Aparato y procedimiento para generar una señal de control de sintetizador de múltiples canales y aparato y procedimiento para sintetizar múltipes canales.

Aparato para generar una señal de control de sintetizador de múltiples canales,

que comprende:

un analizador de señal para analizar una señal de alimentación de múltiples canales;

una calculadora para información de alisamiento, para determinar información de control de alisamiento en respuestaal analizador de señal, siendo la calculadora de información de alisamiento operativa para determinar la informaciónde control de alisamiento tal que, en respuesta a la información de control de alisamiento, un post-procesador lateralde sintetizador separado según la reivindicación 16 genera un parámetro de reconstrucción post-procesado o unacantidad post-procesada derivada del parámetro de reconstrucción, por una porción de tiempo de una señal dealimentación a procesar; y

un generador de datos para generar una señal de control que representa la información de control de alisamientocomo la señal de control de sintetizador de múltiples canales.

Aparato y procedimiento para generar una señal de control de sintetizador de múltiples canales y aparato y procedimiento para sintetizar múltiples canales Campo de la Invención [0001] La presente invención se refiere a procesamiento de audio de múltiples canales y en particular a codificación y síntesis de múltiples canales, utilizando información lateral paramétrica.

Antecedentes de la Invención y Técnica Previa [0002] En tiempos recientes, las técnicas de reproducción de audio de múltiples canales se están volviendo cada vez más populares. Esto puede deberse al hecho de que técnicas de compresión/codificación de audio tales como la técnica bien conocida MPEG-1 capa 3 (también conocida como mp3) , han hecho posible distribuir contenidos de audio por Internet u otros canales de transmisión que tienen ancho de banda limitado.

Una razón adicional para esta popularidad es la disponibilidad incrementada de contenido de múltiples canales y la penetración incrementada de dispositivos de reproducción de múltiples canales en el ambiente del hogar.

La técnica de codificación mp3 se ha vuelto tan famosa debido al hecho de que permite distribución de todos los registros en un formato estéreo, es decir una representación digital del registro de audio incluyendo un primer canal de estéreo o izquierdo y un segundo canal de estéreo o derecho. Además, la técnica de mp3 creó nuevas posibilidades para distribución de audio dados los anchos de banda de almacenamiento y transmisión disponibles.

Sin embargo, hay desventajas básicas de sistemas de sonido de dos canales convencionales. Resultan en una formación de imagen espacial limitada debido al hecho de que solo dos altavoces se emplean. Por lo tanto, se han desarrollado técnicas de expansión de imagen espacial de audio a dos o tres dimensiones conocidas como "surround". Una representación de "surround" o expansión de imagen espacial de audio a dos o tres dimensiones, de múltiples canales recomendada incluye, además de los dos canales estéreo L y R, un canal central adicional C, dos canales surround Ls, Rs y opcionalmente un canal de mejora de baja frecuencia o sub-canal de altavoz de grabes. Este formato de sonido de referencia también se refiere como tres/dos-estéreo (o formato 5.1) , que significa tres canales frontales y dos canales de expansión de imagen espacial de audio a dos o tres dimensiones. En general, se requieren cinco canales de transmisión. En un ambiente de reproducción, se requieren al menos cinco altavoces en los respectivos cinco sitios diferentes para obtener un punto óptimo a cierta distancia de los cinco altavoces bien colocadas.

Se conocen en la especialidad varias técnicas para reducir la cantidad de datos requeridos para transmisión de una señal de audio de múltiples canales. Estas técnicas se denominan técnicas de estéreo conjuntas. Para este objetivo, se hace referencia a la Figura 10, que muestra un dispositivo de estéreo en conjunto 60. Este dispositivo puede ser un dispositivo que implementa, por ejemplo intensidad de estéreo (IS = intensity stereo) , estéreo paramétrico (PS = parametric stereo) o una codificación de referencia binaural (relacionada) (BCC = binaural cue coding) . Este dispositivo en general recibe - como una alimentación - al menos dos canales (CH1, CH2 … CHn) , y envía de salida un solo canal portador y datos paramétricos. Los datos paramétricos se definen de manera tal que en un descodificador, pueda calcularse una aproximación de un canal original (CH1, CH2 … CHn) .

Normalmente, el canal portador incluirá muestras de sub-banda, coeficientes espectrales, muestras de dominio de tiempo, etc., que proporcionan una representación comparativamente fina de la señal subyacente, mientras que los datos paramétricos no incluyen estas muestras de coeficientes espectrales, pero incluyen parámetros de control para controlar un cierto algoritmo de reconstrucción como ponderación por multiplicación, desplazamiento en tiempo, desplazamiento en frecuencia, desplazamiento en fase. Los datos paramétricos por lo tanto incluyen solo una representación comparativamente burda de la señal de canal asociado. Dicho en números, la cantidad de datos requeridos por un canal portador codificado utilizando un codificador de audio con pérdida convencional estará en el intervalo de 60 – 70 kBits/s, mientras que la cantidad de datos requeridos por información lateral paramétrica para un canal estará en el intervalo de 15 – 2, 5?? kBits/s. Un ejemplo de datos paramétricos son los factores de escala bien conocidos, información de estéreo de intensidad o parámetros de referencia binaural como se describirá a continuación.

Codificación de estéreo de intensidad se describe en AES preprint 3799, "Intensity Stereo Coding", J. Herre,

K. H. Brandenburg, D. Lederer, en la 96th AES, febrero 1994, Amsterdam. En general, el concepto de estéreo de

intensidad se basa en una transformada de eje principal aplicada a los datos de ambos canales de audio estereofónico. Si la mayoría de los puntos de datos se concentran alrededor del primer eje principal, puede lograrse una ganancia de codificación al girar ambas señales un cierto ángulo antes de codificación y excluir el segundo componente ortogonal de la transmisión en la corriente de bits. Las señales reconstruidas para los canales izquierdo y derecho consisten de versiones ponderadas o ajustadas en escala en forma diferente de una misma señal transmitida. Sin embargo, las señales reconstruidas difieren en su amplitud pero son idénticas respecto a su información de fase. Las envolventes de energía-tiempo de ambos canales de audio originales sin embargo se conservan mediante la operación de ajuste en escala selectiva, que típicamente opera en una forma selectiva de frecuencia. Esto se adapta a la percepción humana de sonido a altas frecuencias, en donde las referencias espaciales dominantes se determinan por las envolventes de energía.

Adicionalmente, en implementaciones prácticas, la señal transmitida, es decir el canal portador se genera de la señal de suma del canal izquierdo y el canal derecho en lugar de girar ambos componentes. Además, este procesamiento, es decir generar parámetros de estéreo de intensidad para realizar la operación de ajuste en escala, se realiza selectivo de frecuencia, es decir independientemente para cada banda de factor de escala, es decir una partición de frecuencia de codificador. De preferencia, ambos canales se combinan para formar un canal combinado o "portador", y además del canal combinado, la información de estéreo de intensidad se determina que depende la energía del primer canal, la energía del segundo canal o la energía de los canales combinados.

La técnica BCC se describe en el documento de la Convención AES 5574, "Binaural cue coding applied to stereo and multi-channel audio compression", C. Faller, F. Baumgarte, May 2002, Munich. En codificación BCC, una cantidad de canales de alimentación de audio se convierten a una representación espectral utilizando una transformada basada en DFT con ventanas superpuestas. El espectro uniforme resultante se divide en divisiones no superpuestas cada una que tienen índice. Cada división tiene un ancho de banda proporcional al ancho de banda rectangular equivalente (ERB = equivalent rectangular bandwidth) . Las diferencias de nivel de inter-canales (ICLD = inter-channel level differences) y las diferencias de tiempo inter-canales (ICTD = inter-channel time differences) se estiman para cada partición por cada cuadro k. ICLD e ICTD se cuantifican y codifican resultando en una corriente de bits BCC. Las diferencias de nivel de inter-canales y las diferencias de tiempo inter-canales se dan para cada canal respecto a un canal de referencia. Después, los parámetros se calculan de acuerdo con fórmulas específicas, que dependen de ciertas particiones de la señal a procesar.

En el lado del descodificador, el descodificador recibe una señal mono y la corriente de bits BCC. La señal mono se transforma en el dominio de frecuencia y alimenta a un bloque de síntesis espacial que también recibe valores ICLD e ICTD descodificados. En el bloque de síntesis espacial, los valores de los parámetros BCC (ICLD e ICTD) se emplean para realizar una operación de ponderación de la señal mono a fin de sintetizar las señales de múltiples canales, que después de una conversión de frecuencia/tiempo, representan una reconstrucción de la señal de audio de múltiples canales original.

En caso de BCC, el módulo de estéreo en conjunto 60 es operativo para enviar de salida la información lateral de canal, de manera tal que los datos de canal paramétricos sean parámetros ICLD o ICTD cuantificados... [Seguir leyendo]

1. Aparato para generar una señal de control de sintetizador de múltiples canales, que comprende:

un analizador de señal para analizar una señal de alimentación de múltiples canales;

una calculadora para información de alisamiento, para determinar información de control de alisamiento en respuesta al analizador de señal, siendo la calculadora de información de alisamiento operativa para determinar la información de control de alisamiento tal que, en respuesta a la información de control de alisamiento, un post-procesador lateral de sintetizador separado según la reivindicación 16 genera un parámetro de reconstrucción post-procesado o una cantidad post-procesada derivada del parámetro de reconstrucción, por una porción de tiempo de una señal de alimentación a procesar; y

un generador de datos para generar una señal de control que representa la información de control de alisamiento como la señal de control de sintetizador de múltiples canales.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el analizador de señal es operativo para analizar un cambio de una característica de la señal de múltiples canales a partir de una primer porción de tiempo de la señal de alimentación de múltiples canales a una posterior segunda porción de tiempo de la señal de alimentación de múltiples canales, y

en donde la calculadora de información de alisamiento, es operativa para determinar una información constante de tiempo de alisamiento con base en el cambio analizado.

3. Aparato según la reivindicación 1, en el que el analizador de señal es operativo para realizar análisis a manera de banda de la señal de alimentación de múltiples canales, y donde la calculadora de parámetros de alisamiento es operativa para determinar la información de control de alisamiento a manera de banda.

4. Aparato según la reivindicación 3, en el que el generador de datos es operativo para enviar de salida una máscara de control de alisamiento que tiene un bit por cada banda de frecuencia, el bit por cada banda de frecuencia indica si el post-procesador del lado de descodificador va a realizar alisamiento o no.

5. Aparato según la reivindicación 3, en el que el generador de datos es operativo para generar una señal de corto todo-apagado, indicando que no se llevará a cabo alisamiento o,

para generar una señal de corte todo encendido indicando que el alisamiento se va a llevar a cabo en cada banda de frecuencia, o para generar de repetir última señal de máscara, indicando que el estado a manera de banda se va a utilizar para una porción de tiempo actual, que ya se ha utilizado por el post-procesador de lado de sintetizador para una porción de tiempo precedente.

6. Aparato según la reivindicación 1, en el que el generador de datos es operativo para generar una señal de activación de sintetizador que indica si el post-procesador del lado de sintetizador va a trabajar utilizando información transmitida en una corriente de datos o utilizando información derivada de un análisis de señal lateral de sintetizador.

7. Aparato según la reivindicación 2, en el que el generador es operativo para generar como información de control de alisamiento, una señal que indica un cierto valor constante de tiempo de alisamiento a partir de un conjunto de valores que se conocen al post-procesador del lado de sintetizador.

8. Aparato según la reivindicación 2, en el que el analizador de señal es operativo para determinar si existe una fuente punto, con base en un parámetro de coherencia inter-canales para una porción de tiempo de señal de alimentación de múltiples canales, y

donde la calculadora de información de alisamiento o el generador de datos son solo activos, cuando el analizador de señal ha determinado que existe una fuente punto.

9. Aparato según la reivindicación 1, en el que la calculadora de información de alisamiento es operativa para calcular un cambio en una posición de una fuente punto para subsecuentes porciones de tiempo de señal de alimentación de múltiples canales, y

donde el generador de datos es operativo para enviar de salida una señal de control que indica que el cambio en

posición es inferior a un umbral predeterminado, de manera tal que el alisamiento se va aplicar el por el postprocesador del lado del sintetizador.

10. Aparato según la reivindicación 2, en el que el analizador de señal es operativo para generar una diferencia de nivel de inter-canales o diferencia en intensidad de inter-canales para varios instantes en tiempo, y

donde la calculadora de información de alisamiento es operativa para calcular una constante de tiempo de alisamiento, que es inversamente proporcional a una pendiente de una curva de la diferencia de nivel inter-canales o los parámetros de diferencia de intensidad inter-canales.

11. Aparato según la reivindicación 2, en el que la calculadora de información de alisamiento es operativa para calcular una sola constante de tiempo de alisamiento para un grupo de varias bandas de frecuencia, y

donde el generador de datos es operativo para indicar información para una o más bandas en el grupo de varias bandas de frecuencia, en donde se va a desactivar el post-procesador del lado del sintetizador.

12. Aparato según la reivindicación 1, en el que la calculadora de información de alisamiento es operativa para realizar un análisis por procesamiento de síntesis.

13. Aparato según la reivindicación 12, en el que la calculadora de información de alisamiento es operativa para calcular varias constantes de tiempo,

para simular un post-procesamiento del lado del sintetizador utilizando las varias constantes de tiempo,

para seleccionar una constante de tiempo, que resulta en valores para cuadros subsecuentes, que muestran la desviación más pequeña para valores correspondientes no cuantificados.

14. Aparato según la reivindicación 12, en el que se generan diferentes pares de pruebas, en donde un par de pruebas tiene una constante de tiempo de alisamiento y una cierta regla de cuantificación, y

donde la calculadora de información de alisamiento es operativa para seleccionar valores cuantificados utilizando una regla de cuantificación y la constante de tiempo de alisamiento a partir del par, que resulta en una más pequeña desviación entre valores post-procesados y valores correspondientes no cuantificados.

15. Procedimiento para generar en un codificador de audio una señal de control de sintetizador de múltiples canales, en el que comprende:

analizar una señal de alimentación de múltiples canales;

determinar la información de control de alisamiento en respuesta a la etapa de análisis de señal, tal que, en respuesta a la información de control de alisamiento, en un Sintetizador de audio de múltiples canales de audio separado para una etapa de post-procesamiento de un procedimiento que genera una señal de salida de audio a partir de una señal de alimentación de audio un parámetro de reconstrucción de post-procesado o una cantidad postprocesada derivada del parámetro de reconstrucción para una porción de tiempo de una señal de alimentación a procesar; y

generar una señal de control que representa la información de control de alisamiento como la señal de control de sintetizador de múltiples canales.

16. Sintetizador de audio de múltiples canales para generar una señal de salida para una señal de alimentación, la señal de alimentación tiene cuando menos un canal de alimentación y una secuencia de parámetros de reconstrucción cuantificados, los parámetros de reconstrucción cuantificados se cuantifican de acuerdo con una regla de cuantificación y se asocian con porciones de tiempo subsecuentes de la señal de alimentación, la señal de salida tiene una cantidad de canales de salida sintetizada y el número de canales de salida sintetizada es mayor que el número de canales de alimentación, el canal de alimentación tiene asociada una señal de control de Sintetizador de audio de múltiples canales que representa información de control de alisamiento, que comprende:

un proveedor de señal de control, para suministrar la señal de control que tiene la información de control de alisamiento; un post-procesador para determinar, en respuesta a la señal de control, el parámetro de reconstrucción de post-procesado o la cantidad post-procesada derivada del parámetro de reconstrucción por una porción de tiempo de la señal de alimentación a procesar, en donde el post-procesador es operativo para determinar el parámetro de reconstrucción post-procesado o la cantidad post-procesada de manera tal que el valor del parámetro de reconstrucción post-procesado o la cantidad post-procesada es diferente de un valor que se obtiene utilizando recuantificación de acuerdo con la regla de cuantificación; y

un montaje de reconstrucción de múltiples canales para reconstruir una porción de tiempo del número de canales de salida sintetizada utilizando la porción de tiempo del canal de alimentación y el parámetro de reconstrucción postprocesado o el valor post-procesado.

17. Sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 16, en el que la información de control de alisamiento indica una constante de tiempo de alisamiento y

donde el post-procesador es operativo para realizar un filtrado de paso bajo, en donde una característica de filtro se ajusta en respuesta a la constante de tiempo de alisamiento.

18. Sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 16, en el que la señal de control incluye información de control de alisamiento para cada banda y una pluralidad de bandas de al menos un canal de alimentación, y

donde el post-procesador es operativo para realizar post-procesamiento en una forma a manera de banda, en respuesta a la señal de control.

19. Sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 16, en el que la señal de control incluye una máscara de control de alisamiento que tiene un bit por cada banda de frecuencia, el bit por cada banda de frecuencia indica, si el post-procesador va a realizar alisamiento o no, y

donde el post-procesador es operativo para realizar alisamiento en respuesta a la máscara de control de alisamiento, solo cuando un bit para la banda de frecuencia en la máscara de control de alisamiento tiene un valor predeterminado.

20. Sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 16, en el que la señal de control incluye una señal de corte todo-apagado, una señal de corte todo-encendido o una señal de corte repetir última máscara, y

donde el post-procesador es operativo para realizar una operación de alisamiento en el tiempo, en respuesta a la señal de corte todo-apagado, la señal de corte todo-encendido o la señal de corte repetir última máscara.

21. Sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 16, en el que la señal de datos incluye una señal de activación de descodificador que indica, si el post-procesador va a trabajar utilizando información transmitida en la señal de datos o utilizando información derivada de un análisis de señal de lado de descodificador, y

donde el post-procesador es operativo para trabajar utilizando la información de control de alisamiento o con base en un análisis de señal de lado de descodificador, en respuesta a la señal de control.

22. Sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 21, en el que además comprende un analizador de señal de alimentación para analizar la señal de alimentación para determinar una señal característica de la porción de tiempo de la señal de alimentación a procesar,

en donde el post-procesador es operativo para determinar el parámetro de reconstrucción post-procesado, dependiendo de la característica de señal,

en donde la característica de señal es una característica de tonalidad o una característica transitoria de la porción de la señal de alimentación a procesar.

23. Procedimiento para generar una señal de salida a partir de una señal de alimentación o de alimentación, la señal de alimentación tiene cuando menos un canal de alimentación y una secuencia de parámetros de reconstrucción cuantificada, los parámetros de reconstrucción cuantificada se cuantifican de acuerdo con una regla de cuantificación, y se asocian con porciones de tiempo subsecuentes de la señal de alimentación, la señal de salida tiene un número de canales de salida sintetizada, y el número de canales de salida sintetizada es mayor que el número de canales de alimentación, la señal de alimentación tiene asociada una señal de control de Sintetizador de audio de múltiples canales que representa información de control de alisamiento, que comprende:

proporcionar la señal de control que tiene la información de control de alisamiento;

determinar en respuesta a la señal de control, el parámetro de reconstrucción post-procesado o la cantidad postprocesada derivada del parámetro de construcción por una porción de tiempo de la señal de alimentación a procesar en el tiempo; y

reconstruir una porción de tiempo del número de canales de salida sintetizados utilizando la porción de tiempo del canal de alimentación y el parámetro de reconstrucción post-procesado o el valor post-procesado.

24. Señal de control de Sintetizador de audio de múltiples canales que tiene información de control de alisamiento dependiente de una señal de alimentación de múltiples canales, la información de control de alisamiento es tal que, cuando se entra en un sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 16, el post-procesador del sintetizador de audio de múltiples canales genera, en respuesta a la información de control de alisamiento en el tiempo, un parámetro de reconstrucción post-procesado o una cantidad post-procesada derivada del parámetro de reconstrucción por una porción de tiempo de la señal de alimentación a procesar por una operación de alisamiento en el tiempo, que es diferente de un valor que se obtiene utilizando re-cuantificación de acuerdo con una regla de cuantificación.

25. Señal de control de Sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 24, que se almacena en un medio de almacenamiento legible a máquina.

26. Transmisor o grabadora de audio que tiene un aparato para generar una señal de control de sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 1.

27. Receptor o reproductor de audio que tiene un Sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación

16.

28. Sistema de transmisión que tiene un transmisor y un receptor,

el transmisor tiene un aparato para generar una señal de control de sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 1, y

el receptor tiene un Sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 16.

29. Procedimiento para transmisión o grabación de audio, teniendo el procedimiento un procedimiento para generar una señal de control de sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 15.

30. Procedimiento para recibir o reproducir audio, incluyendo el procedimiento un procedimiento para generar una señal de salida a partir de una señal de alimentación según la reivindicación23.

31. Procedimiento para recibir y transmitir, incluyendo el procedimiento un procedimiento para transmitir que tiene un procedimiento para generar una señal de control de sintetizador de audio de múltiples canales según la reivindicación 15, y

que incluye un procedimiento de recepción que tiene un procedimiento para generar una señal de salida a partir de una señal de alimentación o entrada según la reivindicación 23.

32. Programa de computadora para realizar, cuando se ejecuta en una computadora, un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de procedimiento 15, 23, 29, 30 o 31.