MÉTODO, DISPOSITIVO, APARATO CODIFICADOR, APARATO DECODIFICADOR Y SISTEMA DE AUDIO.

Método de procesamiento de una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales estéreo primera y segunda (L0,

R0), codificando la señal de mezcla descendente estéreo y los parámetros espaciales asociados (P) una señal de audio de N canales, comprendiendo el método las etapas de: - sumar una primera señal y una tercera señal para obtener una primera señal de salida (L0w), comprendiendo dicha primera señal (L0wL) dicha primera señal estéreo (L0) modificada por una primera función compleja (g1), y comprendiendo dicha tercera señal (L0wR) dicha segunda señal estéreo (R0) modificada por una tercera función compleja (g3); y - sumar una segunda señal y una cuarta señal para obtener una segunda señal de salida (R0w), comprendiendo dicha cuarta señal (R0wR) dicha segunda señal estéreo (R0) modificada por una cuarta función compleja (g4) y comprendiendo dicha segunda señal (R0wL) dicha primera señal estéreo (L0) modificada por una segunda función compleja (g2); - en el que dichas funciones complejas (g1, g3, g3, g4) son funciones de dichos parámetros espaciales (P) y se eligen de modo que un valor de energía de la diferencia (L0wL-R0wL) entre la primera señal y la segunda señal sea mayor que o igual al valor de energía de la suma (L0wL+R0wL) de la primera y la segunda señal, y de manera que el valor de energía de la diferencia (R0wR-L0wR) entre la cuarta señal y la tercera señal sea mayor que o igual al valor de energía de la suma (R0wR+L0wR) de la cuarta señal y la tercera señal

Método, dispositivo, aparato codificador, aparato decodificador y sistema de audio.

La invención se refiere a un método y un dispositivo para procesar una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales estéreo primera y segunda, codificando la señal de mezcla descendente estéreo y parámetros espaciales asociados una señal de audio de N canales. La invención también se refiere a un aparato codificador que comprende un codificador y un dispositivo de este tipo.

La invención también se refiere a un método y un dispositivo para procesar una señal de mezcla descendente estéreo obtenida por un método y dispositivo de este tipo. La invención también se refiere a un aparato decodificador que comprende un dispositivo de este tipo para procesar una señal de mezcla descendente estéreo.

La invención también se refiere a un sistema de audio que comprende un aparato codificador de este tipo y un aparato decodificador de este tipo.

Durante mucho tiempo, ha prevalecido la reproducción en estéreo de la música, por ejemplo, en el entorno doméstico. Durante los años 70, se realizaron algunos experimentos con reproducción de cuatro canales en un equipo de música doméstico.

En salas más grandes, tales como salas de cine, durante mucho tiempo ha estado presente una reproducción multicanal del sonido. Se desarrollaron Dolby Digital® y otros sistemas para proporcionar una reproducción realista e impresionante del sonido en una sala grande.

Tales sistemas multicanal se han introducido en el cine en casa y están adquiriendo un gran interés. Por tanto, los sistemas que tienen cinco canales de gama completa y un canal de gama parcial o canal de efectos de baja frecuencia (LFE) , denominados sistemas 5.1, son comunes en el mercado actual. También existen otros sistemas, tales como 2.1, 4.1, 7.1 e incluso 8.1.

Con la introducción de SACD y DVD, la reproducción de audio multicanal va ganando terreno. Muchos consumidores ya tienen la posibilidad de reproducción multicanal en sus hogares, y el material de fuente multicanal se está volviendo muy popular. Sin embargo, muchas personas aún tienen sistemas de reproducción de sólo 2 canales, y la transmisión habitualmente tiene lugar por medio de 2 canales. Por este motivo, se desarrollaron técnicas de matrizado como, por ejemplo, Dolby Surround®, para hacer posible una transmisión de audio multicanal por medio de 2 canales. La señal transmitida puede reproducirse directamente con un sistema de reproducción de 2 canales. Cuando un decodificador apropiado está disponible, es posible la reproducción multicanal. Los decodificadores ampliamente conocidos para este fin son Dolby Pro Logic® (I y II) , (Kenneth Gundr y , “A new active matrix decoder for surround sound”, en Proc. AES 19a International Conference on Surround Sound, junio de 2001) y Circle Surround® (I y II) (patente estadounidense n.º

6.198.827: sistema matricial 5-2-5) .

Debido al aumento en la popularidad del material multicanal, la codificación eficaz de material multicanal se está volviendo más importante. El matrizado reduce el número de canales de audio requerido para la transmisión y por tanto se reduce el ancho de banda o tasa de transmisión de bits requeridos. Una ventaja adicional de la técnica matricial es que es retrocompatible con sistemas de reproducción en estéreo. Para una reducción adicional de la tasa de transmisión de bits, puede aplicarse un codificador de audio convencional para codificar la señal estéreo matrizada.

Otra posibilidad para reducir la tasa de transmisión de bits es codificando todos los canales individuales sin matrizado. Este método da como resultado una tasa de transmisión de bits superior, ya que tienen que codificarse cinco canales en lugar de dos, pero la reconstrucción espacial puede estar mucho más cerca de la original que aplicando matrizado.

En principio, el proceso de matrizado es una operación con pérdidas. Por tanto, la reconstrucción perfecta de los 5 canales a partir de sólo una mezcla de 2 canales es, en general, imposible. Esta propiedad limita la calidad de percepción máxima de la reconstrucción de 5 canales.

Recientemente se ha desarrollado un sistema que codifica audio multicanal como una señal de audio estéreo de 2 canales y un pequeño número de parámetros espaciales o parámetros de información de codificador P. Por consiguiente, este sistema es retrocompatible para la reproducción en estéreo. Los parámetros espaciales o parámetros de información de codificador P transmitidos determinan cómo el decodificador debe reconstruir cinco canales a partir de la señal de mezcla descendente estéreo de dos canales disponible. Debido al hecho de que el proceso de mezcla ascendente se controla por los parámetros transmitidos, la calidad de percepción de la reconstrucción de 5 canales mejora de manera considerable en comparación con los algoritmos de mezcla ascendente sin parámetros de control (por ejemplo, Dolby Pro Logic) .

En resumen, pueden aplicarse tres métodos diferentes para generar una reconstrucción de 5 canales a partir de una mezcla de dos canales proporcionada:

1) Reconstrucción ciega. Este método intenta estimar la matriz de mezcla ascendente basándose en sólo las propiedades de la señal, sin ninguna información proporcionada.

2) Técnicas de matrizado, por ejemplo, Dolby Pro Logic. Aplicando una determinada matriz de mezcla descendente, puede mejorarse la reconstrucción desde 2 hasta 5 canales debido a determinadas propiedades de la señal que están determinadas por la matriz de mezcla descendente aplicada.

3) Mezcla ascendente controlada por parámetros. En este método, los parámetros de información de codificador P se almacenan normalmente en partes auxiliares de un flujo de bits, garantizando la retrocompatibilidad con sistemas de reproducción en estéreo normales. Sin embargo, estos sistemas son generalmente no retrocompatibles con sistemas de matrizado.

Puede ser de interés combinar los métodos 2 y 3 mencionados anteriormente en un único sistema. Esto garantiza una calidad máxima, dependiendo del decodificador disponible. Para los consumidores que tienen un decodificador de envolvente de matriz, tal como Dolby Pro Logic o Circle Surround, se obtiene una reconstrucción según el proceso matricial. Si se dispone de un decodificador que puede interpretar los parámetros transmitidos, puede obtenerse una reconstrucción de calidad superior. Los consumidores que no tienen un decodificador de envolvente de matriz o un decodificador que pueda interpretar los parámetros espaciales todavía pueden disfrutar de la retrocompatibilidad estéreo. Sin embargo, un problema de combinar los métodos 2 y 3 es que se modificará la mezcla descendente estéreo transmitida real. Esto, a su vez, puede tener un efecto negativo sobre la reconstrucción de 5 canales usando los parámetros espaciales.

El documento US 5 818 941 A (EMBREE ET AL, ) y el documento US 6 697 491 B1 (GRIESINGER DAVID H, ) dan a conocer decodificadores de envolvente en los que se aplica la decodificación paramétrica direccional a los N canales en lugar de a los 2 canales de mezcla descendente.

