BRPI0611546B1

BRPI0611546B1 - Codificação sem perdas de informações com taxa de bits máxima garantida

Info

Publication number: BRPI0611546B1
Application number: BRPI0611546-2A
Authority: BR
Inventors: Ralph Sperschneider; Karsten Linzmeier; Johannes Hilpert; Jürgen HERRE
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2018-08-14
Also published as: AU2006233513A1; CN104300991A; WO2006108465A1; TW200701660A; EP1854218A1; NO340397B1; IL185656A0; DE602006005045D1; ATE422115T1; PT1854218E; RU2367087C2; KR100954180B1; JP2008536411A; MX2007012665A; CA2604521C; EP1854218B1; BRPI0611546A2; NO20075772L; HK1110708A1; CA2604521A1

Abstract

codificaçao sem perdas de informaçoes com taxa de bits maxima garantida. uma representação codificada compacta de valores de informação que não ultrapassem uma dimensão predefinida pode ser obtida quando uma primeira regra de codificação gerando uma representação codificada dos valores de informação de comprimento variável é comparada a uma segunda regra de codificação gerando uma representação codificada dos valores de informação de comprimento fixo e quando é escolhida a regra de codificação que resulta na representação codificada que precisa de um número menor de unidades de informações. assim, é possível garantir que a taxa de bits máxima seja pelo menos a taxa de bits máxima de uma segunda regra de codificação obtendo a segunda representação codificada. sinalizando a escolha da regra de codificação por meio de algumas informações de regra em conjunto com a representação codificada dos valores de informação, os valores corretos de informação podem ser obtidos posteriormente no lado do decodificador, usando a regra de decodificação que se ajusta à regra de codificação usada na codificação.

Description

(54) Título: CODIFICAÇÃO SEM PERDAS DE INFORMAÇÕES COM TAXA DE BITS MÁXIMA GARANTIDA (51) Int.CI.: H03M 7/40; H03M 7/30 (30) Prioridade Unionista: 13/04/2005 US 60/670,993, 22/09/2005 US 11/233,351 (73) Titular(es): FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FÓRDERUNG DER ANGEWANDTEN

FORSCHUNG Ε. V.

(72) Inventor(es): SPERSCHNEIDER, RALPH; LINZMEIER, KARSTEN; HILPERT, JOHANNES; HERRE, JÜRGEN (85) Data do Início da Fase Nacional: 21/09/2007

1/25

CODIFICAÇÃO SEM PERDAS DE INFORMAÇÕES COM TAXA DE BITS MÁXIMA GARANTIDA

Campo da invenção [001] A presente invenção se refere à codificação sem perdas de valores de informação, em particular a um conceito para a garantia de taxa de bits máxima para uma representação codificada dos valores das informações.

Histórico da invenção e da técnica anterior [002] Ultimamente, a técnica de reprodução de áudio multicanais está se tornando cada vez mais importante. Isto pode se dever ao fato de que as técnicas de codificação/compressão de áudio, como a bem conhecida técnica mp3, que tornaram possível distribuir registros de áudio pela

Internet ou outros canais de transmissão com largura de banda limitada. A técnica de codificação mp3 tornou-se tão famosa devido ao fato de permitir a distribuição de todos os registros em formato estéreo, isto é, uma representação digital do registro de áudio, incluindo um primeiro ou canal estéreo esquerdo e um segundo ou canal estéreo direito.

[003] Não obstante, existem desvantagens básicas dos sistemas de som convencionais de dois canais. Portanto, foi desenvolvida a técnica surround. Uma representação multicanais surround recomendada inclui, além dos dois canais estéreos L e R, um outro canal central C e dois canais surround Ls, Rs. Esse formato de som de referência é também denominado de três/dois estéreo, o que significa três canais

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2/25 frontais e dois canais surround. Em geral, são necessários cinco canais de transmissão. Em um ambiente de playback, são necessários pelo menos cinco falantes nos respectivos cinco locais diferentes para se obter um local ideal a uma determinada distância dos cinco alto-falantes bem localizados.

[004] São conhecidas no ramo várias técnicas para a redução da quantidade de dados necessários para a transmissão de um sinal de áudio multicanais. Essas técnicas são denominadas técnicas joint stereo. Para essa finalidade, é feita referência à Fig. 5, que mostra um dispositivo joint stereo 60. Esse dispositivo pode ser um dispositivo para implementação, por exemplo, um intensity stereo (IS) ou binaural cue coding (BCC). Esse dispositivo geralmente recebe

- como uma entrada - pelo menos dois canais (CHI, CH2,

CHn), e envia um canal portador simples e dados paramétricos.

Os dados paramétricos são definidos de maneira que, em um decodificador, pode ser calculada uma aproximação do canal original (CHI, CH2, ... CHn) .

[005] Normalmente, o canal portador incluirá amostras de sub-banda, coeficientes espectrais, amostras de domínio de tempo, etc., que fornecem uma representação comparativamente fina do sinal subjacente, enquanto os dados paramétricos não incluem essas amostras de coeficientes espectrais, mas incluem parâmetros de controle para controlar um determinado algoritmo de reconstrução como pesagem por

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3/25 multiplicação, mudança de tempo, mudança de freqüência, mudança de fase, etc. Os dados paramétricos, portanto, incluem somente uma representação comparativamente tosca do sinal ou do sinal associado. Dito em números, a quantidade necessária de dados por um canal portador será na faixa de 60

- 70 kbit/s, enquanto a quantidade de dados necessária pelas informações auxiliares paramétricas será na faixa 1,5 - 2,5 kbit/s. Um exemplo de dados paramétricos são os bem conhecidos fatores de escala, informações intensity stereo ou binaural cue parameters, como será descrito abaixo.

[006] A técnica BCC está descrita no documento da convenção AES 5574, Binaural Cue Coding applied to Stereo and Multi-Channel Audio Compression, C. Faller,

F. Baumgarte, May 2002, Munich, no documento IEEE WASPAA

Efficient representation of spatial audio using perceptual parametrization, October 2001, Mohonk, NY, no 'Binaural cue coding applied to audio compression with flexible rendering,

C. Faller and F. Baumgarte, AES 113^th Convention, Los

Angeles, Preprint 5686, October 2002 e no Binaural cue coding - Part II: Schemes and applications, C. Faller and F.

Baumgarte, IEEE Trans. on Speech and Audio Proc., volume levei. 11, no. 6, Nov. 2003.

[007] Na codificação BCC, são convertidos alguns canais de entrada de áudio em representação espectral usando uma transformada base DFT (Transformada Discreta de Fourier) com janelas superponíveis. O espectro uniforme resultante é

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4/25 dividido em partições não superponíveis. Cada partição tem aproximadamente uma largura de banda proporcional à largura de banda retangular equivalente (ERB). Os parâmetros BCC são então estimados entre dois canais para cada partição. Esses parâmetros BCC são dados normalmente para cada canal com respeito a um canal de referência sendo, além disso, quantizados. Os parâmetros transmitidos são finalmente calculados de acordo com as formulas indicadas (codificadas), que também podem depender de partições específicas do sinal a ser processado.

[008] Existem alguns parâmetros BCC. O parâmetro

ICLD, por exemplo, descreve a diferença (índice) das energias contidas em 2 canais comparados. O parâmetro ICC (coerência/correlação intercanais) descreve a correlação entre os dois canais, que pode ser entendida como a similaridade das formas de onda dos dois canais. O parâmetro

ICTD (diferença de tempos intercanais) descreve a mudança de tempo global entre os 2 canais, considerando que o parâmetro

IPD (diferença de fases intercanais) descreve o mesmo com relação às fases dos sinais.

[009] Deve-se notar que, em um processamento de frames do sinal de áudio, a análise BCC é também feita por quadros, isto é, com variação de tempo e também por freqüência. Isto significa que, para cada banda espectral, os parâmetros BCC são obtidos individualmente. Isto ainda significa que, no caso em que um banco de filtros de áudio

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5/25 decompuser o sinal de entrada em, por exemplo, 32 sinais de passe de banda, um bloco de análise BCC obtém um conjunto de parâmetros BCC para cada uma das 32 bandas.

[0010] Uma técnica relacionada, também conhecida como estéreo paramétrico, é descrita em J. Breebaart, S. van de Par, A. Kohlrausch, E. Schuijers, High-Quality Parametric

Spatial Audio Coding at Low Bitrates, AES 116th Convention,

Berlin, Preprint 6072, May 2004, and E. Schuijers, J.

Breebaart, H. Purnhagen, J. Engdegard, Low Complexity

Parametric Stereo Coding, AES 116th Convention, Berlin,

Preprint 6073, May 2004.

[0011] Em resumo, recentes abordagens de codificação paramétrica de sinais de áudio multicanais (Spatial Audio

Coding, Binaural Cue Coding (BCC) etc.) representam um sinal de áudio multicanais por meio de um sinal downmix (pode ser monofônico ou compreender vários canais) e informações paramétricas auxiliares (spatial cues) caracterizando seu estágio sonoro espacial percebido. É desejável manter a taxa de informações auxiliares como a mais baixa possível de maneira a minimizar as informações de overhead e deixar o máximo da capacidade de transmissão disponível para a codificação dos sinais downmix.

[0012] Uma forma de manter baixa a taxa de bits das informações auxiliares é codificar sem perdas as informações auxiliares de um esquema de áudio espacial pela aplicação, por exemplo, de algoritmos de codificação por entropia nas

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6/25 informações auxiliares.

[0013] A codificação sem perdas foi aplicada extensivamente na codificação geral de áudio, para garantir uma representação idealmente compacta dos coeficientes espectrais quantizados e de outras informações auxiliares. Os exemplos dos esquemas e métodos de codificação adequados são dados nos padrões ISO/IEC MPEG1 parte 3, MPEG2 parte 7 e

MPEG4 parte 3.

[0014] Esses padrões e, por exemplo, também o documento IEEE Noiseless Coding of Quantized Spectral

Coefficients in MPEG-2 Advanced Audio Coding, S. R.

Quackenbush, J. D. Johnston, IEEE WASPAA, Mohonk, NY, October

1997 descrevem as técnicas de ponta que incluem as seguintes medidas para codificar sem perdas parâmetros quantizados:

• Codificação multidimensional de Huffman de coeficientes espectrais quantizados.

• Usando um livro-código comum de Huffman (multidimensional) para conjuntos de coeficientes.

• Codificando o valor seja como um total ou codificando as informações de sinais e as informações de magnitude separadamente (isto é, ter somente entradas do livro-código de Huffman para um dado valor absoluto que reduz as dimensões necessárias do livro-código, livros-código assinado vs. não assinado).

• Usando livros-códigos alternativos dos

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7/25 diferentes maiores valores absolutos (LAVs), isto é, diferente valores absolutos máximos dentro dos parâmetros a serem codificados.

• Usando livros-código absolutos de diferente distribuição estatística para cada LAV.

• Transmitindo a escolha do livro-código de

Huffman como informações auxiliares ao decodificador.

• Usando “seções para definir a faixa de aplicação de cada livro-código de Huffman selecionado.

• Codificação diferencial dos fatores de escala com relação à freqüência e a subseqüente codificação de Huffman do resultado.

[0015] É proposta uma outra técnica para a codificação sem perdas de valores quantizados grosseiramente em um único código PCM dentro do padrão de áudio MPEG1 (denominado agrupamento dentro do padrão e usado para a camada 2) . Isto é explicado em maiores detalhes no padrão

ISO/IEC 11172-3:93.

[0016] A publicação Binaural cue coding - Part II:

Schemes and applications, C. Faller and F. Baumgarte, IEEE

Trans. on Speech and Audio Proc., volume levei. 11, no. 6,

Nov. 2003 fornece algumas informações sobre a codificação de parâmetros BCC. É proposto que os parâmetros ICLD quantizados sejam codificados diferencialmente • na freqüência e o resultado seja

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subseqüentemente	codificado por	Huffman	(com um	código
Huffman unidimensional)
•	no	tempo	e o	resultado	seja
subseqüentemente	codificado por	Huffman	(com um	código

Huffman unidimensional), [0017] e que finalmente, a variante mais eficiente seja selecionada como a representação de um sinal original de áudio.

[0018] Como acima mencionado, foi proposto otimizar o desempenho de compressão aplicando codificação diferencial na freqüência e, de maneira alternativa, no tempo e selecionar a variante mais eficiente. A variante selecionada é então sinalizada para um decodificador por meio de algumas informações auxiliares.

[0019] As técnicas anteriores acima descritas são úteis para reduzir a quantidade de dados que, por exemplo, deve ser transmitida por meio de um fluxo de áudio ou um fluxo de vídeo. O uso das técnicas descritas de codificação sem perdas baseadas em esquemas de codificação por entropia resulta geralmente em um fluxo de bits com uma taxa de bits não constante.

[0020] Apesar das técnicas anteriores serem adequadas para reduzir de maneira significativa as dimensões dos dados a serem transferidos, todos eles compartilham uma desvantagem básica. Como a codificação por entropia principalmente comprime valores de informação que se acredita

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9/25 ocorrerem geralmente dentro do conjunto de dados a ser comprimido, alguns raros parâmetros de ocorrência consecutiva resultarão em um comprimento muito grande de codificação.

Como tal combinação de parâmetros provavelmente ocorre

algumas	vezes	dentro de fluxo complexo	de	dados	a ser
codificado, o fluxo resultante de bits terá,	em	geral	, seções
com uma	taxa de	bits comparativamente grande	•
	[0021]	Se, dentro dessas seções,	a	taxa	de bits

ultrapassar a taxa de bits máxima possível do meio de transporte, por exemplo, a máxima taxa de dados líquida de uma conexão sem fio durante uma aplicação de streamíng, a transferência dos dados codificados será prejudicada ou mesmo interrompida, sendo evidentemente muito desvantajoso.

Sumário da invenção [0022] É o objetivo da presente invenção prover um conceito para codificar sem perdas valores de informação, garantido de maneira simultânea uma menor taxa de bits máxima.

[0023] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, este objetivo é alcançado por um codificador para a codificação dos valores de informação que são descritos por mais de um bit, para produzir uma representação codificada dos valores de informação, compreendendo: um estimador de bits adaptado para estimar o número de unidades de informação necessário para a codificação dos valores de informação usando uma primeira regra de codificação e usando uma segunda

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10/25 regra de codificação, a primeira regra de codificação sendo de maneira que os valores de informação, quando codificados, resultam em representações codificadas tendo diferentes números de unidades de informação, a segunda regra de codificação sendo tal que os valores de informação, quando codificados, resultam em representações codificadas com números idênticos de unidades de informação, caracterizado pelo fato de que a representação codificada é obtida a partir de uma combinação de valores de informação tendo, pelo menos, dois valores de informação combinados; e um provedor adaptado para prover uma representação codificada obtida usando a regra de codificação que resulta no menor número de unidades de informação para a representação codificada e para prover informações de regra que indiquem a regra de codificação em que se baseia a representação codificada.

[0024] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, este objetivo é alcançado por um decodificador a

decodificação	uma representação codificada	dos	valores	de
informação que sao descritos	por mais de	um bit e para	o
processamento	das informações	de regra indicando	uma regra	de
codificação	usada para a	codificação	dos	valores	de
informação,	compreendendo:	um receptor	para	receber	a
representação	codificada e as informações	de	regra; e	um

decompressor para decodificação da representação codificada, sendo o decompressor operativo para obter o valor das informações usando, dependendo das informações de regra, uma

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11/25 primeira regra de decodificação ou uma segunda regra de decodificação, a primeira regra de decodificação sendo tal que os valores de informação são obtidos a partir de representações codificadas tendo diferentes números de unidades de informações e usando uma segunda regra de decodificação, a segunda regra de decodificação sendo tal que os valores de informação são obtidos a partir das representações codificadas tendo números idênticos de valores de informação, caracterizado pelo fato de que os valores de informação são obtidos a partir de combinações de valores de informação tendo pelo menos dois valores de informação combinados dentro da representação codificada.

[0025] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, este objetivo é alcançado por um método para a codificação de valores de informação que são descritos por mais de um bit para obter uma representação codificada dos valores de informação, o método compreendendo: estimar o número de unidades de informação necessário para a codificação dos valores de informação, usando uma primeira regra de codificação e usando uma segunda regra de codificação, a primeira regra de codificação sendo tal que os valores de informação, quando codificados, resultam em representações codificadas tendo diferentes números de unidades de informações, a segunda regra de codificação sendo tal que os valores de informação, quando codificados, resultam em representações codificadas tendo números

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12/25 idênticos de unidades de informações, caracterizado pelo fato de que a representação codificada é obtida a partir de uma combinação de valores de informação tendo pelo menos dois valores de informação combinados; e prover uma representação codificada que é obtida usando a regra de codificação que resulta no menor número de unidades de informações para a representação codificada e para prover as informações de regra que indicam a regra de codificação em que a representação codificada se baseia.

[0026]	De acordo com um quarto aspecto	da presente
invenção, este	objetivo é alcançado por um	programa de
computador que	implementa o método acima, quando	opera em um
computador.
[0027]	De acordo com um quinto aspecto	da presente
invenção, este	objetivo é alcançado por um método para a

decodificação de uma representação codificada de valores de informação que são descritos por mais de um bit e para o processamento das informações de regra que indicam uma regra de codificação usada para a codificação dos valores de informação, o método compreendendo: receber a representação codificada e as informações de regra; e decodificar a representação codificada usando, dependendo das informações de regra, uma primeira regra de decodificação ou uma segunda regra de decodificação, a primeira regra de decodificação sendo tal que os valores de informação são obtidos a partir das representações codificadas tendo diferentes números de

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13/25 unidades de informações e usando uma segunda regra de decodificação, uma segunda regra de decodificação sendo tal que os valores de informação são obtidos a partir das representações codificadas tendo números idênticos de valores de informação, caracterizado pelo fato de que os valores de informação são obtidos a partir de combinações de valores de informação tendo pelo menos dois valores de informação combinados dentro da representação codificada.

[0028] De acordo com um sexto aspecto da presente invenção, este objetivo é alcançado por um programa de computador que implementa o método acima, quando opera em um computador.

[0029] De acordo com um sétimo aspecto da presente invenção, este objetivo é alcançado por uma representação codificada de valores de informação, caracterizado pelo fato de que a representação codificada inclui: uma primeira parte gerada usando uma primeira regra de codificação, uma primeira regra de codificação sendo tal que os valores de informação, quando codificados, resultam em representações codificadas tendo diferentes números de unidades de informações; uma segunda parte gerada usando uma segunda regra de codificação, uma segunda regra de codificação sendo tal que os valores de informação, quando codificados, resultam em representações codificadas tendo números idênticos de unidades de informações, caracterizado pelo fato de que a representação codificada é obtida a partir de uma combinação de valores de

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14/25 informação tendo pelo menos dois valores de informação combinados; e informações de regra indicando a regra de codificação usada.

[0030] A presente invenção se baseia na descoberta que uma representação codificada compacta de valores de informação que não ultrapasse uma dimensão predeterminada pode ser obtida quando uma primeira regra de codificação que gera uma representação codificada de valores de informação de comprimento variável comparada a uma segunda regra de codificação que gera uma representação codificada de valores de informação de comprimento fixo e quando é escolhida uma regra de codificação que resulta na representação codificada que exija um baixo número de unidades de informações. Assim, a taxa de bits máxima pode ser garantida como sendo no máximo a taxa de bits de uma segunda regra de codificação obtendo a segunda representação codificada. Pela sinalização da escolha da regra de codificação por algumas informações de regra juntamente com a representação codificada dos valores de informação, os valores de informação corretos podem depois ser obtidos no lado do decodificador, usando a regra de decodificação que combine com a regra de codificação usada durante a codificação.

[0031] O princípio será resumido em maiores detalhes nos parágrafos a seguir, presumindo que um código de comprimento variável adequadamente projetado combine a estatística dos valores de informação a ser codificados.

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15/25 [0032] Ao aplicar a codificação por entropia de valores quantizados, a demanda real necessária para a representação de um conjunto de dados depende dos valores a ser codificados. Em geral, quanto mais prováveis são os valores, menos bits são consumidos. Isto é, conjuntos de dados muito improváveis precisarão de uma alta taxa de bits.

Assim, pode acontecer que seja necessária uma taxa de dados muito alta para alguns blocos de dados, o que pode ser desvantajoso, por exemplo, se o canal de transmissão tiver uma capacidade limitada de transmissão.

[0033] O método proposto é capaz de garantir um limite superior conhecido para a demanda de codificação de bits de conjuntos de dados codificados, mesmo no caso de valores muito infreqüentes. Especificamente, o método garante que a demanda de bits não ultrapasse a demanda de bits para ser usado o código PCM. O método de codificação pode ser resumido como segue:

• O conjunto de dados é codificado usando um processo comum de codificação por entropia (ex., Huffman).

A demanda de bits resultante é armazenada.

• É calculada a demanda de bits para uma representação PCM. Notar que isto é simplesmente o número de valores a ser codificado multiplicado pelo comprimento do código PCM ou por uma fração do comprimento do código PCM e, portanto de fácil computação.

• Se a demanda de bits para a codificação

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16/25 por entropia ultrapassar a demanda de bits para a codificação

PCM, a codificação PCM é selecionada e sinalizada para o decodificador por meio das adequadas informações auxiliares.

[0034] O estágio de decodificação funciona de maneira correspondente.

[0035] Em uma configuração preferida da presente invenção, os valores quantizados são codificados comparando um esquema de codificação por entropia com um código PCM.

[0036] Na configuração supramencionada da presente invenção, a taxa de bits máxima é definida pelo comprimento de palavras-código PCM. Assim, conhecido o comprimento de palavras, é possível projetar com vantagens um sistema de um codificador, um meio de transporte e um decodificador, garantindo uma operação segura pela seleção do meio de transporte, de maneira que sua capacidade de transporte ultrapasse a taxa de bits máxima definida pelo código PCM.

[0037] Em uma segunda configuração preferida, com base na configuração anterior da presente invenção, vários valores de informação são também combinados em um único valor que pode ser representado mais eficientemente usando a codificação PCM, isto é, que tenha uma faixa próxima a uma potência de dois. O agrupamento é descrito mais detalhadamente pelo seguinte exemplo:

[0038] Os valores de variáveis quantizadas com uma faixa de 0...4 (isto é, 5 possíveis diferentes valores) não podem ser representados de forma eficiente por um código PCM,

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17/25 já que o menor comprimento possível de código de 3 bits utiliza 3 dos possíveis 2^Λ3=8 valores. Combinando 3 dessas variáveis (tendo, portanto 5^Λ3=125 possíveis combinações) em um único código com comprimento de 7 bits, é reduzida de maneira significativa a quantidade de redundância, já que

5^λ3=125 é quase 2^Λ7=128.

[0039] Como conseqüência, uma implementação combinada do conceito proposto para a ligação superior da demanda de bits com esta abordagem utilizará uma codificação

PCM agrupada para a determinação do limite superior da taxa de dados (e do caminho de retorno da codificação) para a alternativa PCM.

[0040] Esta implementação combinada tem a vantagem óbvia de poder ainda reduzir a taxa de bits máxima.

Breve descrição dos desenhos [0041] As configurações preferidas da presente invenção são descritas a seguir com referência aos desenhos

anexos,	onde:
	[0042]	A Fig.	1 mostra um codificador da invenção;
	[0043]	A Fig.	2 mostra um exemplo da estimativa	de
bits de	acordo	com o conceito da invenção;
	[0044]	A Fig.	3a mostra o agrupamento	de	2
valores	de informação	antes da codificação PCM;
	[0045]	A Fig.	3b mostra o agrupamento	de	3
valores	de informação;

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18/25 [0046] A Fig. 4 mostra um decodíficador da invenção;

e [0047] A Fig. 5 mostra um codificador de áudio multicanais de acordo com a técnica anterior.

Descrição_detalhada_das_configurações preferidas [0048] A Fig. 1 mostra um diagrama de blocos de um codificador da invenção para a codificação de valores de informação ou para a obtenção de uma representação codificada dos valores de informação, garantindo uma taxa de bits máxima fixa. O codificador 100 compreende um estimador de bits 102 e um provedor 104.

[0049] Os valores de informação 106 a serem codificados são enviados ao estimador de bits 102 e ao provedor 104. Em uma possível implementação, o estimador de bits 102 estima o número de unidades de informações necessário usando uma primeira regra de codificação e uma segunda regra de codificação. As informações, cuja regra de codificação resulta na representação codificada que exige o menor número de unidades de informações, são disponibilizadas para o provedor 104 por meio do link rule-data 108. O provedor 104 então codifica os valores de informação 106 com a regra de codificação sinalizada e envia a representação codificada 110, assim como as informações de regra 112, indicando a regra de codificação utilizada, para suas saídas.

[0050] Em uma modificação da configuração

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19/25 anteriormente descrita da invenção, o estimador de bits 102 codifica os valores de informação 106 usando a primeira e a segunda regras de codificação. O estimador de bits 102 então conta as unidades de informações necessárias para as duas representações codificadas e envia a representação codificada com o menor número de unidades de informações e as informações de regra ao provedor 104. A possível transferência de uma representação já codificada do estimador de bits 102 para o provedor 104 é indicada pelo link de dados tracejado 114 na Fig. 1. O provedor 104 então simplesmente envia a representação já codificada à sua saída, enviando também as informações de regra 112.

[0051] A Fig. 2 ilustra como o estimador de bits 102 estima o número de bits necessário para obter uma representação codificada por meio da comparação do código de

Huffman com um código PCM.

[0052] O livro-código de Huffman 120 é usado para indicar valores inteiros 122 a palavras-código 124 que são representadas por uma seqüência de bits. É aqui notado, que o

Livro-código de Huffman é aqui escolhido da maneira mais simples possível para mostrar a idéia básica do conceito da invenção.

[0053] O código PCM usado para a comparação e para garantir a taxa de bits constante máxima, consiste de palavras-código PCM com um comprimento de 4 bits, permitindo possíveis palavras-código, como indicado na descrição PCM

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126 .

[0054] No simples exemplo ora mostrado, os valores de informação 128 a serem codificados são representados por seis números inteiros consecutivos (011256), o que significa que cada valor de informação tem somente dez possíveis conjuntos. Os valores de informação 128 entram no estimador de bits 102, que produz o número necessário de bits para construir a representação codificada usando o livro-código de

Huffman, como indicado na seção de Huffman 130 do estimador de bits 102 e usando a representação PCM, como indicada na seção PCM 132. Como pode ser visto na Fig. 2, a representação codificada por entropia dos valores de informação exige 22 bits, considerando que a representação PCM exige 24 bits, sendo o número de valores de informação multiplicado pelo comprimento de bits de uma única palavra-código PCM. Um codificador da invenção, no caso da Fig. 2, decidiría ir para a representação codificada por entropia dos valores de informação e sinalizar as adequadas informações de regra que

forem	produzidas	juntamente com a	representação	codificada
por entropia.
	[0055] As	Figuras 3a e 3b	mostram possibilidades de
ainda	reduzir a	taxa de bits	máxima pelo	agrupamento

vantajoso dos valores de informação 128 juntamente para formar grupos de valores de informação que sejam codificados por PCM.

[0056] A seguir, os mesmos valores de informação 128

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21/25 da Fig. 2 são usados para enfatizar o impacto que o agrupamento PCM pode ter no conceito da invenção para a codificação dos valores de informação.

[0057] Como novamente um único valor de informação tem somente 10 possíveis ajustes, é possível combinar com vantagem dois valores de informação consecutivos aos grupos de valores de informação 140a a 140c antes de construir uma representação PCM dos valores então combinados. Isto é possível, já que um código PCM de 7 bits admite 128 diferentes combinações, considerando que um grupo de dois valores de informação arbitrários somente pode construir 100 combinações diferentes.

[0058] Cada um dos grupos 140a - 140c de valores de informação é agora indicado para uma única palavra-código PCM de 7 bits 142a - 142c. Como pode ser visto na Fig. 3a, aplicando a estratégia de agrupamento antes de construir uma representação PCM resulta em uma representação codificada dos valores de informação 128 tendo somente 21 bits, comparados aos 24 bits necessários para a representação PCM não agrupada da Fig. 2. na estratégia de agrupamento acima, é consumido um valor médio de 3,5 bits para cada valor de informação dentro de um fluxo de dados (7 bits / 2 valores de informação).

[0059] Como mostra a Figura 3b, é ainda possível aumentar a eficiência do agrupamento, agrupando 3 valores em grupos de valores de informação 146a e 146b. Estes podem formar 1000 possíveis combinações, que podem ser cobertas por

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22/25 um código PCM de 10 bits, como mostrado pelas palavras-código

PCM 148a e 148b na Fig. 3. Assim, a representação PCM precisa somente de 20 bits, reduzindo ainda mais o valor médio de bits por valor de informação para 3,33 (10/3) .

[0060] Como é possível ver claramente, a taxa de bits necessária para a codificação pode ser beneficiada por meio do agrupamento dos valores, já que a taxa de bits máxima seria 12,5% (16,7%) menor para os exemplos dados nas Figuras

3a e 3b. Além disso, aplicando o agrupamento ao exemplo da

Fig. 2 também faria o estimador de bits 102 ir para uma decisão diferente e sinalizar que o código PCM produz a representação codificada precisando de um menor número de bits.

[0061] A Fig. 4 mostra um diagrama de blocos de um decodificador de acordo com a presente invenção. O decodificador 160 compreende um decompressor 162 e um receptor 163 para prover uma representação codificada 110 e as informações de regra 112, indicando uma regra de codificação usada para a codificação dos valores de informação.

[0062] O decompressor 162 processa as informações de regra 112 para obter uma regra de decodificação adequada para a obtenção dos valores de informação 106 da representação codificada 110.

[0063] O decompressor 162 então descomprime a representação codificada 110 usando a regra de decodificação

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23/25 e provê os valores de informação 106 em sua saída.

[0064] As descrições nos parágrafos anteriores detalham o conceito da invenção por meio da comparação de um esquema de codificação por entropia que produz um código de comprimento variável de bits com um esquema de codificação

PCM produzindo um código de comprimento fixo de bits. O conceito da invenção não se limita de maneira alguma aos tipos de códigos que são comparados durante o processo de codificação. Basicamente, qualquer combinação de dois ou mais códigos é adequada para ser comparada e para obter uma representação codificada dos valores de informação mais compacta possível, especialmente sendo mais compacta do que se obtida usando somente um código.

[0065] A presente invenção é descrita no contexto de autocodificação, em que os parâmetros, que descrevem, por exemplo, as propriedades espaciais de um sinal de áudio, são codificados e decodificados de acordo com o conceito da invenção. O conceito da invenção, garantindo uma taxa de bits máxima para o teor codificado, pode ser aplicado com vantagem a qualquer outra representação paramétrica ou também a valores de informação.

[0066] São especialmente adequadas as implementações onde os parâmetros previamente quantizados são codificados por entropia, já que se espera que a eficiência de codificação seja alta. Não obstante, também pode ser usada uma representação espectral direta de um sinal de áudio ou de

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24/25 vídeo como entrada para o esquema de codificação da invenção.

Especialmente, quando um sinal é descrito por várias porções diferentes do sinal seguido após um outro no tempo, onde as porções de tempo são descritas pelos parâmetros que compreendem uma representação de freqüência do sinal, as medidas de codificação acima descritas podem ser empregadas na freqüência e no tempo. Também pode ser aplicado o agrupamento PCM, agrupando os parâmetros no tempo ou na freqüência.

[0067] Apesar de o decodificador da invenção, como acima descrito, receber as informações sobre qual regra de decodificação usar para decodificar a representação codificada por meio das informações que sinalizam a regra ao decodificador, é também possível, em uma configuração alternativa, que o decodificador 160 obtenha da representação codificada 110 diretamente qual a regra de decodificação a ser usada, por exemplo, reconhecendo uma seqüência especial de bits dentro da representação codificada, tendo a vantagem que podem ser omitidas as informações auxiliares que sinalizam as informações de regra.

[0068] Dependendo de determinadas exigência de implementação do método da invenção, os métodos da invenção podem ser implementados em hardware ou em software. A implementação pode ser realizada usando um meio de armazenamento digital, em particular um disco, DVD ou um CD dotado de sinais de controle com leitura eletrônica nele

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25/25 armazenados, que cooperam com o sistema de computador programável de maneira que os métodos da invenção sejam realizados. Em geral, a presente invenção é, portanto um produto de programa de computador com um código de programas armazenado em um portador de leitura por máquina, o código de programas sendo operativo para realizar os métodos da invenção quando o produto de código de computador opera em um computador. Em outras palavras, os métodos da invenção são, portanto, um programa de computador tendo um código de programas para realizar pelo menos um dos métodos da invenção quando o programa de computador opera em um computador.

[0069] Apesar do exposto ter sido particularmente mostrado e descrito com referência a configurações particulares, será entendido pelos peritos na técnica que várias outras alterações sob forma e detalhes podem ser feitas sem abandonar o espirito de seu escopo. Deve ser compreendido que várias alterações podem ser feitas na adaptação a várias configurações sem abandonar os conceitos mais amplos ora revelados e englobados pelas reivindicações a seguir.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Codificador para a codificação sem perdas de valores de informação que descrevem um sinal de áudio, os valores de informação descritos por mais de um bit para obter uma representação codificada dos valores de informação, compreendendo: um estimador de bits adaptado para estimar um número de unidades de informações necessário para a codificação de valores de informação usando uma primeira regra de codificação e usando uma segunda regra de codificação, uma primeira regra de codificação sendo tal que os valores de informação, quando codificados, resultam em representações codificadas tendo diferentes números de unidades de informações, uma segunda regra de codificação sendo tal que os valores de informação, quando codificados, resultam em representações codificadas tendo números idênticos de unidades de informações, caracterizado pelo fato de que a representação codificada é obtida indicando uma única palavra-código de comprimento fixo a uma combinação de valores de informação tendo pelo menos dois valores de informação combinados; e um provedor adaptado para prover uma representação codificada que é obtida usando a regra de codificação que produz o menor número de unidades de informações da representação codificada e prover informações de regra que indiquem a regra de codificação em que a representação codificada se baseia.
2. Codificador, de acordo com a reivindicação

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1, caracterizado pelo fato em que a primeira regra de codificação é tal que o número de unidades de informações exigidas pela representação codificada de um número fixo de valores de informação depende dos valores de informação subjacentes.
3. Codificador, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato em que a primeira regra de codificação é tal que a obtenção da representação codificada inclui o uso de um livro-código de Huffman.
4. Codificador, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato de que a primeira regra de codificação compreende em codificar diferencialmente os valores de informação para obter valores de informação codificados diferencialmente e pelo menos dois valores de informação combinados são valores de informação codificados diferencialmente.
5. Codificador, de acordo com a reivindicação

4, caracterizado pelo fato em que a representação codificada diferencialmente é codificada diferencialmente no tempo ou na freqüência.
6. Codificador, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato em que os valores de informação incluem parâmetros BCC que descrevem as propriedades espaciais de um sinal de áudio multicanais e em que os parâmetros BCC são escolhidos a partir da seguinte lista de parâmetros BCC:

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ICC (coerência/correlação intercanais)

ICLD (diferença de níveis intercanais)

ICTD (diferença de tempos intercanais)

IPD (diferença de fases intercanais).
7. Codificador, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato em que as unidades de informações são bits.
8. Decodificador para decodificar uma representação codificada de valores de informação que descrevem um sinal de áudio, e que são descritos por mais de um bit e para o processamento das informações de regra que indicam uma regra de codificação usada para a codificação dos valores de informação, compreendendo: um receptor para a recepção da representação codificada e das informações de regra; e um decompressor para a decodificação da representação codificada, o decompressor operando para obter os valores de informação usando, dependendo das informações de regra, uma primeira regra de decodificação ou uma segunda regra de decodificação, uma primeira regra de decodificação sendo tal que os valores de informação são obtidos a partir das representações codificadas tendo diferentes números de unidades de informações; e uma segunda regra de decodificação sendo tal que os valores de informação são obtidos a partir das palavras-código de comprimento fixo, tendo números idênticos de valores de informação, caracterizado pelo fato de que os valores de informação são obtidos a partir das

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4/6 combinações de valores de informação tendo pelo menos dois valores de informação combinados e que são representados por uma palavra-código de comprimento fixo.
9. Decodificador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato em que a primeira regra de decodificação é tal que a obtenção dos valores de informação inclui o uso de um livro-código de Huffman.
10. Decodificador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato em que a segunda regra de decodificação é tal que a obtenção dos valores de informação inclui indicar uma combinação de valores de informação tendo pelo menos dois valores de informação combinados com uma palavra-código PCM da representação codificada.
11. Decodificador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato em que a representação codificada dos valores de informação se baseia

nos valores de informação compreendendo os parâmetros que descrevem um f rame de um sinal de áudio. 12 . Decodificador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato em que a

representação codificada dos valores de informação se baseia nos valores de informação compreendendo os parâmetros BCC que descrevem as propriedades espaciais de um sinal de áudio multicanais e em que os parâmetros BCC são escolhidos a partir da seguinte lista de parâmetros BCC:

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ICC (coerência/correlação intercanais)

ICLD (diferença de níveis intercanais)

ICTD (diferença de tempos intercanais)

IPD (diferença de fases intercanais).

13. Método para a codificação sem perdas de valores de informação que descrevem um sinal de áudio, os valores de informação descritos por mais de um bit, para

obter uma representação codificada dos valores de informação, o método compreendendo: estimar um número de unidades de informações necessário para a codificação dos valores de informação usando uma primeira regra de codificação e usando uma segunda regra de codificação, a primeira regra de codificação sendo tal que os valores de informação, quando codificados, resultem em representações codificadas tendo diferentes números de unidades de informações, a segunda regra de codificação sendo tal que os valores de informação, quando codificados, resultem em representações codificadas tendo números idênticos de unidades de informações, caracterizado pelo fato de que a representação codificada é obtida pela indicação de uma palavra-chave de comprimento fixo para uma combinação de valores de informação tendo pelo menos dois valores de informação combinados; e prover uma representação codificada derivada a partir do uso da regra de codificação que resulta no menor número de unidades de informações para a representação codificada e prover as informações de regra que indicam a regra de codificação em

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6/6 que a representação codificada se baseia.
14. Método para a decodificação de uma representação codificada de valores de informação que descrevem um sinal de áudio, os valores de informação descritos por mais de um bit, e para o processamento das informações de regra que indicam uma regra de codificação usada para a codificação dos valores de informação, o método compreendendo: receber a representação codificada e as informações de regra; e decodificar a representação codificada usando, dependendo das informações de regra, uma primeira regra de decodificação ou uma segunda regra de decodificação, a primeira regra de decodificação sendo tal que os valores de informação são obtidos a partir de palavras-chave de comprimento fixo tendo diferentes números de unidades de informações e usando uma segunda regra de decodificação, a segunda regra de decodificação sendo tal que os valores de informação são obtidos a partir das representações codificadas tendo números idênticos de valores de informação, caracterizado pelo fato de que os valores de informação são obtidos a partir de combinações de valores de informação tendo pelo menos dois valores de informação combinados que são representados por uma palavra-código de comprimento fixo.

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100

FIGURA 1

2/5

I óf'

FIGURA 2

3/5

FIGURA 3A

FIGURA 3B

4/5

FIGURA 4

V·

5/5

CH1

CH2 « < « F CHN ¹ F

Dispositivo IS ou BCC

->

canal portador

60 --¼ dados paramétricos para o canal(s)

FIGURA 5 (TÉCNICA ANTERIOR)