Aparato para calcular valores de ajuste de ganancia para ajustar la ganancia de una pluralidad de señales de subbanda generadas filtrando una señal utilizando un banco de filtros de análisis,

teniendo el banco de filtros, filtros de subbanda, teniendo filtros de subbanda adyacentes del banco de filtros bandas de transición que se superponen en un intervalo de superposición, que comprende: medios (82) para examinar una señal de subbanda que se origina desde un filtro de subbanda y una señal de subbanda adyacente que se origina desde un filtro de subbanda adyacente, para determinar si la señal de subbanda y la señal de subbanda adyacente tienen componentes de señal que generan solapamiento en el intervalo de superposición para obtener señales de subbanda agrupadas en respuesta a un resultado positivo del examen; medios (84) para calcular un primer valor de ajuste de ganancia y un segundo valor de ajuste de ganancia para las señales de subbanda adyacentes agrupadas, de modo que las señales de subbanda adyacentes agrupadas no tengan valores de ganancia independientes, en el que los medios de cálculo son operativos para determinar una indicación de una energía de referencia para las señales de subbanda agrupadas y una estimación de energía para una energía en las señales de subbanda adyacentes agrupadas, y para calcular los valores de ajuste de ganancia para las señales de subbanda agrupadas basándose en la indicación de la energía de referencia y la estimación de energía, en el que los medios (84) de cálculo están conectados a medios para la emisión, para su transmisión a un decodificador, del primer valor de ajuste de ganancia y el segundo valor de ajuste de ganancia o están conectados a medios para ajustar la ganancia de las señales de subbanda adyacentes utilizando el primer valor de ajuste de ganancia y el segundo valor de ajuste de ganancia

Aparato para calcular valores de ajuste de ganancia para ajustar la ganancia de una pluralidad de señales de subbanda en bancos de filtros de valor real y método correspondiente.

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas que comprenden el ajuste de envolvente espectral de señales de audio que utilizan un banco de filtros de subbanda de valor real. Reduce el solapamiento (aliasing) introducido cuando se utiliza un banco de filtros de subbanda de valor real para el ajuste de envolvente espectral. Permite también un cálculo de energía preciso para componentes sinusoidales en un banco de filtros de subbanda de valor real.

Antecedentes de la invención

Se ha mostrado en WO-A-02/080362 "Aliasing reduction using complex exponential modulated filterbanks", que representa el estado de la técnico en virtud del Art. 54(3) del CPE, que un banco de filtros modulado exponencial complejo es una herramienta excelente para las señales de audio con ajuste de envolvente espectral. En tal procedimiento, la envolvente espectral de la señal se representa por valores de energía correspondientes a algunos canales de banco de filtros. Estimando la energía actual en esos canales, las muestras de subbanda correspondientes pueden modificarse para tener la energía deseada, y por lo tanto se ajusta la envolvente espectral. Si las restricciones sobre la complejidad computacional impiden el uso de un banco de filtros modulado exponencial complejo, y solamente permiten una implementación (de valor real) modulada por coseno, se obtiene un solapamiento severo cuando el banco de filtros se utiliza para el ajuste de envolvente espectral. Esto es particularmente obvio para señales de audio con una fuerte estructura tonal, en las que las componentes de solapamiento ocasionarán la intermodulación con las componentes espectrales originales. La presente invención ofrece una solución a esto al poner restricciones en los valores de ganancia en función de la frecuencia de manera dependiente de la señal.

Breve descripción de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar una técnica mejorada para el ajuste de envolvente espectral.

Este objeto se alcanza por un aparato o un método para calcular valores de ajuste de ganancia según las reivindicaciones 1 ó 21 o por un programa informática según la reivindicación 22.

