Reverberador y método para reverberar una señal de audio.

Reverberador (10, 1400) para reverberar una señal (5) de audio,

que comprende:

un procesador (20) de bucle de retardo de realimentación para retardar al menos dos señales (17) de sub-banda de frecuencia diferentes que representan la señal (5) de audio con diferentes retardos (23) de bucle para obtener señales (27) de sub-banda de frecuencia reverberadas, caracterizado porque

el procesador (1420) de bucle de retardo de realimentación comprende, para cada señal de sub-banda de frecuencia de las al menos dos señales (1415) de sub-banda de frecuencia, una línea (110) de retardo que tiene una pluralidad (115) de derivaciones de línea de retardo que proporcionan señales retardadas con diferentes retardos de derivación, un bucle (120) de realimentación conectado a la línea (110) de retardo y un combinador (130) para combinar señales emitidas por la pluralidad (115) de derivaciones de línea de retardo.

Reverberador y método para reverberar una señal de audio.

Las realizaciones de la presente invención se refieren a un reverberador y a un método para reverberar una señal de audio. Las realizaciones adicionales de la presente invención se refieren a un reverberador de dominio de transformada de frecuencia eficaz con control para tiempos de reverberación arbitrarios.

Los reverberadores se utilizan en la creación de efectos de sala para señales de audio. Existen numerosas aplicaciones de procesamiento de señales de audio en las que existe la necesidad de añadir efectos de sala a la señal, principalmente reflexiones tempranas y reverberación. De estos dos, las reflexiones tempranas aparecen únicamente durante un período de tiempo muy corto después de la propia señal, y de este modo pueden modelarse más fácilmente, mientras que la reverberación abarca un intervalo de tiempo largo y a menudo es audible hasta varios segundos después del final del sonido original sin efectos. El intervalo de tiempo largo hace que el diseño del reverberador sea el objeto principal en los sistemas que requieren un efecto de sala pero que requieren costes computacionales de bajos a medios.

El objetivo de diseño del reverberador puede ser maximizar la similitud de percepción a un cierto espacio real o virtual, o crear una reverberación que maximice alguna otra propiedad de percepción para maximizar la preferencia del oyente. Existen diversos algoritmos para reverberación, especialmente para las señales de dominio de tiempo, y el objetivo de diseño casi siempre es encontrar un equilibrio donde la calidad deseada se alcance de manera máxima mientras que la carga computacional se minimiza.

Históricamente, el diseño de reverberación se ha enfocado casi en su totalidad a las señales de dominio de tiempo. Sin embargo, en esquemas de procesamiento de audio modernos es muy común tener el procesamiento en un dominio de transformada de frecuencia a corto plazo, tal como en el dominio de QMF (banco de filtros de espejo de cuadratura) utilizado en tecnologías MPEG surround y relacionadas, el dominio de MDCT (transformada de coseno discreta modificada) , utilizado en códecs de audio perceptivo, y el dominio de STFT (transformada de Fourier a corto plazo) que se utiliza en una gama muy amplia de aplicaciones. Aunque los métodos tienen diferencias, el factor común es que la señal de dominio de tiempo se divide en baldosas de tiempo-frecuencia, tal como se ilustra en la figura 16. La operación de transformada y de transformada inversa típicamente no tiene pérdidas, y la información acerca del contenido de sonido de este modo se encuentra completamente contenido en ambas representaciones. La representación de tiempofrecuencia se utiliza especialmente en un procesamiento perceptivo de audio ya que tiene una semejanza muy cercana al modo en el que el sistema auditivo humano procesa el sonido.

Según el estado de la técnica, hay diversas soluciones existentes para la creación de reverberación. En “Frequency Domain Artificial Reverberation using Spectral Magnitude Decay”, Vickers et al., 2006, 121a convención de AES de octubre de 2006 y en el documento US 2008/0085008 A1, se describe un algoritmo de reverberación conocido que funciona en el dominio de frecuencia. También, “Improvements of Artificial Reverberation by Use of Subband Feedback Delay Networks” Igor Nicolic, 112a Convención de AES, 2002, propone crear reverberación en bandas de frecuencia.

Una respuesta de impulso de repetición infinita mientras cae de una reverberación puede encontrarse en “Artificial Reverberation Based on a Pseudo-Random Impulse Response” parte I y parte II, Rubak & Johansen, 104a convención de AES, 1998 y 106ª convención de AES, 1999 y ““Reverberation Modeling Using Velvet Noise”, Karjalainen & Järveläinen, 30ª conferencia de AES, marzo de 2007. Sin embargo, las referencias anteriormente mencionadas se refieren a algoritmos de reverberación de domino de tiempo.

En “The Switch Convolution Reverberator”, Lee et al., 127ª convención de AES, octubre de 2009, se presenta un reverberador artificial que tiene poca memoria y costes de computación bajos, adecuado para dispositivos móviles. El reverberador consiste en un filtro de peine ecualizado que activa una convolución con secuencia de ruido corta. La ecualización y la tasa de caída del reverberador se controlan mediante filtros IIR de bajo orden, y la densidad de eco es la de la secuencia de ruido, donde la secuencia de ruido se actualiza o “conmuta” regularmente. Además, se describen diversas estructuras para actualizar la secuencia de ruido, que incluyen un integrador con fugas sensible a un factor de cresta de señal, y una arquitectura multibanda.

En el documento US 5 272 274 A, se proporciona un instrumento musical electrónico con un dispositivo de generación de datos táctiles y una unidad de reverberación que genera una señal de reverberación. La unidad de reverberación genera la señal que corresponde a la señal de tono musical basándose en los datos táctiles. La unidad de reverberación tiene un dispositivo de formación de parámetro de reverberación para formar un parámetro de reverberación que controla la señal de reverberación basándose en los datos táctiles. El parámetro incluye un período de retardo para un elemento de retardo y/o un coeficiente para un multiplicador. Se permite agregar al instrumento musical un dispositivo de mezcla para mezclar la señal de tono musical y la señal de reverberación. También se permite que el instrumento musical tenga un dispositivo de detección de canal para detectar el número de canales de instrucción en lugar del dispositivo de generación de datos táctiles, de este modo, la señal de reverberación se controla por el número de canales de instrucción.

El documento US 6 723 910 B1 da a conocer un procesador de generación de reverberación. El procesador de generación de reverberación genera una señal auditiva específica según un entorno virtual predeterminado que tiene características de dimensión espacial, reflexión de sonido y disminución. El generador de secuencia natural genera una secuencia natural que tiene un número predeterminado de elementos según las características del entorno virtual. El dispositivo de ajuste de secuencia ajusta ganancias de los elementos y una escala de tiempo entre los elementos de la secuencia natural y emite una señal de audio. El procesador de filtro filtra una banda de frecuencia predeterminada de la señal de audio según las características del entorno virtual y divide la señal de audio filtrada en una señal de audio de alta frecuencia y una señal de audio de baja frecuencia. El generador de reverberación de alta frecuencia transforma la señal de audio de alta frecuencia en una señal de reverberación de alta frecuencia. El generador de reverberación de baja frecuencia transforma la señal de audio de baja frecuencia en una señal de reverberación de baja frecuencia. El dispositivo de salida combina la señal de reverberación de alta frecuencia y la señal de reverberación de baja frecuencia para emitir la señal auditiva específica.

En el documento US 3 992 582 A, se da a conocer un aparato de producción de sonido de reverberación que tiene un terminal de entrada al que se suministran señales de frecuencia de audio, filtros para dividir las señales de frecuencia de audio aplicadas al terminal de entrada en una pluralidad de bandas de frecuencia, líneas de retardo para retardar señales de salida de los filtros con diferentes intervalos de tiempo, y circuitos para componer señales de salida a partir de las líneas de retardo y entregar señales de frecuencia de audio retardadas a un terminal de salida. Las frecuencias más bajas se retardan más tiempo, provocando un efecto de sala de conciertos.

Un problema subyacente de las soluciones existentes es que los algoritmos de reverberación eficaces más avanzados actuales funcionan en el dominio de tiempo. Sin embargo, en muchas aplicaciones que funcionan en el dominio de frecuencia, requieren una unidad de reverberación. Por tanto, para aplicar estos algoritmos de dominio de tiempo a una señal, la aplicación tendrá primero que transformar a la inversa la señal antes de aplicar el algoritmo de reverberación en el dominio de tiempo. Sin embargo, esto puede ser poco práctico dependiendo de la aplicación.

Otra desventaja de los reverberadores de dominio de tiempo conocidos es que pueden ser inflexibles en cuanto al diseño de la reverberación para que se ajuste a un determinado conjunto de tiempos de reverberación dependientes de la frecuencia, lo que es especialmente importante para la... [Seguir leyendo]

1. Reverberador (10, 1400) para reverberar una señal (5) de audio, que comprende:

un procesador (20) de bucle de retardo de realimentación para retardar al menos dos señales (17) de subbanda de frecuencia diferentes que representan la señal (5) de audio con diferentes retardos (23) de bucle para obtener señales (27) de sub-banda de frecuencia reverberadas, caracterizado porque el procesador (1420) de bucle de retardo de realimentación comprende, para cada señal de sub-banda de frecuencia de las al menos dos señales (1415) de sub-banda de frecuencia, una línea (110) de retardo que tiene una pluralidad (115) de derivaciones de línea de retardo que proporcionan señales retardadas con diferentes retardos de derivación, un bucle (120) de realimentación conectado a la línea (110) de retardo y un combinador (130) para combinar señales emitidas por la pluralidad (115) de derivaciones de línea de retardo.

2. Reverberador (10) según la reivindicación 1, que comprende además un procesador (30) de salida para procesar las señales (27) de sub-banda de frecuencia reverberadas para obtener una señal (41) de audio reverberada.

3. Reverberador (10) según la reivindicación 1 ó 2, en el que el procesador (30; 1340) de salida está configurado para mezclar las al menos dos señales (17) de sub-banda de frecuencia y las señales (27) de subbanda de frecuencia reverberadas correspondientes para obtener señales (37) mezcladas y combinar las señales (37) mezcladas, o para combinar las señales (27; 1335) de sub-banda de frecuencia reverberadas para obtener la señal (41; 1341) de audio reverberada con un ancho de banda combinado.

4. Reverberador según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el procesador (20) de bucle de retardo de realimentación comprende, para cada señal de sub-banda de frecuencia, un filtro que tiene una respuesta (800) de impulso de filtro, en el que la respuesta (800) de impulso de filtro comprende un primer bloque (815) de muestras de respuesta de impulso de filtro y un segundo bloque (825) de muestras de respuesta de impulso de filtro, siendo el segundo bloque (825) similar al primer bloque en relación con el espaciado de muestras de respuesta de impulso, en el que la primera muestra (821) de respuesta de impulso del segundo bloque (825) se retarda con respecto a la primera muestra (811) de respuesta de impulso del primer bloque (815) con el retardo de bucle para la señal de sub-banda de frecuencia, y en el que los primeros bloques y los segundos bloques de las respuestas de impulso de filtro de los filtros para las señales de subbanda de frecuencia se retardan con los diferentes retardos (23) de bucle.

5. Reverberador según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el procesador (1320) de bucle de retardo de realimentación comprende, para cada señal (1317) de sub-banda de frecuencia, un bucle (1350) de realimentación y un filtro (1330) de difusión que tiene una pluralidad de derivaciones de línea de retardo, en el que el bucle (1350) de realimentación comprende un elemento (1352) de retardo que determina el retardo de bucle para la señal de sub-banda de frecuencia para obtener una señal (1353) de realimentación, y en el que el bucle (1350) de realimentación comprende un sumador (1354) para sumar la señal (1317) de sub-banda de frecuencia y la señal (1353) de realimentación, estando el sumador (1354) conectado al filtro (1330) de difusión, en el que los elementos de retardo son diferentes para las al menos dos señales (17) de sub-banda de frecuencia diferentes.

6. Reverberador (1300) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el procesador (1320) de bucle de retardo de realimentación comprende un bucle (1350) de realimentación para cada señal (1317) de subbanda de frecuencia de las al menos dos señales (17) de sub-banda de frecuencia, en el que el bucle (1350) de realimentación para una señal (1317) de sub-banda de frecuencia comprende un elemento (1352) de retardo y un atenuador (1356) , en el que los elementos de retardo son diferentes con respecto a sus retardos de bucle para las al menos dos señales (17) de sub-banda de frecuencia diferentes.

7. Reverberador (1400) según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el procesador (1420) de bucle de retardo de realimentación está configurado para obtener las señales (1425) de sub-banda de frecuencia reverberadas, en el que la línea (110) de retardo tiene una cantidad de retardo total que es mayor que el retardo de derivación máximo y que determina el retardo de bucle, en el que las cantidades (N1, N2) de retardo totales son diferentes para las al menos dos señales (1415) de sub-banda de frecuencia diferentes.

8. Reverberador (1400) según la reivindicación 7, en el que la pluralidad (115; 615) de derivaciones de línea de retardo comprende una primera parte (619-1) de derivaciones de línea de retardo y una segunda parte (619-2) subsiguiente de derivaciones de línea de retardo, y en el que la línea (115; 615) de retardo está configurada de modo que un tamaño de espacio libre promedio entre las derivaciones de la segunda parte (619-2) es mayor que el tamaño de espacio libre promedio entre las derivaciones de la primera parte (619-1) .

9. Reverberador (10) según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el procesador (54) de bucle de retardo de realimentación está configurado de modo que el retardo (56-2) de bucle para una segunda señal (51-2) de sub-banda de frecuencia de las al menos dos señales (53) de sub-banda de frecuencia que representan una banda de frecuencia menor es mayor que el retardo (56-1) de bucle para una primera señal

(51-1) de sub-banda de frecuencia de las al menos dos señales (53) de sub-banda de frecuencia que representan una banda de frecuencia mayor.

10. Reverberador (100; 300) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que el filtro (1330) de difusión o la línea (110) de retardo conectada al bucle (120) de realimentación y al combinador (130) están configurados como un filtro (600) disperso, en el que el filtro (600) disperso tiene una densidad de derivaciones de filtro que es variable de tal modo que una respuesta (700) de impulso de filtro del filtro (600) disperso se aproxima a una envolvente (715) de energía predeterminada.

11. Reverberador (100; 1300) según la reivindicación 10, en el que el filtro (600; 900) disperso comprende una pluralidad (950) de unidades de modificación de fase, en el que cada unidad de modificación de fase de la pluralidad (950) de unidades de modificación de fase está directamente conectada a una derivación de línea de retardo individual de la pluralidad (915) de derivaciones de línea de retardo, y en el que cada unidad de modificación de fase está configurada para aplicar una operación de fase sin multiplicación a una señal correspondiente emitida por la derivación de línea de retardo individual.

12. Reverberador (100; 1300) según la reivindicación 11, en el que el filtro (1330) de difusión o la línea

(110) de retardo son dispositivos de valores complejos, y en el que cada unidad (1110; 1120; 1130; 1140) de modificación de fase de la pluralidad (950) de unidades de modificación de fase comprende una primera entrada (1112-1; 1122-1; 1132-1; 1142-1) de unidad de modificación de fase para una parte real de una señal de salida de derivación de línea de retardo respectiva o una segunda entrada (1112-2; 1122-2; 1132-2; 1142-2) de unidad de modificación de fase para una parte imaginaria de la señal de salida de derivación de línea de retardo respectiva y una primera salida (1114-1; 1124-1; 1134-1; 1144-1) de unidad de modificación de fase para la parte real de una señal de salida modificada en fase o una segunda salida (1114-2; 1124-2; 1134-2; 1144-2) de unidad de modificación de fase para la parte imaginaria de la señal de salida modificada en fase,

en el que la primera entrada (1112-1) de unidad de modificación de fase está directamente conectada a la primera salida (1114-1) de unidad de modificación de fase y la segunda entrada (1112-2) de unidad de modificación de fase está directamente conectada a la segunda salida (1114-2) de unidad de modificación de fase; o en el que la segunda entrada (1122-2) de unidad de modificación de fase está directamente conectada a la primera salida (1124-1) de unidad de modificación de fase y la primera entrada (1122-1) de modificación de fase está conectada a un inversor (1125) de signo interconectado, que está conectado a la segunda salida (1124-2) de unidad de modificación de fase, por lo que la parte real de la señal de salida modificada en fase se basa en la parte imaginaria de la señal de salida de derivación de línea de retardo respectiva y la parte imaginaria de la señal de salida modificada en fase se basa en una parte real de signo invertido de la señal de salida de derivación de línea de retardo respectiva; o en el que la primera entrada (1132-1) de unidad de modificación está conectada a un inversor (1135-1) de signo interconectado, que está conectado a la primera salida (1134-1) de unidad de modificación de fase, y la segunda entrada (1132-2) de unidad de modificación de fase está conectada a un inversor (1135-2) de signo interconectado, que está conectado a la segunda salida (1134-2) de unidad de modificación de fase, por lo que la parte real de la señal de salida modificada en fase se basa en una parte real de signo invertido de la señal de salida de derivación de línea de retardo respectiva y la parte imaginaria de la señal de salida modificada en fase se basa en una parte imaginaria de signo invertido de las señales de salida de derivación de línea de retardo respectivas; o

en el que la primera entrada (1142-1) de unidad de modificación está directamente conectada a la segunda salida (1144-2) de unidad de modificación de fase y la segunda entrada (1142-2) de modificación de fase está conectada a un inversor (1145) de signo interconectado, que está conectado a la primera salida (1144-1) de unidad de modificación de fase, por lo que la parte imaginaria de la señal de salida modificada en fase se basa en la parte real de la señal de salida de derivación de línea de retardo respectiva y la parte real de la señal de salida modificada en fase se basa en una parte imaginaria de signo invertido de la señal de salida de derivación de línea de retardo respectiva.

13. Reverberador (1500) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la señal (5) de audio tiene una pluralidad de canales de audio de entrada (Chin, 1, Chin, 2, ...) o salida (Chout, 1, Chout, 2, …) diferentes, en el que cada canal de audio de entrada o salida tiene al menos dos señales (1201; 1515-1; 1515-2) de sub-banda de frecuencia diferentes, en el que el procesador (1520) de bucle de retardo de realimentación comprende un filtro de línea de retardo, una línea (1526) de retardo del filtro de línea de retardo que comprende posiciones de derivación de filtro o unidades de modificación de fase conectadas a al menos algunas de las posiciones de derivación de filtro, comprendiendo además el procesador (1520) de bucle de retardo de realimentación una primera configuración de entrada o salida para señales (1201; 1525-1) de sub-banda de frecuencia de un primer canal de audio de entrada (Chin, 1) o de salida (Chout, 1) y una segunda configuración de entrada o salida para señales (1201; 1525-2) de sub-banda de frecuencia de un segundo canal de audio de entrada (Chin, 2) o de salida (Chout, 2) , y en el que el procesador (1520) de bucle de retardo de realimentación está configurado de

modo que las configuraciones de entrada o salida primera y segunda comprenden conexiones (1527) para diferentes posiciones de derivación de filtro o unidades de modificación de fase, y en el que las configuraciones de entrada o salida primera y segunda están conectadas a la misma línea (1526) de retardo.

14. Reverberador (10) según una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el procesador (20) de bucle de

retardo de realimentación está configurado para atenuar cada señal de sub-banda de frecuencia de las al menos dos señales (17) de sub-banda de frecuencia en un factor de atenuación (b) , en el que el factor de atenuación (b) depende de un tiempo de reverberación predeterminado (T60) y el retardo de bucle para la señal de sub-banda de frecuencia.

15. Método para reverberar una señal (5) de audio, que comprende:

retardar al menos dos señales (17) de sub-banda de frecuencia diferentes que representan la señal (5) de audio con diferentes retardos (23) de bucle utilizando un procesador (1420) de bucle de retardo de realimentación para obtener señales (27) de sub-banda de frecuencia reverberadas,

caracterizado porque el procesador (1420) de bucle de retardo de realimentación comprende, para cada señal de sub-banda de frecuencia de las al menos dos señales (1415) de sub-banda de frecuencia, una línea (110) de retardo que tiene una pluralidad (115) de derivaciones de línea de retardo que proporcionan señales retardadas con diferentes retardos de derivación, un bucle (120) de realimentación conectado a la línea (110) de retardo y un combinador (130) para combinar señales emitidas por la pluralidad (115) de derivaciones de línea de retardo.

16. Programa informático que tiene un código de programa para realizar un método según la 20 reivindicación 15, cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador.