APARATO Y METODO PARA AJUSTAR LA ENVOLVENTE ESPECTRAL DE UNA SEÑAL RECONSTRUIDA DE ALTA FRECUENCIA.

Aparato para mejorar un decodificador de fuente, generando el decodificador de fuente una señal decodificada decodificando una señal codificada obtenida por codificación de fuente de una señal original,

teniendo la señal original una parte de banda baja y una parte de banda alta, incluyendo la señal codificada la parte de banda baja de la señal original y no incluyendo la parte de banda alta de la señal original, en el que la señal decodificada se usa para reconstrucción de alta frecuencia para obtener una señal reconstruida de alta frecuencia que incluye una parte de banda alta reconstruida de la señal original, que comprende:

un ajustador para ajustar una envolvente espectral de la señal reconstruida de alta frecuencia, en el que el ajustador incluye:

un suavizador para suavizar factores de amplificación de ajuste de envolvente para obtener factores de amplificación de ajuste de envolvente suavizados para canales de filtro, calculándose los factores de amplificación de ajuste de envolvente usando factores de escala de la parte de banda alta de la señal original y factores de escala correspondientes de la señal reconstruida de alta frecuencia; y

un multiplicador para multiplicar muestras de subbanda en canales de filtro usando factores de ajuste de envolvente suavizados correspondientes para obtener la parte de banda alta reconstruida de la señal original

Aparato y método para ajustar la envolvente espectral de una señal reconstruida de alta frecuencia.

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas de codificación de fuente que utilizan reconstrucción de alta frecuencia (HFR), tal como replicación de banda espectral, SBR [WO 98/57436] o métodos relacionados. Mejora el rendimiento tanto de métodos de alta calidad (SBR), como de métodos de copiado de baja calidad [patente estadounidense 5.127.054]. Es aplicable a sistemas tanto de codificación de habla como de codificación de audio natural. Además, la invención puede usarse de manera beneficiosa con códecs de audio natural con o sin reconstrucción de alta frecuencia, para reducir el efecto audible de bandas de frecuencia cortadas que se producen habitualmente en condiciones de baja tasa de bits, aplicando adición de piso de ruido adaptativo.

Antecedentes de la invención

La presencia de componentes de señal estocástica es una propiedad importante de muchos instrumentos musicales, así como de la voz humana. La reproducción de estas componentes de ruido, que habitualmente se mezclan con otras componentes de señal, es crucial si la señal debe percibirse como sonido natural. En la reconstrucción de alta frecuencia es imperativo, en determinadas condiciones, añadir ruido a la banda alta reconstruida con el fin de conseguir contenido de ruido similar al original. Esta necesidad se origina del hecho de que la mayor parte de sonidos armónicos, por ejemplo de instrumentos de lengüeta o arco, tienen un nivel de ruido relativamente superior en la región de alta frecuencia en comparación con la región de baja frecuencia. Además, los sonidos armónicos en ocasiones se producen junto con un ruido de alta frecuencia dando como resultado una señal sin similitud entre niveles de ruido de la banda alta y la banda baja. En cualquier caso, una transposición de frecuencia, es decir SBR de alta calidad, así como cualquier proceso de copiado de baja calidad, padecerá en ocasiones una falta de ruido en la banda alta replicada. Es más, un proceso de reconstrucción de alta frecuencia normalmente comprende algún tipo de ajuste de envolvente, en el que es deseable evitar sustitución de ruido no deseado para armónicos. Por tanto, es esencial poder añadir y controlar niveles de ruido en la regeneración de alta frecuencia en el decodificador.

En condiciones de baja tasa de bits, los códecs de audio natural normalmente presentan graves cortes de bandas de frecuencia. Esto se realiza por tramas dando como resultado huecos espectrales que pueden aparecer de manera arbitraria por todo el intervalo de frecuencias codificado. Esto puede provocar artefactos audibles. El efecto de esto puede paliarse mediante adición de piso de ruido adaptativo.

Algunos sistemas de codificación de audio de la técnica anterior incluyen medios para recrear componentes de ruido en el decodificador. Esto permite al codificador omitir componentes de ruido en el proceso de codificación, haciéndolo así más eficaz. Sin embargo, para que tales métodos tengan éxito, el ruido excluido en el proceso de codificación por el codificador no debe contener otras componentes de señal. Este esquema de codificación de ruido basado en decisión rígida da como resultado un ciclo de trabajo relativamente bajo, ya que la mayor parte de componentes normalmente están mezcladas, en tiempo y/o en frecuencia, con otras componentes de señal. Además, no soluciona en absoluto el problema de contenido de ruido insuficiente en bandas de alta frecuencia reconstruidas.