La presente invención se refiere al problema de la intermodulación introducida por el solapamiento en un banco de filtros de valor real utilizado por el ajuste de envolvente espectral. La presente invención analiza la señal de entrada y utiliza la información obtenida para restringir las capacidades de ajuste de envolvente del banco de filtros agrupando los valores de ganancia de canales adyacentes en un orden determinado por la característica espectral de la señal en un momento dado. Para un banco de filtros de valor real, por ejemplo, un pseudo-QMF, en el que las bandas de transición se superponen solamente con la vecina más cercana, puede mostrarse que debido a las propiedades de cancelación de solapamiento, el solapamiento se mantiene por debajo del nivel de banda de detención del filtro prototipo. Si el filtro prototipo está diseñado con una supresión de solapamiento suficiente, el banco de filtros es de un tipo de reconstrucción perfecta desde un punto de vista perceptivo, aunque éste no es el caso en un sentido matemático estricto. Sin embargo, si la ganancia de canal de canales adyacentes se altera entre análisis y síntesis, se violan las propiedades de cancelación de solapamiento, y aparecerán componentes de solapamiento audibles en la señal de salida. Al realizar una predicción lineal de bajo orden en las muestras de subbanda de los canales del banco de filtros, es posible evaluar, observando las propiedades del polinomio de LPC, dónde está presente una componente fuertemente tonal en un canal del banco de filtros. Por ende, es posible evaluar qué canales adyacentes no deben tener valores de ganancia independientes con objeto de evitar una componente de solapamiento fuerte a partir de la componente tonal presente en el canal.

La presente invención comprende las siguientes características:

- Medios de análisis de los canales de subbanda para evaluar dónde está presente una fuerte componente tonal en un canal de subbanda;

- Análisis por medio de un predictor lineal de bajo orden en cada canal de subbanda;

- Decisión de agrupamiento de ganancias basándose en la ubicación de los ceros del polinomio de LPC;

- Cálculo de energía preciso para una implementación de valor real.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se describirá ahora a modo de ejemplos ilustrativos, sin limitar el alcance o espíritu de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 ilustra un análisis de frecuencia del intervalo de frecuencias cubierto por el canal 15 a 24 de un banco de filtros de subbanda de M canales, de una señal original que contiene múltiples componentes sinusoidales. La resolución de frecuencia del análisis mostrado es intencionalmente mayor que la resolución de frecuencia de los bancos de filtros utilizados con objeto de mostrar dónde está presente la sinusoidal en un canal de banco de filtros;

la figura 2 ilustra un vector de ganancia que contiene los valores de ganancia que han de aplicarse a los canales de subbanda 15-24 de la señal original.

la figura 3 ilustra la salida a partir del ajuste de ganancia anterior en una implementación de valor real sin la presente invención;

la figura 4 ilustra la salida a partir del ajuste de ganancia anterior en una implementación de valor complejo;

la figura 5 ilustra en qué mitad de cada canal está presente una componente sinusoidal;

la figura 6 ilustra el agrupamiento de canales preferido según la presente invención;

la figura 7 ilustra la salida a partir del ajuste de ganancia anterior en una implementación de valor real con la presente invención;

la figura 8 ilustra un diagrama de bloques del aparato de la invención;

la figura 9 ilustra combinaciones de bancos de filtros de análisis y síntesis para los cuales puede utilizarse ventajosamente la invención;

la figura 10 ilustra un diagrama de bloques de los medios de examen de la figura 8 según la realización preferida; y

la figura 11 ilustra un diagrama de bloques de los medios de ajuste de ganancia de la figura 8 según la realización preferida de la presente invención.

Descripción de realizaciones preferidas

Las realizaciones descritas a continuación son meramente ilustrativas de los principios de la presente invención para la mejora de un ajustador de envolvente espectral basándose en un banco de filtros de valor real. Se entiende que serán evidentes para otros expertos en la materia modificaciones y variaciones de las configuraciones y los detalles descritos en el presente documento. Por lo tanto, la intención es limitarse solamente por el alcance de las reivindicaciones de patente anexas y no por los detalles específicos presentados a modo de descripción y explicación de las realizaciones en el presente documento.

En la siguiente descripción se utiliza un pseudo-QMF de valor real que comprende un análisis de valor real así como una síntesis de valor real. Sin embargo, debe entenderse que el problema de solapamiento abordado por la presente invención aparece también para sistemas con un análisis complejo y una síntesis de valor real, así como cualquier otro banco de filtros modulado por coseno aparte del pseudo-QMF utilizado en esta descripción. La presente invención es aplicable también para tales sistemas. En un pseudo-QMF cada canal esencialmente se superpone solamente a su vecino adyacente en frecuencia. La respuesta de frecuencia de los canales se muestra en las figuras subsiguientes mediante las líneas discontinuas. Esto es solamente con propósito ilustrativo a fin de indicar la superposición de los canales, y no debe interpretarse como la verdadera respuesta de canal que da el filtro prototipo. En la figura 1, se muestra el análisis de frecuencia de una señal original. La figura muestra solamente el intervalo de frecuencias cubierto por de 15•π/M a 25•π/M del banco de filtros de M canales. En la siguiente descripción, los números de canal designados se derivan a partir de su frecuencia de cruce...

