Transposición armónica combinada eficaz.

Un sistema configurado para generar una componente de alta frecuencia de una señal de audio con una segunda frecuencia de muestreo a partir de una componente de baja frecuencia de la señal de audio con una primera frecuencia de muestreo,

donde la segunda frecuencia de muestreo es R veces la primera frecuencia de muestreo, R ³ 1, comprendiendo el sistema:

un transposicionador armónico (1102) de orden T configurado para generar una componente de alta frecuencia modulada a partir de la componente de baja frecuencia, en el que la componente de alta frecuencia modulada se determina en función de una parte espectral de la componente de baja frecuencia transpuesta a un intervalo de frecuencias T veces superior, en el que la componente de alta frecuencia modulada está a la primera frecuencia de muestreo multiplicada por un factor S, donde T>1 y S

Transposición armónica combinada eficaz Campo técnico

El presente documento se refiere a sistemas de codificación de audio que usan un procedimiento de transposición armónica para la reconstrucción de alta frecuencia (HFR), y a procesadores de efectos digitales, por ejemplo denominados excitadores, en los que la generación de una distorsión armónica añade claridad a la señal procesada. En particular, el presente documento se refiere a procedimientos de baja complejidad para implementar la reconstrucción de alta frecuencia.

Antecedentes de la invención

En el documento de patente WO 98/57436, el concepto de transposición se estableció como un procedimiento para volver a crear una banda de alta frecuencia a partir de una banda de frecuencia inferior de una señal de audio. Puede ahorrarse sustancialmente velocidad binaria usando este concepto en la codificación de audio. En un sistema de codificación de audio basado en HFR, una señal de bajo ancho de banda, también denominada componente de baja frecuencia de una señal, se presenta a un codificador de forma de onda primario, y las frecuencias superiores, denominadas también componente de alta frecuencia de la señal, se regeneran usando transposición de señales e información secundaria adicional de velocidad binaria muy baja que describe la forma espectral objetivo de la componente de alta frecuencia en el lado del descodificador. Para bajas velocidades binarias, en las que el ancho de banda de la señal codificada primaria, es decir, la señal de banda baja o componente de baja frecuencia, es estrecho, cada vez se vuelve más necesario volver a crear una señal de banda alta, es decir, una componente de alta frecuencia, con características perceptivamente agradables. La transposición armónica definida en el documento de patente WO 98/57436 funciona bien para material musical complejo en una situación con baja frecuencia de cruce, es decir, en una situación de una baja frecuencia superior de la señal de banda baja. El principio de una transposición armónica es que un sinusoide de frecuencia o> se mapea con un sinusoide de frecuencia Too, donde 7>1 es un entero que define el orden de la transposición, es decir, el orden de transposición. Por el contrario, una HFR basada en modulación de banda lateral única (SSB) mapea un sinusoide de frecuencia co con un sinusoide de frecuencia co + Acó, donde A® es un desplazamiento de frecuencia fijo. Dada una señal primaria con un bajo ancho de banda, es decir, una señal de banda baja con una baja frecuencia superior, un artefacto de llamada disonante se generará normalmente a partir de la transposición SSB, lo que puede suponer por tanto una desventaja en comparación con la transposición armónica.

Con el fin de lograr una calidad de audio mejorada y con el fin de sintetizar el ancho de banda requerido de la señal de banda alta, los procedimientos HFR armónicos utilizan normalmente varios órdenes de transposición. Con el fin de implementar una pluralidad de transposiciones de diferente orden de transposición, las soluciones de la técnica anterior requieren una pluralidad de bancos de filtros ya sea en la fase de análisis o en la fase de síntesis, o en ambas fases. Normalmente se necesita un banco de filtros diferente para cada orden de transposición diferente. Además, en situaciones en las que el codificador de forma de onda primario funciona a una frecuencia de muestreo inferior a la frecuencia de muestreo de la señal de salida final, normalmente se necesita además convertir la señal primaria a la frecuencia de muestreo de la señal de salida, y este muestreo ascendente de la señal primaria se consigue normalmente añadiendo otro banco de filtros adicional. En términos generales, la complejidad computacional aumenta significativamente con un número creciente de órdenes de transposición diferentes.

Sumario de la invención

Según un aspecto de la invención se propone un sistema configurado para generar una componente de alta frecuencia de una señal de audio según la reivindicación independiente 1.

Según un aspecto adicional de la invención se propone un procedimiento para generar una componente de alta frecuencia de una señal de audio según la reivindicación independiente 9.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirá la presente invención a través de ejemplos ilustrativos, que no limitan el alcance o el espíritu de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 ilustra el funcionamiento de un transposicionador armónico de dominio de frecuencia (FD) de orden único de ejemplo;

la figura 2 ilustra el funcionamiento de un transposicionador armónico de ejemplo que usa varios órdenes;

la figura 3 ilustra el funcionamiento de la técnica anterior de un transposicionador amónico de ejemplo que usa varios órdenes de transposición, y que usa asimismo un banco de filtros de análisis común;

la figura 4 ilustra el funcionamiento de la técnica anterior de un transposicionador armónico de ejemplo que usa varios órdenes de transposición, y que usa asimismo un banco de filtros de síntesis común;

la figura 5 ilustra el funcionamiento de un transposicionador armónico de ejemplo que usa varios órdenes de transposición, y que usa asimismo un banco de filtros de síntesis común y un banco de filtros de síntesis común;

las figura 5b y 5c ilustran ejemplos para el mapeo de señales de subbanda para un esquema de transposicionador múltiple según la figura 5;

la figura 6 ilustra un primer escenario de ejemplo para la aplicación de una transposición armónica que usa varios órdenes de transposición en un códec de audio mejorado HFR;

la figura 7 ilustra una implementación de ejemplo del escenario de la figura 6, que requiere submuestreo;

la figura 8 ilustra un segundo escenario a modo de ejemplo para la aplicación de una transposición armónica que usa varios órdenes de transposición en un códec de audio mejorado HFR;

la figura 9 ilustra una implementación a modo de ejemplo del escenario de la figura 8, que requiere submuestreo;

la figura 1 ilustra un tercer escenario a modo de ejemplo para la aplicación de una transposición armónica que usa varios órdenes de transposición en un códec de audio mejorado HFR;

la figura 11 ilustra una implementación a modo de ejemplo del escenario de la figura 1, que requiere submuestreo;

la figura 12a ilustra efectos de ejemplo de transposición armónica en una señal en el dominio de frecuencia;

las figura 12b y 12c ilustran procedimientos de ejemplo para combinar señales transpuestas solapadas y no solapadas;

la figura 13 ilustra efectos de ejemplo de transposición armónica de orden T=2 en combinación con el submuestreo en una señal en el dominio de frecuencia;

la figura 14 ilustra efectos de ejemplo de transposición armónica de orden T=3 en combinación con el submuestreo en una señal en el dominio de frecuencia;

la figura 15 ilustra efectos de ejemplo de transposición armónica de orden T=P en combinación con el submuestreo en una señal en el dominio de frecuencia (caso de no solapamiento);

la figura 16 ilustra efectos de ejemplo de transposición armónica de orden T=P en combinación con el submuestreo en una señal en el dominio de frecuencia (caso de solapamiento); y

la figura 17 ilustra un diseño de ejemplo de un bloque de construcción de transposicionador diezmado al máximo, es decir, críticamente muestreado.

Descripción de realizaciones preferentes

Las realizaciones descritas posteriormente simplemente ilustran los principios de la presente invención acerca de una transposición armónica combinada eficaz. Debe entenderse que las modificaciones y variaciones de las disposiciones y los detalles descritos en el presente documento resultarán evidentes a otros expertos en la técnica. Por lo tanto, la invención solo estará limitada por el alcance de las reivindicaciones de patente adjuntas y no por los detalles específicos de las realizaciones presentadas en este documento de manera descriptiva y explicativa.

La figura 1 ilustra el funcionamiento de un transposicionador armónico de dominio de frecuencia (FD) 1. En una forma básica, un transposicionador armónico de orden 7-ésimo es teóricamente una unidad que desplaza todas las componentes de señal de la señal de entrada a una frecuencia T veces superior. Para implementar tal transposición en el dominio de frecuencia, un banco (o transformada) de filtros de análisis 11 transforma la señal de entrada desde el dominio de tiempo al dominio de frecuencia y proporciona subbandas o señales de subbanda complejas, denominadas también subbandas... [Seguir leyendo]

1. Un sistema configurado para generar una componente de alta frecuencia de una señal de audio con una segunda frecuencia de muestreo a partir de una componente de baja frecuencia de la señal de audio con una primera frecuencia de muestreo, donde la segunda frecuencia de muestreo es R veces la primera frecuencia de muestreo, R > 1, comprendiendo el sistema:

un transposicionador armónico (112) de orden 7 configurado para generar una componente de alta frecuencia modulada a partir de la componente de baja frecuencia, en el que la componente de alta frecuencia modulada se determina en función de una parte espectral de la componente de baja frecuencia transpuesta a un intervalo de frecuencias 7veces superior, en el que la componente de alta frecuencia modulada está a la primera frecuencia de muestreo multiplicada por un factor S, donde 7>1 y S<R.

2. El sistema según la reivindicación 1, que comprende además:

- un banco de filtros de espejo en cuadratura de análisis (113), denominado banco QMF, configurado para mapear la componente de alta frecuencia modulada en al menos una de X subbandas QMF, donde X es un múltiplo de S, generándose así al menos una señal de subbanda QMF;

- un módulo de reconstrucción de alta frecuencia (114) configurado para modificar la al menos una señal de subbanda QMF; y

- un banco QMF de síntesis (115) configurado para generar la componente de alta frecuencia a partir de la al menos una señal de subbanda QMF modificada.

3. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que el transposicionador armónico (112) comprende:

- un banco de filtros de análisis (11) configurado para proporcionar un conjunto de señales de subbanda de análisis a partir de la componente de baja frecuencia de la señal;

- una unidad de procesamiento no lineal (12) asociada al orden de transposición 7 y configurada para determinar un conjunto de señales de subbanda de síntesis a partir del conjunto de señales de subbanda de análisis modificando una fase del conjunto de señales de subbanda de análisis; y

- un banco de filtros de síntesis (13) configurado para generar la componente de alta frecuencia modulada de la señal a partir del conjunto de señales de subbanda de síntesis.

4. El sistema según la reivindicación 3, en el que:

- la componente de baja frecuencia tiene un ancho de banda 6;

- el conjunto de señales de subbanda de síntesis abarca un intervalo de frecuencias comprendido entre (7-1 )*B y re; y

- el transposicionador armónico (112) está configurado para modular el conjunto de señales de subbanda de síntesis en una banda base centrada en torno a la frecuencia cero, obteniéndose así la componente de alta frecuencia modulada.

5. El sistema según la reivindicación 4, en el que el transposicionador armónico (112) está configurado para mapear el conjunto de señales de subbanda de síntesis con subbandas del banco de filtros de síntesis (13).

6. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el transposicionador armónico (112) comprende un sistema configurado para generar una componente de alta frecuencia de una señal de audio a partir de una componente de baja frecuencia de la señal de audio, comprendiendo el sistema:

- un banco de filtros de análisis (51) configurado para proporcionar un conjunto de señales de subbanda de análisis a partir de la componente de baja frecuencia de la señal, donde el conjunto de señales de subbanda de análisis comprende al menos dos señales de subbanda de análisis, donde el banco de filtros de análisis (51) tiene una resolución de frecuencia de Af,

- una unidad de procesamiento no lineal (52) configurada para determinar un conjunto de señales de subbanda de síntesis a partir del conjunto de señales de subbanda de análisis usando un orden de transposición P, donde el conjunto de señales de subbanda de síntesis se determina en función de una parte del conjunto de señales de subbanda de análisis desplazadas en fase en una cantidad obtenida a partir del orden de transposición P, donde la unidad de procesamiento no lineal (52) está configurada para determinar un número de señales de subbanda de

síntesis en una salida de la unidad de procesamiento no lineal (52) que es diferente del número de señales de subbanda de análisis en una entrada de la unidad de procesamiento no lineal (52); y

- un banco de filtros de síntesis (54) configurado para generar la componente de alta frecuencia de la señal a partir del conjunto de señales de subbanda de síntesis, donde el banco de filtros de síntesis (54) tiene una resolución de frecuencia de FAf, siendo Fun factor de resolución, con F>1, donde el orden de transposición P es diferente del factor de resolución F.

7. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el transposicionador armónico (112) comprende un sistema configurado para generar una componente de alta frecuencia de una señal de audio a partir de una componente de baja frecuencia de la señal de audio, comprendiendo el sistema:

- un banco de filtros de análisis (51) configurado para proporcionar un conjunto de señales de subbanda de análisis a partir de la componente de baja frecuencia de la señal, donde el conjunto de señales de subbanda de análisis comprende al menos dos señales de subbanda de análisis;

- una primera unidad de procesamiento no lineal (52) configurada para determinar un primer conjunto de señales de subbanda de síntesis a partir del conjunto de señales de subbanda de análisis usando un primer orden de transposición Pu donde el primer conjunto de señales de subbanda de síntesis se determina en función de una parte del conjunto de señales de subbanda de análisis desplazadas en fase en una cantidad obtenida a partir del primer orden de transposición Pf,

- una segunda unidad de procesamiento no lineal (52) configurada para determinar un segundo conjunto de señales de subbanda de síntesis a partir del conjunto de señales de subbanda de análisis usando un segundo orden de transposición P2, donde el segundo conjunto de señales de subbanda de síntesis se determina en función de una parte del conjunto de señales de subbanda de análisis desplazadas en fase en una cantidad obtenida a partir del segundo orden de transposición P2, donde el primer orden de transposición P( y el segundo orden de transposición P2 son diferentes;

- una unidad de combinación (53) configurada para combinar el primer y el segundo conjunto de señales de subbanda de síntesis, obteniéndose así un conjunto combinado de señales de subbanda de síntesis; y

- un banco de filtros de síntesis (54) configurado para generar la componente de alta frecuencia de la señal a partir del conjunto combinado de señales de subbanda de síntesis.

8. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, que comprende además medios de muestreo descendente (116) aguas arriba del transposicionador armónico (112) configurados para proporcionar una componente de baja frecuencia muestreada críticamente de manera descendente con la primera frecuencia de muestreo dividida por un factor de muestreo descendente Q a partir de la componente de baja frecuencia de la señal, en el que:

- la componente de alta frecuencia modulada está a la primera frecuencia de muestreo multiplicada por un factor S y dividida por el factor de muestreo descendente Q; y

- Xes un múltiplo de S/Q.

9. Un procedimiento para generar una componente de alta frecuencia de una señal de audio con una segunda frecuencia de muestreo a partir de una componente de baja frecuencia de la señal de audio con una primera frecuencia de muestreo, donde la segunda frecuencia de muestreo es R veces la primera frecuencia de muestreo, R> 1, comprendiendo el procedimiento:

- generar una componente de alta frecuencia modulada a partir de la componente de baja frecuencia aplicando una transposición armónica de orden T, donde la componente de alta frecuencia modulada se determina en función de una parte espectral de la componente de baja frecuencia transpuesta a un intervalo de frecuencias Tveces superior, donde la componente de alta frecuencia modulada está a la primera frecuencia de muestreo multiplicada por un factor S, donde 7>1 y S<R.

1. Un descodificador para descodificar una señal recibida que comprende al menos una señal de audio, comprendiendo el descodificador:

- un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para generar la componente de alta frecuencia de la señal de audio a partir de la componente de baja frecuencia de la señal de audio.

11. Un programa de software adaptado para ejecutarse en un procesador y para llevar a cabo las etapas de procedimiento de la reivindicación 9 cuando se ejecuta en un dispositivo informático.

12. Un medio de almacenamiento que comprende un programa de software adaptado para ejecutarse en un procesador y para llevar a cabo las etapas de procedimiento de la reivindicación 9 cuando se ejecuta en un dispositivo informático.

13. Un producto de programa informático que comprende instrucciones ejecutables para llevar a cabo el

procedimiento según la reivindicación 9 cuando se ejecuta en un ordenador.