Procedimiento y aparato para generar una señal estéreo con calidad perceptual mejorada.

Un procesador de audio (2) para generar una señal estéreo (4;50) con calidad perceptual mejorada utilizando una señal media (6a) y una señal lateral (6b),

la señal media (6a) representa la suma de los canales izquierdo y derecho (40) originales y la señal lateral (6b) representa la diferencia de los canales izquierdo y derecho originales (40), que comprende:

un descorrelacionador (8) apto para generar una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la representación de la señal lateral (84) o generar una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la representación de la señal lateral (84) y una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la señal media (82);

un combinador de señal (10;46) apto para generar una señal lateral mejorada (14;90) mediante la combinación de una representación (70) de la señal lateral con la representación des-correlacionada de la señal lateral (84) y la representación des-correlacionada de la porción de la señal media (82) o mediante la combinación de una representación (70) de la señal lateral con la porción la señal media y la representación des-correlacionada de la porción de la señal lateral (84); y

un mezclador ascendente medio-lateral (12;48) apto para generar la señal estéreo con calidad perceptual mejorada utilizando una representación de la señal media y la señal lateral mejorada.

Procedimiento y aparato para generar una señal estéreo con calidad perceptual mejorada [0001] Realizaciones de la presente invención son concernientes con la creación de una señal estéreo con calidad perceptual mejorada y en particular, a cómo una señal representada por una señal media y una señal lateral puede ser procesada para crear una señal estéreo con características mejoradas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Recientemente, se hecho factible almacenar y reproducir cantidades más grandes de música en dispositivos portátiles. Como consecuencia, el uso de tales dispositivos se hizo muy popular, especialmente ya que el contenido musical puede ser reproducido vía audífonos en cualquier parte. Normalmente, el contenido a ser reproducido tiene que ser mezclado en estéreo, esto es, a dos canales independientes. Sin embargo, la producción se ha efectuado para una reproducción vía altavoces, utilizando un equipo estéreo de dos canales común. Esto es, los canales estéreo han sido mezclados en un estudio de música para proveer máxima calidad de reproducción y tanto como sea posible, la percepción espacial de la escena auditiva original utilizando dos altavoces. Sin embargo, la audición de tales grabaciones estéreo vía audífonos conduce a la ubicación en la cabeza del sonido, esto es, a una impresión espacial fuertemente alterante. En otras palabras, las fuentes de sonido virtuales, que están propuestas para éster localizadas en alguna parte entre los dos altavoces, están ubicados al interior de la cabeza del escucha debido a las propiedades psicoacústicas del sistema auditivo humano. Este es el caso puesto que no se perciben ni diafonía ni reflejos que reflejan el sistema auditivo, de tal manera que las fuentes de sonido están ubicadas en la cabeza del usuario que escucha. La irritación es provocada puesto que el sistema auditivo es usado para aquellas propiedades de señal, cuando el contenido es reproducido vía altavoces o más en general, transmitido vía un medio ambiente “real”.

Se han propuesto varios procedimientos y dispositivos para tratar este problema mediante el procesamiento de los canales izquierdo y derecho antes de la reproducción vía audífonos. Sin embargo, estos procedimientos, como por ejemplo el uso de funciones de transferencia relacionadas con la cabeza, son computacionalmente muy complejos. Estos procedimientos tratan de estimular el sistema auditivo humano al localizar las fuentes de sonido al exterior de la cabeza cuando se reproduce música con audífonos al estimular la situación de escucha de altavoces en una sala. Esto es, por ejemplo, una ruta de sonido de diafonía y los reflejos de las paredes de la sala son agregados artificialmente a la señal. Para obtener una simulación real, se tiene que aplicar filtración al canal izquierdo y derecho para tomar en cuenta adicionalmente las propiedades del torso, cabeza y pabellones de la oreja del usuario. Mientras más exacta es esta clase de simulación, se requieren más recursos computacionales. Resultados que suenan bastante bien van a ser recibidos con complejidad reducida, aquellos modelos son, por ejemplo, reducidos a diafonía y en algunos casos a un número muy pequeño se reflejos de pared, que pueden ser implementados mediante filtración de bajo orden. La influencia del cuerpo humano mismo puede también ser aproximada por filtros de bajo orden. Sin embargo, esos filtros tienen que ser usados sobre la señal directa, también como sobre cada una de las señales reflejadas (por ejemplo como se describe en M.R. Schroeder: An Artificial Stereophonic Effect Obtained from Using a Single Signal, 9th annual meeting of the AES, preprint 14, 1957) .

Se han propuesto otros procedimientos para proveer una experiencia de escucha estereofónica, aun cuando solamente se proporciona una señal monofónica. Un procedimiento es alimentar la señal de entrada (monofónica) a ambos canales y crear una representación atenuada y retardada de la señal, que es luego agregada al primer canal y restada del segundo canal.

Frecuentemente, las señales estéreo son también transformadas a una representación media-lateral que contiene una señal media (señal de suma) y una señal lateral (señal de diferencia) . La señal de suma es formada al sumar el canal derecho y el canal izquierdo y la señal de diferencia es formada al integrar la diferencia del canal izquierdo y el canal derecho. En la mayoría de las señales estéreo musicales, las fuentes de sonido virtuales de relevancia más alta son aquellas ubicadas enfrente del usuario que escucha. Este es el caso, puesto que estas representan comúnmente la voz principal o el instrumento principal en la grabación. Ya que estas fuentes de sonido están propuestas para estar localizadas entre los altavoces de un aparato de dos canales, estos componentes de señal están presentes en el canal izquierdo también como en el canal derecho. Por consiguiente, estas señales importantes son representadas principalmente por una señal de suma (señal media) y difícilmente por una señal diferente (señal lateral) . Por consiguiente, cuando se intenta obtener una ubicación fuera de la cabeza del escucha, tal representación media-lateral tiene que ser procesada con mayor cuidado.

En el procesamiento de señal fuera de la cabeza convencional basado en señales de suma y de diferencia, las señales de suma permanecen ya sea sin procesar o son procesadas individualmente o filtradas por filtros específicos. Sin embargo, simplemente la filtración de la señal de suma y la señal lateral separadamente y redistribuir las señales a los canales izquierdo y derecho conduce a un incremento de la ubicación fuera de la cabeza o el ancho espacial percibido al costo de una complejidad de cálculo desventajosamente alto. Además, una adición (resta) de una señal de suma filtrada a la señal de diferencia, como se efectúa por un mezclador ascendente medio-lateral convencional, da como resultado un desplazamiento de la posición percibida de las fuentes de sonido virtuales dentro de la señal de salida.

La solicitud internacional 2005/098825 A1 es concerniente con la tarea de incrementar la eficiencia de codificación en un esquema de codificación medio-lateral al costo de una disminución moderada en la calidad de audio. Los autores proponen no transmitir la plena señal lateral y recuperar las porciones faltantes de la señal lateral a partir de la señal media dentro del descodificador.

La solicitud internacional 2004/030410 A1 es concerniente con un procedimiento para el procesamiento de señales de audio y con un sistema de procesamiento de audio. Con el fin de compensar caídas en una señal lateral de una representación media-lateral, una porción de una señal media es extraída de la señal media, descorrelacionada y agregada a la señal lateral antes de la reproducción.

La solicitud de patente estadounidense 2004/0136554 A1 es concerniente con un procedimiento y dispositivo para procesar señales para ampliación estéreo. Con el fin de incrementar la calidad de la señal, porciones de un canal izquierdo son des-correlacionadas y agregadas al canal derecho y porciones del canal derecho son descorrelacionadas y agregadas al canal izquierdo antes de la presentación de tal señal de audio alterada.

Dada la generación convencional de señales estéreo y los hábitos de reproducción cambiados, existe la necesidad de proveer un concepto para la generación de una señal estéreo con calidad perceptual mejorada, que pueda ser implementada eficientemente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Varias realizaciones de la presente invención permiten la creación de una señal estéreo con calidad perceptual mejorada en base a una señal media (señal de suma) y una señal lateral (señal de diferencia) . La ubicación fuera de la cabeza y el ancho de etapa de la señal de sonido es incrementado, cuando una porción de señal de la señal media es mezclada con una representación de la señal lateral, a condición de que la porción de señal de la señal media y la representación de la señal lateral estén a una cierta extensión, mutuamente descorrelacionadas. Al efectuar la combinación, se puede derivar una señal lateral mejorada, que puede ser usada como entrada para un mezclador ascendente medio-lateral que crea una señal de salida estéreo a ser reproducida vía audífonos. Al mezclar parte de la señal media a la señal lateral antes de la mezcla ascendente, el ancho perceptual de las fuentes de audio virtuales enfrente de la cabeza del usuario puede ser incrementado, ya que una parte de la señal es distribuida al canal lateral que contiene información de la fuente de sonido no directamente enfrente del usuario. Sin embargo, con el fin de evitar un desplazamiento... [Seguir leyendo]

1. Un procesador de audio (2) para generar una señal estéreo (4;50) con calidad perceptual mejorada utilizando una señal media (6a) y una señal lateral (6b) , la señal media (6a) representa la suma de los canales izquierdo y derecho (40) originales y la señal lateral (6b) representa la diferencia de los canales izquierdo y derecho originales (40) , que comprende:

un descorrelacionador (8) apto para generar una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la representación de la señal lateral (84) o generar una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la representación de la señal lateral (84) y una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la señal media (82) ; un combinador de señal (10;46) apto para generar una señal lateral mejorada (14;90) mediante la combinación de una representación (70) de la señal lateral con la representación des-correlacionada de la señal lateral (84) y la representación des-correlacionada de la porción de la señal media (82) o mediante la combinación de una representación (70) de la señal lateral con la porción la señal media y la representación des-correlacionada de la porción de la señal lateral (84) ; y un mezclador ascendente medio-lateral (12;48) apto para generar la señal estéreo con calidad perceptual mejorada utilizando una representación de la señal media y la señal lateral mejorada.

2. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además un generador de representación (42) para generar la representación de la señal lateral (70) utilizando la señal lateral (6b) y una porción de señal filtrada por pasa-altos de la señal lateral.

3. Un procesador de audio (2) para generar una señal estéreo (4;50) con calidad perceptual mejorada utilizando una señal media (6a) y una señal lateral (6b) , la señal media (6a) representa la suma de los canales izquierdo y derecho

(40) originales y la señal lateral (6b) representa la diferencia de los canales izquierdo y derecho originales (40) , que comprende:

un descorrelacionador (8) apto para generar una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la representación de la señal media (82) o generar una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la representación de la señal media (84) y una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la señal lateral (84) ; un generador de representación (42) para generar una representación de la señal lateral (70) utilizando la señal lateral (6b) y una porción de señal filtrada por paso de altos de la señal lateral; un combinador de señal (10;46) apto para generar una señal lateral mejorada (14;90) mediante la combinación de una representación (70) de la señal lateral con la representación des-correlacionada de la señal lateral; y un mezclador ascendente medio-lateral (12;48) apto para generar la señal estéreo con calidad perceptual mejorada utilizando una representación de la señal media y la señal lateral mejorada.

4. El procesador de audio (2) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el combinador de señales (10;46) es apto para integrar una suma ponderada de las señales a ser combinadas.

5. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 1, en el que el des-correlacionador (8) es apto para generar una representación des-correlacionada de una porción de alta frecuencia de la señal media y/o de la señal lateral.

6. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 1, en el que el des-correlacionador (8) es apto para des-correlacionar la porción de la señal media y/o la señal lateral para derivar una señal des-correlacionada.

7. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 6, en el que el des-correlacionador (8) es apto además para aplicar un retardo predeterminado a las señales des-correlacionadas.

8. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 1, en el que el combinador de señales (10;46) es apto para usar la señal media y la señal lateral como las representaciones de señales a ser combinadas.

9. El procesador de audio (2) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, en el que el generador de representación (42) comprende además un filtro de paso-altos (52) apto para generar la porción de señal filtrada por paso de altos.

10. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 9, en el que el des-correlacionador (8) es apto para generar la representación des-correlacionada de la señal lateral utilizando la porción de señal filtrada por paso de altos de la señal lateral.

11. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 2 ó 3, en el que el generador de representación

(42) comprende además un primero (54a) y un segundo (54b) escalador de señales para adaptar la intensidad de la señal lateral y de la porción de señal filtrada por paso de altos antes de la combinación.

12. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 1, en el que comprende además un segundo generador de representación (44) para generar la representación de la señal media (6a) utilizando la señal media y una porción de señal filtrada por paso de altos de la señal media.

13. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 12, en el que el segundo generador de representación (44) comprende además un segundo filtro de pasa-altos (62) apto para generar la porción de señal filtrada por paso de alternativas de la señal media.

14. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 13, en el que el des-correlacionador (8) es apto para generar la representación des-correlacionada de la señal media (82) utilizando la porción de señal filtrada por paso de altos de la señal media.

15. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 12, en el que el segundo generador de representación (44) comprende además un tercero (64a) y un cuarto (64b) escalador de señales para adaptar la intensidad de la señal media y de la porción de señal filtrada por paso de altos de la señal media antes de la combinación.

16. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 1, que es apto para usar una representación de frecuencia de la señal media y la señal lateral.

17. El procesador de audio (2) de conformidad con la reivindicación 1 ó 3, en el que el mezclador ascendente mediolateral (12;48) es apto para generar un canal izquierdo de la señal estéreo (4;50) con calidad perceptual mejorada formando una suma ponderada de la representación de la señal media y la señal lateral mejorada (14;90) y para generar el canal derecho de la señal estéreo (4;50) con calidad perceptual mejorada formando una diferencia ponderada entre la representación de la señal media y la señal lateral mejorada.

18. Un procedimiento para generar una señal estéreo con calidad perceptual mejorada (4) utilizando una señal media (6a) y una señal lateral (6b) , la señal media representa la suma de los canales izquierdo y derecho originales y la señal lateral representa la diferencia de los canales izquierdo y derecho originales, que comprende:

generar una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la señal lateral (84) o generar una representación des-correlacionada (150) de por lo menos una porción de la señal lateral y una porción de la señal media; generar una señal lateral mejorada (160) mediante la combinación de una representación de la señal lateral con la representación des-correlacionada de la señal lateral y la representación des-correlacionada de la porción de la señal media o mediante la combinación de la señal lateral con la porción de la señal media y la representación descorrelacionada de la porción de la señal lateral; y mezclar (169) ascendentemente la representación de la señal media y la señal lateral mejorada para derivar la señal estéreo con calidad perceptual mejorada (180) .

19. Un procedimiento para generar una señal estéreo con calidad perceptual mejorada (4) utilizando una señal media (6a) y una señal lateral (6b) , la señal media representa la suma de los canales izquierdo y derecho originales y la señal lateral representa la diferencia de los canales izquierdo y derecho originales, que comprende:

generar una representación des-correlacionada de por lo menos una porción de la señal media (82) o generar una representación des-correlacionada (150) de por lo menos una porción de la señal media y una porción de la señal lateral; generar una representación de la señal lateral (148) utilizando la señal lateral y una porción de señal filtrada por paso de altos de la señal lateral; generar una señal lateral mejorada (160) mediante la combinación de una representación de la señal lateral con la representación des-correlacionada de la señal media; y mezclar (169) ascendentemente la representación de la señal media y la señal lateral mejorada para derivar la señal estéreo con calidad perceptual mejorada.

20. Un programa de computadora que tiene códigos de programa para efectuar, cuando se ejecuta en una computadora, un procedimiento para generar una señal estéreo con calidad perceptual mejorada de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 ó 19.