Procedimiento y aparato para el realzado del estéreo en grabaciones de audio.

La presente invención se enmarca dentro del campo de sistemas de procesado digital de la señal orientados al sonido, en concreto en aquellos que mejoran la sensación espacial sonora dentro de lo que se conoce como realzado estéreo. En particular, la presente invención consiste en un procedimiento y un aparato para mejorar la sensación de espacialidad sonora cuando se realiza una grabación estéreo mediante dos micrófonos cercanos

Procedimiento y aparato para el realzado del estéreo en grabaciones de audio.

Objeto de la invención

La presente invención se enmarca dentro del campo de sistemas de procesado digital de la señal orientados al sonido, en concreto en aquellos que mejoran la sensación espacial sonora dentro de lo que se conoce como realzado estéreo. En particular, la presente invención consiste en un procedimiento y un aparato para mejorar la sensación de espacialidad sonora cuando se realiza una grabación estéreo mediante dos micrófonos cercanos.

El uso de dos micrófonos omnidireccionales muy cercanos durante la grabación según técnicas del estado de la técnica produce una sensación estéreo muy pobre y aparece de forma muy evidente en los dispositivos móviles: cámaras fotográficas digitales, reproductores de MP3, teléfonos móviles, PDAs, etc. Con la aplicación de una solución técnica como la invención presentada en estos dispositivos se consigue una sensación estéreo de gran realismo, superando a los métodos existentes en el mercado actual.

Antecedentes de la invención

En el mundo del audio se ha trabajado ininterrumpidamente desde décadas en perfeccionar la calidad y naturalidad de los sistemas de reproducción de sonido. Actualmente, tras el despegue de los sistemas multimedia y de otros muchos campos relacionados con audio y vídeo, se sigue trabajando activamente en obtener sistemas de mejora de sonido que permitan aumentar la calidad en grabación-reproducción.

Una forma de aumentar la calidad subjetiva es sin duda conseguir lo que se denomina una mayor "espacialidad" sonora. En este sentido, el realzado estéreo persigue procesar una grabación sonora de 2 canales de forma que sea posible introducir una mayor sensación de espacio en la reproducción de sonido. De esta forma, la imagen sonora creada en la reproducción estéreo se amplía y consigue una mayor sensación de inmersión del oyente, enriqueciendo la experiencia auditiva. Esta sensación aumenta la calidad, profundidad y sentimiento de la música reproducida. Desde un punto de vista práctico, el realzado estéreo tiene como objetivo extender el campo estéreo hasta un arco de 180º frente al oyente.

En la actualidad hay muchos sistemas para el realzado estéreo de señales, la mayoría basadas en las siguientes manipulaciones:

Una forma de modificar la localización aparente de un sonido en el campo estéreo es alterar la intensidad de uno de los canales. De esta forma, el sonido parece venir de un punto cercano al canal de mayor ganancia.

Otra forma de alterar la localización aparente de un sonido en el campo estéreo es retrasar la llegada de la señal de un canal con respecto al otro. Esto se puede conseguir adelantando uno de los canales unos 10 ms con respecto al otro. El sonido que llega antes es el dominante y su localización será más próxima al altavoz en el que la señal está adelantada. Este efecto se conoce en la literatura como "efecto de precedencia" o "effecto Hass".

Manipular la fase de los canales también puede resultar en una ampliación de la imagen estéreo. Si se invierte la fase de uno de los canales, el sonido puede incluso llegar a percibirse detrás del oyente.

La ecualización de canales también es usada por otros procesadores para ampliar la imagen estéreo, por ejemplo, utilizando filtros donde las bajas frecuencias se envían hacia el canal izquierdo y las altas hacia el canal derecho. Sin embargo, el timbre de la grabación puede verse muy alterado.

A pesar de todas estas técnicas, no existen entre los sistemas de realzado estéreo, uno que combine estos efectos a partir de un análisis frecuencia a frecuencia de la señal estéreo y haciendo uso del conocimiento previo de la disposición de los micrófonos tal y como se consigue aplicando la presente invención.

La invención tiene la ventaja de procesar selectivamente el sonido captado por los dos micrófonos en tiempo y en frecuencia para modificar el campo estéreo atendiendo a la realidad en la que el sonido captado. Con ello se consigue una señal estéreo procesada resultante donde se han espacializado (dado sensación de distribución espacial) las fuentes sonoras captadas de forma totalmente realista y con una calidad resultante muy superior a los sistemas actuales.

Descripción de la invención

La presente invención consiste en un procedimiento para el realzado del estéreo en grabaciones de audio así como el aparato que es capaz de llevar a cabo dicho procedimiento. El procedimiento consta de las siguiente etapas esenciales:

En la exposición detallada de la invención se incorporan algunos detalles de mejora en un ejemplo de realización.

Las variantes del procedimiento que resultan de combinar las reivindicaciones dependientes 2 a 15 se consideran incorporadas por referencia en esta descripción.

Igualmente, el aparato de las reivindicaciones 16 a 19 se considera incorporado a esta descripción por referencia.

Descripción de los dibujos

Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo preferente y nunca limitativos de la invención.

La figura 1 muestra diversos ejemplos de dispositivos sobre los que es aplicable la invención.

La figura 2 es un esquema que permite determinar el cálculo de la dirección de llegada de un sonido desde su fuente sonora.

La figura 3 es un esquema del dispositivo que permite el procesado de las señales microfónicas.

La figura 4 es un esquema de representación para evaluar la relación entre dos...

1. Procedimiento para el realzado del estéreo en grabaciones de audio caracterizado porque consta de las siguiente etapas:

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque las señales tomadas para cada canal en la etapa b) se procesan por ventanas temporales.

3. Procedimiento según la reivindicación 2 caracterizado porque para cada ventana temporal se lleva a cabo un filtro que pondera los valores de la señal.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque la transformada utilizada es de Fourier.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque, dadas las señales X₁(k,m) y X₂(k,m) correspondientes a cada uno de los canales y expresadas en el dominio frecuencial, donde k es el índice de la transformada que corresponde a una frecuencia determinada y m indica la referencia temporal que corresponde a la ventana de tiempo sobre la que se expresa X_j(k,m) con j=1,2; el coseno D(k,m) que forma la dirección de llegada del sonido desde la fuente sonora (S) respecto a la linea que une los puntos del espacio sobre los que se lleva a cabo la lectura de audio se determina como donde el símbolo

donde el símbolo 13 denota el desfase entre uno y otro canal, N es el número de muestras en el dominio temporal, c es la velocidad de propagación del sonido, d es la distancia entre los puntos del espacio donde se lleva ca cabo la lectura de audio, y f_s es la frecuencia de muestreo.

6. Procedimiento según la reivindicación 5 caracterizado porque los valores del coseno se limitan a [-1,1] cuando superan este rango.

7. Procedimiento según la reivindicación 6 caracterizado porque la amplificación diferenciada de la etapa e) para cada canal X_j(k,m) con j=1,2 en función de la dirección del origen de la fuente sonora para cada frecuencia se lleva a cabo utilizando una función de ganancia a_j(k,m) para j=1,2 de tal modo que la salida en el dominio frecuencial para cada canal es

8. Procedimiento según la reivindicación 7 caracterizado porque la función de ganancia a_j(k,m) para j=1,2 es una ley de panorámica de conservación de energía:

donde D'(k,m) es una transformación lineal del rango [-1,1] al rango [0,1] de la forma

9. Procedimiento según la reivindicación 7 caracterizado porque el valor del coseno del ángulo que determina la dirección de procedencia de la fuente sonora se modifica según un parámetro P_s para variar la sensación de apertura estéreo, incrementando la apertura o bien reduciendo la apertura.

10. Procedimiento según la reivindicación 9 caracterizado porque si P_s positivo incrementa la apertura estéreo, P_s negativo reduce la apertura estéreo, y P_s nulo no la modifica, entonces la relación entre el coseno D que corresponde a la dirección real de llegada del sonido desde la fuente sonora y el coseno D_m tomado tras la modificación es

donde sign(D) denota el signo de D y ?=1/P_s.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 caracterizado porque el grado de modificación de la apertura estéreo se encuentra vinculado a la apertura que corresponde a la localización del punto central de lectura del audio situado desplazado una distancia z.

12. Procedimiento según la reivindicación 11 caracterizado porque la distancia z es la distancia entre el punto real de lectura del audio y el punto focal de una cámara de captura de imagen.

13. Procedimiento según la reivindicación 11 caracterizado porque la relación entre el valor del coseno del ángulo que determina la dirección de procedencia de la fuente sonora D se relaciona con el coseno del ángulo que determina la dirección de procedencia de la misma fuente en el punto central de lectura del audio situado desplazado una distancia z es

donde se considera que D=D(k,m) es el coseno del ángulo calculado, D_z=D_z(k,m) es el coseno del nuevo ángulo de llegada, y sign(D) es el signo de D.

14. Procedimiento según la reivindicación 13 caracterizado porque si el valor de la raíz cuadrada es negativo, el valor que se toma es sign(D).

15. Procedimiento según la reivindicación 8 y 14 caracterizado porque el valor de D'(k,m) es

16. Aparato para el realzado del estéreo en grabaciones de audio según cualquiera de los procedimientos anteriores caracterizado porque consta de:

donde dos o más unidades de cálculo pueden estar integradas en una única unidad con capacidad de ejecución de más de una tarea.

17. Aparato según la reivindicación 16 caracterizado porque dispone de unos medios de entrada de un parámetro de ajuste del grado de apertura estéreo.

18. Aparato según la reivindicación 17 caracterizado los medios de entrada del parámetro de ajuste del grado de apertura estéreo se encuentran conectados a un segundo dispositivo de captura de imagen y vinculados en correspondencia con el grado de apertura visual de la imagen.

19. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18 caracterizado porque dispone de unos medios de reproducción de la señal de salida de audio o de grabación del audio en un fichero informático.