bandas (sub-vectores SVl, SV2, ...), tal como ilustrado na figura 2. Tipicamente a largura das bandas aumenta no sentido das frequências mais elevadas [1]. C. Calcular a energia em cada banda. Isto dá uma aproximação da envolvente do espectro, tal como ilustrado na figura 3. D. A envolvente do espectro é quantificada, e os Índices de quantificação são transmitidos para o descodificador. E. Um vector residual é obtido dimensionando o vector MDCT com os ganhos da envolvente, por exemplo, o vector residual é formado pelos sub-vectores MDCT (SVl, SV2, ...) dimensionados para a unidade energia valor quadrático médio (RMS). F. Bits para quantificação de diferentes sub-vectores residuais são atribuídos com base em energias envolventes. Devido a um orçamento limitado de bits, a alguns dos sub-vectores não são atribuídos quaisquer bits. Isto encontra-se ilustrado na figura 4, onde a sub-vectores que correspondem a ganhos do envolvente abaixo de um limiar TH não estão atribuídos quaisquer bits. G. Sub-vectores residuais são quantificados de acordo com os bits atribuídos, sendo os índices de quantificação transmitidos para o descodificador. A quantificação residual pode, por exemplo, ser realizada com o esquema de codificação por impulsos factorials (FPC) [2]. H. Sub-vectores residuais com zero bits atribuídos não estão codificados, mas em vez disso cheios de ruído no descodificador. Isto é alcançado pela criação de um livro de códigos virtual (VC) de sub-vectores codificados concatenando os coeficientes perceptualmente relevantes do espectro descodificado. 0 VC cria conteúdo nos sub-vectores residuais não-codifiçados. I. No descodificador, o vector MDCT é reconstruído aumentando os sub-vectores residuais com ganhos de envolvente correspondentes, e a MDCT inversa é usada para reconstruir a trama de áudio do domínio do tempo.
Uma desvantagem do esquema de preenchimento com ruído convencional, por exemplo tal como em [1], é que no passo H cria distorção audível no sinal de áudio reconstruído, quando usado com o esquema FPC. A US 2010/0241437 Al descreve um método para a descodificação espectral perceptual, onde um conjunto inicial de coeficientes espectrais é preenchido de espectro. O preenchimento do espectro compreende o preenchimento com ruído de furos espectrais definindo coeficientes espectrais no conjunto inicial de coeficientes espectrais que não estão a ser descodificados de um fluxo binário igual a elementos derivados de coeficientes espectrais descodificados. O conjunto de coeficientes espectrais reconstruídos de um domínio de frequências formado pelo enchimento do espectro é convertido num sinal de áudio de um domínio do tempo.
Sumário
Um objectivo geral refere-se a um preenchimento melhorado de sub-vectores residuais não codificados de um sinal de áudio codificado por transformação.
Um outro objectivo é a geração de livros de código virtuais utilizados para encher os sub-vectores residuais não-codifiçados.
Estes objectivos são conseguidos de acordo com as reivindicações anexas.
Um primeiro aspecto da presente tecnologia envolve um método de preenchimento de sub-vectores residuais não codificados de um sinal de áudio codificado por transformação. 0 método inclui os passos: • Comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados. • Rejeitar sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado. • Concatenar os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar um primeiro livro de códigos virtual. • Combinar pares de coeficientes do primeiro livro de códigos virtual para formar um segundo livro de códigos virtual. • Preencher sub-vectores residuais não codificados abaixo de uma frequência predeterminada com coeficientes do primeiro livro de códigos virtual. • Preencher sub-vectores residuais não codificados acima da frequência predeterminada com coeficientes do segundo livro de códigos virtual.
Um segundo aspecto da presente tecnologia envolve um método de gerar um livro de códigos virtual para preencher sub-vectores residuais não codificados de um sinal de áudio codificado por transformação abaixo de uma frequência predeterminada. 0 método inclui os passos: • Comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados. • Rejeitar sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado. • Concatenar os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar o livro de códigos virtual.
Um terceiro aspecto da presente tecnologia envolve um método de gerar um livro de códigos virtual para preencher sub-vectores residuais não codificados de um sinal de áudio codificado por transformação acima de uma frequência predeterminada. 0 método inclui os passos: • Gerar um primeiro livro de códigos virtual de acordo com o segundo aspecto. • Combinar pares de coeficientes do primeiro livro de códigos virtual.
Um quarto aspecto da presente tecnologia envolve um preenchimento de espectro para preencher sub-vectores residuais não codificados de um sinal de áudio codificado por transformação. 0 preenchimento de espectro inclui: • Um compressor de sub-vectores configurado para comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados. • Um rejeitor de sub-vectores configurado para rejeitar sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado. • Um colector de sub-vectores configurado para concatenar os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar um primeiro livro de códigos virtual. • Um combinador de coeficientes configurado para combinar pares de coeficientes do primeiro livro de códigos virtual para formar um segundo livro de códigos virtual. • Um preenchedor de sub-vector configurado para preencher sub-vectores residuais não codificados abaixo de uma frequência predeterminada com coeficientes do primeiro livro de códigos virtual, e para preencher sub-vectores residuais não codificados acima da frequência predeterminada com coeficientes do livro de códigos virtual.
Um quinto aspecto da presente tecnologia envolve um descodificador que inclui um preenchedor de espectro de acordo com o quarto aspecto.
Um sexto aspecto da presente tecnologia envolve um equipamento de utilizador que inclui um descodificador de acordo com o quinto aspecto.
Um sétimo aspecto da presente tecnologia envolve um gerador de livro de códigos virtual de baixa frequência para gerar um livro de códigos virtual de baixa frequência para preencher sub-vectores residuais não codificados de um sinal de áudio codificado por transformação abaixo de uma frequência predeterminada. 0 gerador de livro de códigos virtual de baixa frequência inclui: • Um compressor de sub-vectores configurado para comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados. • Um rejeitor de sub-vectores configurado para rejeitar sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado. • Um colector de sub-vectores configurado para concatenar os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar um livro de códigos virtual de baixa frequência.
Um oitavo aspecto da presente tecnologia envolve um gerador de livro de códigos virtual de alta frequência para gerar um livro de códigos virtual de alta frequência para preencher sub-vectores residuais não codificados de um sinal de áudio codificado por transformação acima de uma frequência predeterminada. 0 gerador de livro de códigos virtual de baixa frequência inclui: • Um gerador de livro de códigos virtual de baixa frequência de acordo com o sétimo aspecto configurado para gerar um livro de códigos virtual de baixa frequência. • Um combinador de coeficientes configurado para combinar pares de coeficientes do livro de códigos virtual de baixa frequência para formar o livro de códigos virtual de alta frequência.
Uma vantagem da presente tecnologia de preenchimento de espectro é uma melhoria perceptual de sinais de áudio descodificados em comparação com o ruido de enchimento convencional.
Breve descrição dos desenhos A presente tecnologia, juntamente com objectos adicionais e vantagens da mesma, pode ser melhor compreendida tomando como referência a seguinte descrição tomada em ligação com os desenhos que a acompanham. As figuras representam:
Figura 1 diagrama de blocos que ilustra um sistema de codificação/descodificação áudio típico, baseado na transformação.
Figura 2 diagrama que ilustra a estrutura de um vector MDCT;
Figura 3 diagrama que ilustra a distribuição de energia nos sub-vectores de um vector MDCT;
Figura 4 diagrama que ilustra a utilização do envolvente de espectro para a alocação de bits;
Figura 5 diagrama que ilustra um residual codificado;
Figura 6 diagrama que ilustra a compressão de um residual codificado;
Figura 7 diagrama que ilustra a rejeição de sub-vectores residuais codificados;
Figura 8 diagrama que ilustra a concatenação de sub-vectores residuais sobreviventes para formar um primeiro livro de códigos virtual;
Figuras 9A-B diagramas que ilustram a combinação de coeficientes do primeiro livro de códigos virtual para formar um segundo livro de códigos virtual;
Figura 10 diagrama de blocos que ilustra um exemplo de forma de realização de um gerador de livro de códigos virtual de baixa frequência;
Figura 11 diagrama de blocos que ilustra um exemplo de forma de realização de um gerador de livro de códigos virtual de alta frequência;
Figura 12 diagrama de blocos que ilustra um exemplo de forma de realização de um preenchedor de espectro;
Figura 13 diagrama de blocos que ilustra um exemplo de forma de realização de um descodificador incluindo um preenchedor de espectro;
Figura 14 diagrama de fluxos que ilustra a geração de livro de códigos virtual de baixa frequência;
Figura 15 diagrama de fluxos que ilustra a geração de livro de códigos virtual de alta frequência;
Figura 16 diagrama de fluxos que ilustra o preenchimento de espectro;
Figura 17 diagrama de blocos que ilustra um exemplo de forma de realização de um gerador de livro de códigos virtual de baixa frequência;
Figura 18 diagrama de blocos que ilustra um exemplo de forma de realização de um gerador de livro de códigos virtual de alta frequência;
Figura 19 diagrama de blocos que ilustra um exemplo de forma de realização de um preenchedor de espectro; e
Figura 20 diagrama de blocos que ilustra um exemplo de forma de realização de um equipamento de utilizador.
Descrição pormenorizada
Antes da presente tecnologia ser descrita pormenorizadamente será descrita resumidamente a codificação/descodificação baseada em transformação, tomando como referência a figura 1-7. A figura 1 é um diagrama de blocos que ilustra um sistema de codificação/descodificação áudio típico, baseado na transformação. Um sinal de entrada x(n) é encaminhado para um transformador de frequência, por exemplo um transformador MDCT 10, onde tramas de áudio curtas (20-40 ms) são transformadas num domínio da frequência. O sinal de domínio de frequência X(k) resultante é dividido em várias bandas (sub-vectores SVl, SV2, ...), tal como ilustrado na figura 2. Tipicamente a largura das bandas aumenta no sentido das frequências mais elevadas [1] . A energia de cada banda é determinada numa calculadora de envolvente e quantificador 12. Isto dá uma aproximação da envolvente do espectro, tal como ilustrado na figura 3. Cada sub-vector é normalizado num sub-vector residual num normalizador de sub-vector 14 escalando o inverso do valor do envolvente quantificado correspondente (ganho).
Um alocador de bits 16 atribui bits para quantização de diferentes sub-vectores residuais com base nas energias do envolvente. Devido a um orçamento limitado de bits, a alguns dos sub-vectores não são atribuídos quaisquer bits. Isto encontra-se ilustrado na figura 4, onde a sub-vectores que correspondem a ganhos do envolvente abaixo de um limiar TH não estão atribuídos quaisquer bits. Os sub-vectores residuais são quantificados num quantif icador de sub-vector 18 de acordo com os bits atribuídos. A quantificação residual pode, por exemplo, ser realizada com o esquema de codificação por impulsos factorials (FPC) [2]. Os índices de quantificação de sub-vector residual e os índices de quantificação de envolventes são então transmitidos para o descodificador através de um multiplexador (MUX) 20.
No descodificador a sequência de bits recebida é desmultiplexada em indices de quantificação de sub-vector residual e indices de quantificação de envolventes num desmultiplexador (MUX) 22. Os indices de quantificação de sub-vector residual são desquantificados em sub-vectores residuais num desquantificador 24 de sub-vector, e os indices de quantificação de envolvente são desquantificados em ganhos de envolvente num desquantificador 26 de envolvente. Urn alocador de bits 28 usa os ganhos do envolvente para controlar a desquantificação do sub-vector residual.
Os sub-vectores residuais com zero bits atribuídos não foram codificados no codificador, e estão em vez disso preenchidos com ruído por um preenchedor de ruído 30 no descodif icador. Isto é alcançado pela criação de um livro de códigos virtual (VC) de sub-vectores codificados concatenando os coeficientes perceptualmente relevantes do espectro descodificado ([1] secção 8.4.1). Deste modo, o VC cria conteúdo nos sub-vectores residuais não-codificados. Λ ^
No descodif icador, o vector MDCT é então
reconstruído aumentando os sub-vectores residuais com ganhos de envolvente correspondentes num formador de envelope 32, e transformando o vector do domínio da frequência resultante num transformador 34 MDCT inverso.
Uma desvantagem do esquema de preenchimento com ruído convencional descrito acima é que cria distorção audível no sinal de áudio reconstruído, quando usado com o esquema FPC. A razão principal é que alguns dos vectores codificados podem ser muito escassos, o que cria problemas de incompatibilidade de energia nas bandas cheias de ruído. Além disso alguns dos vectores codificados podem conter demasiada estrutura (cor), o que leva à degradação perceptual quando o preenchimento com ruído é realizado a elevadas frequências. A descrição seguinte incidirá sobre uma forma de realização de um procedimento melhorado para a geração de livro de códigos virtual no passo H acima. •ft
Um residual codificado ilustrado na figura 5, é comprimido ou quantificado de acordo com:
d) tal como representado na figura 6. Este passo garante que não haverá nenhuma estrutura excessiva (tal como na periodicidade a altas frequências) nas regiões preenchidas com ruído. Além disso, a forma específica de residual comprimido Y (k) permite uma baixa complexidade nos seguintes passos.
Como alternativa, o residual codificado pode ser comprimido ou quantificado de acordo com:
Pi em que T é um número positivo pequeno. 0 valor de T pode ser utilizado para controlar a quantidade de compressão. Esta forma de realização é também útil para sinais que tenham sido codificados por um codificador que quantifica simetricamente em torno de 0, mas não inclui o valor actual 0 . O livro de códigos virtual é construído apenas de sub-vectores M-dimensionais "populosos". Se um sub-vector residual codificado não satisfazer o critério:
(3) considera-se escasso, e é rejeitado. Por exemplo, se o sub-vector tiver dimensão 8 (M=8), a equação (3) garante que um sub-vector particular será rejeitado do livro de códigos virtual se tiver mais do que 6 zeros. Isto encontra-se ilustrado na figura 7, onde o sub-vector SV3 é rejeitado, uma vez que tem 7 zeros. Um livro de códigos VC1 virtual é formado pela concatenação dos sub-vectores restantes ou que sobrevivem, tal como ilustrado na figura 8. Uma vez que o comprimento dos sub-vectores é um múltiplo de Μ, o critério (3) pode ser utilizado também para sub-vectores mais longos. Neste caso, as partes que não cumpram o critério serão rejeitadas.
Em geral, um sub-vector comprimido é considerado "populoso" se contiver mais do que 20-30% de componentes não nulos. No exemplo acima com M=8 o critério é "mais do que 25% de componentes não nulos".
Um segundo livro de códigos virtual VC2 é criado a partir do livro de códigos virtual VC1 obtido. Este segundo livro de códigos virtual VC2 é ainda mais "populoso" e é utilizado para preencher frequências acima de 4,8 kHz (são naturalmente também possíveis outras frequências de transição; tipicamente a frequência de transição situa-se entre 4 e 6 kHz) . O segundo livro de códigos virtual VC2 é formado de acordo com:
(4) em que N é o tamanho (número total de coeficientes Y(k)) do primeiro livro de códigos virtual VC1, e a operação da combinação © é definida como:
Este passo de combinação ou fusão está ilustrado na figura 9A-B. Note-se que o mesmo par de coeficientes Y(k), Y(N-k) é usado duas vezes no processo de fusão, uma vez na metade inferior (figura 9A) e uma vez na metade superior (figura 9B).
Os sub-vectores podem ser preenchidos ao percorrer ciclicamente através do respectivo livro de códigos virtual, VC1 ou VC2 dependendo se o sub-vector a ser preenchido se encontra abaixo ou acima da frequência de transição, e copiar o número necessário de coeficientes de livro de código para o sub-vector vazio. Assim, se os livros de códigos forem curtos e existirem muitos sub-vectores a serem preenchidos, os mesmos coeficientes serão reutilizados para encher mais do que um sub-vector.
Um ajuste de energia dos sub-vectores preenchidos é preferencialmente realizado numa base de sub-vector. Ele explica o facto de após o preenchimento do espectro os sub-vectores residuais podem não ter a unidade de energia RMS esperada. A sincronização pode ser realizada de acordo com:
em que α <1, por exemplo α = 0,8, é um factor de atenuação perceptivamente optimizado. Uma motivação para a atenuação de percepção é que o funcionamento de preenchimento de ruido muitas vezes resulta em significativamente diferentes estatísticas do vector residual e é desejável para atenuar tais regiões "incorrectas".
Num esquema mais avançado o ajuste de energia de um sub-vector particular pode ser adaptado ao tipo de sub-vectores vizinhos: Se as regiões vizinhas estiverem codificadas a uma taxa de bits elevada, a atenuação do sub-vector actual é mais agressiva (alfa vai para zero). Se as regiões vizinhas estiverem codificadas a uma taxa de bits baixa ou preenchida com ruido, a atenuação do sub-vector actual é limitada (alfa vai para um). Este esquema impede a atenuação de grandes regiões espectrais continuas, o que pode conduzir à perda de volume audível. Ao mesmo tempo, se a região espectral a ser atenuada for estreita, mesmo uma atenuação muito forte não afectará o volume global. A tecnologia descrita proporciona preenchimento melhorado de ruído. Os melhoramentos de percepção foram medidos por meio de testes de audição. Estes testes indicam que o procedimento de preenchimento de espectro descrito acima foi preferido por ouvintes em 83% dos testes, enquanto que o procedimento de preenchimento de ruído convencional foi preferido em 17% dos testes. A figura 10 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de um gerador 60 de livro de códigos virtual de baixa frequência; Os sub-vectores residuais são reencaminhados para um compressor 42 de sub-vectores, o qual está configurado para comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados (isto é sub-vectores aos quais foram efectivamente atribuídos bits para codificação), por exemplo de acordo com a equação (1). Os sub-vectores comprimidos são reencaminhados para um rejector de sub-vector 44, o qual se encontra configurado para rejeitar sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado, por exemplo critério (3) . Os restantes sub-vectores comprimidos são recolhidos num colector de sub-vector 46, que se encontra configurado para concatenar os mesmos para formar o livro de códigos virtual de baixa frequência VC 1. A figura 11 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de um gerador 70 de livro de códigos virtual de alta frequência; Os sub-vectores residuais são reencaminhados para um compressor 42 de sub-vectores, o qual está configurado para comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados (isto é sub-vectores aos quais foram efectivamente atribuídos bits para codificação), por exemplo de acordo com a equação (1). Os sub-vectores comprimidos são reencaminhados para um rejector de sub-vector 44, o qual se encontra configurado para rejeitar sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado, por exemplo critério (3) . Os restantes sub-vectores comprimidos são recolhidos num colector de sub-vector 46, que se encontra configurado para concatenar os mesmos para formar o livro de códigos virtual de baixa frequência VC1. Assim, até este ponto, o gerador 70 livro de códigos virtual de alta frequência inclui os mesmos elementos que o gerador 60 de livro de códigos virtual de baixa frequência. Os coeficientes do livro de códigos virtual de baixa frequência VCl virtual são reencaminhados para um combinador de coeficientes 48, o qual está configurado para combinar pares de coeficientes de modo a formar o livro de códigos virtual de alta frequência VC2, por exemplo de acordo com a equação (5). A figura 12 é um diagrama de blocos que ilustra uma forma de realização de um preenchedor de espectro 40. Os sub-vectores residuais são reencaminhados para um compressor 42 de sub-vectores, o qual está configurado para comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados (isto é sub-vectores aos quais foram efectivamente atribuídos bits para codificação), por exemplo de acordo com a equação (1) . Os sub-vectores comprimidos são reencaminhados para um rejector de sub-vector 44, o qual se encontra configurado para rejeitar sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado, por exemplo critério (3). Os restantes sub-vectores comprimidos são recolhidos num colector de sub-vector 46, que se encontra configurado para concatenar os mesmos para formar um primeiro livro de códigos virtual (baixa frequência) VC1. Os coeficientes do primeiro livro de códigos virtual de baixa frequência VC1 são reencaminhados para um combinador de coeficientes 48, o qual está configurado para combinar pares de coeficientes para formar um segundo livro de códigos virtual (alta frequência) VC2, por exemplo de acordo com a equação (5) . Assim, até este ponto, o preenchedor de espectro 40 inclui os mesmos elementos que o gerador 70 de livro de códigos virtual de alta frequência. Os sub-vectores residuais são também reencaminhados para um preenchedor de sub-vector 50 configurado para preencher sub-vectores residuais não codificados abaixo de uma frequência predeterminada com coeficientes do primeiro livro de códigos virtual VC1, e para preencher sub-vectores residuais não codificados acima da frequência predeterminada com coeficientes do livro de códigos virtual. Numa forma de realização preferida o preenchedor de espectro 40 inclui também um ajustador de energia 52 configurado para ajustar a energia de sub-vectores residuais não codificados para obter uma atenuação de percepção, tal como descrito acima. A figura 13 é um diagrama de blocos que ilustra uma forma de realização de um descodificador 300 incluindo um preenchedor de espectro 40. A estrutura geral do descodificador 300 é a mesma que do descodificador na figura 1, mas com o preenchedor de ruido 30 substituído pelo preenchedor de espectro 40. A figura 14 é um diagrama de fluxos que ilustra a geração de livro de códigos virtual de baixa frequência. O passo SI comprime sub-vectores residuais codificados, por exemplo de acordo com a equação (1) . O passo S2 rejeita sub-vectores residuais comprimidos que são demasiado escassos, isto é sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado, por exemplo critério (3) . O passo S3 concatena os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar o livro de códigos virtual VCl. A figura 15 é um diagrama de fluxos que ilustra a geração de livro de códigos virtual de alta frequência. 0 passo SI comprime sub-vectores residuais codificados, por exemplo de acordo com a equação (1) . 0 passo S2 rejeita sub-vectores residuais comprimidos que são demasiado escassos, isto é sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado, tal como o critério (3) . 0 passo S3 concatena os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar um primeiro livro de códigos virtual VC1. Assim, até este ponto, a geração de livro de códigos virtual de alta frequência inclui os mesmos passos que a geração de livro de códigos virtual de baixa frequência. 0 passo S4 combina os pares de coeficientes do primeiro livro de códigos virtual VC1 virtual, por exemplo de acordo com a equação (5), formando desse modo o livro de códigos virtual de alta frequência VC2 . A figura 16 é um diagrama de fluxos que ilustra o preenchimento de espectro. 0 passo SI comprime sub-vectores residuais codificados, por exemplo de acordo com a equação (1) . 0 passo S2 rejeita sub-vectores residuais comprimidos que são demasiado escassos, isto é sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado, tal como o critério (3). 0 passo S3 concatena os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar um primeiro livro de códigos virtual VC1. 0 passo S4 combina os pares de coeficientes do primeiro livro de códigos virtual VCl virtual, por exemplo de acordo com a equação (5), para formar um segundo livro de códigos virtual VC2. Assim, até este ponto, o preenchimento do espectro inclui os mesmos passos que a geração de livro de códigos virtual de alta frequência. 0 passo S5 preenche sub-vectores residuais não codificados abaixo de uma frequência predeterminada com coeficientes do primeiro livro de códigos virtual VC1. 0 passo S6 preenche sub-vectores residuais não codificados acima de uma frequência predeterminada com coeficientes do segundo livro de códigos virtual VC1. 0 passo opcional S7 ajusta a energia de sub-vectores residuais não codificados preenchidos para obter uma atenuação de percepção, tal como descrito acima. A figura 17 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de um gerador 60 de livro de códigos virtual de baixa frequência; Este exemplo baseia-se num processador 110, por exemplo um microprocessador, o qual executa um componente de software 120 para comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados, um componente de software 130 para rejeitar os sub-vectores residuais comprimidos que são demasiado escassos, e um componente de software 140 para concatenar os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar o livro de códigos virtual VC1. Esses componentes de software encontram-se armazenados na memória 150. O processador 110 comunica com a memória através de um barramento do sistema. Os sub-vectores residuais são recebidos por um controlador de entrada/saída (E/S) 160 que controla um barramento E/S, ao qual o processador 110 e a memória 150 se encontram ligados. Neste exemplo, os sub-vectores residuais recebidos pelo controlador de E/S 160 são armazenados na memória 150, onde eles são processados pelos componentes do software. O componente de software 120 pode implementar a funcionalidade do bloco 42 no exemplo descrito acima em relação à figura 10. O componente de software 130 pode implementar a funcionalidade do bloco 44 no exemplo descrito acima em relação à figura 10. O componente de software 140 pode implementar a funcionalidade do bloco 46 no exemplo descrito acima em relação à figura 10. O livro de códigos virtual VC1 obtido do componente de software 140 é emitido da memória 150 pelo controlador de E/S 160 através do barramento E/S ou é armazenado na memória 150. A figura 18 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de um gerador 70 de livro de códigos virtual de alta frequência. Este exemplo baseia-se num processador 110, por exemplo um microprocessador, o qual executa um componente de software 120 para comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados, um componente de software 130 para rejeitar os sub-vectores residuais comprimidos que são demasiado escassos, um componente de software 140 para concatenar os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar o livro de códigos virtual VC1 de baixa frequência, e um componente de software 170 para combinar pares de coeficiente do livro de códigos VC1 para formar o livro de códigos virtual VC2 de alta frequência. Esses componentes de software encontram-se armazenados na memória 150. O processador 110 comunica com a memória através de um barramento do sistema. Os sub- vectores residuais são recebidos por um controlador de entrada/saida (E/S) 160 que controla um barramento E/S, ao qual o processador 110 e a memória 150 se encontram ligados. Neste exemplo, os sub-vectores residuais recebidos pelo controlador de E/S 160 são armazenados na memória 150, onde eles são processados pelos componentes do software. O componente de software 120 pode implementar a funcionalidade do bloco 42 no exemplo descrito acima em relação à figura 11. O componente de software 130 pode implementar a funcionalidade do bloco 44 no exemplo descrito acima em relação à figura 11. O componente de software 140 pode implementar a funcionalidade do bloco 46 no exemplo descrito acima em relação à figura 11. O componente de software 170 pode implementar a funcionalidade do bloco 48 no exemplo descrito acima em relação à figura 11. O livro de códigos virtual VC1 obtido do componente de software 140 é de preferência armazenado na memória 150 para este efeito. O livro de códigos virtual VC2 obtido do componente de software 170 é emitido da memória 150 pelo controlador de E/S 160 através do barramento E/S ou é armazenado na memória 150. A figura 19 é um diagrama de blocos que ilustra uma forma de realização de um preenchedor de espectro 40. Esta forma de realização baseia-se num processador 110, por exemplo um microprocessador, o qual executa um componente de software 180 para gerar um livro de códigos virtual VC1 de baixa frequência, um componente de software 190 para gerar um livro de códigos virtual VC2 de alta frequência, um componente de software 200 para preencher sub-vectores residuais não codificados abaixo de uma frequência predeterminada a partir do livro de códigos virtual VC1, e um componente de software 210 para preencher sub-vectores residuais não codificados acima de uma frequência predeterminada do livro de códigos virtual VC2. Esses componentes de software encontram-se armazenados na memória 150. O processador 110 comunica com a memória através de um barramento do sistema. Os sub-vectores residuais são recebidos por um controlador de entrada/saida (E/S) 160 que controla um barramento E/S, ao qual o processador 110 e a memória 150 se encontram ligados. Nesta forma de realização, os sub-vectores residuais recebidos pelo controlador de E/S 160 são armazenados na memória 150, onde eles são processados pelos componentes do software. O componente de software 180 pode implementar a funcionalidade dos blocos 42-46 na forma de realização descrita tomando como referência a figura 12 acima. O componente de software 190 pode implementar a funcionalidade do bloco 48 nas formas de realização descritas tomando como referência a figura 12 acima. Os componentes de software 200, 210 podem implementar a funcionalidade do bloco 50 na forma de realização descrita tomando como referência a figura 12 acima. Os livros de códigos virtuais VC1, VC2 obtidos dos componentes de software 180 e 190 são de preferência armazenados na memória 150 para este efeito. Os sub-vectores residuais preenchidos obtidos dos componentes de software 200, 201 são emitidos da memória 150 pelo controlador de E/S 160 através do barramento E/S ou são armazenados na memória 150 . A tecnologia descrita acima destina-se a ser utilizada num descodif icador de áudio, o qual pode ser utilizado num dispositivo móvel (por exemplo, telefone móvel, portátil) ou um PC estacionário. Aqui o termo Equipamento de Utilizador (UE) vai ser utilizado como uma designação genérica para tais dispositivos. Um descodificador de áudio com o esquema de preenchimento de espectro proposto pode ser usado em cenários de comunicação em tempo real (alvejando principalmente a voz) ou transferindo em continuo cenários (visando principalmente a música). A figura 20 ilustra uma forma de realização de um equipamento de utilizador de acordo com a presente tecnologia. Inclui um descodificador 300 munido com um preenchedor de espectro 40 de acordo com a presente tecnologia. Esta forma de realização ilustra um terminal de rádio, mas são viáveis também outros nós de rede. Por exemplo, se for utilizada voz sobre IP (Internet Protocol) na rede, o equipamento de utilizador pode compreender um computador.
No equipamento de utilizador na figura 20, uma antena 302 recebe um sinal de áudio codificado. Uma unidade de rádio 304 transforma este sinal em parâmetros de áudio, os quais são reencaminhados para o descodificador 300 para gerar um sinal de áudio digital, tal como descrito tomando como referência as várias formas de realização acima. 0 sinal de áudio digital é então convertido de D/A e amplificado numa unidade 306 e, finalmente, reencaminhado para um altifalante 308.
Será entendido pelos técnicos que várias modificações e alterações podem ser feitas à presente tecnologia sem fugir do escopo da mesma, a qual é definida pelas reivindicações anexas.