Sumario de la invención

La presente invención trata el problema de contenido de ruido insuficiente en una banda alta regenerada y huecos espectrales debido a bandas de frecuencia cortadas en condiciones de baja tasa de bits, añadiendo de manera adaptativa un piso de ruido. También evita la sustitución de ruido no deseada para armónicos.

La invención se define mediante un aparato según la reivindicación 1 y un método según la reivindicación 3.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se describirá a continuación a modo de ejemplos ilustrativos, que no limitan el alcance o espíritu de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 ilustra el seguidor de picos máximos y mínimos aplicado a un espectro de resolución alta y media, y la correlación del piso de ruido con bandas de frecuencia, según la presente invención;

la figura 2 ilustra el piso de ruido con suavizado en tiempo y frecuencia, según la presente invención;

la figura 3 ilustra el espectro de una señal de entrada original;

la figura 4 ilustra el espectro de la señal de salida de un proceso SBR sin adición de piso de ruido adaptativo;

la figura 5 ilustra el espectro de la señal de salida con SBR y adición de piso de ruido adaptativo, según la presente invención;

la figura 6 ilustra los factores de amplificación para el banco de filtros de ajuste de envolvente espectral, según la presente invención;

la figura 7 ilustra el suavizado de factores de amplificación en el banco de filtros de ajuste de envolvente espectral, según la presente invención;

la figura 8 ilustra una posible implementación de la presente invención, en un sistema de codificación de fuente en el lado del codificador;

la figura 9 ilustra una posible implementación de la presente invención, en un sistema de codificación de fuente en el lado del decodificador.

Descripción de realizaciones preferidas

Las realizaciones descritas a continuación son meramente ilustrativas de los principios de la presente invención para mejorar sistemas de reconstrucción de alta frecuencia. Se entiende que serán evidentes para otros expertos en la técnica modificaciones y variaciones de las disposiciones y los detalles que se describen en el presente documento. Por tanto, sólo pretende quedar limitada por el alcance de las reivindicaciones de patente adjuntas y no por los detalles específicos presentados a modo de descripción y explicación de las realizaciones del presente documento.

Estimación de nivel de piso de ruido

Al analizar un espectro de señal de audio con suficiente resolución de frecuencia, los formantes, sinusoides sencillas, etc. son claramente visibles, esto se denomina en lo sucesivo como envolvente espectral estructurada fina. Sin embargo, si se usa una baja resolución, no pueden observarse detalles precisos, esto se denomina en lo sucesivo como la envolvente espectral estructurada basta. No obstante, el nivel del piso de ruido, que no es necesariamente ruido por definición, según se usa a lo largo de la presente invención, se refiere a la relación entre una envolvente espectral estructurada basta interpolada a lo largo de los puntos mínimos locales en el espectro de alta resolución, y una envolvente espectral estructurada basta interpolada a lo largo de los puntos máximos locales en el espectro de alta resolución. Esta medición se obtiene calculando una FFT de alta resolución para el segmento de señal, y aplicando un seguidor de picos máximos y mínimos, figura 1. El nivel de piso de ruido se calcula entonces como la diferencia entre el seguidor de picos máximos y mínimos. Con un suavizado apropiado de esta señal en tiempo y frecuencia, se obtiene una medición de nivel de piso de ruido. La función de seguidor de pico positivo y la función de seguidor de pico negativo pueden describirse según la ecuación 1 y la ecuación 2,

donde T es el factor de disminución, y X(k) es el valor absoluto logarítmico del espectro en la línea k. La pareja se calcula para dos tamaños de FFT diferentes, una alta resolución y una resolución media, con el fin de obtener una buena estimación durante vibratos y sonidos casi estacionarios. Los seguidores de picos máximos y mínimos aplicados a la FFT de alta resolución se filtran paso bajo con el fin de descartar valores extremos. Una vez obtenidas las dos estimaciones de piso de ruido, se elige la mayor. En una implementación de la presente invención, los valores de nivel de piso de ruido se correlacionan con múltiples bandas de frecuencia, aunque también podrían usarse otras correlaciones, por ejemplo polinomios de ajuste de curva o coeficientes LPC. Ha de señalarse que podrían usarse varios enfoques diferentes al determinar el contenido de ruido en una señal de audio. Sin...

1. Aparato para mejorar un decodificador de fuente, generando el decodificador de fuente una señal decodificada decodificando una señal codificada obtenida por codificación de fuente de una señal original, teniendo la señal original una parte de banda baja y una parte de banda alta, incluyendo la señal codificada la parte de banda baja de la señal original y no incluyendo la parte de banda alta de la señal original, en el que la señal decodificada se usa para reconstrucción de alta frecuencia para obtener una señal reconstruida de alta frecuencia que incluye una parte de banda alta reconstruida de la señal original, que comprende:

       un ajustador para ajustar una envolvente espectral de la señal reconstruida de alta frecuencia, en el que el ajustador incluye: