Aparato y método y programa informático para generar una señal de salida estéreo para proporcionar canales de salida adicionales.

Un aparato para generar una señal de salida estéreo que tiene un primer canal de salida y un segundo canal de salida desde una señal de entrada estéreo que tiene un primer canal de entrada y un segundo canal de entrada, el cual comprende:

un generador de información de manipulación

(110; 210; 340; 440; 640) que está adaptado para generar información de manipulación que depende de un primer valor de indicación de la señal del primer canal de entrada y de un segundo valor de indicación de la señal del segundo canal de entrada; y

un manipulador (120; 220; 360; 370; 460; 470; 660; 670) para manipular una señal de combinación sobre la base de la información de manipulación para obtener una primera señal manipulada como el primer canal de salida y una segunda señal manipulada como el segundo canal de salida;

en donde la señal de combinación es una señal derivada mediante la combinación del primer canal de entrada y el segundo canal de entrada; y

en donde el manipulador (120; 220; 360; 370; 460; 470; 660; 670) está configurado para manipular la señal de combinación en un primer modo, cuando el primer valor de indicación de la señal está en una primera relación con el segundo valor de indicación de la señal, o en un segundo modo distinto, cuando el primer valor de indicación de la señal está en una segunda relación distinta al segundo valor de indicación de la señal.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/058435.

Solicitante: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HANSASTRASSE 27C 80686 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: UHLE, CHRISTIAN, HELLMUTH, OLIVER, FINAUER,STEFAN, STÖCKLMEIER,CHRISTIAN, PROKEIN,PETER, HEISE,ULRIK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > SISTEMAS ESTEREOFONICOS > H04S1/00 (Sistemas con dos canales (H04S 5/00, H04S 7/00 tienen prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > SISTEMAS ESTEREOFONICOS > H04S5/00 (Sistemas seudoestereofónicos, p. ej. en los que las señales de un canal suplementario son derivadas de la señal monofásica por desfase, retardo o reverberación)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > ALTAVOCES, MICROFONOS, CABEZAS DE LECTURA PARA GRAMOFONOS... > H04R5/00 (Dispositivos estereofónicos (cabezas de lectura estereofónicas H04R 9/16, H04R 11/12, H04R 17/08, H04R 19/10))

PDF original: ES-2544997_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Aparato y método y programa informático para generar una señal de salida estéreo para proporcionar canales de salida adicionales

La presente invención se refiere al procesamiento de audio y, en particular, a técnicas para generar una señal de salida estéreo.

El procesamiento de audio ha avanzado en diversas maneras. En particular, los sistemas de sonido envolvente se han vuelto cada vez más importantes. Sin embargo, la mayoría de las grabaciones de música aún están codificadas 10 y se transmiten como una señal estéreo y no como una señal multicanal. Debido a que los sistemas de sonido envolvente comprenden una pluralidad de parlantes, por ejemplo cuatro o cinco, ha sido tema de estudio cuales señales proporcionares a cuál de los parlantes, cuando sólo hay dos señales de entrada disponibles. Obviamente, una solución sería proporcionar la primera señal de entrada inalterada a un primer grupo de parlantes y la segunda señal de entrada inalterada a un segundo grupo. Pero el oyente no obtendría realmente la impresión de sonido envolvente de la vida real sino que, en cambio, escucharía el mismo sonido desde distintos parlantes.

Asimismo, considere un sistema de sonido envolvente que comprende cinco parlantes que incluyen un parlante central. Para proporcionar al usuario una experiencia de sonido de la vida real, los sonidos que en realidad se originan en una ubicación en frente del oyente deberían ser reproducidos por los parlantes delanteros y no por los parlantes de sonido envolvente, izquierdo y derecho, detrás del oyente. Por lo tanto, deberían existir señales de audio que no contengan dichas porciones de sonido.

Asimismo, los oyentes que desean experimentar el sonido envolvente de la vida real también desean un sonido de audio de alta calidad proveniente de los parlantes de sonido envolvente, izquierdo y derecho. La provisión de la misma señal a ambos parlantes de sonido envolvente no es una solución deseada. Los sonidos, que se originan desde la izquierda de la ubicación del oyente no deberían ser reproducidos por el parlante de sonido envolvente derecho y viceversa.

Sin embargo, como ya se mencionó, la mayoría de las grabaciones de música aún están codificadas como señales estéreo. Una gran cantidad de producciones de música estéreo emplean la panorámica de amplitud. Las fuentes de sonido sk se graban y posteriormente se panoramizan aplicando máscaras de ponderación ak de tal manera que, en un sistema estéreo, parece que se originan a partir de una posición particular entre un parlante izquierdo que recibe un canal estéreo izquierdo xL de una señal de entrada estéreo y un parlante derecho que recibe un canal estéreo derecho xR de la señal de entrada estéreo. Además, dichas grabaciones comprenden porciones de señales de sonido ambiental n1, n2, que se originan, por ejemplo, de la reverberación de la sala. Las porciones de señales de sonido ambiental aparecen en ambos canales, pero no se relacionan con una fuente de sonido en particular. Por lo tanto, el canal izquierdo xL y el canal derecho xR de una señal de entrada estéreo pueden comprender:

x = s + n

Lk 1k

x =a s + n

R kk 2 k

xL : señal estéreo izquierda xR : señal estéreo derecha ak : factor de panoramización de la fuente de sonido k

sk : fuente de sonido de la señal k n1, n2, : porciones de señales de sonido ambiental Comúnmente, en los sistemas de sonido envolvente, se supone que sólo algunos de los parlantes se encuentran ubicados en frente del asiento de un oyente (por ejemplo, un parlante central, un parlante delantero izquierdo y un 50 parlante delantero derecho) , mientras que se supone que otros parlantes están ubicados a la izquierda y a la derecha detrás del asiento de un oyente (por ejemplo, un parlante de sonido envolvente a la izquierda y un parlante de sonido envolvente a la derecha) .

Los componentes de las señales que están igualmente presentes en ambos canales de la señal de entrada estéreo 55 (sk=ak?sk) parecen originarse de una fuente de sonido en una posición central en frente del oyente. Por lo tanto, puede ser deseable que estas señales no sean reproducidas por el parlante de sonido envolvente izquierdo y el parlante de sonido envolvente derecho detrás del oyente.

Además puede ser deseable que los componentes de las señales que están presentes principalmente en el canal 60 estéreo izquierdo (sk>>ak?sk) sean reproducidos por el parlante de sonido envolvente izquierdo; y que los componentes de las señales que están presentes principalmente en el canal estéreo derecho (sk<<ak?sk) sean

reproducidos por el parlante de sonido envolvente derecho. Por otra parte, también puede ser deseable que la porción de señal de sonido ambiental n1 del canal estéreo izquierdo sea reproducida por el parlante izquierdo de sonido envolvente, mientras que la porción de señal de sonido ambiental n2 del canal estéreo derecho sea reproducida por el parlante derecho de sonido envolvente.

Por lo tanto, para proporcionar señales adecuadas al parlante izquierdo y derecho de sonido envolvente, sería muy conveniente proporcionar por lo menos dos canales de salida desde dos canales de una señal de entrada estéreo que son diferentes de los dos canales de entrada y que posean las propiedades descriptas.

El deseo de generar una señal de salida estéreo desde una señal de entrada estéreo, sin embargo, no se limita a los sistemas de sonido envolvente, sino que también puede aplicarse en sistemas estéreo tradicionales. Una señal de salida estéreo también podría ser útil para proporcionar una experiencia diferente de sonido, por ejemplo, un campo de sonido más amplio para los sistemas estéreo tradicionales que tienen dos parlantes, por ejemplo, proporcionando una ampliación de base estéreo. En cuanto a la reproducción con parlantes estéreo o auriculares se puede generar una impresión más amplia y/o de audio envolvente.

De acuerdo con un primer método de la técnica anterior, una fuente de entrada mono se procesa para generar una señal estéreo para la reproducción, creando así dos canales desde la fuente de entrada mono. Por esto, una señal de entrada es modificada por filtros complementarios para generar una señal de salida estéreo. Cuando se está reproduciendo por dos parlantes, la señal estéreo generada crea un sonido más amplio que la repetición sin filtrar de la misma señal. Sin embargo, las fuentes de sonido comprendidas en la señal estéreo se "difunden", ya que no se genera ninguna información direccional. La información se presenta en:

Manfred Schroeder "An Artificial Stereophonic Effect Obtained From Using a Single Signal", presentado en el 9no 25 encuentro anual de AES, 812 de octubre de 1957.

Otro método propuesto se presenta en el documento WO 9215180 A1: "Sound reproduction systems having a matrix converter". De acuerdo con esta técnica anterior, una señal de salida estéreo se genera a partir de una señal de entrada estéreo mediante la aplicación de una combinación lineal de los canales de la señal de entrada estéreo.

Mediante la aplicación de este método, las señales de salida pueden generarse y se atenúan significativamente las porciones panoramizadas al centro de la señal de entrada. Sin embargo, el método también produce una gran cantidad de diafonía (desde el canal izquierdo al canal derecho y viceversa) . La diafonía puede reducirse limitando la influencia de la señal de entrada derecha a la señal de salida izquierda y viceversa, ya que se ajusta el factor de ponderación correspondiente de la combinación lineal. Sin embargo, esto también daría lugar a una atenuación reducida de porciones de la señal panoramizadas al centro en los parlantes... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato para generar una señal de salida estéreo que tiene un primer canal de salida y un segundo canal de salida desde una señal de entrada estéreo que tiene un primer canal de entrada y un segundo canal de entrada, el 5 cual comprende:

un generador de información de manipulación (110; 210; 340; 440; 640) que está adaptado para generar información de manipulación que depende de un primer valor de indicación de la señal del primer canal de entrada y de un segundo valor de indicación de la señal del segundo canal de entrada; y un manipulador (120; 220; 360; 370; 460; 470; 660; 670) para manipular una señal de combinación sobre la base de la información de manipulación para obtener una primera señal manipulada como el primer canal de salida y una segunda señal manipulada como el segundo canal de salida; en donde la señal de combinación es una señal derivada mediante la combinación del primer canal de entrada y el segundo canal de entrada; y en donde el manipulador (120; 220; 360; 370; 460; 470; 660; 670) está configurado para manipular la señal de combinación en un primer modo, cuando el primer valor de indicación de la señal está en una primera relación con el segundo valor de indicación de la señal, o en un segundo modo distinto, cuando el primer valor de indicación de la señal está en una segunda relación distinta al segundo valor de indicación de la señal.

2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el generador de información de manipulación (110; 210; 340; 440; 640) está adaptado para generar información de manipulación en función de un primer valor de energía como el primer valor de indicación de la señal del primer canal de entrada y de un segundo valor de la energía como el segundo valor de indicación de la señal del segundo canal de entrada; y

en donde el manipulador (120; 220; 360; 370; 460; 470; 660; 670) está configurado para manipular la señal de combinación en un primer modo cuando el primer valor de energía está en una primera relación con el segundo valor de energía, o en un segundo modo distinto, cuando el primer valor de energía está en una segunda relación distinta al segundo valor de energía.

3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el generador de información de manipulación (110; 210; 340; 440; 640) está adaptado para generar información de manipulación en función del primer valor de indicación de la señal del primer canal de entrada y de un segundo valor de indicación de la señal del segundo canal de entrada, en donde el primer valor de indicación de la señal del primer canal de entrada depende de un valor de amplitud del

primer canal de entrada; en donde el segundo valor de indicación de la señal del segundo canal de entrada depende de un valor de amplitud del segundo canal de entrada; y en donde el manipulador (120; 220; 360; 370; 460; 470; 660; 670) está configurado para manipular la señal de combinación en un primer modo, cuando el primer valor de indicación de la señal está en una primera relación con el segundo valor de indicación de la señal, o en un segundo modo distinto, cuando el primer valor de indicación de la señal está en una segunda relación distinta al segundo valor de indicación de la señal.

4. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en donde el aparato comprende además una unidad de cálculo de indicación de la señal (230; 330; 430; 630) que 45 está adaptada para calcular el primer valor de indicación de la señal sobre la base del primer canal de entrada, y además está adaptada para calcular el segundo valor de indicación de la señal sobre la base del segundo canal de entrada.

5. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, 50 en donde el manipulador (120; 220; 360, 370; 460, 470; 660, 670) está adaptado para manipular la señal de combinación, en donde la señal de combinación se genera de acuerdo con la fórmula d (t) = a· xL (t) b · xR (t) , 55 en donde d (t) representa la señal de combinación, en donde xL (t) representa el primer canal de entrada, en donde xR (t) representa el segundo canal de entrada y en donde a y b son parámetros de dirección.

6. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el manipulador (120; 220; 360; 370; 460; 470; 660; 670) está adaptado para manipular la señal de 60 combinación, en donde la señal de combinación representa una diferencia entre el primer y el segundo canal de entrada.

7. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en donde el aparato comprende además una unidad transformadora (320; 420; 620) para transformar el primer y el

segundo canal de entrada de la señal de entrada estéreo desde un dominio del tiempo en un dominio de la frecuencia.

8. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en donde el generador de información de manipulación (110; 210; 340; 440; 640) está adaptado para generar una primera máscara de ponderación dependiendo del primer valor de indicación de la señal, y para generar una segunda máscara de ponderación dependiendo del segundo valor de indicación de la señal; y en donde el manipulador (120; 220; 360; 370; 460; 470; 660; 670) está adaptado para manipular la señal de combinación aplicando la primera máscara de ponderación a un valor de amplitud de la señal de combinación para obtener un primer valor de amplitud modificado, y para manipular la señal de combinación aplicando la segunda máscara de ponderación a un valor de amplitud de la señal de combinación para obtener un segundo valor de amplitud modificado.

9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el aparato comprende además un combinador (380; 480; 680) adaptado para combinar el primer valor de amplitud modificado y un valor de fase de la señal de combinación para obtener la primera señal manipulada como el primer canal de salida; y en donde el combinador (380; 480; 680) está adaptado para combinar el segundo valor de amplitud modificado y un valor de fase de la señal de combinación para obtener la segunda señal manipulada como el segundo canal de salida.

10. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, en donde el generador de información de manipulación (110; 210; 340; 440; 640) está adaptado para generar la primera máscara de ponderación GL (m, k) de acuerdo con la fórmula

EL (m, k )

G (m, k ) =

L

E (m, k ) + E (m, k )

LR

o en donde el generador de información de manipulación (110; 210; 340; 440; 640) está adaptado para generar la segunda máscara de ponderación GR (m, k) de acuerdo con la fórmula

ER (m, k )

GR (m, k ) =

E (m, k ) + E (m, k )

LR

en donde GL (m, k) indica la primera máscara de ponderación para un intervalo de tiempofrecuencia (m, k) , en donde GR (m, k) indica la segunda máscara de ponderación para un intervalo de tiempofrecuencia (m, k) , en donde EL (m, k) es un valor de indicación de la señal del primer canal de entrada para el intervalo de tiempofrecuencia (m, k) , en donde ER (m, k) es un valor de indicación de la señal del segundo canal de entrada para el intervalo de tiempofrecuencia (m, k) y en donde es un parámetro de sintonización.

11. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el generador de información de manipulación (110; 210; 340; 440; 640) está adaptado para generar la primera o la segunda máscara de ponderación, en donde el parámetro de sintonización es =1.

12. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en donde el aparato comprende una unidad transformadora (320; 420; 620) y un generador de señal de combinación (310; 410; 610) ; en donde la unidad transformadora (320; 420; 620) está adaptada para recibir el primer y el segundo canal de entrada y para transformar el primer y el segundo canal de entrada desde un dominio del tiempo en un dominio de la frecuencia para obtener un primer y un segundo de canal de entrada del dominio de la frecuencia; y en donde el generador de señales de combinación (310; 410; 610) está adaptado para generar una señal de combinación sobre la base del primer y el segundo canal de entrada del dominio de la frecuencia.

13. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en donde el aparato comprende además una unidad de retardo de señal (605) adaptada para retardar el primer canal de entrada y/o el segundo canal de entrada.

14. Un mezclador ascendente (700; 800) para generar por lo menos tres canales de salida a partir de por lo menos dos canales de entrada, el cual comprende:

un aparato para generar una señal de salida estéreo (710; 810) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

adaptado para recibir dos de los canales de entrada del mezclador ascendente (700; 800) como canales de entrada; y una unidad de combinación (770; 870) para combinar por lo menos dos de las señales de entrada del mezclador ascendente (700; 800) para proporcionar un canal de combinación;

en donde el mezclador ascendente (700; 800) está adaptado para emitir el primer canal de salida del aparato para generar una señal de salida estéreo (710; 810) o una señal derivada del primer canal de salida del aparato para generar una señal de salida estéreo (710; 810) como un primer canal de salida del mezclador ascendente (700; 800) ; en donde el mezclador ascendente (700; 800) está adaptado para emitir el segundo canal de salida del aparato para generar una señal de salida estéreo (710; 810) o una señal derivada del segundo canal de salida del aparato para generar una señal de salida estéreo (710; 810) como un segundo canal de salida del mezclador ascendente (700; 800) ; y en donde el mezclador ascendente (700; 800) está adaptado para emitir el canal combinación como un tercer canal de salida del mezclador ascendente (700; 800) .

15. Un aparato para la ampliación de base estéreo (900) para generar dos canales de salida a partir de dos canales de entrada, el cual comprende:

un aparato para generar una señal de salida estéreo (910) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, adaptado para recibir los dos canales de entrada del aparato para la ampliación de base estéreo (900) como canales de entrada; y una unidad de combinación (920, 930) para combinar por lo menos uno de los canales de salida del aparato para generar una señal de salida estéreo (910) con por lo menos uno de los canales de entrada del aparato para la ampliación de base estéreo (900) para proporcionar un canal de combinación;

en donde el aparato para la ampliación de base estéreo (900) está adaptado para emitir el canal de combinación o una señal derivada del canal de combinación.

16. Un método para generar una señal de salida estéreo que tiene un primer canal de salida y un segundo canal de salida desde una señal de entrada estéreo que tiene un primer canal de entrada y un segundo canal de entrada, el 30 cual comprende:

generar información de manipulación dependiendo de un primer valor de indicación de la señal del primer canal de entrada y de un segundo valor de indicación de la señal del segundo canal de entrada; y manipular una señal de combinación sobre la base de la información de manipulación para obtener una primera señal manipulada como el primer canal de salida y una segunda señal manipulada como el segundo canal de salida; en donde la señal de combinación es una señal derivada mediante la combinación del primer canal de entrada y el segundo canal de entrada; y en donde la manipulación de la señal de combinación se lleva a cabo manipulando la señal de combinación en un primer modo cuando el primer valor de indicación de la señal está en una primera relación con el segundo valor de indicación de la señal, o en un segundo modo distinto, cuando el primer valor de indicación de la señal está en una segunda relación distinta al segundo valor de indicación de la señal.

17. Un aparato para codificar la información de manipulación, el cual comprende:

una unidad de cálculo de indicación de la señal (1010) para determinar un primer valor de indicación de la señal de un primer canal de una señal de entrada estéreo y para determinar un segundo valor de indicación de la señal de un segundo canal de la señal de entrada estéreo; un generador de información de manipulación (1020) está adaptado para generar información de manipulación 50 dependiendo de un primer valor de indicación de la señal del primer canal de entrada y de un segundo valor de indicación de la señal del segundo canal de entrada; y un módulo de salida (1030) para emitir la información de manipulación; en donde la información de manipulación es adecuada para manipular una señal de combinación sobre la base de la información de manipulación para generar un primer canal y un segundo canal de una señal de salida 55 estéreo; en donde la señal de combinación es una señal derivada mediante la combinación del primer canal de entrada y el segundo canal de entrada; y en donde la información de manipulación indica una relación entre el primer valor de indicación de la señal y el segundo valor de indicación de la señal;

y en donde la relación entre el primer valor de indicación de la señal y el segundo valor de indicación de la señal indica que la señal de combinación debería ser manipulada en un primer modo para generar la señal de salida estéreo, cuando el primer valor de indicación de la señal está en una primera relación con el segundo valor de indicación de la señal, o que la señal de combinación debería ser manipulada en un segundo modo diferente para generar la señal de salida estéreo, cuando el primer valor de indicación de la señal está en una segunda

relación diferente con respecto al segundo valor de indicación de la señal.

18. Un programa informática para generar una señal de salida estéreo que tiene un primer y un segundo canal de salida desde una señal de entrada estéreo que tiene un primer canal de entrada y un segundo canal de entrada, que implementa un método de acuerdo con la reivindicación 16.