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Abreviaturas FPC Factorial Pulse Coding/Codificação por Impulsos
Factorials MDCT Modified Discrete Cosine Transform/Transformação discreta de co-senos modificada RMS Root-Mean-Square/Valor quadrático médio UE User Equipment/Equipamento de utilizador VC Codebook Virtual/Livro de códigos virtual Lisboa, 18 de Janeiro de 2016

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Método de preenchimento de sub-vectores residuais não codificados de um sinal de áudio codificado por transformação, incluindo o referido método os passos de: comprimir (Sl) os sub-vectores residuais actualmente codificados; rejeitar (S 2) os sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado; concatenar (S3) os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar um primeiro livro de códigos virtual (VC1); combinar (S4) pares de coeficientes do primeiro livro de códigos virtual (VC1) para formar um segundo livro de códigos virtual (VC2); preencher (S5) sub-vectores residuais não codificados abaixo de uma frequência predeterminada com coeficientes do primeiro livro de códigos virtual (VC1); preencher (S6) sub-vectores residuais não codificados acima da frequência predeterminada com coeficientes do segundo livro de códigos virtual. caracterizado por os componentes dos sub-vectores residuais actualmente codificados serem comprimidos (Sl) de acordo com:
    em que Y (k) são os componentes dos sub-vectores residuais comprimidos.
  2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os sub-vectores residuais comprimidos com menos do que uma predeterminada percentagem de componentes não nulos são rejeitados (S 2) .
  3. 3. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 2, em que os pares de coeficientes Y (k) do primeiro livro de códigos virtual (VC1) são combinados (S4) de acordo com:
    em que N é o tamanho do primeiro livro de códigos virtual (VC1) e Z(k) são os componentes do segundo livro de códigos virtual (VC2).
  4. 4. Método de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, que inclui o passo de ajustar (S7) a energia de sub-vectores residuais não codificados preenchidos para obter uma atenuação de percepção.
  5. 5. Preenchedor de espectro (40) para preenchimento de sub-vectores residuais não codificados de um sinal de áudio codificado por transformação, sendo que o referido preenchedor de espectro inclui: um compressor de sub-vector (42) configurado para comprimir sub-vectores residuais actualmente codificados; um rejeitor de sub-vector (44) configurado para rejeitar sub-vectores residuais comprimidos que não satisfaçam um critério de escassez predeterminado; um colector de sub-vector (46) configurado para concatenar os restantes sub-vectores residuais comprimidos para formar um primeiro livro de códigos virtual (VC1); um combinador de coeficientes (48) configurado para combinar pares de coeficientes do primeiro livro de códigos virtual (VC1) para formar um segundo livro de códigos virtual (VC2); um preenchedor de sub-vector (50) configurado para preencher sub-vectores residuais não codificados abaixo de uma frequência predeterminada com coeficientes do primeiro livro de códigos virtual (VC1), e para preencher sub-vectores residuais não codificados acima da frequência predeterminada com coeficientes do segundo livro de códigos virtual (VC2), caracterizado por o compressor de sub-vectores (42) se encontrar configurado para comprimir A componentes de sub-vectores residuais codificados de acordo com
    em que Y (k) são os componentes dos sub-vectores residuais comprimidos.
  6. 6. Preenchedor de espectro de acordo com a reivindicação 5, em que o rejeitor de sub-vector (44) se encontra configurado para rejeitar sub-vectores residuais comprimidos com menos do que uma predeterminada percentagem de componentes não nulos.
  7. 7. Preenchedor de espectro de acordo com as reivindicações 5 ou 6, em que o combinador de coeficientes (48) se encontra configurado para combinar pares de coeficientes Y(k) do primeiro livro de códigos virtual (VC1) de acordo com:
    em que N é o tamanho do primeiro livro de códigos virtual (VC1) e Z(k) são os componentes do segundo livro de códigos virtual (VC2).
  8. 8. Preenchedor de espectro de acordo com as reivindicações 5, 6 ou 7, que inclui um ajustador de energia (52) configurado para ajustar a energia de sub-vectores residuais não codificados preenchidos para obter uma atenuação de percepção.
  9. 9. Descodificador (300), que inclui um preenchedor de espectro (40) de acordo qualquer das reivindicações anteriores 5 a 8.
  10. 10. Equipamento de utilizador (UE), que inclui um descodificador de acordo com a reivindicação 9. Lisboa, 18 de Janeiro de 2016
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