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

Método de procesamiento de una señal estéreo obtenida de un codificador,

que codifica una señal deaudio de N canales en parámetros espaciales (P) y una señal de mezcla descendente estéreo que comprendeseñales estéreo primera y segunda (L0, R0), comprendiendo el método las etapas de:

sumar una primera señal y una tercera señal para obtener una primera señal de salida (L0w), en el que dichaprimera señal (L0WL) comprende dicha primera señal estéreo (L0 modificada por una primera función compleja(g1), y en el que dicha tercera señal (L0WR) comprende dicha segunda señal estéreo (R0) modificada por unatercera función compleja (g3); y

sumar una segunda señal y una cuarta señal para obtener una segunda señal de salida (R0w), en el que dichacuarta señal (R0WR) comprende dicha segunda señal estéreo (RO) modificada por una cuarta función compleja(g4) y en el que dicha segunda señal (ROWL) comprende dicha primera señal estéreo (L0) modificada por unasegunda función compleja (g2);

en el que dicha primera función (g1) comprende partes de función primera y segunda (g11L;g12L), en la que lasalida de dicha segunda parte de función (g12L) se incrementa cuando dichos parámetros espaciales (P) indicanque una contribución de los canales traseros en dicha primera señal estéreo (L0) se incrementa encomparación con la contribución de los canales delanteros en dicha primera señal estéreo (L0), y dichasegunda parte de función (g12L) comprende un desplazamiento de fase que es sustancialmente igual a más omenos 90 grados.

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

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

La presente invención también se refiere a un método y un dispositivo para procesar una señal de mezcla descendente estéreo obtenida por un método de este tipo y un dispositivo para procesar una señal estéreo obtenida de un codificador. 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 presente 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 predominado la reproducción en estéreo de música, por ejemplo en el entorno doméstico. Durante los años 70, se realizaron algunos experimentos con reproducción de cuatro canales de equipos de música domésticos. En salas más grandes, tales como salas de cine, ha estado presente la reproducción de sonido multicanal durante mucho tiempo. Se desarrollaron los sistemas Dolby Digital® y otros para proporcionar una reproducción de sonido realista e impresionante en una sala grande.

Los sistemas multicanal de este tipo se han introducido en el cine en casa y están adquiriendo gran interés. Por tanto, actualmente son comunes en el mercado los sistemas que tienen cinco canales de gama completa y un canal de gama parcial o canal de efectos de baja frecuencia (LFE) , los denominados sistemas 5.1. 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 está adquiriendo interés. Muchos consumidores ya tienen la posibilidad de reproducción multicanal en sus casas, y el material de fuente multicanal se está haciendo cada vez más popular. Sin embargo aún mucha gente sólo tiene sistemas de reproducción de 2 canales y también la transmisión se realiza habitualmente por 2 canales. Por este motivo, se desarrollaron técnicas de matrizado como por ejemplo Dolby Surround®, para hacer posible la transmisión de audio multicanal por 2 canales. La señal transmitida puede reproducirse directamente con un sistema de reproducción de 2 canales. Cuando está disponible un decodificador apropiado, es posible una reproducción multicanal. Decodificadores bien 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 19th International Conference on Surround Sound, junio de 2001) y Circle Surround® (I y II) (patente estadounidense n.º

6.198.827: 5-2-5 matrix system) .

Debido a la popularidad aumentada del material multicanal, cada vez es más importante una codificación eficaz del material multicanal. El matrizado reduce la cantidad de canales de audio requeridos para la transmisión y así reduce el ancho de banda o tasa de transmisión de bits requeridos. Una ventaja adicional con la técnica de matriz es que es retrocompatible con los 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 sometido a matrizado.

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, puesto que tienen que codificarse cinco canales en lugar de dos, aunque la reconstrucción espacial puede estar mucho más cerca de la original que mediante la aplicación de matrizado.

En principio, el proceso de matrizado es una operación con pérdidas. Por tanto, generalmente es imposible una reconstrucción perfecta de los 5 canales a partir de sólo una mezcla de 2 canales. 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 una pequeña cantidad 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, dado el 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 sin un decodificador de envolvente de matriz o sin 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 da a conocer un sistema de sonido de cine configurable. Un decodificador de sonido envolvente digital usa una arquitectura que incluye dos chips de procesamiento de señales para conseguir un programa que puede decodificar datos de audio a una resolución lo suficientemente elevada. El decodificador incluye un software que utiliza consultas en tablas para funciones críticas en el proceso de decodificación. El programa del decodificador implementa filtrado paso banda, cálculo de suma-diferencia, integración de ataque rápido y liberación lenta, procesamiento de suma y recíproco, determinación de modos rápido y lento, indexación de tablas de consulta, procesamiento de matriz adaptativa y diversas otras funciones para generar señales de sonido envolvente decodificadas a partir de entradas de señal izquierda y derecha codificadas.

El documento US 6.697.491 B1 da a conocer un sistema codificador y decodificador de matriz de cinco a cinco. El decodificador refuerza la componente correlacionada de las señales de entrada en la dirección deseada y reduce la intensidad de tales señales en canales que no están asociados con la dirección codificada, mientras se conserva el volumen aparente de todos los canales de salida, la separación entre los canales de salida izquierdo y derecho respectivos y la energía total de la componente no correlacionada de los canales de entrada en cada canal de salida. El decodificador comprende... [Seguir leyendo]

1. Método de procesamiento de una señal estéreo obtenida de un codificador, que codifica 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) , comprendiendo el método las etapas de:

sumar una primera señal y una tercera señal para obtener una primera señal de salida (L0w) , en el que dicha primera señal (L0WL) comprende dicha primera señal estéreo (L0 modificada por una primera función compleja (g1) , y en el que dicha tercera señal (L0WR) comprende 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) , en el que dicha cuarta señal (R0WR) comprende dicha segunda señal estéreo (RO) modificada por una cuarta función compleja (g4) y en el que dicha segunda señal (ROWL) comprende dicha primera señal estéreo (L0) modificada por una segunda función compleja (g2) ;

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

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 la reivindicación 1, 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) se incrementa cuando dichos parámetros espaciales (P) indican que la contribución de los canales traseros en dicha segunda señal estéreo (R0) se incrementa 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.

6. Método según la reivindicación 1, en el que dicha parte de primera función (g12L) tiene un signo opuesto en comparación con dicha parte de cuarta función (g12R) .

7. Método según la reivindicación 5, en el que dicha segunda función (g2) tiene un signo opuesto en comparación con dicha tercera función (g3) .

8. Método según la reivindicación 6 ó 7, 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 segunda parte de función (g12L) tienen el mismo signo.

9. Dispositivo (5) para procesar una señal estéreo obtenida de un codificador, que codifica 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) , comprendiendo el dispositivo: primeros medios de suma configurados para sumar una primera señal y una tercera señal para obtener una primera señal de salida (L0w) , en el que dicha primera señal (L0WL) comprende dicha primera señal estéreo (L0) modificada por una primera función compleja (g1) , y en el que dicha tercera señal (LOWR) comprende dicha segunda señal estéreo (R0) modificada por una tercera función compleja (g3) ; y

segundos medios de suma configurados para sumar una segunda señal y una cuarta señal para obtener una segunda señal de salida (R0w) , en el que dicha cuarta señal (R0WR) comprende dicha segunda señal estéreo (R0) modificada por una cuarta función compleja (g4) , y en el que dicha segunda señal (R0WL) comprende dicha primera señal estéreo (L0) modificada por una segunda función compleja (g2) ;

en el que dicha primera función (g1) comprende partes de función primera y segunda (g11L;g12L) , en el que la segunda función está configurada de modo que la salida de dicha segunda parte de función (g12L) se incrementa cuando dichos parámetros espaciales (P) indican que una contribución de los canales traseros en dicha primera señal estéreo (L0) se incrementa en comparación con la contribución de los canales delanteros en dicha primera señal estéreo (L0) , y dicha segunda parte de función (g12L) comprende un desplazamiento de fase que es sustancialmente igual a más o menos 90 grados.

10. 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 9 para procesar la señal de mezcla descendente estéreo.

11. Método de procesamiento de una señal de mezcla descendente estéreo que comprende señales

estéreo primera y segunda (L0w, R0w) , comprendiendo el método la etapa de invertir la operación de procesamiento según el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

12. 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 8.

13. Aparato decodificador que comprende: un dispositivo (7) según la reivindicación 12 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 procesadas (L0, R0) en una señal de audio de N canales.

14. Sistema de audio que comprende un aparato codificador según la reivindicación 10 y un aparato decodificador según la reivindicación 13.