Dispositivo y método de procesamiento de señales, dispositivo y método de codificación, dispositivo y método de decodificación y sus programas respectivos.

Un aparato de procesamiento de señales (151), que comprende:

una unidad de demultiplexión (41),

adaptada para demultiplexar datos codificados de entrada en al menos datos acústicos codificados de banda baja e información de coeficientes;

una unidad de decodificación de banda baja (42), adaptada para decodificar los datos acústicos codificados de banda baja con el fin de proporcionar señales de banda baja;

una unidad de selección (45), adaptada para seleccionar una tabla de coeficientes que se obtiene en función de la información de coeficientes entre una pluralidad de tablas de coeficientes utilizadas para la generación de señales de banda alta y que tiene coeficientes para las sub-bandas respectivas en un lado de banda alta;

una unidad de ampliación y reducción (161) adaptada para suprimir los coeficientes de algunas sub-bandas para reducir la tabla de coeficientes o generar los coeficientes de sub-bandas predeterminadas sobre la base de los coeficientes de algunas sub-bandas para ampliar la tabla de coeficientes;

una unidad de cálculo de potencia de sub-bandas de banda alta (46), adaptada para calcular las potencias de sub-bandas de banda alta de señales de sub-bandas de banda alta de las sub-bandas respectivas que constituyen las señales de banda alta en función de las señales de sub-bandas de banda baja de las sub-bandas respectivas que constituyen las señales de banda baja y de la tabla de coeficientes extendida o reducida; y

una unidad de generación de señal de banda alta (47), adaptada para generar las señales de banda alta en función de las potencias de sub-bandas de banda alta y señales de sub-bandas de banda baja.

Dispositivo y método de procesamiento de señales, dispositivo y método de codificación, dispositivo y método de decodificación y sus programas respectivos

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un aparato de procesamiento de señales y un método de procesamiento de señales, un codificador y un método de codificación, un decodificador y un método de decodificación y un programa, y más en particular, a un aparato de procesamiento de señales y a un método de procesamiento de señales, un codificador y un método de codificación, un decodificador y un método de decodificación y un programa para reproducir una señal musical con mejor calidad de sonido mediante la expansión de una banda de frecuencias.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Recientemente, se han aumentado los servicios de distribución de música para distribuir datos musicales por intermedio de la red Internet. El servicio de distribución de música distribuye, como datos musicales, datos codificados obtenidos mediante la codificación de una señal de música. Como un método de codificación de la señal musical, un método de codificación se ha utilizado frecuentemente en donde el tamaño del fichero de datos codificado se suprime para disminuir una tasa binaria con el fin de ahorrar tiempo durante la descarga.

Dicho método de codificación de la señal musical se divide ampliamente en un método de codificación tal como MP3 (MPEG (Grupo de Expertos de Imágenes en Movimiento) con capa de audio 3) (Norma Internacional ISO/IEC 11172-3) y un método de codificación tal como HE-AAC (MPEG4 AAC de alta eficiencia) (Norma Internacional ISO/IEC 14496-3).

El método de codificación, representado por MP3 cancela un componente de señal de una banda de altas frecuencias (en adelante, referida como una banda alta), que tiene aproximadamente 15 kHz o más en la frecuencia de la señal musical que es casi imperceptible para los oídos humanos y codifica la banda de bajas frecuencias (en adelante, referida como una banda baja) del componente de la señal de la parte restante. Por lo tanto, el método de codificación se refiere como un método de codificación de cancelación de banda alta. Esta clase de método de codificación de cancelación de banda alta puede suprimir la magnitud del fichero de datos codificados. Sin embargo, puesto que el sonido en una banda alta puede percibirse ligeramente por el oído humano, si se genera el sonido y se proporciona a partir de la señal musical decodificada obtenida mediante la decodificación de los datos codificados, sufre una pérdida de calidad acústica con lo que se pierde una sensación de realismo de un sonido original y se produce un deterioro de la calidad del sonido tal como una denominada ráfaga acústica.

A diferencia de lo que antecede, el método de codificación representado por HE-AAC extrae información especifica a partir de un componente de señal de la banda alta y codifica la información en conjunción con un componente de señal de la banda baja. El método de codificación se refiere a continuación como un método de codificación de características de banda alta. Puesto que el método de codificación de características de banda alta codifica solamente información característica de la componente de señal de la banda alta como información sobre la componente de señal de la banda alta, se suprime el deterioro de la calidad del sonido y se puede mejorar la eficiencia de codificación.

Al decodificar los datos codificados por el método de codificación de características de banda alta, la componente de señal de la banda baja y la información característica se decodifican y la componente de señal de la banda alta se genera a partir de una componente de señal de la banda baja y de la información característica después de ser decodificada. En consecuencia, una tecnología que expande una banda de frecuencias de la componente de señal de la banda alta proporcionando una componente de señal de la banda alta a partir de la componente de señal de la banda baja se refiere como una tecnología de expansión de bandas.

A modo de realización ejemplo de aplicación de un método de expansión de bandas, después de la decodificación de datos codificados por un método de codificación de cancelación de banda alta, se realiza un post-proceso. En el post-proceso, la componente de señal de banda alta perdida en la codificación se genera a partir de la componente de señal de banda baja decodificada, con lo que se expande la banda de frecuencias de la componente de señal de la banda baja (véase documento de patente 1). El método de expansión de la banda de frecuencias de la técnica relacionada se refiere, a continuación, como un método de expansión de bandas según el documento de patente 1.

En un método de expansión de bandas del documento de patente 1, el aparato estima un espectro de potencia (en adelante, adecuadamente referido como una envolvente de frecuencia de la banda alta) de la banda alta a partir del espectro de potencia de una señal de entrada estableciendo la componente de señal de la banda baja después de decodificar como la señal de entrada y proporciona la componente de señal de la banda alta que tienen la envolvente de frecuencias de la banda alta a partir de la componente de señal de la banda baja.

La Figura 1 ilustra, a modo de ejemplo, un espectro de potencia de la banda baja después de la decodificación como

una señal de entrada y una envolvente de frecuencias de una banda alta estimada.

En la Figura 1, el eje vertical ilustra una potencia como un logaritmo y un eje horizontal ilustra una frecuencia.

El aparato determina la banda en la banda baja de la componente de señal de la banda alta (en adelante, referida como una banda de inicio de expansión) a partir de una clase de un sistema de codificación sobre la señal de entrada e información tal como una tasa de muestreo, una tasa binaria y similares (en adelante, referida como una información secundaria). A continuación, el aparato divide la señal de entrada como componente de la señal de la banda baja en una pluralidad de señales de sub-bandas. El aparato obtiene una pluralidad de señales de subbandas después de la división, es decir, una media de grupos respectivos (en adelante, referido como una potencia de grupo) en una dirección de tiempos de cada potencia de una pluralidad de señales de sub-bandas de un lado de banda baja que es más baja que la banda de inicio de expansión se obtiene en este momento operativo (en adelante, simplemente referido como un lado de banda baja). Según se ilustra en la Figura 1, en función del aparato, se supone que la media de las respectivas potencias de grupo de las señales de una pluralidad de sub-bandas del lado de banda baja es una potencia y un punto que hace que una frecuencia de un extremo más bajo de la banda de inicio de la expansión sea una frecuencia como un punto de partida. El aparato estima una línea recta primaria de una pendiente predeterminada que pasa a través del punto de inicio como la envolvente de frecuencias de la banda alta con mayor altura que la banda de inicio de la expansión (en adelante, simplemente referida como un lado de banda alta). Además, una posición en una dirección de potencia del punto de inicio puede ajustarse por un usuario. El aparato genera cada una de una pluralidad de señales de una sub-banda del lado de banda alta a partir de una pluralidad de señales de una sub-banda del lado de banda baja para constituir una envolvente de frecuencia estimada del lado de banda alta. El aparato añade una pluralidad de las señales generadas de la sub-banda del lado de banda alta entre sí en las componentes de señales de la banda alta y añade las componentes de señales de la banda baja entre sí para proporcionar las componentes de señales añadidas. Por lo tanto, la señal musical después de la expansión de la banda de frecuencias está próxima a la señal musical original. Sin embargo, es posible generar la señal musical de una mejor calidad.

El método de expansión de bandas, dado a conocer en el documento de patente 1, presenta una ventaja en el sentido de que la banda de frecuencias puede expandirse para la señal musical después de decodlflcar los datos codificados con respecto a varios métodos de codificación de cancelación de banda alta y datos codificados de varias tasas binarias.

LISTA DE REFERENCIAS

DOCUMENTO DE PATENTE

Documento de patente 1: Solicitud de patente japonesa en trámite n° 28-139844.

El documento WO 21/24371 A1 describe un dispositivo y método para la expansión de una banda de frecuencias, en donde los filtros de pasabanda obtienen múltiples sub-bandas a partir de una señal de entrada, un... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de procesamiento de señales (151), que comprende:

una unidad de demultiplexión (41), adaptada para demultiplexar datos codificados de entrada en al menos datos acústicos codificados de banda baja e información de coeficientes;

una unidad de decodificación de banda baja (42), adaptada para decodificar los datos acústicos codificados de banda baja con el fin de proporcionar señales de banda baja;

una unidad de selección (45), adaptada para seleccionar una tabla de coeficientes que se obtiene en función de la información de coeficientes entre una pluralidad de tablas de coeficientes utilizadas para la generación de señales de banda alta y que tiene coeficientes para las sub-bandas respectivas en un lado de banda alta;

una unidad de ampliación y reducción (161) adaptada para suprimir los coeficientes de algunas sub-bandas para reducir la tabla de coeficientes o generar los coeficientes de sub-bandas predeterminadas sobre la base de los coeficientes de algunas sub-bandas para ampliar la tabla de coeficientes;

una unidad de cálculo de potencia de sub-bandas de banda alta (46), adaptada para calcular las potencias de sub- bandas de banda alta de señales de sub-bandas de banda alta de las sub-bandas respectivas que constituyen las señales de banda alta en función de las señales de sub-bandas de banda baja de las sub-bandas respectivas que constituyen las señales de banda baja y de la tabla de coeficientes extendida o reducida; y

una unidad de generación de señal de banda alta (47), adaptada para generar las señales de banda alta en función de las potencias de sub-bandas de banda alta y señales de sub-bandas de banda baja.

2. El aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 1, en donde la unidad de ampliación y reducción (161) está adaptada para duplicar los coeficientes de una sub-banda que tiene una más alta frecuencia que se incluye en la tabla de coeficientes y para establecer los coeficientes duplicados a coeficientes de una sub-banda que tiene una más alta frecuencia que la más alta frecuencia para ampliar la tabla de coeficientes.

3. El aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 1, en donde la unidad de ampliación y reducción (161) está adaptada para suprimir los coeficientes de una sub-banda, que tiene una frecuencia más alta que la que tiene una sub-banda con una más alta frecuencia entre sub-bandas de la señales de sub-bandas de banda alta, procedentes de la tabla de coeficientes para reducir la tabla de coeficientes.

4. Un método de procesamiento de señales, que comprende las etapas de:

demultiplexar (S511) datos codificados de entrada en al menos datos acústicos codificados de banda baja e información de coeficientes;

decodificar (S512) los datos acústicos codificados de banda baja con el fin de generar señales de banda baja;

seleccionar (S515) una tabla de coeficientes que se obtiene en función de la información de coeficientes entre una pluralidad de tablas de coeficientes utilizadas para la generación de señales de banda alta y que tiene coeficientes para las sub-bandas respectivas en un lado de banda alta;

suprimir (S516) los coeficientes de algunas sub-bandas para reducir la tabla de coeficientes o generar (S516) los coeficientes de sub-bandas predeterminadas sobre la base de los coeficientes de algunas sub-bandas para ampliar la tabla de coeficientes;

calcular (S517) las potencias de sub-bandas de banda alta de señales de sub-bandas de banda alta de las respectivas sub-bandas que constituyen las señales de banda alta sobre la base de las señales de sub-bandas de banda baja de las respectivas sub-bandas que constituyen las señales de banda baja y la tabla de coeficientes ampliada o reducida; y

generar (S518) las señales de banda alta en función de las potencias de sub-bandas de banda alta y de las señales de sub-bandas de banda baja.

5. Un programa que hace que un ordenador ejecute procesos que incluyen las etapas de:

demultiplexar (S511) datos codificados de entrada en al menos datos acústicos codificados de banda baja e información de coeficientes;

decodificar (S512) los datos acústicos codificados de banda baja con el fin de generar señales de banda baja;

seleccionar (S515) una tabla de coeficientes que se obtiene en función de la información de coeficientes entre una pluralidad de tablas de coeficientes utilizadas para la generación de señales de banda alta y que tienen coeficientes

para las sub-bandas respectivas en un lado de banda alta;

suprimir (S516) los coeficientes de algunas sub-bandas para reducir la tabla de coeficientes o generar los coeficientes de sub-bandas predeterminadas sobre la base de los coeficientes de algunas sub-bandas para ampliar la tabla de coeficientes;

calcular (S517) las potencias de sub-bandas de banda alta de señales de sub-bandas de banda alta de las respectivas sub-bandas que constituyen las señales de banda alta sobre la base de las señales de sub-bandas de banda baja de las respectivas sub-bandas que constituyen las señales de banda baja y la tabla de coeficientes ampliada o reducida; y

generar (S518) las señales de banda alta en función de las potencias de sub-bandas de banda alta y las señales de sub-bandas de banda baja.

6. Un aparato de procesamiento de señales (111) que comprende:

una unidad de división de sub-bandas (33) adaptada para generar señales de sub-banda de banda baja de una pluralidad de sub-bandas en un lado de banda baja de una señal acústica de entrada y señales de sub-banda de banda alta de una pluralidad de sub-bandas en un lado de banda alta de la señal acústica de entrada;

una unidad de ampliación y reducción (121) adaptada para suprimir los coeficientes de algunas sub-bandas con el fin de reducir una tabla de coeficientes o generar coeficientes de sub-bandas predeterminadas sobre la base de coeficientes de algunas sub-bandas para ampliar una tabla de coeficientes, teniendo la tabla de coeficientes los coeficientes para las respectivas sub-bandas del lado de banda alta;

una unidad de cálculo de pseudo-potencia de sub-bandas de banda alta (35) adaptada para calcular pseudo- potencias de sub-bandas de banda alta, que son valores estimados de las potencias de las señales de sub-bandas de banda alta, para las sub-bandas respectivas en el lado de banda alta en función de la tabla de coeficientes extendida o reducida y las señales de sub-bandas de banda baja;

una unidad de selección (36) adaptada para comparar las potencias de sub-bandas de banda alta de las señales de sub-bandas de banda alta y las pseudo-potencias de sub-bandas de banda alta entre si y selecciona una tabla de entre una pluralidad de las tablas de coeficientes; y

una unidad de generación (37) adaptada para generar datos que contienen información de coeficientes con el fin de obtener la tabla de coeficientes seleccionada.

7. El aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 6, en donde la unidad de ampliación y reducción (121) está adaptada para duplicar los coeficientes de una sub-banda que tiene una más alta frecuencia que se incluyen en la tabla de coeficientes y para establecer los coeficientes duplicados a coeficientes de una sub-banda que tiene una más alta frecuencia que la más alta frecuencia para ampliar la tabla de coeficientes.

8. El aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 6, en donde la unidad de ampliación y reducción (121) está adaptada para suprimir los coeficientes de una sub-banda, que tiene una más alta frecuencia que la que tiene una sub-banda con una más alta frecuencia entre las sub-bandas de las señales de sub-bandas de banda alta, procedentes de la tabla de coeficientes para reducir la tabla de coeficientes.

9. Un método de procesamiento de señales, cuyo método comprende las etapas de:

generar (S471) señales de sub-bandas de banda baja de una pluralidad de sub-bandas en un lado de banda baja de una señal acústica de entrada y señales de sub-bandas de banda alta de una pluralidad de sub-bandas en un lado de banda alta de la señal acústica de entrada;

suprimir (S475) los coeficientes de algunas sub-bandas para reducir una tabla de coeficientes o generar (S475) coeficientes de sub-bandas predeterminadas sobre la base de coeficientes de algunas sub-bandas para ampliar una tabla de coeficientes, con la tabla de coeficientes teniendo coeficientes para las respectivas sub-bandas en el lado de banda alta;

calcular (S476) pseudo potencias de sub-bandas de banda alta, que son valores estimados de potencias de las señales de sub-bandas de banda alta, para las respectivas sub-bandas en el lado de banda alta sobre la base de la tabla de coeficientes ampliada o reducida y las señales de sub-bandas de banda baja;

comparar (S477) las potencias de sub-bandas de banda alta de las señales de sub-bandas de banda alta y las pseudo potencias de sub-bandas de banda alta entre sí y seleccionar una de entre una pluralidad de las tablas de coeficientes; y generar (S479) datos que contengan información de coeficientes para obtener la tabla de coeficientes seleccionada.

1. Un programa informático que hace que un ordenador ejecute procesos que incluye las etapas de:

generar (S471) señales de sub-bandas de banda baja de una pluralidad de sub-bandas en un lado de banda baja de una señal acústica de entrada y señales de sub-bandas de banda alta de una pluralidad de sub-bandas en un lado de banda alta de la señal acústica de entrada;

suprimir (S475) los coeficientes de algunas sub-bandas para reducir una tabla de coeficientes o generar (S475) coeficientes de sub-bandas predeterminadas sobre la base de coeficientes de algunas sub-bandas para ampliar una tabla de coeficientes, con la tabla de coeficientes teniendo coeficientes para las respectivas sub-bandas en el lado de banda alta;

calcular (S476) pseudo potencias de sub-bandas de banda alta, que son valores estimados de potencias de las señales de sub-bandas de banda alta, para las respectivas sub-bandas en el lado de banda alta sobre la base de la tabla de coeficientes ampliada o reducida y las señales de sub-bandas de banda baja;

comparar (S477) las potencias de sub-bandas de banda alta de las señales de sub-bandas de banda alta y las pseudo potencias de sub-bandas de banda alta entre sí y seleccionar una de entre una pluralidad de las tablas de coeficientes; y generar (S479) datos que contengan información de coeficientes para obtener la tabla de coeficientes seleccionada.

11. El aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 1, en donde el aparato de procesamiento de señales es un decodificador y el decodificador comprende una unidad de síntesis (48), adaptada para sintetizar la señale de banda baja y la señal de banda alta entre sí con el fin de generar una señal de salida.

12. El método según la reivindicación 4, en donde el método es un método de decodificación y el método incluye una etapa de sintetizar (S519) la señal de banda baja y la señal de banda alta entre sí para generar una señal de salida.

13. El aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 6, en donde el aparato de procesamiento de señales es un codificador,

la unidad de producción comprende una unidad de codificación de banda alta (37) adaptada para codificar información de coeficientes con el fin de obtener la tabla de coeficientes seleccionada para proporcionar datos codificados de banda alta; y

el codificador comprende:

una unidad de codificación de banda baja (32), adaptada para codificar señales de banda baja de la señal acústica de entrada con el fin de proporcionar datos acústicos codificados de banda baja; y

una unidad de multiplexión (38), adaptada para multiplexar los datos acústicos codificados de banda baja y los datos codificados de banda alta con el fin de proporcionar una cadena de códigos de salida.

14. El método según la reivindicación 9, en donde el método es un método de codificación,

la etapa de generación de datos comprende la codificación (S479) de la información de coeficientes para obtener la tabla de coeficientes seleccionada para generar datos codificados de banda alta y el método comprende las etapas de:

codificar (S472) las señales de banda baja de la señal acústica de entrada para poder proporcionar datos acústicos codificados de banda baja; y

multiplexar (S48) los datos acústicos codificados de banda baja y los datos codificados de banda alta con el fin de proporcionar una cadena de códigos de salida.