PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO DE RECONSTRUCCION ESPECTRAL DE UNA SEÑAL DE AUDIO.

Procedimiento de codificación de una señal de audio, en el que una parte del espectro de frecuencia de la señal de audio es codificada con un codificador de limitación de banda espectral llamado codificador núcleo y en el que la parte complementaria del espectro de frecuencia de la señal de audio es codificada con un codificador de extensión de banda,

distinto del codificador núcleo; caracterizado porque al menos una parte del espectro codificado con el codificador núcleo también es codificada con el codificador de extensión de banda y porque el procedimiento comprende las etapas de:

- determinación de al menos una frecuencia de corte del codificador núcleo con ayuda de un módulo de ajuste de frecuencia teniendo en cuenta la carga del codificador núcleo,

- determinación de las partes del espectro codificadas con el codificador núcleo y el codificador de extensión de banda respectivamente, a partir de la frecuencia de corte determinada con ayuda de dicho módulo de ajuste,

solapándose dichas partes en las proximidades de dicha frecuencia de corte, para paliar una eventual pérdida de datos durante la transmisión de dicha parte del espectro codificada por el codificador núcleo,

comprendiendo dicha etapa de determinación de al menos una frecuencia de corte del codificador núcleo mediante un módulo de ajuste de frecuencia las etapas de:

- determinación de un margen de frecuencia, pudiendo estar dicho margen predeterminado o memorizado en un registro en forma de una variable,

- a partir de dicho margen de frecuencia, determinación de la frecuencia de corte alta del codificador núcleo y de la frecuencia de corte baja del codificador de extensión de banda que suministra una información representativa de dicha frecuencia de corte baja del codificador de extensión de banda,

- transferencia de dicha información a dicho codificador de extensión de banda,

- memorización de dicha información

Procedimiento y dispositivo de reconstrucción espectral de una señal de audio.

La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo de codificación y de decodificación de una señal de audio que emplea técnicas de reconstrucción de espectro.

Más particularmente, la invención se sitúa en la mejora de la decodificación de una señal de audio codificada por un codificador de limitación de banda espectral, llamado codificador núcleo.

En el estado de la técnica de la transmisión de señales de audio, se conoce bien el proceder, antes de la transmisión, a una operación de codificación de una señal original. La señal recibida sufre, como tal, una operación inversa de decodificación. Esta codificación puede ser una codificación con reducción de velocidad de transferencia de datos. Los codificadores de reducción de velocidad de transferencia de datos conocidos son, por ejemplo, los codificadores de tipo por transformada, tales como los codificadores MPEG1, MPEG2 o MPEG4-GA, los codificadores de tipo CELP e incluso codificadores de tipo paramétrico, como un codificador de tipo MPEG4 paramétrico.

En codificación de audio con reducción de velocidad de transferencia de datos, la señal de audio debe sufrir a menudo una limitación de banda de paso cuando la velocidad de transferencia de datos binaria se vuelve reducida. Esta limitación de banda de paso es necesaria para evitar la introducción de ruido de cuantificación audible en la señal codificada. Es deseable, entonces, completar en la medida de lo posible el contenido espectral completo de la señal original.

Se ha presentado particularmente en el documento "Scalable audio coder based on quantizer units of MDCT coefficients" (JIN A y otros, IEEE International Conference on acoustics, Speech, and Signal Processing, Proceedings, 15 de marzo de 1999, páginas 897-900) presente un codificador jerárquico con reducción de velocidad de transferencia de datos en el que los coeficientes MDCT son cuantificados jerárquicamente por módulos de codificación. Cada uno de estos módulos define un nivel de jerarquía, cuya frecuencia de corte y banda pueden ser modificadas.

También se ha presentado en el documento EP A-1037 196 un único codificador que selecciona al menos un par de componentes espectrales que presentan una similitud máxima en un conjunto de componentes espectrales e incluye en su flujo binario de salida una información de identificación de cada par de componentes seleccionado, permitiendo al decodificador obtener los índices suprimidos para la otra componente del par.

El ensanchamiento de banda es conocido en el estado de la técnica, como por ejemplo el método de ensanchamiento espectral conocido con el nombre de método HFR (High-Frequency Regeneration). La señal de baja frecuencia decodificada, con banda limitada, se somete a un dispositivo no lineal para obtener una señal enriquecida en armónicos. Esta señal, después del blanqueo y conformación en base a una información que describe la envolvente espectral de la señal de banda completa antes de la codificación, permite la generación de una señal de alta frecuencia que corresponde al contenido de alta frecuencia de la señal antes de la codificación.

También se conocen los sistemas de codificación de audio digital que utilizan técnicas de reconstrucción de espectro de alta frecuencia a nivel del codificador así como a nivel del decodificador.

Estos sistemas realizan una adaptación en el tiempo de la frecuencia de corte entra la banda de baja frecuencia codificada por un codificador, llamado codificador núcleo, y la banda de alta frecuencia codificada por un sistema HFR, llamado codificador de extensión de banda.

En este caso, el codificador núcleo y el codificador de extensión de banda se reparten la banda de paso en función de la frecuencia de corte adaptada.

Este tipo de sistema es particularmente interesante para la codificación de las señales de audio.

Algunas redes de comunicación tales como la red de Internet, las redes de comunicación inalámbricas y otras no garantizan un perfecto enrutamiento de los datos entre el emisor y el destinatario. De este modo, algunos datos pueden no llegar nunca al destinatario o llegarle demasiado tarde. Al llegar demasiado tarde, el destinatario los considera perdidos.

En estas redes, la banda de paso disponible para enrutar los datos varía también permanentemente y de forma importante.

En otras redes, tales como las redes hertzianas, algunos de los datos entre los datos transmitidos tienen un carácter más prioritario que otros. A estos están asociados códigos correctores de errores muy eficaces, que aseguran una buena decodificación, por lo tanto sin pérdidas de transmisión. Otros, por el contrario, son menos importantes y les están asociados códigos correctores de errores menos eficaces o incluso ninguno. Éstos últimos están sometidos a los peligros de la red y existe el riesgo de que la decodificación no sea realizable.

En algunos sistemas de codificación tales como los utilizados en la norma MPEG4, es posible, como consecuencia de los errores de transmisión, que ya no se pueda decodificar la señal de cierta banda de frecuencia del espectro de la señal codificada, entonces estos componentes de frecuencia se pierden.

De este modo, incluso aunque la codificación de la señal de audio se haya realizado de la mejor forma, la decodificación de señales transmitidas en dichas redes comprende cierto número de fallos vinculados a estas redes.

La invención intenta resolver los inconvenientes de la técnica anterior proponiendo un procedimiento de codificación de acuerdo con la reivindicación 1 y el dispositivo correspondiente de acuerdo con la reivindicación 9.

Correlativamente, la invención propone un procedimiento y un dispositivo de reconstrucción espectral de acuerdo con las reivindicaciones 6 y 14, en el que una parte del espectro de frecuencia de la señal de audio se decodifica con un codificador de limitación de banda espectral llamado codificador núcleo y en el que la parte complementaria del espectro de frecuencia se decodifica con un codificador de extensión, caracterizado porque el dispositivo comprende:

- medios de obtención de informaciones representativas de al menos una frecuencia de corte de la señal decodificada por el decodificador núcleo,

- medios de selección, entre los datos a decodificar o decodificados con el decodificador de extensión, de datos pertinentes para la decodificación en función de las informaciones obtenidas.

De este modo, la señal decodificada será de mejor calidad, no falta ninguna componente espectral de la señal, estando el espectro de frecuencia decodificado con el decodificador de extensión modificado de acuerdo con la frecuencia de corte de la señal decodificada por el codificador núcleo.

Más particularmente, la parte del espectro de frecuencia de la señal de audio decodificada con un decodificador núcleo es la parte baja del espectro de frecuencia de la señal de audio.

Ventajosamente, las informaciones representativas de al menos una frecuencia de corte de la señal decodificada por el decodificador núcleo se obtienen realizando una estimación de la frecuencia de corte alta de la señal decodificada por el decodificador núcleo.

De este modo, no es necesario incluir informaciones suplementarias en la señal codificada y transmitida, menos informaciones transitan por la red.

Ventajosamente, las informaciones representativas de al menos una frecuencia de corte de la señal decodificada por el decodificador núcleo se obtienen a partir de informaciones incluidas en el flujo de datos que comprende la señal digital codificada.

De este modo, la rapidez de tratamiento a nivel del decodificador aumenta, al tiempo que se simplifica.

Más particularmente, el decodificador núcleo es un decodificador jerárquico y se obtienen informaciones representativas de la banda de paso de la señal decodificada por el decodificador núcleo para cada capa de la señal decodificada.

De este modo, el decodificador puede adaptar el tratamiento a cada capa de codificación, el decodificador dispone de esta información en cada capa y, de este modo, puede modificar el espectro de frecuencia decodificado con el decodificador de extensión en función de estas informaciones.

La invención de acuerdo con las reivindicaciones 17 y 18 también se refiere al programa informático...

1. Procedimiento de codificación de una señal de audio, en el que una parte del espectro de frecuencia de la señal de audio es codificada con un codificador de limitación de banda espectral llamado codificador núcleo y en el que la parte complementaria del espectro de frecuencia de la señal de audio es codificada con un codificador de extensión de banda, distinto del codificador núcleo; caracterizado porque al menos una parte del espectro codificado con el codificador núcleo también es codificada con el codificador de extensión de banda y porque el procedimiento comprende las etapas de:

- determinación de al menos una frecuencia de corte del codificador núcleo con ayuda de un módulo de ajuste de frecuencia teniendo en cuenta la carga del codificador núcleo,

- determinación de las partes del espectro codificadas con el codificador núcleo y el codificador de extensión de banda respectivamente, a partir de la frecuencia de corte determinada con ayuda de dicho módulo de ajuste,

solapándose dichas partes en las proximidades de dicha frecuencia de corte, para paliar una eventual pérdida de datos durante la transmisión de dicha parte del espectro codificada por el codificador núcleo,

comprendiendo dicha etapa de determinación de al menos una frecuencia de corte del codificador núcleo mediante un módulo de ajuste de frecuencia las etapas de:

- determinación de un margen de frecuencia, pudiendo estar dicho margen predeterminado o memorizado en un registro en forma de una variable,

- a partir de dicho margen de frecuencia, determinación de la frecuencia de corte alta del codificador núcleo y de la frecuencia de corte baja del codificador de extensión de banda que suministra una información representativa de dicha frecuencia de corte baja del codificador de extensión de banda,

- transferencia de dicha información a dicho codificador de extensión de banda,

- memorización de dicha información.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el procedimiento comprende una etapa de transferencia de la señal digital codificada por una red y porque la o cada frecuencia determinada es transferida con la señal digital codificada.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el codificador núcleo es un codificador jerárquico y, para cada capa de codificación, al menos una frecuencia de corte de cada capa de codificación es determinada por dicho módulo de ajuste de frecuencia.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el procedimiento comprende una etapa de transferencia de cada capa de codificación de la señal digital codificada por una red y porque la o cada frecuencia determinada por dicho módulo de ajuste de frecuencia para la capa es transferida con dicha capa.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la parte del espectro de frecuencia de la señal de audio codificada con el codificador núcleo es la parte baja del espectro de frecuencia de la señal de audio.

6. Procedimiento de reconstrucción espectral de una señal de audio codificada en forma de datos, que comprende:

- datos que corresponden a componentes de baja frecuencia del espectro de frecuencia de la señal de audio, que se decodificarán con un decodificador de limitación de banda espectral llamado decodificador núcleo;

- datos que corresponden a una segunda parte del espectro de frecuencias de la señal de audio, que comprende componentes de alta frecuencia, que se decodificarán con un decodificador de extensión de banda, distinto del decodificador núcleo;

caracterizado porque dichos datos destinados a dicho decodificador de extensión de banda corresponden no solamente a dichas componentes de alta frecuencia, sino también a una parte de dichas componentes de baja frecuencia del espectro de frecuencia de dicha señal de audio que codificó el codificador núcleo, y porque el procedimiento comprende las siguientes etapas:

- estimación de al menos una frecuencia de corte alta de la señal decodificada por el decodificador núcleo,

- adaptación de una frecuencia de corte baja del decodificador de extensión de banda a partir de dicha al menos una frecuencia de corte alta obtenida, y

- decodificación por el decodificador de extensión de banda de datos de extensión correspondientes a las frecuencias superiores a dicha frecuencia de corte baja adaptada.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque las informaciones representativas de al menos una frecuencia de corte de la señal decodificada por el decodificador núcleo se obtienen a partir de informaciones incluidas en el flujo de datos que comprende la seña digital codificada.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el decodificador núcleo es un decodificador jerárquico y porque el procedimiento obtiene informaciones representativas de la banda de paso de la señal decodificada por el decodificador núcleo para cada capa de la señal decodificada.

9. Dispositivo de codificación de una señal de audio, en el que una parte del espectro de frecuencia de la señal de audio es codificada con un codificador de limitación de banda espectral llamado codificador núcleo y en el que la parte complementaria del espectro de frecuencia de la señal de audio es codificada con un codificador de extensión de banda, distinto del codificador núcleo, y en el que al menos una parte del espectro codificada con el codificador núcleo también es codificada con el codificador de extensión de banda, y caracterizado porque comprende:

- un módulo de ajuste de frecuencia que tiene en cuenta la carga del codificador núcleo y que determina al menos una frecuencia de corte del codificador núcleo,

- medios de determinación de partes del espectro codificadas con el codificador núcleo y el codificador de extensión de banda respectivamente, a partir de la frecuencia de corte determinada con ayuda de dicho módulo de ajuste,

solapándose dichas partes en las proximidades de dicha frecuencia de corte, para paliar una eventual pérdida de datos durante la transmisión de dicha parte del espectro codificada por el codificador núcleo,

- medios para codificar al menos una parte del espectro codificada con el codificador núcleo, con el codificador de extensión de banda,

comprendiendo además dicho dispositivo de codificación:

- medios de determinación de un margen de frecuencia, pudiendo estar dicho margen predeterminado o memorizado en un registro en forma de una variable,

- medios de determinación de la frecuencia de corte alta del codificador núcleo y de la frecuencia de corte baja del codificador de extensión de banda a partir de dicho margen de frecuencia que suministra una información representativa de dicha frecuencia de corte baja del codificador de extensión de banda,

- medios de transferencia de dicha información a dicho codificador de extensión de banda,

- medios de memorización de dicha información.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo comprende medios de transferencia de la señal digital codificada por una red y porque la o cada frecuencia determinada es transferida con la señal digital codificada.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el codificador núcleo es un codificador jerárquico y, para cada capa de codificación, al menos una frecuencia de corte de cada capa de codificación es determinada por dicho módulo de ajuste de frecuencia.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo comprende medios de transferencia de cada capa de la señal digital codificada por una red y porque la o cada frecuencia determinada por dicho módulo de ajuste de frecuencia para la capa de codificación es transferida con dicha capa de codificación.

13. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque la parte del espectro de frecuencia de la señal de audio codificada con el codificador núcleo es la parte baja del espectro de frecuencia de la señal de audio.

14. Dispositivo de reconstrucción espectral de una señal de audio codificada en forma de datos, que comprende:

- un decodificador de limitación de banda espectral llamado decodificador núcleo adecuado para decodificar datos correspondientes a componentes de baja frecuencia del espectro de frecuencias de la señal de audio,

- un decodificador de extensión de banda distinto del decodificador núcleo, adecuado para decodificar datos, correspondientes a una segunda parte del espectro de frecuencias de la señal de audio, que comprende componentes de alta frecuencia;

caracterizado porque dichos datos destinados a dicho decodificador de extensión de banda corresponden no solamente a dichas componentes de alta frecuencia, sino también a una parte de dichas componentes de baja frecuencia del espectro de frecuencia de la señal de audio que ha codificado el codificador núcleo, y porque el dispositivo comprende:

- medios de estimación de al menos una frecuencia de corte alta de la señal decodificada por el decodificador núcleo,

- medios de adaptación de una frecuencia de corte baja del decodificador de extensión de banda a partir de dicha al menos una frecuencia de corte alta obtenida, y

- medios de decodificación de dicho decodificador de extensión de banda, adecuados para decodificar datos de extensión correspondientes a las frecuencias superiores a la frecuencia de corte baja adaptada.

15. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque las informaciones representativas de al menos una frecuencia de corte de la señal decodificada por el decodificador núcleo se obtienen a partir de informaciones incluidas en el flujo de datos que comprende la señal digital codificada.

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque el decodificador núcleo es un decodificar jerárquico y porque el dispositivo obtendrá informaciones representativas de al menos una frecuencia de corte de la señal decodificada por el decodificador núcleo para cada capa de la señal decodificada.

17. Programa informático almacenado en un soporte de información, comprendiendo dicho programa instrucciones que permiten realizar el procedimiento de codificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, cuando se carga y ejecuta en un sistema informático.

18. Programa informático almacenado en un soporte de información, comprendiendo dicho programa instrucciones que permiten realizar el procedimiento de reconstrucción de una señal de audio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, cuando se carga y ejecuta en un sistema informático.