1. Aparato para calcular valores de ajuste de ganancia para ajustar la ganancia de una pluralidad de señales de subbanda generadas filtrando una señal utilizando un banco de filtros de análisis, teniendo el banco de filtros, filtros de subbanda, teniendo filtros de subbanda adyacentes del banco de filtros bandas de transición que se superponen en un intervalo de superposición, que comprende:

medios (82) para examinar una señal de subbanda que se origina desde un filtro de subbanda y una señal de subbanda adyacente que se origina desde un filtro de subbanda adyacente, para determinar si la señal de subbanda y la señal de subbanda adyacente tienen componentes de señal que generan solapamiento en el intervalo de superposición para obtener señales de subbanda agrupadas en respuesta a un resultado positivo del examen;

medios (84) para calcular un primer valor de ajuste de ganancia y un segundo valor de ajuste de ganancia para las señales de subbanda adyacentes agrupadas, de modo que las señales de subbanda adyacentes agrupadas no tengan valores de ganancia independientes,

en el que

los medios de cálculo son operativos

para determinar una indicación de una energía de referencia para las señales de subbanda agrupadas y una estimación de energía para una energía en las señales de subbanda adyacentes agrupadas, y

para calcular los valores de ajuste de ganancia para las señales de subbanda agrupadas basándose en la indicación de la energía de referencia y la estimación de energía,

en el que los medios (84) de cálculo están conectados a medios para la emisión, para su transmisión a un decodificador, del primer valor de ajuste de ganancia y el segundo valor de ajuste de ganancia o están conectados a medios para ajustar la ganancia de las señales de subbanda adyacentes utilizando el primer valor de ajuste de ganancia y el segundo valor de ajuste de ganancia.

2. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además medios para proporcionar una primer valor de envolvente espectral de referencia para la señal de subbanda y un segundo valor de envolvente espectral de referencia para la señal (110) de subbanda adyacente,

en el que los medios (84) de cálculo son operativos para determinar (112), para señales de subbanda agrupadas, una primera medición de energía que indica una energía de señal de la señal de subbanda y una segunda medición de energía que indica una energía de señal de la señal de subbanda adyacente, y

en el que los medios (84) de cálculo son operativos además para calcular (114) la indicación de la energía de referencia como una combinación lineal del primer valor de envolvente espectral de referencia y el segundo valor de envolvente espectral de referencia y para calcular la estimación de energía para una energía en las señales de subbanda adyacentes agrupadas como una combinación lineal de la primera medición de energía y la segunda medición de energía.

3. Aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios (84) de cálculo son operativos para calcular los valores de ajuste de ganancia primero y segundo de manera que difieran en menos de un umbral predeterminado o sean iguales entre sí.

4. Aparato según la reivindicación 3, en el que el umbral predeterminado es inferior o igual a 6 dB.

5. Aparato según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios para proporcionar un primer valor de ajuste de ganancia no modificado para la señal de subbanda y un segundo valor de ajuste de ganancia no modificado para la señal de subbanda adyacente, y

en el que los medios (84) de cálculo son operativos para calcular los valores de ajuste de ganancia primero y segundo de modo que ambos sean superiores o iguales a un valor inferior de los valores de ajuste de ganancia no modificados primero y segundo e inferiores o iguales a un valor superior de los valores de ajuste de ganancia no modificados primero y segundo.

6. Aparato según la reivindicación 5, en el que el primer valor de ajuste de ganancia no modificado y el segundo valor de ajuste de ganancia no modificado son indicativos de una envolvente espectral de una señal original en una banda de frecuencia, en el que la banda de frecuencia ha de reconstruirse mediante replicación de banda espectral.

7. Aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios (84) de cálculo son operativos para calcular el primer valor de ajuste de ganancia y el segundo valor de ajuste de ganancia basándose en una energía promedio de la señal de subbanda y la señal de subbanda adyacente.

8. Aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de cálculo son operativos para calcular los factores de ajuste de ganancia primero y segundo según la siguiente ecuación:

donde k es un número de canal asociado con una señal de subbanda, donde g_k-1(m) es el factor de ajuste de ganancia para una primera señal de subbanda de señales de subbanda agrupadas, donde g_k(m) es el factor de ajuste de ganancia para una segunda señal de subbanda de las señales de subbanda agrupadas, donde E^ref}_k-1(m) es la energía de referencia de la primera señal de subbanda, donde E^ref_{k(m) es la energía de referencia para la segunda señal de subbanda, donde E_k-1(m) es la estimación de energía de la primera señal de subbanda, donde E_k(m) es la estimación de energía de la segunda señal de subbanda, y donde m indica un punto en el tiempo.

9. Aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que una estimación de energía para una señal de subbanda se calcula sumando muestras de subbanda al cuadrado de la señal de subbanda.

10. Aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios (82) de examen son operativos para calcular signos de señales de subbanda basándose en coeficientes de polinomios de predicción para la señal de subbanda y la señal (100, 102) de subbanda adyacente, y para indicar (104) un resultado positivo, cuando los signos tienen una relación predeterminada entre sí.

11. Aparato según la reivindicación 10, en el que los medios (82) de examen son operativos para aplicar un método de autocorrelación o un método de covarianza.

12. Aparato según la reivindicación 10 u 11, en el que el polinomio de predicción es un polinomio de bajo orden que tiene un coeficiente de primer orden, en el que el orden del polinomio de bajo orden es menor que 4 y en el que los medios (82) de examen son operativos para utilizar el coeficiente de primer orden para calcular los signos de las señales de subbanda.

13. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que los medios (82) de examen son operativos para calcular el signo para una señal de subbanda basándose en la siguiente ecuación:

donde k es el número de canal, y α₁ es el coeficiente de primer orden.

14. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la relación predeterminada se define de manera que la señal de subbanda que tiene asociado a la misma el número de canal k tiene un primer signo y la señal de subbanda adyacente que tiene asociado a la misma el número de canal k-1 tiene un segundo signo, que es opuesto al primer signo.

15. Aparato según la reivindicación 14, en el que el primer signo es negativo, y el segundo signo es positivo.

16. Aparato según la reivindicación 1, en el que los medios (82) de examen son operativos para realizar un análisis tonal para la señal de subbanda y la señal de subbanda adyacente para determinar una componente tonal que tiene una medición de tonalidad por encima de un umbral de tonalidad.

17. Aparato según la reivindicación 16, en el que los medios (82) de examen son operativos para determinar si la componente tonal se encuentra en el intervalo de superposición del canal k y el canal k-1.

18. Aparato según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un banco (90) de filtros de síntesis para filtrar las señales de subbanda de ganancia ajustada con el fin de obtener una señal de salida sintetizada.

19. Aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el banco de filtros de análisis es un banco de filtros de valor real, y en el que el banco de filtros de síntesis es un banco de filtros de valor real.

20. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que el banco de filtros de análisis es un banco de filtros de valor complejo, y en el que el banco de filtros de síntesis es un banco de filtros de valor real.

21. Método para el cálculo de valores de ajuste de ganancia para ajustar la ganancia de una pluralidad de señales de subbanda generadas filtrando una señal utilizando un banco de filtros de análisis, teniendo el banco de filtros, filtros de subbanda, teniendo filtros de subbanda adyacentes del banco de filtros bandas de transición que se superponen en un intervalo de superposición, que comprende:

examinar (82) una señal de subbanda que se origina desde un filtro de subbanda y una señal de subbanda adyacente que se origina desde un filtro de subbanda adyacente, para determinar si la señal de subbanda y la señal de subbanda adyacente tienen componentes de señal que generan solapamiento en el intervalo de superposición para obtener señales de subbanda agrupadas en respuesta a un resultado positivo del examen;

calcular (84) un primer valor de ajuste de ganancia y un segundo valor de ajuste de ganancia para las señales de subbanda adyacentes agrupadas, de modo que las señales de subbanda adyacentes agrupadas no tengan valores de ganancia independientes,

determinando una indicación de una energía de referencia para las señales de subbanda agrupadas y una estimación de energía para una energía en las señales de subbanda adyacentes agrupadas, y

calculando los valores de ajuste de ganancia para las señales de subbanda agrupadas basándose en la indicación de la energía de referencia y la estimación de energía, y

emitiendo, para su transmisión a un decodificador, el primer valor de ajuste de ganancia y el segundo valor de ajuste de ganancia o ajustando la ganancia de las señales de subbanda adyacentes utilizando el primer valor de ajuste de ganancia y el segundo valor de ajuste de ganancia.

22. Programa informático que tiene un código de programa para realizar el método según la reivindicación 21, cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador.