Métodos y aparatos para la codificación y decodificación de señal y sistema de codificación y de decodificación.

Un método para codificar una señal, que comprende:

realizar (101;

204) un proceso de decisión de clasificación en una señal de alta frecuencia de una señal de entrada;codificar, de forma adaptativa (102; 205) la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisiónde clasificación y

proporcionar a la salida (103; 206) un flujo binario que comprende un flujo binario codificado de una señal de bajafrecuencia de la señal de entrada, el flujo binario codificado de forma adaptativa de la señal de alta frecuencia y elresultado del proceso de decisión de clasificación;

en donde la realización (101; 204) del proceso de decisión de clasificación en la señal de alta frecuencia de la señalde entrada comprende:

calcular (2041) parámetros de la señal de alta frecuencia y

determinar (2042) un tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia en función de los parámetros y de unmecanismo de decisión;

en donde la codificación adaptativa (205) de la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso dedecisión de clasificación comprende concretamente:

asignar (2051) bits en función del tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia; y

codificar de forma adaptativa (2052) una envolvente temporal y una envolvente espectral de la trama actual de laseñal de alta frecuencia utilizando los bits asignados.

Métodos y aparatos para la codificación y decodificación de señal y sistema de codificación y de decodificación.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de la codificación y decodificación de voz y de audio y en particular, a métodos y aparatos para codificar y decodificar una señal y un sistema para la codificación y decodificación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el algoritmo de codificación de voz y de audio, debido a las limitaciones de las características auditivas humanas y un flujo binario, se suele codificar preferentemente una señal de baja frecuencia. Con el desarrollo de las redes, la limitación del ancho de banda se hace cada vez más pequeña y los usuarios tienen mayores exigencias respecto a la calidad del sonido. La calidad del sonido de una señal puede mejorarse aumentando el ancho de banda de la señal y cuando no existen o existen unos pocos bits, puede adoptarse una tecnología de expansión del ancho de banda. Como una tecnología de expansión de una gama de bandas de una señal de voz y mejora de la calidad de una señal, la tecnología de expansión del ancho de banda se ha desarrollado notablemente en los últimos años y realiza una aplicación comercial en varios campos, en donde un algoritmo de expansión de ancho de banda en G

729.1 y la tecnología de replicación de banda espectral (SBR) en el grupo de expertos de imágenes en movimiento (MPEG) son dos tecnologías de expansión del ancho de banda ampliamente utilizadas.

En la tecnología de expansión del ancho de banda dada a conocer en la técnica anterior, un método es como sigue. En un extremo de codificación, no se codifica una señal de alta frecuencia y no se cambia un algoritmo de codificación de la señal de baja frecuencia en un codificador. En un extremo de decodificación, la señal de alta frecuencia se expande, a ciegas, en función de la señal de baja frecuencia obtenida por decodificación y una relación potencial entre las altas y bajas frecuencias. En este método, puesto que ninguna información pertinente de la señal de alta frecuencia puede referirse en el extremo de decodificación, la calidad de la señal de alta frecuencia expandida es deficiente.

El otro método es como sigue. En el extremo de codificación, se codifica información de algunas envolventes temporal y envolventes espectrales de la señal de alta frecuencia. En el extremo de decodificación, se genera una señal de excitación en función de la información espectral de la señal de baja frecuencia y la señal de alta frecuencia se recupera combinando la señal de excitación y la información de las envolventes temporales y envolventes espectrales de la señal de alta frecuencia obtenidas mediante decodificación. En comparación con el método anterior, este método ayuda a mejorar la calidad de la señal de alta frecuencia expandida, pero pueden producirse fácilmente algunas señales intensas armónicas con gran distorsión; por lo tanto, en este método necesita mejorarse también la calidad de la señales de voz y de audio a la salida.

El documento EP 1677289 A2 da a conocer un aparato de codificación de voz de alta banda y un aparato de decodificación de voz de alta banda que pueden reproducir sonidos de alta calidad incluso a un flujo binario bajo cuando se realiza la codificación y decodificación de la señal de voz de banda ancha utilizando una función de extensión de ancho de banda y un método de codificación y de decodificación de voz de banda alta realizado por los aparatos. El aparato de codificación de voz de banda alta incluye: una primera unidad de codificación que codifica una señal de voz de banda alta en función de una estructura en la que se combinan una estructura armónica y una estructura estocástica, si la señal de voz de banda alta tiene un componente de armónicos; y una segunda unidad de codificación que codifica una señal de voz de banda alta en función de una estructura estocástica si la señal de voz de banda alta no tiene ningún componente de armónicos. El aparato de decodificación de voz de banda alta incluye: una primera unidad de decodificación que decodifica una señal de voz de banda alta en función de una combinación de una estructura armónica y una estructura estocástica que utiliza la primera información de decodificación recibida; una segunda unidad de decodificación que decodifica la señal de voz de banda alta en función de una estructura estocástica que utiliza la segunda información de decodificación recibida y un conmutador que proporciona, a la salida, una de las señales de voz de banda alta decodificadas, recibidas desde las primera y segunda unidades de decodificación en función de la información de selección de modos recibida.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a métodos y aparatos para codificar una señal y decodificar una señal y un sistema para codificación y decodificación, con el fin de mejorar la calidad de las señales de salida de voz y de audio.

Según el primer aspecto de la idea inventiva, un método para codificar una señal incluye:

realizar un proceso de decisión de clasificación en una señal de alta frecuencia de una señal de entrada;

codificar, de forma adaptativa, la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y

proporcionar, a la salida, un flujo binario que incluye un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia de la señal de entrada, el flujo binario adaptativamente codificado de la señal de alta frecuencia y el resultado del proceso de decisión de clasificación;

en donde la realización del proceso de decisión de clasificación en la señal de alta frecuencia de la señal de entrada incluye:

calcular los parámetros de la señal de alta frecuencia y

determinar un tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia en función de los parámetros y de un mecanismo de decisión;

en donde la codificación adaptativa de la señal de alta frecuencia, en función del resultado del proceso de decisión 15 de clasificación, incluye concretamente:

asignar bits en función del tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia y

la codificación adaptativa de una envolvente temporal y de una envolvente espectral de la trama actual de la señal de alta frecuencia utilizando los bits asignados.

Según el segundo aspecto de la idea inventiva, un método para decodificar una señal incluye:

la recepción de un flujo binario que incluye un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia, un flujo 25 binario adaptativamente codificado de una señal de alta frecuencia y un resultado de un proceso de decisión de clasificación de la señal de alta frecuencia;

la decodificación adaptativa de la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y de una señal de excitación determinada y

la obtención de una señal de salida que incluye una señal de baja frecuencia codificada y la señal de alta frecuencia adaptativamente decodificada;

en donde el resultado del proceso de decisión de clasificación comprende un tipo de trama actual de la señal de alta 35 frecuencia y la decodificación adaptativa de la señal de alta frecuencia incluye:

asignar bits en función del tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia y

la decodificación adaptativa de una envolvente temporal y de una envolvente espectral de la trama actual de la señal de alta frecuencia en función de la señal de excitación determinada utilizando los bits asignados.

Según el tercer aspecto de la idea inventiva, un aparato para codificar una señal incluye:

un módulo de clasificación de código, adaptado para realizar un proceso de decisión de clasificación en una señal de 45 alta frecuencia de una señal de entrada;

un módulo de codificación adaptativa, adaptado para codificar, de forma adaptativa, la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y

un módulo de salida de flujo binario, adaptado para proporcionar, a la salida, un flujo binario que incluye un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia de la señal de entrada, el flujo binario adaptativamente codificado de la señal de alta frecuencia y el resultado del proceso de decisión de clasificación;

en donde el módulo de clasificación de código incluye: 55 una unidad de análisis de señal, adaptada para calcular los parámetros de la señal de alta frecuencia y

una unidad de determinación de tipo, adaptada para determinar un tipo de trama actual de la señal... [Seguir leyendo]

1. Un método para codificar una señal, que comprende:

realizar (101; 204) un proceso de decisión de clasificación en una señal de alta frecuencia de una señal de entrada;

codificar, de forma adaptativa (102; 205) la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y

proporcionar a la salida (103; 206) un flujo binario que comprende un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia de la señal de entrada, el flujo binario codificado de forma adaptativa de la señal de alta frecuencia y el resultado del proceso de decisión de clasificación;

en donde la realización (101; 204) del proceso de decisión de clasificación en la señal de alta frecuencia de la señal 15 de entrada comprende:

calcular (2041) parámetros de la señal de alta frecuencia y

determinar (2042) un tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia en función de los parámetros y de un mecanismo de decisión;

en donde la codificación adaptativa (205) de la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación comprende concretamente:

asignar (2051) bits en función del tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia; y

codificar de forma adaptativa (2052) una envolvente temporal y una envolvente espectral de la trama actual de la señal de alta frecuencia utilizando los bits asignados.

2. El método para codificar una señal según la reivindicación 1, en donde el mecanismo de decisión está ajustado, de forma dinámica, en función de un tipo de trama anterior de la señal de alta frecuencia y un valor ponderado de varios tipos de trama anteriores.

3. El método para codificar una señal según la reivindicación 1, en donde si el tipo de trama actual de la señal de

alta frecuencia es una señal transitoria, B1 representa todos los bits ocupados por la señal transitoria, M1 representa los bits ocupados por la envolvente temporal de la señal transitoria, N1 representa los bits ocupados por la envolvente espectral de la señal transitoria, B1 = M1 + N1 y M1 es mayor que o igual a N1 y

si el tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia es una señal no transitoria, B2 representa todos los bits ocupados por la señal no transitoria, M2 representa los bits ocupados por la envolvente espectral de la señal no transitoria, N2 representa los bits ocupados por la envolvente temporal de la señal no transitoria, B2 = M2 + N2 y M2 es mayor que o igual a N2.

4. El método para codificar una señal según la reivindicación 3, en donde N2 = 0. 45

5. El método para codificar una señal según la reivindicación 3, en donde B representa los bits asignados y B = B1 = B2.

6. El método para codificar una señal según la reivindicación 3, en donde B representa los bits asignados, B > B1 y B > B2.

7. El método para codificar una señal según la reivindicación 6, en donde una diferencia entre B y B1 se utiliza para realizar una codificación de quantización fina en la envolvente temporal y/o la envolvente espectral de la señal de alta frecuencia o se utiliza para realizar la codificación de quantización fina en la señal de baja frecuencia y

una diferencia entre B y B2 se utiliza para realizar la codificación de quantización fina en la envolvente espectral y/o la envolvente temporal de la señal de alta frecuencia o se utiliza para realizar la codificación de quantización fina de la señal de baja frecuencia.

8. El método para codificar una señal según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en donde los valores de M1 y N1 están preestablecidos o los valores de M1 y/o N1 se añaden en el flujo binario y

los valores de M2 y N2 están preestablecidos o los valores de M2 y/o N2 se añaden en el flujo binario.

9. Un método para decodificar una señal, que comprende: la recepción (301; 401) de un flujo binario que comprende un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia, un flujo binario codificado de forma adaptativa de una señal de alta frecuencia y un resultado de un proceso de decisión de clasificación;

la decodificación adaptativa (302; 404) de la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y de una señal de excitación determinada y

la obtención (303) de una señal de salida que comprende una señal de baja frecuencia decodificada y la señal de alta frecuencia decodificada de forma adaptativa;

en donde el resultado del proceso de decisión de clasificación comprende un tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia y la decodificación adaptativa (302; 404) de la señal de alta frecuencia comprende:

asignar bits en función del tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia y

la decodificación adaptativa de una envolvente temporal y de una envolvente espectral de la trama actual de la señal de alta frecuencia en función de la señal de excitación determinada utilizando los bits asignados.

10. El método para decodificar una señal según la reivindicación 9, que comprende, además: la determinación de la señal de excitación en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y de la señal de baja frecuencia decodificada.

11. El método para decodificar una señal según la reivindicación 9 que comprende, además: realizar una quantización fina y una decodificación de la envolvente temporal y/o de la envolvente espectral de la señal de alta

frecuencia o realizar la quantización fina y la decodificación en la señal de baja frecuencia utilizando los bits remanentes después de la asignación.

12. El método para decodificar una señal según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde después de la decodificación adaptativa de la señal de alta frecuencia, el método comprende, además: realizar un proceso de transformación de frecuencia en tiempo en la señal de espectro de alta frecuencia decodificada de forma adaptativa y

si la señal de alta frecuencia es una señal no transitoria, el método comprende, además: realizar un proceso de filtrado de paso bajo en la señal de alta frecuencia después del proceso de transformación de la frecuencia en tiempo.

13. Un aparato para codificar una señal, que comprende:

un módulo de clasificación de código (12) , adaptado para realizar un proceso de decisión de clasificación en una señal de alta frecuencia de una señal de entrada;

un módulo de codificación adaptativa (13) , adaptado para codificar, de forma adaptativa, la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y

un módulo de salida de flujo binario (14) adaptado para proporcionar, a la salida, un flujo binario que incluye un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia de la señal de entrada, el flujo binario adaptativamente codificado de la señal de alta frecuencia y el resultado del proceso de decisión de clasificación;

en donde el módulo de clasificación de código comprende:

una unidad de análisis de señal (12A) , adaptada para calcular parámetros de la señal de alta frecuencia y

una unidad de determinación de tipo (12B) , adaptada para determinar un tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia en función de los parámetros y de un mecanismo de decisión;

en donde el módulo de codificación adaptativa (13) comprende:

una unidad de asignación de bits (13A) , adaptada para asignar bits en función del tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia y

una unidad de codificación adaptativa (13B) , adaptada para codificar, de forma adaptativa, una envolvente de dominio temporal y una envolvente de dominio frecuencial de la trama actual de la señal de alta frecuencia utilizando los bits asignados.

14. El aparato para codificar una señal según la reivindicación 13, que comprende, además: un módulo de codificación de quantización fina, adaptado para realizar la codificación de quantización fina en la envolvente de dominio temporal y/o la envolvente de dominio frecuencial de la señal de alta frecuencia o para realizar la codificación de quantización fina en la señal de baja frecuencia utilizando los bits remanentes después de la asignación.

15. Un aparato para decodificar una señal, que comprende:

un módulo de recepción (21) , adaptado para recibir un flujo binario que comprende un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia, un flujo binario codificado adaptativamente de una señal de alta frecuencia y un resultado de un proceso de decisión de clasificación, en donde el resultado del proceso de decisión de clasificación comprende un tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia;

un módulo de decodificación adaptativa (22) , adaptado para decodificar, de forma adaptativa, la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y de una señal de excitación determinada y

un módulo de obtención de señal (23) , adaptado para obtener una señal de salida que comprende una señal de baja frecuencia decodificada y las señales de alta frecuencia adaptativamente decodificadas;

en donde el módulo de decodificación adaptativa (22) comprende:

una unidad de asignación de bits (22A) , adaptada para asignar bits en función del tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia y

una unidad de decodificación adaptativa (22B) , adaptada para decodificar, de forma adaptativa, una envolvente en el dominio temporal y una envolvente en el dominio frecuencial de la trama actual de la señal de alta frecuencia en función de una señal de excitación seleccionada utilizando los bits asignados.

16. El aparato para decodificar una señal según la reivindicación 15 que comprende, además: un módulo de selección de excitación (24) , adaptado para determinar la señal de excitación en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y de la señal de baja frecuencia decodificada.

17. El aparato para decodificar una señal según la reivindicación 15 que comprende, además: un módulo de decodificación de quantización fina, adaptado para realizar la decodificación de quantización fina en la envolvente de dominio temporal y/o la envolvente de dominio frecuencial de la señal de alta frecuencia o para realizar la decodificación de quantización fina en la señal de baja frecuencia utilizando los bits remanentes después de la asignación.

18. El aparato para decodificar una señal según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17 que comprende, además:

un módulo de transformación de frecuencia en tiempo (26) , adaptado para realizar un proceso de transformación de frecuencia en tiempo en una señal de espectro de alta frecuencia adaptativamente decodificada y

un módulo de filtrado de paso bajo (27) , adaptado para realizar un proceso de filtrado de paso bajo en la señal de alta frecuencia después del proceso de transformación de frecuencia en tiempo cuando la señal de alta frecuencia es una señal no transitoria.

19. Un sistema para codificar y decodificar, que incluye un aparato para codificar una señal (31) según cualquiera de las reivindicaciones 13-14 y un aparato para decodificar una señal (32) según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18.

Realizar un proceso de decisión de clasificación en una señal de

alta frecuencia en una señal de entrada

Codificar adaptativamente la señal de banda de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación Proporcionar un flujo binario que incluye un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia de la señal de entrada, el flujo binario adaptativamente codificado de la señal de alta frecuencia y el resultado del proceso de decisión de clasificación Obtener una señal de baja frecuencia y una señal de alta frecuencia realizando la descomposición de señal en una señal de entrada

Codificar la señal de baja frecuencia

Realizar un proceso de transformación de tiempo en frecuencia en la señal de alta frecuencia Calcular parámetros de la señal de alta frecuencia Determinar un tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia en función de los parámetros calculados y de un mecanismo de decisión Asignar un número actualmente disponible de bits en función del tipo de trama actual de la señal de alta frecuencia Codificar adaptativamente una envolvente de dominio temporal y una envolvente de dominio frecuencial de la trama actual de la señal de alta frecuencia utilizando el número de bits asociados

Proporcionar un flujo binario que incluye un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia de la señal de entrada, el flujo binario adaptativamente codificado de la señal de alta frecuencia y el resultado del proceso de decisión de clasificación

Señal Código envolvente transitoria temporal

Señal no transitoria Señal transitoria Señal no transitoria Señal transitoria Código envolvente espectral

Código envolvente temporal

Código envolvente espectral

Código envolventetemporal

Señal no Código envolventetransitoria espectral

Recibir un flujo binario que incluye un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia, un flujo binario adaptativamente codificado dela señal de alta frecuencia y un resultado de un proceso de decisión de clasificación Codificar adaptativamente la señal de alta frecuencia en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y de una señal de excitación determinada Obtener una señal de salida que incluye una señal de baja frecuencia decodificada y la señal de alta frecuencia adaptativamente decodificada Recibir un flujo binario que incluye un flujo binario codificado de una señal de baja frecuencia, un flujo binario adaptativamente codificado de la señal de alta frecuencia y un resultado de un proceso de decisión de clasificación

Codificar la señal de baja frecuencia Determinar una señal de excitación en función del resultado del proceso de decisión de clasificación y la señal de baja frecuencia después de la codificación y de un proceso de transformación de tiempo en frecuencia Codificar adaptativamente la señal de alta frecuencia en función delresultado del proceso de decisión de clasificación y de la señal de excitación Realizar un proceso de transformación de frecuencia en tiempo en la señal de espectro de alta frecuencia adaptativamente decodificada

Realizar un proceso de filtrado de paso bajo en la señal de banda de alta frecuencia si la señal de alta frecuencia es una señal no transitoria Obtener una señal de salida que incluye la señal de baja frecuencia decodificada y la señal de alta frecuencia

Código envolvente temporal Señal transitoria

Señal de

excitación

Código envolvente espectral Proceso de transformación de Señal no transitoria

frecuencia en tiempo

Código envolventetemporal Señal transitoria

Señal de

excitación

Código envolventeespectral Proceso de transformación de Señal no transitoria

frecuencia en

tiempo

Módulo Módulo Módulo salida clasificación codificación flujo binariocódigo adaptativa Módulo de descomposición Módulo salida flujo binario

Módulo codificación señal baja frecuencia Módulo codificación final

Módulo clasificación código Módulo codificación modos Módulo de transformación de

tiempo en frecuencia Unidad análisis señal

Unidad determinaciónde tipo

Módulo codificación adaptativa Unidad asignación

bits Unidad codificación adaptativa

Módulo de Módulo

Módulo de codificación obtención

recepción adaptativa señal

Módulo de recepción Módulo obtención señal

Módulo decodificación señal bajafrecuencia Módulo de transformación de tiempo en

Módulo frecuencia decodificación fina Módulo selección excitación Unidad asignación bits Unidad decodificación adaptativa

Módulo decodificación adaptativa

Aparato codificación señal

MóduloMódulo de filtradotransformación de paso bajotiempo en

frecuencia Aparato decodificación señal