Dispositivo y procedimiento para procesar una señal sub-banda real para reducir los efectos de aliasing.

Dispositivo para procesar una señal de sub-banda real (xk) de una pluralidad de señales de sub-banda reales queson una representación de una señal de tiempo discreta real x(n) generada por un banco de filtros de análisis (50),

que comprende:

un ponderador (10) para ponderar la señal de sub-banda (xk) por un factor de ponderación (ck) determinado para laseñal de sub-banda para obtener una señal de sub-banda de ponderada (11);

un determinador de término de corrección (12), para calcular un término de corrección, estando el determinador detérmino de corrección implementado para calcular el término de corrección utilizando al menos otra señal de subbanda

vecina (xl) y utilizando otro factor de ponderación (cl) que se proporciona para la otra señal de sub-banda (xl),siendo el otro factor de ponderación (cl) diferente del factor de ponderación (ck); y

un combinador (13) para combinar la señal de sub-banda ponderada y el término de corrección para obtener unaseñal de sub-banda corregida (yk);

en el que el determinador del término de corrección está implementado para calcular el término de corrección comocombinación lineal de la señal de sub-banda (xk) filtrada por un primer filtro (33) y al menos otra señal de sub-bandafiltrada por otro filtro;

en el que el determinador de término de corrección está implementado para calcular el término de corrección enfunción de una diferencia entre el factor de ponderación (ck) de la señal de sub-banda y el otro factor de ponderaciónpara la otra señal de sub-banda vecina (xl).

Dispositivo y procedimiento para procesar una señal de sub-banda real para reducir los efectos de aliasing.

La presente invención se refiere a procesamiento de señales de audio o video y en particular a bancos de filtros para convertir una señal a una representación espectral, la representación espectral comprende señales de paso de banda o coeficientes espectrales.

En aplicaciones en componentes electrónicos de comunicación y consumidor, es conveniente la posibilidad de manipular los espectros de señal al incrementar o disminuir selectivamente en frecuencia las intensidades de señal, tal como por ejemplo para funcionalidades de ecualizador o supresión de eco. En conexión con procedimientos de codificación de audio que se basan en descomposición espectral de la señal de alimentación, parece ser evidente el amplificar y/o atenuar en forma correspondiente los componentes espectrales descodificados (muestras de subbanda y/o coeficiente de transformación) mediante multiplicación por factores de amplificación que pueden ser alterados temporalmente. Los bancos de filtros empleados aquí, sin embargo usualmente tienen valores reales e involucran muestreado crítico. Consecuentemente, las señales de sub-banda contienen componentes de aliasing o distorsión por repliegue del (aliasing) , que sin embargo se compensan entre sí con una descomposición (análisis) y fusión (síntesis) que se realizan en forma directa una tras otra, pero no después de una manipulación descrita anteriormente. El resultado puede ser interferencias audibles, tales como por ejemplo por modulación de amplitud.

La Figura 5 muestra un sistema de banco de filtros que comprende un banco de filtros de análisis 50 y un banco de filtros de síntesis 51. Una señal de tiempo-discreta x (n) se alimenta a una cantidad de N filtros de paso de banda 53 para obtener señales de paso de banda decimadas por un decimador o dispositivo de decimación 54 por banco de filtros. Las señales de paso de banda decimadas x0 (m) a xN-1 (m) se alimentan entonces a una etapa ecualizadora 55, en donde el coeficiente de ponderación especial g0, g1, ..., gN-1 se asocia con cada señal de paso de banda. Las señales de paso de banda ponderadas y0 a yN-1 se alimentan entonces a un interpolador 56 y filtran por un filtro de síntesis respectivo g0, g1, gN-1 57. Las señales filtradas después se agregan mediante un sumador 58 para obtener la señal de salida y (n) en una salida 59 del banco de filtros. La señal y (n) es idéntica a la señal x (n) cuando todos los factores de amplificación g0, g1, ..., gN-1 = 1 y cuando los filtros 53 y 57 se ajustan, de manera tal que el banco de filtros es de una característica de reconstrucción perfecta.

Hay que destacar que los filtros h0 típicamente son versiones moduladas en coseno de un filtro de paso bajo prototipo y que los filtros de síntesis g0, g1, ..., gN-1 también son versiones moduladas de manera correspondiente de un filtro prototipo, en donde un filtro gi se acopla con un filtro hi de manera tal que no se introduzcan artefactos por filtrado.

Hay bancos de filtros que comprenden por ejemplo 20 canales de banco de filtros tal que 20 muestras de la señal x (n) resultan en una muestra de una señal de sub-banda xi cada una. En este caso, el banco de filtros se refiere como tener máximo diezmado. Típicamente, se logran bancos de filtros por procedimientos matemáticos numéricamente eficientes, tal que el filtrado que ocurre en cada canal y subsecuente decimado se realizan en una etapa de procesamiento, de manera tal que no hay una señal sin decimar en ninguna parte. Implementaciones alternas sin embargo también se conocen y se implementan dependiendo de los requerimientos.

Cuando este banco de filtros tiene muchísimos canales, tal como por ejemplo 1024 canales, esto representa una transformación. La regla transformación por así decirlo implementa filtrado y decimado "de un golpe". Una MDCT que tiene 1024 muestras, puede de esta manera describirse por la parte de banco de filtros de análisis 50 en la Figura 5, en donde N en este caso sería 1024 y una sola muestra de una "señal de sub-banda" se generará por bloque de muestras que se alimentan a esta transformación. La forma de tiempo de una señal de sub-banda entonces resultará, si hubiera varios bloques MDCT de coeficientes espectrales y si el valor de los coeficientes MDCT en los subsecuentes bloques para un índice de frecuencia, se tomarán como una señal de tiempo. Subsecuentemente, cada vez que se mencionan sub-bandas y valores de sub-banda, se entienden tanto filtrado de sub-banda como una transformación, sin señalar explícitamente cada vez que una transformación representa filtrado de sub-banda con máximo decimado, en donde el número de canales N es igual al número de coeficientes de transformación.

El muestreado crítico de las señales de banco de filtros utilizado, tiene el resultado de que filtros de paso de banda tienen una región de solape, es decir que en forma ejemplar la mitad superior de la región de paso del filtro h0 superpone a la mitad inferior del filtro vecino h1. Al mismo tiempo, la región superior del filtro h1 (n) superpone a la región inferior del siguiente filtro h2 (n) . Si hay un componente de señal en esta región de solape, tanto la señal de sub-banda x0 (m) como la señal de sub-banda x1 (m) tendrán información en este componente de señal. Si ambas sub-bandas se amplifican en forma idéntica por los factores de amplificación g0 y g1, esto es ambos factores de amplificación son iguales, la distorsión por repliegue del espectro o aliasing, se liberará de nuevo por los filtros de análisis g0, g1 y la adición subsecuente de las señales de salida de los filtros g0 y g1, de manera tal que la señal de salida y (n) está libre de artefactos. Sin embargo, si las dos señales x0, x1 se amplifican en forma diferente, la porción de los componentes de señal en la región de solape también se amplificará en forma diferente, el resultado de lo cual es que la señal de recepción y (n) tiene más aliasing ya que el banco de filtros de síntesis "no ha esperado" una ponderación diferente para los dos filtros superpuestos.

En US2005/149339 A1 el aliasing se evita en bancos de filtros de valores reales asegurando que los dos factores de ganancia de sub-bandas adyacentes son las mismas o se mantienen dentro de un límite una con respecto a la otra.

Estos artefactos pueden evitarse al utilizar bancos de filtros de valor complejo que, sin embargo no comprenden muestreado crítico y de esta manera no son adecuados para codificación. Por otra parte, se utilizan estos bancos de filtros de valor complejo en unidades de post-procesamiento, tales como por ejemplo en extensión de ancho de banda (SBR) y en codificación paramétrica de múltiples canales (BCC/EBCC) .

Una solución posible pero costosa para este problema se ofrece por filtrado de síntesis de valor real incluyendo análisis de valor complejo subsecuente, manipulación y síntesis de valor complejo. Los gastos de implementación de este enfoque pueden reducirse en forma considerable al aproximar la aplicación secuencial de síntesis de valor real y análisis de valor complejo por el así denominado filtrado de múltiples bandas para generar las partes imaginarias (‘‘r2i’’) necesarias. Después de una re-conversión correspondiente en partes reales (‘‘i2r’’) , puede aplicarse la síntesis de valor real convencional.

Esta solución complicada del problema de aliasing utilizando una implementación de banco de filtros compleja se ilustra en la Figura 6. La señal real presente en una representación de sub-banda se convierte a una señal de tiempo real mediante un banco de filtros de síntesis real, como se ilustra en la Figura 6, como señal de salida 61 del banco de filtros de síntesis real 60. Esta señal de tiempo real 61 se alimenta entonces a un banco de filtros de análisis complejo 62 para obtener señales de sub-banda de valor complejo 63. Estas señales de sub-banda compleja 63 se alimentan entonces a una etapa de manipulación 64 que recibe los factores de ponderación ck y/o factores de ponderación gi de la Figura 5 y que puede configurarse en la misma forma que la etapa de ecualizador 55 de la Figura 5. A la salida de la etapa de manipulación 64, hay señales de sub-banda de valor complejo manipuladas 65, que se convierten entonces a una señal de salida 67, que de nuevo es una señal real mediante un banco de filtros de síntesis complejo 66. A fin de obtener una señal real 67, en el banco de filtros de síntesis complejo 66, una parte real se forma ya sea antes de agregar, que puede ser idéntica a la adición del sumador 58 de la Figura 5, o una parte real se forma después... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para procesar una señal de sub-banda real (xk) de una pluralidad de señales de sub-banda reales que son una representación de una señal de tiempo discreta real x (n) generada por un banco de filtros de análisis (50) , que comprende:

un ponderador (10) para ponderar la señal de sub-banda (xk) por un factor de ponderación (ck) determinado para la señal de sub-banda para obtener una señal de sub-banda de ponderada (11) ;

un determinador de término de corrección (12) , para calcular un término de corrección, estando el determinador de término de corrección implementado para calcular el término de corrección utilizando al menos otra señal de subbanda vecina (xl) y utilizando otro factor de ponderación (cl) que se proporciona para la otra señal de sub-banda (xl) , siendo el otro factor de ponderación (cl) diferente del factor de ponderación (ck) ; y

un combinador (13) para combinar la señal de sub-banda ponderada y el término de corrección para obtener una señal de sub-banda corregida (yk) ;

en el que el determinador del término de corrección está implementado para calcular el término de corrección como combinación lineal de la señal de sub-banda (xk) filtrada por un primer filtro (33) y al menos otra señal de sub-banda filtrada por otro filtro;

en el que el determinador de término de corrección está implementado para calcular el término de corrección en función de una diferencia entre el factor de ponderación (ck) de la señal de sub-banda y el otro factor de ponderación para la otra señal de sub-banda vecina (xl) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el determinador de término de corrección (12) se implementa para utilizar como la otra señal de sub-banda (XC) , una señal de sub-banda (xk+1, xk-1) de la pluralidad de señales de subbanda que tienen un índice de intervalo de frecuencias diferente de un índice de intervalo de frecuencias de la señal de sub-banda (xk) de "1".

3. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el determinador de término de corrección (12) , se implementa para determinar otro término de corrección (12b) que es función de una tercera señal de sub-banda (xk-1) y de un tercer factor de ponderación (ck-1) asociado a la tercera señal de sub-banda (xk-1) , siendo el tercer factor de ponderación (ck-1) diferente del factor de ponderación (ck) .

4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el que el combinador (13) se implementa para combinar el otro término de corrección y la señal de sub-banda ponderada (11) .

5. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, en el que el determinador de término de corrección

(12) se implementa para utilizar, como tercera señal de sub-banda, una señal de sub-banda que tiene un índice de intervalo de frecuencias diferente de un índice de intervalo de frecuencias de la señal de sub-banda (xk) y de un índice de intervalo de frecuencias (k+1) de la otra señal de sub-banda (xk+1) .

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el determinador de término de corrección se implementa para calcular un término de corrección no ponderado en función de la otra señal de sub-banda (xl) , y para ponderar el término de corrección no ponderado por una diferencia entre el factor de ponderación (ck) para la señal de sub-banda y el factor de ponderación (cl) para la otra señal de sub-banda (xl) .

7. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el determinador de término de corrección (12) se implementa para calcular el término de corrección (KT) de acuerdo con la siguiente ecuación:

KT = pk Lk (z) + qk Uk (z) ,

pk es igual a una diferencia entre el factor de ponderación ck-1 para una señal de sub-banda vecina xk-1 y el factor de ponderación ck de la señal de sub-banda xk, qk es una diferencia entre otra señal de sub-banda vecina xk+1 y el factor de ponderación ck de la señal de sub-banda xk, Lk es un término de corrección no ponderado de la señal de subbanda vecina xk-1, y Uk es un término de corrección no ponderado provocado por otra señal de sub-banda vecina xk+1.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el combinador está implementado para realizar una suma de la señal de sub-banda ponderada y el término de corrección.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, porque además comprende:

medios para proporcionar los diferentes factores de ponderación asociados con las señales de sub-banda, estando los medios para proporcionar (55) implementados para determinar los varios factores de ponderación debidos a una función ecualizadora o supresión de eco o extensión de ancho de banda o a una codificación de múltiples canales paramétrica.

10. Procedimiento para procesar una señal de sub-banda real (xk) de una pluralidad de señales de sub-banda real que son una representación de una señal de tiempo discreta real x (n) , generada por un banco de filtros de análisis

(50) que comprende las etapas de:

ponderar (10) la señal de sub-banda (xk) por un factor de ponderación (ck) determinado para la señal de sub-banda, para obtener una señal de sub-banda ponderada (11) ;

calcular (12) un término de corrección utilizando al menos otra señal de sub-banda (xl) y utilizando otro factor de ponderación (cl) que se proporciona para la otra señal de sub-banda (xl) , el otro factor de ponderación (cl) difiere del factor de ponderación (ck) ; y

combinar (13) la señal de sub-banda ponderada y el término de corrección, para obtener una señal de sub-banda corregida (yk) ;

en el que el término de corrección está implementado se calcula como combinación lineal de la señal de sub-banda (xk) filtrada por un primer filtro (33) y al menos otra señal de sub-banda filtrada por otro filtro;

en el que el término de corrección se calcula en función de una diferencia entre el factor de ponderación (ck) de la señal de sub-banda y el otro factor de ponderación para la otra señal de sub-banda vecina.

11. Banco de filtros de análisis, que comprende: medios (50) para generar una pluralidad de señales de sub-banda a partir de una señal de tiempo discreto; y un dispositivo para procesar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para cada señal de sub-banda, para

obtener señales de sub-banda procesadas.

12. Banco de filtros de síntesis, que comprende:

por cada señal de sub-banda de una pluralidad de señales de sub-banda que se han generado por un banco de filtros de análisis, un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, para obtener señales de sub-banda procesadas; y

una pluralidad de filtros de síntesis (51) para filtrar las señales de sub-banda procesadas para obtener señales de sub-banda filtradas por síntesis y

un sumador (58) , para sumar las señales de sub-bandas filtradas para obtener una señal de tiempo discreto.

13. Procedimiento para filtrar una señal de tiempo discreta, que comprende las etapas de: generar (50) una pluralidad de señales de sub-banda a partir de una señal de tiempo discreto; y por cada señal de sub-banda, procesar la señal de sub-banda por un procedimiento según la reivindicación 10, para

obtener señales de sub-banda procesadas.

14. Procedimiento para sintetizar una señal, que comprende las etapas de:

por cada señal de sub-banda de una pluralidad de señales de sub-banda que se han generado por un banco de filtros de análisis, procesar la señal de sub-banda por un procedimiento según la reivindicación 10, para obtener señales de sub-banda procesadas; y

filtrado mediante síntesis (51) de las señales de sub-banda procesadas para obtener señales de sub-banda filtradas por síntesis; y

sumar (58) las señales de sub-bandas filtradas para obtener una señal sintetizada.

15. Programa de computadora que comprende un código de programa para ejecutar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 10, 13 o 14, cuando el programa de computadora se ejecuta en una computadora.