Es un objeto de la invención proporcionar un método que permita la combinación de codificación paramétrica de audio multicanal con técnicas de matrizado, método con el que pueda realizarse una reconstrucción multicanal de calidad completa, independientemente del decodificador disponible.

Según la invención, este objeto se logra por medio de un método de procesamiento de una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales estéreo primera y segunda, codificando la señal de mezcla descendente estéreo y parámetros espaciales asociados una señal de audio de N canales, comprendiendo el método las etapas de:

- sumar una primera señal y una tercera señal para obtener una primera señal de salida, comprendiendo dicha primera señal dicha primera señal estéreo modificada por una primera función compleja, y comprendiendo dicha tercera señal dicha segunda señal estéreo modificada por una tercera función compleja; y

- sumar una segunda señal y una cuarta señal para obtener una segunda señal de salida, comprendiendo dicha cuarta señal dicha segunda señal estéreo modificada por una cuarta función compleja y comprendiendo dicha segunda señal dicha primera señal estéreo modificada por una segunda función compleja;

- en el que dichas funciones complejas son funciones... [Seguir leyendo]

1. Método de procesamiento de una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales estéreo primera y segunda (L0, R0) , codificando la señal de mezcla descendente estéreo y los parámetros espaciales asociados (P) una señal de audio de N canales, comprendiendo el método las etapas de:

- sumar una primera señal y una tercera señal para obtener una primera señal de salida (L0w) , comprendiendo dicha primera señal (L0wL) dicha primera señal estéreo (L0) modificada por una primera función compleja (g1) , y comprendiendo dicha tercera señal (L0wR) dicha segunda señal estéreo (R0) modificada por una tercera función compleja (g3) ; y

- sumar una segunda señal y una cuarta señal para obtener una segunda señal de salida (R0w) , comprendiendo dicha cuarta señal (R0wR) dicha segunda señal estéreo (R0) modificada por una cuarta función compleja (g4) y comprendiendo dicha segunda señal (R0wL) dicha primera señal estéreo (L0) modificada por una segunda función compleja (g2) ;

- en el que dichas funciones complejas (g1, g3, g3, g4) son funciones de dichos parámetros espaciales (P) y se eligen de modo que un valor de energía de la diferencia (L0wL-R0wL) entre la primera señal y la segunda señal sea mayor que o igual al valor de energía de la suma (L0wL+R0wL) de la primera y la segunda señal, y de manera que el valor de energía de la diferencia (R0wR-L0wR) entre la cuarta señal y la tercera señal sea mayor que o igual al valor de energía de la suma (R0wR+L0wR) de la cuarta señal y la tercera señal.

2. Método según la reivindicación 1, en el que la señal de audio de N canales comprende señales de canal delantero y señales de canal trasero, y en el que dichos parámetros espaciales (P) comprenden una medida de la contribución relativa de los canales traseros en la mezcla descendente estéreo (L0, R0) en comparación con la contribución de los canales delanteros en la misma.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que la magnitud de dicha segunda función compleja (g2) es menor que la magnitud de dicha primera función compleja (g1) y/o la magnitud de dicha tercera función compleja (g3) es menor que la magnitud de dicha cuarta función compleja (g4) .

4. Método según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que dicha segunda función compleja (g2) y/o dicha tercera función compleja (g3) comprende un desplazamiento de fase que es sustancialmente igual a más o menos 90 grados.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha primera función (g1) comprende partes de función primera y segunda (g11L; g12L) , en el que la salida de dicha parte de segunda función (g12L) aumenta cuando dichos parámetros espaciales (P) indican que una contribución de los canales traseros en dicha primera señal estéreo (L0) aumenta en comparación con la contribución de los canales delanteros en dicha primera señal estéreo (L0) , y dicha parte de segunda función (g12L) comprende un desplazamiento de fase que es sustancialmente igual a más o menos 90 grados.

6. Método según la reivindicación 5, en el que dicha cuarta función (g4) comprende partes de función tercera y cuarta (g11R; g12R) , en el que la salida de dicha parte de cuarta función (g12R) aumenta cuando dichos parámetros espaciales (P) indican que la contribución de los canales traseros en dicha segunda señal estéreo (R0) aumenta en comparación con la contribución de los canales delanteros en dicha segunda señal estéreo (R0) , y dicha parte de cuarta función (g12R) comprende un desplazamiento de fase que es sustancialmente igual a más o menos 90 grados.

7. Método según la reivindicación 6, en el que dicha parte de primera función (g12L) tiene un signo opuesto en comparación con dicha parte de cuarta función (g12R) .

8. Método según la reivindicación 6, en el que dicha segunda función (g2) tiene un signo opuesto en comparación con dicha tercera función (g3) .

9. Método según la reivindicación 7 u 8, en el que dicha segunda función (g2) y dicha parte de cuarta función (g12R) tienen el mismo signo, y en el que dicha tercera función (g3) y dicha parte de segunda función (g12L) tienen el mismo signo.

10. Dispositivo (5) para procesar una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales estéreo primera y segunda (L0, R0) , codificando la señal de mezcla descendente estéreo y parámetros espaciales asociados (P) una señal de audio de N canales, comprendiendo el dispositivo:

- primeros medios de suma para sumar una primera señal y una tercera señal para obtener una primera señal de salida (L0w) , comprendiendo dicha primera señal (L0wL) dicha primera señal estéreo (L0) modificada por una primera función compleja (g1) , y comprendiendo dicha tercera señal (L0wR) dicha segunda señal estéreo (R0) modificada por una tercera función compleja (g3) ; y

- segundos medios de suma para sumar una segunda señal y una cuarta señal para obtener una segunda señal de salida (R0w) , comprendiendo dicha cuarta señal (R0wR) dicha segunda señal estéreo (R0) modificada por una cuarta función compleja (g4) , y comprendiendo dicha segunda señal (R0wL) dicha primera señal estéreo (L0) modificada por una segunda función compleja (g2) ;

en el que dichas funciones complejas son funciones de dichos parámetros espaciales (P) , de manera que un valor de energía de la diferencia (L0wL-R0wL) entre la primera señal y la segunda señal es mayor que o igual al valor de energía de la suma (L0wL+R0wL) de la primera y la segunda señal y de manera que el valor de energía de la diferencia (R0wR-L0wR) entre la cuarta señal y la tercera señal es mayor que o igual al valor de energía de la suma (R0wR+L0wR) de la cuarta señal y la tercera señal.

11. Aparato codificador que comprende:

- un codificador (2) para codificar una señal de audio de N canales en parámetros espaciales (P) y una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales estéreo primera y segunda (L0, R0) , y

- un dispositivo (5) según la reivindicación 10 para procesar la señal de mezcla descendente estéreo.

12. Método de procesamiento de una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales estéreo primera y segunda (L0w, R0w) , comprendiendo el método invertir la operación de procesamiento según el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

13. Método según la reivindicación 12, en el que la inversión comprende una multiplicación matricial donde L0 y R0 son señales de salida primera y segunda respectivas, y donde L0w y R0w son señales de entrada 20 estéreo primera y segunda respectivas, y donde g1; g2, g3 y g4 son dichas funciones complejas primera, segunda, tercera y cuarta respectivas.

14. Dispositivo (7) para procesar una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales estéreo primera y segunda (L0w, R0w) , comprendiendo el dispositivo medios para invertir la operación de procesamiento según el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

15. Dispositivo (7) según la reivindicación 14, en el que los medios para invertir comprenden una multiplicación matricial donde L0 y R0 son señales de salida primera y segunda respectivas, y donde L0w y R0w son señales de entrada estéreo primera y segunda respectivas, y donde g1, g2, g3 y g4 son dichas funciones complejas primera, segunda, tercera y cuarta respectivas.

16. Aparato decodificador que comprende:

- un dispositivo (7) según la reivindicación 14 ó 15 para procesar una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales estéreo primera y segunda (L0w, R0w) , y

- un decodificador para decodificar las señales estéreo (L0, R0) procesadas en una señal de audio de N canales.

17. Sistema de audio que comprende un aparato codificador según la reivindicación 11 y un aparato decodificador según la reivindicación 16.