ES2297376T3 - Transcodificacion de audio. - Google Patents
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Abstract
Un método para transcodificar información codificada de audio, que comprende: recibir una primera señal codificada que transporta primeros valores convertidos cuantificados y primeros factores de estimación que representan componentes espectrales de una señal de audio, donde cada primer factor de estimación está asociado con uno o más primeros valores estimados cuantificados, siendo convertido cada valor estimado cuantificado de acuerdo con su primer factor de estimación asociado, y donde cada primer valor estimado cuantificado y su primer factor de estimación asociado representan un respectivo componente espectral; asignar bits de acuerdo con un primer proceso de asignación de bits, como respuesta a uno o más primeros parámetros de control y obtener valores estimados descuantificados a partir de los primeros valores estimados cuantificados, descuantificando de acuerdo con resoluciones de cuantificación basadas en números de bits asignados por el primer proceso de asignación de bits; asignar bits de acuerdo con un segundo proceso de asignación de bits, como respuesta a uno o más segundos parámetros de control, y obtener segundos valores estimados cuantificados cuantificando los valores estimados descuantificados, utilizando resoluciones de cuantificación basadas en números de bits asignados por el segundo proceso de asignación de bits, donde cada segundo factor de estimación está asociado con uno o más segundos valores estimados cuantificados, siendo estimado cada segundo factor de estimación cuantificado de acuerdo con su segundo factor de estimación asociado, representando cada segundo valor estimado cuantificado y su segundo factor de estimación asociado, un respectivo componente espectral; y ensamblar los segundos factores estimados cuantificados, los segundos factores de estimación y uno o más segundos parámetros de control, en una segunda señal codificada; caracterizado porque los segundos factores de estimación se obtienen a partir de los primeros factores de estimación, donde uno o más de los segundos factores de estimación difieren en valor de los correspondientes primeros factores de estimación.
Description
Transcodificación de audio.
La presente invención concierne, en general, a
métodos y dispositivos de codificación de audio y, más
específicamente, concierne a métodos y dispositivos mejorados para
codificar y transcodificar información de audio.
Muchos sistemas de comunicaciones se enfrentan
al problema de que la demanda de transmisión de información y de la
capacidad de grabación excede a menudo de la capacidad disponible.
Como resultado, existe un interés considerable entre los que se
encuentran en los campos de retransmisión y grabación para reducir
la cantidad de información requerida para transmitir o grabar una
señal de audio destinada a la percepción humana sin degradar la
calidad percibida. Existe también un interés en mejorar la calidad
percibida de la señal de salida para una anchura de banda o
capacidad de almacenamiento dadas.
Los métodos tradicionales para reducir los
requisitos de capacidad de información implican la transmisión o la
grabación solamente de partes seleccionadas de la señal de entrada.
Las partes restantes se descartan. Las técnicas conocidas como la
codificación perceptiva convierten típicamente una señal de audio
original en componentes espectrales o señales de
sub-banda de frecuencias, de manera que aquellas
partes de la señal que son redundantes o irrelevantes pueden ser
identificadas y descartadas con mayor facilidad. Se estima que una
parte de una señal es redundante si puede volverse a crear a partir
de otras partes de la señal. Se estima que una parte de una señal
es irrelevante si es perceptivamente insignificante o inaudible. Un
descodificador perceptivo puede volver a crear las partes
redundantes omitidas de una señal codificada, pero no puede crear
ninguna información irrelevante omitida que no sea también
redundante. Sin embargo, la pérdida de información irrelevante es
aceptable en muchas aplicaciones, porque su ausencia no tiene un
efecto perceptible sobre la señal descodificada.
Una técnica de codificación de señales es
perceptivamente transparente si descarta solamente aquellas partes
de una señal que son redundantes o bien perceptivamente
irrelevantes. Una manera en la cual las partes irrelevantes de una
señal pueden ser descartadas, es representar componentes espectrales
con menores niveles de precisión, lo que se denomina a menudo
cuantificación. La diferencia entre un componente espectral original
y su representación cuantificada en conocida como ruido de
cuantificación. Las representaciones con una precisión menor tienen
un nivel más alto de ruido de cuantificación. Las técnicas de
codificación perceptiva intentan controlar el nivel del ruido de
cuantificación, de manera que sea inaudible.
Si una técnica perceptivamente transparente no
puede conseguir una reducción suficiente de los requisitos de
capacidad de información, se necesita entonces una técnica
perceptivamente no transparente para descartar las partes
adicionales de la señal que no son redundantes y son perceptivamente
relevantes. El resultado inevitable es que la fidelidad percibida
de la señal transmitida o registrada se degrada. Preferiblemente,
una técnica perceptivamente no transparente descarta solamente
aquellas partes de la señal que se estima que tienen el menor
significado perceptivo.
Se puede utilizar una técnica de codificación
denominada "acoplamiento", que se considera a menudo como
perceptivamente no transparente, para reducir los requisitos de
capacidad de información. De acuerdo con esta técnica, los
componentes espectrales en dos o más señales de audio de entrada son
combinados para formar una señal de canal acoplado con una
representación compuesta de estos componentes espectrales. Se genera
también una información lateral, que representa una envolvente
espectral de los componentes espectrales en cada una de las señales
de audio de entrada, que son combinadas para formar la
representación compuesta. Una señal codificada que incluye la señal
de canal acoplado y la información lateral, es transmitida o
registrada para su descodificación subsiguiente por un receptor. El
receptor genera señales desacopladas, que son réplicas inexactas de
las señales de entrada originales, generando copias de la señal de
canal acoplado y utilizando la información lateral para efectuar
una estimación de los componentes espectrales en las señales
copiadas, de manera que las envolventes espectrales de las señales
de entrada originales son sustancialmente restauradas. Una técnica
típica de acoplamiento para un sistema estéreo de dos canales,
combina componentes de alta frecuencia de las señales de los canales
izquierdo y derecho, para formar una sola señal de componentes
compuestos de alta frecuencia, y genera información lateral que
representa las envolventes espectrales de los componentes de alta
frecuencia en las señales originales de los canales izquierdo y
derecho. Un ejemplo de una técnica de acoplamiento está descrito en
el documento "Compresión Digital de Audio
(AC-3)", que es el documento estándar A/52 (1994)
del Comité de Sistemas Avanzados de Televisión (ATSC), que en esta
memoria se denomina documento A/52.
Una técnica de codificación conocida como
regeneración espectral, es una técnica perceptivamente no
transparente que puede ser utilizada para reducir los requisitos de
capacidad de información. En muchas implementaciones, esta técnica
se denomina "regeneración de alta frecuencia" (HFR), porque
solamente se regeneran los componentes espectrales de alta
frecuencia. De acuerdo con esta técnica, se transmite o almacena una
señal de banda base que contenga solamente componentes de baja
frecuencia de una señal de audio de entrada. Se proporciona también
información lateral, que representa una envolvente espectral de los
componentes originales de alta frecuencia. Se transmite o se
registra una señal codificada que incluya la señal de banda base y
la información lateral, para su posterior descodificación por un
receptor. El receptor regenera los componentes de alta frecuencia
omitidos con niveles espectrales basados en la información lateral,
y combina la señal de banda base con los componentes de alta
frecuencia regenerados, para producir una señal de salida. Se puede
encontrar una descripción de métodos conocidos para la HFR en el
artículo de Makhoul y Berouti "High-Frequency
Regeneration in Speech Coding Systems" ("Regeneración de Alta
Frecuencia en Sistemas de Codificación del Habla"), Proc. of
the International Conf. on Acoust., Speech and Signal Proc.,
Abril de 1979. Se divulgan técnicas mejoradas de regeneración
espectral que son adecuadas para la codificación de música de alta
calidad en los documentos
US-A1-2003/0187663,
US-A1-2003/0233234,
US-A1-2003/0233236 y
US-A1-2004/0225505.
Las técnicas de codificación conocidas han
reducido los requisitos de capacidad de información de las señales
de audio para un nivel dado de calidad percibida o, a la inversa,
han mejorado la calidad percibida de las señales de audio que
tienen una capacidad de información especificada. A pesar de este
éxito, existe una demanda para un mayor avance y continúa la
investigación sobre la codificación para descubrir nuevas técnicas
de codificación y para descubrir nuevas formas de utilizar las
técnicas conocidas.
Una consecuencia de los avances adicionales es
una potencial incompatibilidad entre señales que son codificadas
por técnicas de codificación más modernas y por equipos existentes
que implementan técnicas de codificación más antiguas. Aunque se ha
hecho un gran esfuerzo por organizaciones de estándares y por
fabricantes de equipos para impedir la obsolescencia prematura, los
receptores más antiguos no pueden descodificar siempre correctamente
las señales que están descodificadas por técnicas de codificación
más modernas. A la inversa, los receptores más modernos no siempre
pueden descodificar correctamente las señales que están codificadas
por técnicas de codificación más antiguas. Como resultado, tanto
los profesionales como los consumidores adquieren y mantienen
muchos equipos si desean asegurar la compatibilidad con las señales
codificadas por técnicas de codificación antiguas y
modernas.
modernas.
Una manera con la que puede aliviarse o evitarse
esta carga es adquirir un transcodificador que pueda convertir
señales codificadas de un formato a otro. Un transcodificador puede
servir como puente entre diferentes técnicas de codificación. Por
ejemplo, un transcodificador puede convertir una señal que está
codificada con una técnica de codificación moderna en otra señal
que sea compatible con los receptores que pueden descodificar
solamente aquellas señales que están codificadas por una técnica
más antigua.
La transcodificación convencional implementa
procesos completos de descodificación y codificación. Haciendo
referencia al ejemplo de transcodificación mencionado anteriormente,
una señal de entrada codificada se descodifica utilizando una
técnica de descodificación más moderna para obtener componentes
espectrales que son convertidos después en una señal digital de
audio mediante el filtrado por síntesis. La señal digital de audio
es convertida después en componentes espectrales nuevamente
mediante el filtrado por análisis, y estos componentes espectrales
son codificados después utilizando una técnica de codificación más
antigua. El resultado es una señal codificada que es compatible con
equipos de recepción más antiguos. La transcodificación puede ser
utilizada también para convertir formatos antiguos en modernos,
para convertir entre formatos contemporáneos diferentes y para
convertir entre velocidades binarias diferentes del mismo
formato.
Las técnicas convencionales de transcodificación
tienen serias desventajas cuando se utilizan para convertir señales
que están codificadas por sistemas de codificación perceptivos. Una
desventaja es que los equipos de transcodificación convencional son
relativamente costosos, porque deben implementar procesos completos
de descodificación y codificación. Una segunda desventaja es que la
calidad percibida de la señal transcodificada tras la
descodificación, es casi siempre degradada con respecto a la calidad
percibida de la señal de entrada codificada tras la
descodificación.
El documento de Mat Hans y otros colaboradores,
titulado "An MPEG Audio Layered Transcoder" ("Un
transcodificador estratificado de audio MPEG"), borradores de
artículos presentados en la Convención AES, de Septiembre de 1998
(1998-09) páginas 1-18, XP001014304,
divulga un método de transcodificación de una primera señal
codificada en una segunda señal codificada, donde la primera señal
codificada transporta primeros valores estimados cuantificados y
primeros factores de estimación que representan componentes
espectrales de una señal de audio, donde cada primer factor de
estimación está asociado con uno o más primeros valores estimados
cuantificados, estando estimado cada primer valor cuantificado de
acuerdo con su primer factor de estimación asociado, y cada primer
valor estimado cuantificado y primer factor de estimación asociado
representan un respectivo componente espectral. Los bits están
asignados de acuerdo con un primer proceso de asignación de bits,
como respuesta a uno o más primeros parámetros de control, y se
obtienen valores estimados descuantificados a partir de los primeros
valores estimados cuantificados, descuantificando de acuerdo con
resoluciones de cuantificación basadas en números de bits asignados
por el primer proceso de asignación de bits. Los bits se asignan de
acuerdo con un segundo proceso de asignación de bits, como
respuesta a uno o más segundos parámetros de control y se obtienen
segundos valores estimados cuantificados cuantificando los valores
estimados descuantificados, utilizando resoluciones de
cuantificación basadas en números de bits asignados por el segundo
proceso de asignación de bits, donde cada segundo factor de
estimación está asociado con uno o más de los segundos valores
estimados cuantificados, siendo estimado el segundo valor
cuantificado de acuerdo con su segundo factor de estimación
asociado, representando cada uno de los segundos valores estimados
cuantificados y su factor de estimación asociado, un respectivo
componente espectral. Los segundos valores estimados cuantificados y
los segundos factores de estimación son ensamblados en la segunda
señal codificada.
En un caso, esta técnica anterior produce una
cadena de bits de salida que tiene los mismos factores de estimación
que la cadena de entrada original. En otro caso, esta técnica
anterior produce una cadena de bits de salida que codifica
componentes de error o de diferencia y elige factores de estimación
basándose en estos componentes de diferencia.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar técnicas de codificación que puedan ser utilizadas para
mejorar la calidad de las señales transcodificadas y permitir
implementar los equipos de transcodificación de una manera menos
costosa.
Este objeto se consigue por medio de la presente
invención, como se establece en las reivindicaciones. Una técnica
de transcodificación descodifica una señal de entrada codificada
para obtener componentes espectrales, y después codifica los
componentes espectrales en una señal de salida codificada. Se evitan
los costes de implementación y la degradación de la señal en que
incurren los filtrados por síntesis y por análisis. Los costes de
implementación del transcodificador pueden reducirse aún más
proporcionando parámetros de control en la señal codificada, en
lugar de hacer que el transcodificador determine estos parámetros de
control por sí mismo.
Las diversas características de la presente
invención y sus modos de realización preferidos pueden comprenderse
mejor haciendo referencia a la discusión siguiente y a los dibujos
que se acompañan, en los cuales las referencias numéricas similares
hacen referencia a elementos similares en las diversas figuras. El
contenido de la siguiente discusión y de los dibujos se establece
solamente como ejemplos y no debe entenderse que representan
limitaciones en el alcance de la presente invención.
La figura 1 es un diagrama esquemático de un
transmisor de codificación de audio.
La figura 2 es un diagrama esquemático de un
receptor de descodificación de audio.
La figura 3 es un diagrama esquemático de un
transcodificador.
Las figuras 4 y 5 son diagramas esquemáticos de
transmisores de codificación de audio, que incorporan diversos
aspectos de la presente invención.
La figura 6 es un diagrama esquemático de
bloques de un aparato que puede implementar diversos aspectos de la
presente invención.
Un sistema básico de codificación de audio
incluye un transmisor de codificación, un receptor de
descodificación y un camino de comunicación o medio de grabación.
El transmisor recibe una señal de entrada que representa uno o más
canales de audio y genera una señal codificada que representa el
audio. El transmisor transmite entonces la señal codificada al
camino de comunicación para su transporte, o bien al medio de
grabación para su almacenamiento. El receptor recibe la señal
codificada desde el camino de comunicaciones o medio de grabación y
genera una señal de salida que puede ser una réplica exacta o
aproximada del audio original. Si la señal de salida no es una
réplica exacta, muchos sistemas de codificación intentan
proporcionar una réplica que es perceptivamente indistinguible del
audio de entrada original.
Un requisito inherente y obvio para el
funcionamiento correcto de cualquier sistema de codificación, es que
el receptor debe ser capaz de descodificar correctamente la señal
codificada. Sin embargo, debido a los avances en técnicas de
codificación, surgen situaciones en las que es deseable utilizar un
receptor para descodificar una señal que ha sido codificada
mediante técnicas de codificación que el receptor no puede
descodificar correctamente. Por ejemplo, una señal codificada puede
haber sido generada por una técnica de codificación que espera que
el descodificador realice la regeneración espectral, pero donde el
receptor no puede realizar la regeneración espectral. A la inversa,
una señal codificada puede haber sido generada por una técnica de
codificación que no espera que el descodificador realice la
regeneración espectral, pero donde el receptor espera y requiere
una señal codificada que necesita la regeneración espectral. La
presente invención está dirigida hacia la transcodificación que
pueda proporcionar un puente entre técnicas de codificación y
equipos de codificación incompatibles.
A continuación se describen unas pocas técnicas
de codificación, como introducción a una descripción detallada de
algunas maneras en las cuales puede implementarse la presente
invención.
La figura 1 es una ilustración esquemática de
una implementación de un transmisor 10 de codificación de audio de
banda repartida, que recibe desde el camino 11 una señal de audio de
entrada. El banco de filtros 12 de análisis reparte la señal de
audio de entrada en componentes espectrales que representan el
contenido espectral de la señal de audio. El codificador 13 realiza
un proceso que codifica al menos algunos de los componentes
espectrales en información espectral codificada. Los componentes
espectrales que no están codificados por el codificador 13 son
cuantificados por el cuantificador 15, utilizando una resolución de
cuantificación que está adaptada como respuesta a los parámetros de
control recibidos desde el controlador 14 de cuantificación.
Opcionalmente, alguna o toda la información espectral codificada
puede ser cuantificada también. El controlador 14 de cuantificación
deduce los parámetros de control a partir de las características
detectadas en la señal de audio de entrada. En la implementación
ilustrada, las características detectadas se obtienen a partir de
la información proporcionada por el codificador 13. El controlador
14 de cuantificación puede deducir también los parámetros de
control como respuesta a otras características de la señal de audio,
incluyendo las características temporales. Estas características
pueden ser obtenidas a partir del análisis de la señal de audio
antes, durante o después del proceso realizado por el banco de
filtros 12 de análisis. Los datos que representan la información
espectral cuantificada, la información espectral codificada y los
datos que representan los parámetros de control, son ensamblados
por el formateador 16 para formar una señal codificada, que se hace
pasar a lo largo del camino 17 para su transmisión o
almacenamiento. El formateador 16 puede ensamblar también otros
datos en la señal codificada como palabras de sincronización,
paridad o códigos de detección de errores, claves de recuperación
de base de datos y señales auxiliares, que no son pertinentes para
la comprensión de la presente invención, y no son estudiadas con
más detalle.
La señal codificada puede ser transmitida por
caminos de comunicación en banda base o modulada, en todo el
espectro, incluyendo desde frecuencias supersónicas a ultravioletas,
o puede ser grabada en un medio que utilice esencialmente cualquier
tecnología de grabación, incluyendo la cinta magnética, tarjetas o
disco, tarjetas o discos ópticos, y marcas detectables en medios
como el papel.
El banco de filtros 12 de análisis y el banco de
filtros 25 de síntesis, que se estudian a continuación, pueden ser
implementados esencialmente de cualquier forma que se desee,
incluyendo una amplia gama de tecnologías digitales de filtrado,
transformadas de bloques y transformadas de pequeñas ondulaciones.
En un sistema de codificación de audio, el banco de filtros 12 de
análisis se implementa mediante una Transformada Modificada
Discreta del Coseno (MDCT) y el banco de filtros 25 de síntesis se
implementa mediante una Transformada Inversa Modificada Discreta
del Coseno (IMDCT) que están descritas en el artículo de Princen y
otros colaboradores "Subband/Transform Coding Using Filter Bank
Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation" (Codificación
por Transformada de Sub-banda utilizando diseños de
bancos de filtros basados en la cancelación del repliegue en el
dominio del tiempo), Proc. of the International Conf. on Acoust,
Speech and Signal Proc., Mayo de 1987, páginas
2161-64. En principio, no es importante ninguna
implementación particular de un banco de filtros.
Los bancos de filtros de análisis que están
implementados por medio de transformadas en bloques, reparten un
bloque o intervalo de una señal de entrada, en un conjunto de
coeficientes de transformada que representan el contenido espectral
de ese intervalo de la señal. Un grupo de uno o más coeficientes
contiguos de la transformada representa el contenido espectral
dentro de una sub-banda particular de frecuencias
que tiene una anchura de banda equiparable al número de
coeficientes del grupo.
Los bancos de filtros de análisis que se
implementan mediante algún tipo de filtro digital, tal como un
filtro de múltiples fases, en lugar de una transformada por
bloques, reparten una señal de entrada en un conjunto de señales de
sub-banda. Cada señal de sub-banda
es una representación basada en tiempos del contenido espectral de
la señal de entrada, dentro de una sub-banda
particular de frecuencias. Preferiblemente, la señal de
sub-banda está diezmada, de manera que cada una de
las señales de sub-banda tiene una anchura de banda
que es equiparable al número de muestras de la señal de
sub-banda para un intervalo unitario de tiempo.
La discusión siguiente hace referencia de manera
más particular a implementaciones que utilizan transformadas por
bloques como la transformada de Cancelación del Repliegue en el
Dominio del Tiempo (TDAC) mencionada anteriormente. En esta
discusión, el término "componentes espectrales" se refiere a
coeficientes de la transformada, y los términos
"sub-banda de frecuencias" y "señal de
sub-banda" conciernen a grupos de uno o más
coeficientes contiguos de la transformada. Sin embargo, los
principios de la presente invención pueden ser aplicados a otros
tipos de implementaciones, de manera que los términos
"sub-banda de frecuencias" y "señal de
sub-banda" conciernen también a una señal que
representa el contenido espectral de una parte o de toda la anchura
de banda de una señal, y el término "componentes espectrales"
puede entenderse en general que se refiere a muestras o elementos
de la señal de sub-banda. Los sistemas de
codificación perceptiva implementan normalmente el banco de filtros
de análisis para proporcionar sub-bandas de
frecuencia que tienen anchuras de banda equiparables a las
denominadas anchuras de banda críticas del sistema auditivo
humano.
El codificador 13 puede realizar esencialmente
cualquier tipo de proceso de codificación que se desee. En una
implementación, el proceso de codificación convierte los componentes
espectrales en una representación estimada que comprende valores
estimados y factores de estimación asociados, que se estudian a
continuación. En otras implementaciones, pueden utilizarse también
los procesos de codificación como la formación de matrices o la
generación de información lateral para la regeneración espectral o
el acoplamiento. Algunas de estas técnicas se estudian con más
detalle a continuación.
El transmisor 10 puede incluir otros procesos de
codificación, que no están sugeridos en la figura 1. Por ejemplo,
los componentes espectrales cuantificados pueden estar sometidos a
un proceso de codificación de entropía, tal como la codificación
aritmética o la codificación de Huffman. No es necesaria una
descripción detallada de los procesos de codificación como estos
para comprender la presente invención.
La resolución de la cuantificación proporcionada
por el cuantificador 15 se adapta como respuesta a los parámetros
de control recibidos desde el controlador 14 de cuantificación.
Estos parámetros de control pueden ser deducidos de cualquier
manera que se desee; sin embargo, en un codificador perceptivo, se
utiliza algún tipo de modelo perceptivo para estimar cuánto ruido
de cuantificación se puede enmascarar por la señal de audio a
codificar. En muchas aplicaciones, el controlador de cuantificación
responde también a restricciones impuestas en la capacidad de
información de la señal codificada. La restricción se expresa
algunas veces en términos de una velocidad binaria máxima
permisible para la señal codificada o para una parte especificada de
la señal codificada.
En implementaciones preferidas de los sistemas
de codificación perceptiva, los parámetros de control son utilizados
por un proceso de asignación de bits, para determinar el número de
bits a asignar a cada componente espectral, y para determinar las
resoluciones de cuantificación que el cuantificador 15 utiliza para
cuantificar cada componente espectral, de manera que la audición
del ruido de cuantificación se hace mínima, sujeta a las
restricciones de la capacidad de información o de la velocidad
binaria. No hay una implementación particular del controlador 14 de
cuantificación que sea crítica para la presente invención.
Un ejemplo de controlador de cuantificación se
divulga en el Documento A/52, que describe un sistema de
codificación denominado algunas veces como Dolby
AC-3. En esta implementación, los componentes
espectrales de una señal de audio están representados por una
representación estimada, en la cual los factores de estimación
proporcionan una estimación de la forma espectral de la señal de
audio. Un modelo perceptivo utiliza los factores de estimación para
calcular una curva de enmascaramiento que estima los efectos de
enmascaramiento de la señal de audio. El controlador de
cuantificación determina entonces un umbral de ruido permisible, el
cual controla cómo son cuantificados los componentes espectrales,
de manera que el ruido de cuantificación se distribuye de alguna
manera óptima para cumplir con un límite o velocidad binaria
impuestos en la capacidad de información. El umbral de ruido
permisible es una réplica de la curva de enmascaramiento y está
desplazada de la curva de enmascaramiento en una cantidad
determinada por el controlador de cuantificación. En esta
implementación, los parámetros de control son los valores que
definen el umbral de ruido permisible. Estos parámetros pueden ser
expresados de diversas maneras, tales como una expresión directa del
propio umbral, o como valores tales como los factores de estimación
y de un desplazamiento del cual puede deducirse el umbral de ruido
permitido.
La figura 2 es una ilustración esquemática de
una implementación de un receptor 20 de descodificación de audio de
banda repartida, que recibe desde el camino 21 una señal codificada
que representa una señal de audio. El desformateador 22 obtiene
información espectral cuantificada, información espectral codificada
y parámetros de control a partir de la señal codificada. La
información espectral cuantificada es descuantificada por el
descuantificador 23, utilizando una resolución que se adapta como
respuesta a los parámetros de control. Opcionalmente, alguna o toda
la información espectral codificada puede ser descuantificada
también. La información espectral codificada es descodificada por
el descodificador 24 y combinada con los componentes espectrales
descuantificados, que son convertidos en una señal de audio por el
banco de filtros 25 de síntesis y pasados a lo largo del camino
26.
Los procesos realizados en el receptor son
complementarios a los correspondientes procesos realizados en el
transmisor. El desformateador 22 desensambla lo que fue ensamblado
por el formateador 16. El descodificador 24 realiza un proceso de
descodificación que es una inversa exacta o bien una
cuasi-inversa del proceso de codificación realizado
por el codificador 13, y el descuantificador 23 realiza un proceso
que es un cuasi-inverso del proceso realizado por
el cuantificador 15. El banco de filtros 25 de síntesis lleva a cabo
un proceso de filtrado que es inverso al llevado a cabo por el
banco de filtros 12 de análisis. Los procesos de descodificación y
descuantificación se dice que son procesos
cuasi-inversos porque no pueden
\hbox{proporcionar una inversión perfecta de los procesos
complementarios en el transmisor.}
En algunas implementaciones, el ruido
sintetizado o pseudo-aleatorio puede ser insertado
en algunos de los bits menos significativos de componentes
espectrales descuantificados, o utilizados como un sustituto para
uno o más componentes espectrales. El receptor puede realizar
también procesos adicionales de descodificación para tener en
cuenta cualquier otra codificación que pueda haber sido realizada en
el transmisor.
La figura 3 es una ilustración esquemática de
una implementación de un transcodificador 30, que recibe desde el
camino 31 una señal codificada que representa una señal de audio. El
desformateador 32 obtiene información espectral cuantificada,
información espectral codificada, uno o más primeros parámetros de
control y uno o más segundos parámetros de control a partir de la
señal codificada. La información espectral cuantificada es
descuantificada por el descuantificador 33 utilizando una resolución
que se adapta como respuesta al uno o más parámetros de control
recibidos desde la señal codificada. Opcionalmente, alguna o toda la
información espectral codificada puede ser también descuantificada.
Si fuera necesario, toda o parte de la información espectral puede
ser descodificada por el descodificador 34 para su
transcodificación.
El codificador 35 es un componente opcional que
puede no ser necesario para una aplicación particular de
transcodificación. Si fuera necesario, el codificador 35 realiza un
proceso que codifica al menos parte de la información espectral
descuantificada, o información espectral codificada y/o
descodificada, como una información espectral
re-codificada. Los componentes espectrales que no
son codificados por el codificador 35, son
re-cuantificados por el cuantificador 36,
utilizando una resolución de cuantificación que se adapta como
respuesta al uno o más segundos parámetros de control recibidos
desde la señal codificada. Opcionalmente, alguna o toda la
información espectral re-codificada puede ser
cuantificada también. Los datos que representan la información
espectral re-cuantificada, la información espectral
re-codificada y los datos que representan los uno o
más segundos parámetros de control son ensamblados por el
formateador 37 como una señal codificada, que se hace pasar a lo
largo del camino 38 para la transmisión o el almacenamiento. El
formateador 37 puede ensamblar también otros datos como señal
codificada, como se ha estudiado anteriormente para el formateador
16.
El transcodificador 30 es capaz de realizar sus
operaciones más eficientemente debido a que no se requieren
recursos informáticos para implementar un controlador de
cuantificación para determinar los primeros y segundos parámetros
de control. El transcodificador 30 puede incluir uno o más
controladores cuantificadores como el controlador 14 de
cuantificación descrito anteriormente, para obtener los uno o más
segundos parámetros de control y/o los uno o más primeros
parámetros de control, en lugar de obtener estos parámetros a partir
de la señal codificada. Las características del transmisor 10 de
codificación que son necesarias para determinar los primeros y
segundos parámetros de control, se estudian a continuación.
Los sistemas de codificación de audio deben
representar típicamente señales de audio con una gama dinámica que
excede de 100 dB. El número de bits necesarios para una
representación binaria de una señal de audio o de sus componentes
espectrales, que puede expresar esta gama dinámica es proporcional a
la precisión de la representación. En aplicaciones como el disco
compacto convencional, el audio modulado por código de impulsos
(PCM) está representado por dieciséis bits. Muchas aplicaciones
profesionales utilizan aún más bits, 20 o 24 bits por ejemplo, para
representar el audio PCM con una gama dinámica mayor y con mayor
precisión.
Una representación entera de una señal de audio
o de sus componentes espectrales es muy ineficiente y muchos
sistemas de codificación utilizan otro tipo de representación, que
incluye un valor estimado y un factor de estimación asociado de la
forma
donde
s = el valor de un componente de audio;
v = un valor estimado; y
f = el factor de estimación asociado.
El valor v estimado puede ser expresado
esencialmente de cualquier manera que pueda desearse, incluyendo las
representaciones fraccionarias y las representaciones enteras. Los
valores positivos y negativos pueden ser representados de una
diversidad de maneras, incluyendo magnitudes con signo y diversas
representaciones de complementos, como el complemento a uno y el
complemento a dos de los números binarios. El factor f de estimación
puede ser un simple número o puede ser esencialmente cualquier
función tal como una función exponencial g^{f} o una función
logarítmica log_{g}f, donde g es la base de las funciones
exponencial y logarítmica.
En una implementación preferida adecuada por ser
utilizada en muchos ordenadores digitales, se utiliza una
representación particular de coma flotante en la cual la
"mantisa" m es el valor estimado, expresado como una
fracción binaria que utiliza una representación de complemento a
dos, y un "exponente" x representa el factor de
estimación, que es la función exponencial 2^{-x}. El resto de esta
divulgación hace referencia a mantisas y a exponentes de coma
flotante; sin embargo, debe entenderse que esta representación
particular es meramente una manera en la cual puede aplicarse la
presente invención a una información de audio representada por
valores estimados y factores de estimación.
El valor de un componente de la señal de audio
está expresado en esta representación particular de coma flotante
como sigue:
Por ejemplo, supóngase que un componente
espectral tiene un valor igual a 0,17578125_{10}, que es igual a
la fracción binaria 0,00101101_{2}. Este valor puede ser
representado por muchas parejas de mantisas y exponentes como se
ilustra en la tabla I.
En esta representación particular en coma
flotante, un número negativo viene expresado por una mantisa que
tiene un valor que es el complemento a dos de la magnitud del número
negativo. Haciendo referencia a la última fila ilustrada en la
Tabla I, por ejemplo, la fracción binaria 1,01101_{2} en una
representación de complemento a dos, expresa el valor decimal
-0,59375. Como resultado, el valor realmente representado por el
número de coma flotante ilustrado en la última fila de la tabla es
-0,59375 x 2^{-3} = -0,07421875, que difiere del valor pretendido
ilustrado en la tabla. La significación de este aspecto se estudia a
continuación.
El valor de un número en coma flotante puede ser
expresado con menos bits si la representación de coma flotante se
"normaliza". Una representación de coma flotante distinta de
cero se dice que está normalizada si los bits de una expresión
binaria de la mantisa han sido desplazados hacia las posiciones de
los bits más significativos, tanto como sea posible, sin perder
ninguna información sobre el valor. En una representación por
complemento a dos, las mantisas positivas normalizadas son siempre
mayores o iguales a +0,5 y menores que +1, y las mantisas negativa
normalizadas son siempre menores que -0,5 y mayores o iguales a -1.
Esto es equivalente a tener el bit más significativo distinto al
bit de signo. En la Tabla I, la representación en coma flotante de
la tercera fila está normalizada. El exponente x para la mantisa
normalizada es igual a 2, que es el número de desplazamiento de
bits requeridos para desplazar un bit-uno a la
posición de bit más significativa.
Supóngase un componente espectral que tiene un
valor igual a la fracción decimal -0,17575125, que es igual al
número binario 1,11010011_{2}. El bit-uno inicial
en le representación del complemento a dos indica que el valor del
número es negativo. Este valor puede ser representado como un número
de coma flotante que tiene una mantisa normalizada m =
1,010011_{2}. El exponente x para esta mantisa normalizada
es igual a 2, que es el número de desplazamientos de bits
requeridos para desplazar un bit-cero a la posición
de bit más significativa.
La representación en coma flotante ilustrada en
la primera, segunda y tercera filas de la Tabla I son
representaciones no normalizadas. Las representaciones ilustradas
en las dos primeras filas de la tabla están
"infra-normalizadas" y la representación
ilustrada en la última fila de la tabla está
"sobre-normalizada".
Para fines de codificación, el valor exacto de
una mantisa de un número en coma flotante normalizado puede ser
representado con menos bits. Por ejemplo, el valor de la mantisa no
normalizada m = 0,00101101_{2} puede ser representado por
nueve bits. Se necesitan ocho bits para representar el valor
fraccionario y se necesita un bit para representar el signo. El
valor de la mantisa normalizada m = 0,101101_{2} puede ser
representado con solamente siete bits. El valor de la mantisa
sobre-normalizada m = 1,01101_{2}
ilustrado en la última fila de la Tabla I, puede ser representado
por menos bits aún; sin embargo, como se ha explicado
anteriormente, un número en coma flotante con una mantisa
sobre-normalizada, ya no representa el valor
correcto.
Estos ejemplos ayudan a ilustrar por qué es
normalmente deseable evitar mantisas
infra-normalizadas y por qué es normalmente crítico
evitar mantisas sobre-normalizadas. La existencia de
mantisas infra-normalizadas puede significar que se
usan bits ineficientemente en una señal codificada o que se
representa un valor con menos precisión, pero la existencia de
mantisas sobre-normalizadas significa normalmente
que los valores se distorsionan seriamente.
En muchas implementaciones, el exponente está
representado por un número fijo de bits o, alternativamente, está
restringido a un valor dentro de una gama prescrita. Si la longitud
en bits de la mantisa es mayor que el valor máximo posible del
exponente, la mantisa es capaz de expresar un valor que no puede ser
normalizado. Por ejemplo, si el exponente está representado por
tres bits, puede expresar cualquier valor de cero a siete. Si se
representa la mantisa con dieciséis bits, el menor valor distinto de
cero que es capaz de representar requiere catorce desplazamientos
de bits para la normalización. El exponente de 3 bits no puede
expresar claramente el valor necesario para normalizar este valor
de la mantisa. Esta situación no afecta los principios básicos
sobre los que está basada la presente invención, pero las
implementaciones prácticas deben asegurar que las operaciones
aritméticas no desplazan la mantisa más allá de la gama que el
exponente asociado es capaz de representar.
Generalmente, es muy ineficiente representar
cada componente espectral de una señal codificada con su propia
mantisa y su propio exponente. Se necesitan menos exponentes si
múltiples mantisas comparten un exponente común. Esta disposición
es denominada a menudo representación de coma flotante por bloques
(BFP). El valor del exponente para el bloque se establece de manera
que el valor con magnitud mayor en el bloque se representa por una
mantisa normalizada.
Se necesitan menos exponentes, y como resultado
menos bits para expresar los exponentes, si se utilizan bloques más
grandes. Sin embargo, el uso de bloques más grandes originará
normalmente que haya más valores en el bloque que estén
infra-normalizados. Por tanto, el tamaño del bloque
se elige normalmente para equilibrar el dilema entre el número de
bits necesarios para transportar los exponentes y las imprecisiones
e ineficiencias resultantes de representar mantisas
infra-normalizadas.
La elección de un tamaño de bloque puede afectar
también a otros aspectos de la codificación, tales como la
precisión de la curva de enmascaramiento calculada por un modelo
perceptivo utilizado en el controlador 14 de cuantificación. En
algunas implementaciones, el modelo perceptivo utiliza exponentes
BFP como estimación de la forma espectral, para calcular una curva
de enmascaramiento. Si se utilizan bloques muy grandes para la BFP,
la resolución espectral del exponente BFP se reduce, y la precisión
de la curva de enmascaramiento calculada por el modelo perceptivo
se degrada. Se pueden obtener detalles adicionales en el Documento
A/52.
Las consecuencias de utilizar representaciones
BFP no se estudian en la descripción siguiente. Es suficiente
comprender que cuando se utilizan representaciones BFP, es muy
probable que algunos componentes espectrales queden siempre
infra-normalizados.
La cuantificación del componente espectral
representado en forma de coma flotante, se refiere generalmente a
una cuantificación de la mantisa. El exponente no se cuantifica
generalmente, sino que se representa con un número fijo de bits o,
alternativamente, se restringe a tener un valor dentro de una gama
prescrita.
Si la mantisa normalizada m = 0,101101
ilustrada en la Tabla I, se cuantifica con una resolución de 0,0625
= 0,0001_{2}, la mantisa cuantificada q(m) es igual
a la fracción binaria 0,1011_{2}, que puede ser representada por
cinco bits y es igual a la fracción decimal 0,6875. El valor
representado por la representación en coma flotante, tras haberse
cuantificado con esta resolución particular, es q(m)
\cdot 2^{-x} = 0,6875 x 0,25 = 0,171875.
Si la mantisa normalizada ilustrada en la tabla
se cuantifica con una resolución de 0,25 = 0,01_{2}, la mantisa
cuantificada es igual a la fracción binaria 0,10_{2}, que puede
ser representada por tres bits y es igual a la fracción decimal
0,5. El valor representado por la representación en coma flotante,
tras haberse cuantificado con esta resolución más imprecisa es
q(s) = 0,5 x 0,25 = 0,125.
Estos ejemplos particulares se ofrecen meramente
por conveniencia de la explicación. En principio, para la presente
invención no es importante ninguna forma particular de
cuantificación ni ninguna relación particular entre la resolución
de cuantificación y el número de bits requerido para representar una
mantisa cuantificada.
Muchos procesadores y otra lógica por hardware
implementan un conjunto especial de operaciones aritméticas que
pueden ser aplicadas directamente a una representación de números en
coma flotante. Algunos procesadores y lógica de proceso no
implementan tales operaciones y algunas veces es atractivo utilizar
estos tipos de procesadores, porque son normalmente mucho menos
costosos. Cuando se utilizan tales procesadores, un método de
simular operaciones de coma flotante es convertir la representación
de coma flotante en representaciones fraccionarias de coma fija y
precisión extendida, realizar operaciones aritméticas enteras sobre
los valores concertados y volver a convertir las representaciones a
como flotante. Un método más eficaz es realizar operaciones
aritméticas con enteros sobre las mantisas y exponentes
separadamente.
Al considerar los efectos que estas operaciones
aritméticas pueden tener sobre las mantisas, un transmisor de
codificación puede ser capaz de modificar sus procesos de
codificación, de manera que la sobre-normalización
o la infra-normalización en un proceso de
descodificación subsiguiente puede ser controlado o impedido si se
desea. Si tiene lugar una sobre-normalización o una
infra-normalización de una mantisa de un componente
espectral en un proceso de descodificación, el descodificador no
puede corregir esta situación sin cambiar también el valor del
exponente asociado.
Esto es particularmente problemático para el
transcodificador 30, porque un cambio en un exponente significa que
se necesita el complejo proceso de un controlador de cuantificación
para determinar los parámetros de control para la
transcodificación. Si se cambia el exponente de un componente
espectral, uno o más de los parámetros de control que son
transportados en la señal codificada pueden no ser ya válidos y
puede ser necesario determinarlos nuevamente, a menos que el
proceso de codificación que determinó estos parámetros de control
fuera capaz de anticipar el cambio.
Los efectos de la adición, sustracción y
multiplicación son de un interés particular porque estas operaciones
aritméticas se utilizan en técnicas de codificación como las
descritas anteriormente.
La adición de dos números de coma flotante puede
ser realizada en dos pasos. En el primer paso la estimación de los
dos números es armonizada si fuera necesario. Si los exponentes de
los dos números no son iguales, los bits de la mantisa asociada con
el mayor exponente son desplazados hacia la derecha en un número
igual a la diferencia entre los dos exponentes. En el segundo paso,
se calcula una "mantisa suma" sumando las mantisas de los dos
números, utilizando la aritmética de complemento a dos. La suma de
los dos números originales se representa entonces por la mantisa
suma y el menor exponente de los dos exponentes originales.
Al concluir la operación de adición, la mantisa
suma puede ser sobre-normalizada o
infra-normalizada. Si la suma de las dos mantisas
originales es igual o mayor que +1 o es inferior a -1, la mantisa
suma será sobre-normalizada. Si la suma de las dos
mantisas originales es inferior a +0,5 y mayor o igual a -0,5, la
mantisa suma será infra-normalizada. Esta última
situación puede surgir si las dos mantisas originales tienen signos
opuestos.
La substracción de dos números de coma flotante
puede realizarse en dos pasos, de una manera que es análoga a la
descrita anteriormente para la adición. En el segundo paso, se
calcula una "mantisa diferencia" restando una mantisa original
de la otra mantisa original, utilizando la aritmética de complemente
a dos. La diferencia de los dos números originales se representa
entonces por la mantisa diferencia y el menor de los dos exponentes
originales.
Al concluir la operación de substracción, la
mantisa diferencia puede ser sobre-normalizada o
infra-normalizada. Si la diferencia de las dos
mantisas originales es inferior a +0,5 y mayor o igual a -0,5, la
mantisa diferencia será infra-normalizada. Si la
diferencia de las dos mantisas originales es igual o mayor que +1 o
es inferior a -1, la mantisa diferencia será
sobre-normalizada. Esta última situación puede
surgir si las dos mantisas originales tienen signos opuestos.
La multiplicación de dos números de coma
flotante puede ser realizada en dos pasos. En el primer paso, se
calcula un "exponente suma" sumando los exponentes de los dos
números originales. En el segundo paso, se calcula una "mantisa
producto" multiplicando las mantisas de dos números, utilizando
la aritmética del complemento a dos. El producto de los dos números
originales se representa después por la mantisa producto y el
exponente suma.
Al concluir la operación de la multiplicación,
la mantisa producto puede estar infra-normalizada
pero, con una excepción, nunca puede estar
sobre-normalizada porque la magnitud de la mantisa
producto nunca puede ser mayor o igual que +1 o menor que -1. Si el
producto de las dos mantisas originales es menor que +0,5 y mayor o
igual que -0,5, la mantisa suma quedará
infra-normalizada.
La única excepción a la regla para la
sobre-normalización ocurre cuando ambos números de
coma flotante a multiplicar tienen mantisas igual a -1. En este
caso, la multiplicación produce una mantisa producto igual a +1, que
está sobre-normalizada. Sin embargo, esta situación
se puede impedir asegurando que al menos uno de los valores a
multiplicar no es nunca negativo. Para las técnicas de síntesis
estudiadas a continuación, la multiplicación se utiliza solamente
para sintetizar señales de canales acoplados y para la regeneración
espectral. La condición excepcional se evita en el acoplamiento
requiriendo que el coeficiente de acoplamiento sea un valor no
negativo, y se evita para la regeneración espectral requiriendo que
la información de estimación de la envolvente, el parámetro de
mezcla de componentes convertidos y el parámetro de mezcla de
componentes similares al ruido sean valores no
negativos.
negativos.
El resto de la discusión supone que las técnicas
de codificación están implementadas para evitar esta condición
excepcional. Si esta condición no puede evitarse, deben adoptarse
pasos para evitar también la sobre-normalización
cuando se utiliza la multiplicación.
El efecto de estas operaciones con mantisas
pueden ser resumidas como sigue:
(1) la suma de dos números normalizados puede
conducir a una suma que puede ser normalizada,
infra-normalizada o
sobre-normalizada;
(2) la substracción de dos números normalizados
puede conducir a una diferencia que puede ser normalizada,
infra-normalizada o
sobre-normalizada; y
(3) la multiplicación de dos números
normalizados puede conducir a un producto que puede ser normalizado
o infra-normalizado, pero a la vista de las
limitaciones estudiadas anteriormente, no puede ser
sobre-normalizado.
El valor obtenido a partir de estas operaciones
aritméticas puede ser expresado con menos bits si es normalizado.
Las mantisas que son infra-normalizadas están
asociadas con un exponente que es menor que el valor ideal para una
mantisa normalizada; una expresión entera de la mantisa
infra-normalizada perderá precisión porque se
pierden bits significativos de las posiciones de bits menos
significativos. Las mantisas que están
sobre-normalizadas están asociadas con un
exponentes que es mayor que el valor ideal para una mantisa
normalizada; una expresión entera de la mantisa
sobre-normalizada introducirá una distorsión porque
los bits significativos se desplazan desde las posiciones más
significativas a la posición del bit de signo. A continuación se
estudia la manera en la que algunas técnicas de codificación
afectan a la normalización.
Algunas aplicaciones imponen varios límites a la
capacidad de información de una señal codificada que no pueden
cumplirse por medio de técnicas básicas de codificación perceptiva,
sin insertar niveles inaceptables de ruido de cuantificación en la
señal descodificada. Se pueden utilizar técnicas de codificación
adicionales que degradan también la calidad de la señal
descodificada, pero lo hacen de una manera que reduce el ruido de
cuantificación a un nivel aceptable. A continuación se estudian
algunas de estas técnicas de codificación.
La formación de matrices puede ser utilizada
para reducir los requisitos de capacidad de información en los
sistemas de codificación de dos canales, si las señales en los dos
canales tienen una alta correlación. Al formar matrices con las dos
señales con correlación en señales suma y diferencia, una de las dos
señales que se ha formado como matriz tendrá un requisito de
capacidad de información que es aproximadamente el mismo que una de
las dos señales originales, pero la otra señal formada como matriz
tendrá un requisito de capacidad de información mucho menor. Si las
dos señales originales tienen una correlación perfecta, por ejemplo,
el requisito de capacidad de información para una de las señales de
matriz se aproximará a cero.
En principio, las dos señales originales pueden
ser recuperadas perfectamente a partir de dos señales de matrices
suma y diferencia; sin embargo, el ruido de cuantificación insertado
por otras técnicas de codificación impedirá la recuperación
perfecta. Los problemas con las matrices que pueden ser originados
por el ruido de cuantificación no son pertinentes para la
comprensión de la presente invención y no se van a estudiar con más
detalle. Pueden obtenerse detalles adicionales a partir de
referencias tales como la patente de Estados Unidos 5.291.557 y del
artículo de Vernon, "Dolby Digital: Audio Coding for Digital
Televisión and Storage Applications", (Dolby Digital:
Codificación de audio para aplicaciones de televisión digital y de
almacenamiento), de Audio Eng. Soc. 17ª Conferencia Internacional,
Agosto 1999, páginas 40-57. Véanse especialmente las
páginas 50-51.
A continuación se ilustra una matriz típica para
codificar un programa estereofónico de dos canales. Preferiblemente,
se aplica la formación de matrices de forma adaptable a componentes
espectrales solamente en las señales de sub-banda,
si se estima que las dos señales originales de
sub-banda tienen una correlación alta. La matriz
combina los componentes espectrales de los canales de entrada de la
izquierda y de la derecha en componentes espectrales de las señales
de canal suma y diferencia, de la siguiente manera:
\vskip1.000000\baselineskip
donde
M_{i} = componente espectral i en la
salida del canal suma de la matriz;
D_{i} = componente espectral i en la
salida del canal diferencia de la matriz;
L_{i} = componente espectral i en la
entrada del canal izquierdo de la matriz; y
R_{i} = componente espectral i en la
entrada del canal derecho de la matriz.
Los componentes espectrales en las señales del
canal suma y diferencia son codificados de una manera similar a la
utilizada para componentes espectrales en las señales de las que
están en forma de matriz. En situaciones en las que las señales de
sub-banda para los canales izquierdo y derecho
tienen una alta correlación y están en fase, los componentes
espectrales en la señal del canal suma tienen magnitudes que son
aproximadamente las mismas que las magnitudes de los componentes
espectrales en los canales izquierdo y derecho, y los componentes
espectrales en la señal del canal diferencia serán sustancialmente
igual a cero. Si las señales de sub-banda para los
canales izquierdo y derecho tienen una correlación alta y están
invertidas en fase una con respecto a la otra, esta relación entre
magnitudes de componentes espectrales en las señales del canal suma
y diferencia se invierte.
Si se aplica la formación de matrices a señales
de sub-banda de manera adaptable, se incluye una
indicación de la formación de matrices para cada
sub-banda de frecuencias en la señal codificada, de
manera que el receptor puede determinar cuándo debe utilizarse una
matriz inversa complementaria. El receptor procesa y descodifica
independientemente las señales de sub-banda para
cada canal de la señal codificada, a menos que se reciba una
indicación que indique que las señales de sub-banda
fueron convertidas en matrices. El receptor puede invertir los
efectos de la formación de matrices y recuperar los componentes
espectrales de las señales de sub-banda de los
canales izquierdo y derecho, aplicando una matriz inversa como
sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
donde
L'_{i} = componente espectral i en la
salida recuperada del canal izquierdo de la matriz; y
R'_{i} = componente espectral i en la
salida recuperada del canal derecho de la matriz.
En general, los componentes espectrales
recuperados no son exactamente iguales a los componentes espectrales
originales, debido a los efectos de la cuantificación.
Si la matriz inversa recibe los componentes
espectrales con mantisas que están normalizadas, las operaciones de
adición y substracción en la matriz inversa pueden dar como
resultado componentes espectrales recuperados con mantisas que
están infra-normalizadas o
sobre-normalizadas, como se ha explicado
anteriormente.
Esta situación es más complicada si el receptor
sintetiza substitutos para uno o más componentes espectrales en
señales de matrices de sub-bandas. El proceso de
síntesis crea normalmente valores de componentes espectrales que
son inciertos. Esta incertidumbre hace imposible determinar por
adelantado qué componentes espectrales de la matriz inversa serán
sobre-normalizados o
infra-normalizados, a menos que los efectos totales
del proceso de síntesis sean conocidos de antemano.
El acoplamiento puede ser utilizado para
codificar componentes espectrales para múltiples canales. En modos
de realización preferidos, el acoplamiento está restringido a
componentes espectrales en sub-bandas de frecuencias
más altas; sin embargo, puede utilizarse en principio el
acoplamiento para cualquier parte del espectro.
El acoplamiento combina componentes espectrales
de señales en múltiples canales como componentes espectrales de una
sola señal de canal acoplado, y codifica la información que
representa la señal de canal acoplado en lugar de codificar
información que represente las múltiples señales originales. La
señal codificada incluye también información lateral que representa
la forma espectral de las señales originales. Esta información
lateral permite al receptor sintetizar múltiples señales a partir de
la señal del canal acoplado, que tienen sustancialmente la misma
forma espectral que las múltiples señales de canal originales. En el
Documento A/52 se describe una manera en la cual se puede realizar
el acoplamiento.
La siguiente discusión describe una sola
implementación en la cual puede realizarse al acoplamiento. De
acuerdo con esta implementación, los componentes espectrales del
canal acoplado se forman calculando el valor medio de los
correspondientes componentes espectrales en múltiples canales. Esta
información lateral que representa la forma espectral de las
señales originales se denomina coordenadas de acoplamiento. Una
coordenada de acoplamiento para un canal particular se calcula a
partir de la relación de la energía de un componente espectral en
ese canal particular, con respecto a la energía del componente
espectral en la señal del canal acoplado.
En una implementación preferida, ambos
componentes espectrales y las coordenadas de acoplamiento son
transportadas en la señal codificada como números en coma flotante.
El receptor sintetiza múltiples señales de canal a partir de la
señal de canal acoplado, multiplicando cada componente espectral de
la señal de canal acoplado por la coordenada de acoplamiento
apropiada. El resultado es un conjunto de señales sintetizadas que
tienen la misma o sustancialmente la misma forma espectral que las
señales originales. Este proceso se puede representar como
sigue:
sigue:
donde
s_{i,j} = componente espectral i
sintetizado en el canal j;
C_{i} = componente espectral i en la
señal de canal acoplado; y
cc_{ij} = coordenada de acoplamiento para el
componente espectral i en el canal j.
Si el componente espectral de canal acoplado y
la coordenada de acoplamiento están representados por números en
coma flotante que están normalizados, el producto de estos dos
números dará como resultado un valor representado por una mantisa
que puede ser infra-normalizada, pero que nunca
puede estar sobre-normalizada por las razones que
se han explicado anteriormente.
Esta situación es más complicada si el receptor
sintetiza substitutos para uno o más componentes espectrales en la
señal de canal acoplado. Como se ha mencionada anteriormente, el
proceso de síntesis crea normalmente valores de componentes
espectrales que son inciertos, y esta incertidumbre hace imposible
determinar por adelantado qué componentes espectrales de la
multiplicación serán infra-normalizados, a menos que
se conozcan de antemano los efectos totales del proceso de
síntesis.
En sistemas de codificación que utilizan la
regeneración espectral, un transmisor de codificación codifica
solamente una parte de la banda base de una señal de audio de
entrada y descarta el resto. El receptor de descodificación genera
una señal sintetizada para sustituir la parte descartada. La señal
codificada incluye información de estimación que es utilizada por
el proceso de descodificación para controlar la síntesis de la
señal, de manera que la señal sintetizada conserve en cierta medida
los niveles espectrales de la parte de la señal de audio de entrada
que se descarta.
Los componentes espectrales pueden ser
regenerados de una diversidad de formas. Algunas formas utilizan un
generador de números pseudo-aleatorios para generar
o sintetizar componentes espectrales. Otras maneras convierten o
copian componentes espectrales de la señal de banda base en partes
del espectro que necesitan la regeneración. No es importante
ninguna forma particular para la presente invención; sin embargo,
las descripciones de algunas implementaciones preferidas pueden ser
obtenidas en las referencias citadas anteriormente.
La discusión siguiente describe una sola
implementación de la regeneración de componentes espectrales. De
acuerdo con esta implementación, se sintetiza un componente
espectral copiando un componente espectral de la señal de banda
base, combinando el componente copiado con un componente similar al
ruido generado por un generador de números
pseudo-aleatorios y estimando la combinación, de
acuerdo con la información de estimación transportada en la señal
codificada. Los pesos relativos del componente copiado y el
componente similar al ruido se ajustan también de acuerdo con un
parámetro de mezcla transportado en la señal codificada. Este
proceso puede ser representado por la expresión siguiente:
donde
s_{i} = componente espectral i
sintetizado;
e_{i} = información de estimación de la
envolvente para el componente espectral i;
T_{i} = componente espectral copiado para el
componente espectral i;
N_{i} = componente similar al ruido generado
para el componente espectral i;
a_{i} = parámetro de mezcla para el componente
convertido T_{i}; y
b_{i} = parámetro de mezcla para el componente
N_{i} similar al ruido.
Si el componente espectral copiado, la
información de estimación de la envolvente, el componente similar al
ruido y el parámetro de mezcla están representados por números en
coma flotante que están normalizados, las operaciones de adición y
multiplicación necesarias para generar el componente espectral
sintetizado producirá un valor representado por una mantisa que
puede ser infra-normalizada o
sobre-normalizada por las razones que se han
explicado anteriormente. No es posible determinar por adelantado qué
componentes espectrales sintetizados serán
infra-normalizados o
sobre-normalizados, a menos que se conozcan de
antemano los efectos totales del proceso de síntesis.
La presente invención está dirigida a técnicas
que permitan la transcodificación de señales codificadas
perceptivamente, para ser realizadas más eficientemente y para
proporcionar señales transcodificadas de mayor calidad. Esto se
consigue eliminando algunas funciones del proceso de
transcodificación, como el filtrado por análisis y por síntesis que
son requeridos en los transmisores convencionales de codificación y
en los receptores de descodificación. En su forma más simple, la
transcodificación de acuerdo con la presente invención realiza un
proceso de descodificación solamente en la medida necesaria para
descuantificar información espectral, y realiza un proceso de
codificación parcial solamente en la medida necesaria para
recuantificar la información espectral descuantificada. Se puede
realizar una descodificación y codificación adicionales si se desea.
El proceso de transcodificación se simplifica aún más obteniendo
los parámetros de control necesarios para controlar la
descuantificación y recuantificación de la señal codificada. La
discusión siguiente describe dos métodos que puede utilizar el
transmisor de codificación para generar los parámetros de control
necesarios para la transcodificación.
El primer método para generar parámetros de
control supone condiciones del caso peor y modifica exponentes en
coma flotante solamente en la medida necesaria para asegurar que
nunca pueda tener lugar la sobre-normalización. Es
de esperar alguna infra-normalización innecesaria.
Los exponentes modificados son utilizados por el controlador 14 de
cuantificación para determinar los uno o más segundos parámetros de
control. Los exponentes modificados no necesitan ser incluidos en
la señal codificada, porque el proceso de transcodificación modifica
también los exponentes bajo las mismas condiciones y modifica las
mantisas que están asociadas con los exponentes modificados, de
manera que la representación en coma flotante expresa el valor
correcto.
Haciendo referencia a las figuras 2 y 4, el
controlador 14 de cuantificación determina uno o más parámetros de
control como se ha descrito anteriormente, y el estimador 43 analiza
los componentes espectrales con respecto al proceso de síntesis del
descodificador 24, para identificar qué exponentes deben ser
modificados para asegurar que no tiene lugar la
sobre-normalización en el proceso de síntesis. Estos
exponentes son modificados y traspasados con otros exponentes no
modificados al controlador 44 de cuantificación, que determina uno o
más segundos parámetros de control para un proceso de
re-codificación a realizar en el transcodificador
30. El estimador 43 necesita considerar solamente operaciones
aritméticas en el proceso de síntesis, que pueden originar la
sobre-normalización. Por esta razón, los procesos de
síntesis para señales de canal acoplado como los descritos
anteriormente no necesitan ser considerados porque, como se ha
explicado anteriormente, este proceso particular no origina
sobre-normalización. Las operaciones aritméticas en
otras implementaciones de acoplamiento pueden necesitar ser
consideradas.
En la formación de matrices, el valor exacto de
cada mantisa que será proporcionado a la matriz inversa no puede
ser conocido hasta después de realizar la cuantificación por el
cuantificador 15, y de haber sintetizado cualquier componente
similar al ruido generado por el proceso de descodificación. En esta
implementación, puede suponerse el caso peor para cada operación
con matrices porque los valores de la mantisa no son conocidos.
Haciendo referencia a las ecuaciones 4a y 4b, la operación del caso
peor en la matriz inversa es la suma de dos mantisas que tienen el
mismo signo y magnitudes suficientemente grandes para sumarse a una
magnitud mayor que uno, o bien la sustracción de dos mantisas que
tienen signos diferentes y magnitudes suficientemente grandes para
sumarse a una magnitud mayor que uno. Se puede impedir la
sobre-normalización en el transcodificador para la
situación del caso peor, desplazando cada mantisa un bit a la
derecha y reduciendo sus exponentes en uno; por tanto, el estimador
43 disminuye los exponentes para cada componente espectral en el
cálculo de la matriz inversa, y el controlador 44 de cuantificación
utiliza estos exponentes modificados para determinar los uno o más
segundos parámetros de control para el transcodificador. Se supone
en este caso y en todo el resto de esta discusión que los valores
de los exponentes antes de la modificación son mayores que cero.
Si las dos mantisas que se proporcionan
realmente a la matriz inversa son conformes con la situación del
caso peor, el resultado es una mantisa normalizada apropiadamente.
Si la mantisa real no es conforme con la situación del caso peor,
el resultado será una mantisa infra-normalizada.
En la regeneración espectral, el valor exacto de
cada mantisa que será proporcionado al proceso de regeneración, no
puede ser conocido hasta después de que el cuantificador 15 haya
realizado la cuantificación y de haber sintetizado cualquier
componente similar al ruido generado por el proceso de
descodificación. En esta implementación, se puede suponer el caso
peor para cada operación aritmética, porque los valores de la
mantisa no son conocidos. Haciendo referencia a la ecuación 6, la
operación del caso peor es la suma de mantisas para un componente
espectral convertido y un componente similar al ruido, que tengan el
mismo signo y magnitudes suficientemente grandes para sumarse a una
magnitud mayor que uno. Las operaciones de multiplicación no pueden
originar la sobre-normalización pero tampoco pueden
asegurar que no ocurra la sobre-normalización; por
tanto, debe suponerse que el componente espectral sintetizado está
sobre-normalizado. Puede impedirse la
sobre-normalización en el transcodificador
desplazando la mantisa del componente espectral y la mantisa del
componente similar al ruido en un bit a la derecha y reducir los
exponentes en uno; por tanto, el estimador 43 disminuye el exponente
del componente convertido y el controlador 44 de cuantificación
utiliza este exponente modificado para determinar los uno o más
segundos parámetros de control para el transcodificador.
Si las dos mantisas que se proporcionan
realmente al proceso de regeneración son conformes con la situación
del caso peor, el resultado es una mantisa normalizada
apropiadamente. Si las mantisas reales no son conformes con la
situación del caso peor, el resultado será una mantisa
infra-normalizada.
El primer método que hace las suposiciones del
caso peor, puede ser implementado económicamente. Sin embargo,
requiere que el transcodificador fuerce a algunos componentes
espectrales a que sean infra-normalizados y
transportados con menos precisión en su señal codificada, a menos
que se asignen más bits para representarlos. Además, debido a que
el valor de algunos exponentes ha disminuido, las curvas de
enmascaramiento basadas en estos exponentes modificados son menos
precisas.
El segundo método para generar parámetros de
control lleva a cabo un proceso que permite determinar ejemplos
específicos de sobre-normalización e
infra-normalización. Los exponentes en coma flotante
son modificados para impedir la sobre-normalización
y para hacer mínimas las ocurrencias de
infra-normalización. Los exponentes modificados son
utilizados por el controlador 14 de cuantificación para determinar
los uno o más segundos parámetros de control. Los exponentes
modificados no necesitan estar incluidos en la señal codificada
porque el proceso de transcodificación modifica también los
exponentes bajo las mismas condiciones y modifica las mantisas que
están asociadas con los exponentes modificados, de manera que la
representación en coma flotante expresa el valor correcto.
Haciendo referencia a las figuras 2 y 5, el
controlador 14 de cuantificación determina uno o más primeros
parámetros de control como se ha descrito anteriormente, y el modelo
53 de síntesis analiza los componentes espectrales con respecto al
proceso de síntesis del descodificador 24, para identificar qué
exponentes deben ser modificados para asegurar que no tiene lugar
la sobre-normalización en el proceso de síntesis y
para hacer mínimas las ocurrencias de
infra-normalización que tiene lugar en el proceso de
síntesis. Estos exponentes son modificados y traspasados con otros
exponentes sin modificar al controlador 54 de cuantificación, que
determina uno o más segundos parámetros de control para un proceso
de re-codificación a realizar en el transcodificador
30. El modelo 53 de síntesis realiza todo o partes del proceso de
síntesis, o simula sus efectos para permitir que los efectos sobre
la normalización de todas las operaciones aritméticas del proceso de
síntesis sean determinados por adelantado.
El valor de cada mantisa cuantificada y
cualquier componente sintetizado debe estar disponible para el
proceso de análisis que se realiza en el modelo 53 de síntesis. Si
los procesos de síntesis utilizan un generador de números
pseudos-aleatorios u otro proceso
cuasi-aleatorio, los valores de inicialización o de
origen deben estar sincronizados entre el proceso de análisis del
transmisor y el proceso de síntesis del receptor. Esto puede
conseguirse haciendo que el codificador 10 del transmisor determine
todos los valores de inicialización e incluya alguna indicación de
estos valores en la señal codificada. Si la señal codificada está
organizada en intervalos o tramas independientes, puede ser
deseable incluir esta información en cada trama para hacer mínimos
los retardos de arranque en la descodificación y para facilitar una
diversidad de actividades en la producción de programas, como la
edición.
En la formación de matrices, es posible que el
proceso de descodificación utilizado por el descodificador 24
sintetice uno o ambos componentes espectrales que se introducen en
la matriz inversa. Si se sintetiza cualquiera de esos componentes,
es posible que los componentes espectrales calculados por la matriz
inversa estén sobre-normalizados o
infra-normalizados. Los componentes espectrales
calculados por la matriz inversa pueden estar también
sobre-normalizados o
infra-normalizados debido a los errores de
cuantificación en las mantisas. El modelo 53 de síntesis puede
comprobar estas condiciones no normalizadas, porque puede determinar
el valor exacto de las mantisas y exponentes que son introducidos
en la matriz inversa.
Si el modelo 53 de síntesis determina que se
perderá la normalización, el exponente de uno o ambos componentes
que se introducen en la matriz inversa pueden ser reducidos para
impedir la sobre-normalización y pueden ser
aumentados para impedir la infra-normalización. Los
exponentes modificados no están incluidos en la señal codificada
pero son utilizados por el controlador 54 de cuantificación para
determinar los uno o más segundos parámetros de control. Cuando el
transcodificador 30 hace las mismas modificaciones a los exponentes,
las mantisas asociadas se ajustarán también, de manera que los
números de coma flotante resultantes expresen los valores correctos
de los
componentes.
componentes.
En la regeneración espectral, es posible que el
proceso de descodificación utilizado por el descodificador 24
sintetice el componente espectral convertido y que pueda sintetizar
también un componente similar al ruido para sumarlo al componente
convertido. Como resultado, es posible que el componente espectral
calculado por el proceso de regeneración espectral sea
sobre-normalizado o
infra-normalizado. El componente regenerado puede
estar también sobre-normalizado o
infra-normalizado debido a los errores de
cuantificación en la mantisa del componente convertido. El modelo
53 de síntesis puede comprobar estas condiciones no normalizadas
porque puede determinar el valor exacto de las mantisas y
exponentes que son introducidos en el proceso de regeneración.
Si el modelo 53 de síntesis determina que se
perderá la normalización, el exponente de uno o ambos componentes
que se introducen en el proceso de regeneración pueden ser reducidos
para impedir la sobre-normalización y pueden ser
aumentados para impedir la infra-normalización. Los
exponentes modificados no están incluidos en la señal codificada
pero son utilizados por el controlador 54 de cuantificación para
determinar los uno o más segundos parámetros de control. Cuando el
transcodificador 30 hace las mismas modificaciones a los exponentes,
las mantisas asociadas se ajustarán también, de manera que los
números de coma flotante resultantes expresen los valores correctos
de los componentes.
En los procesos de síntesis para señales de
canales acoplados, es posible que el proceso de descodificación
utilizado por el descodificador 24 sintetice los componentes
similares al ruido para uno o más componentes espectrales de la
señal de canal acoplado. Como resultado, es posible que el
componente espectral calculado por el proceso de síntesis sea
infra-normalizado. Los componentes sintetizados
pueden estar también infra-normalizados debido a
los errores de cuantificación en la mantisa de los componentes
espectrales de la señal de canal acoplado. El modelo 53 de síntesis
puede comprobar estas condiciones no normalizadas porque puede
determinar el valor exacto de las mantisas y exponentes que son
introducidos en el proceso de síntesis.
Si el modelo 53 de síntesis determina que se
perderá la normalización, el exponente de uno o ambos componentes
que se introducen en el proceso de síntesis pueden ser aumentados
para impedir la infra-normalización. Los exponentes
modificados no están incluidos en la señal codificada pero son
utilizados por el controlador 54 de cuantificación para determinar
los uno o más segundos parámetros de control. Cuando el
transcodificador 30 hace las mismas modificaciones a los
exponentes, las mantisas asociadas se ajustarán también, de manera
que los números de coma flotante resultantes expresen los valores
correctos de los componentes.
Los procesos que realizan el método determinista
son más costosos de implementar que los que realizan el método de
estimación del caso peor; sin embargo, estos costes adicionales de
implementación pertenecen a los transmisores de codificación y
permiten a los transcodificadores ser implementados de una manera
mucho menos costosa. Además, se pueden evitar o hacer mínimas las
imprecisiones originadas por las mantisas no normalizadas y las
curvas de enmascaramiento basadas en exponentes, que han sido
modificados de acuerdo con el método determinista, son más precisas
que las curvas calculadas por el método de la estimación del caso
peor.
Se pueden implementar diversos aspectos de la
presente invención en una diversidad de maneras, incluyendo el
software para la ejecución por un ordenador o algún otro aparato que
incluya componentes más especializados, tales como circuitos
procesadores de señales digitales (DSP) acoplados a componentes
similares a los encontrados en un ordenador de propósito general.
La figura 6 es un diagrama de bloques del dispositivo 70, que puede
ser utilizado para implementar aspectos de la presente invención. El
DSP 72 proporciona recursos informáticos. La RAM 73 es una memoria
de acceso aleatorio (RAM) del sistema utilizada por el DSP 72 para
el proceso de señales. La ROM 74 representa alguna forma de
almacenamiento persistente, tal como una memoria de sólo lectura
(ROM), para almacenar programas necesarios para hacer funcionar el
dispositivo 70 y para llevar a cabo diversos aspectos de la
presente invención. El control 75 de E/S representa los circuitos de
interfaz para recibir y transmitir señales por medio de canales 76,
77 de comunicaciones. Los convertidores de analógico a digital y
los convertidores de digital a analógico pueden incluir el control
75 de E/S según se desee, para recibir y/o transmitir señales
analógicas de audio. En el modo de realización ilustrado, todos los
componentes principales del sistema se conectan al bus 71, que
puede representar más de un bus físico; sin embargo, no se requiere
una arquitectura de bus para implementar la presente invención.
En modos de realización implementados en un
sistema de ordenadores de propósito general, pueden incluirse
componentes adicionales para hacer el interfaz con dispositivos
tales como un teclado o un ratón y una pantalla, y para controlar
un dispositivo de almacenamiento que tenga un medio de
almacenamiento tal como una cinta o un disco magnéticos, o un medio
óptico. El medio de almacenamiento puede ser utilizado para grabar
programas de instrucciones para los sistemas operativos, utilidades
y aplicaciones, y puede incluir modos de realización de programas
que implementen diversos aspectos de la presente invención.
Las funciones requeridas para poner en práctica
diversos aspectos de la presente invención, pueden ser realizadas
por componentes que están implementados en una amplia diversidad de
formas que incluyen componentes lógicos discretos, circuitos
integrados, uno o más ASIC y/o procesadores controlados por
programa. La manera en la cual se implementan estos componentes no
es importante para la presente invención.
Las implementaciones por software de la presente
invención pueden ser transportadas en una diversidad de medios
legibles por máquina, tal como caminos de comunicación en banda base
o modulados, a través del espectro que incluye desde frecuencias
supersónicas a ultravioleta, o medios de almacenamiento que
transportan información que utiliza esencialmente cualquier
tecnología de grabación, incluyendo cinta, tarjetas o discos
magnéticos, tarjetas o discos ópticos y marcas detectables en
medios como el papel.
Claims (15)
1. Un método para transcodificar información
codificada de audio, que comprende:
- recibir una primera señal codificada que transporta primeros valores convertidos cuantificados y primeros factores de estimación que representan componentes espectrales de una señal de audio, donde cada primer factor de estimación está asociado con uno o más primeros valores estimados cuantificados, siendo convertido cada valor estimado cuantificado de acuerdo con su primer factor de estimación asociado, y donde cada primer valor estimado cuantificado y su primer factor de estimación asociado representan un respectivo componente espectral; asignar bits de acuerdo con un primer proceso de asignación de bits, como respuesta a uno o más primeros parámetros de control y obtener valores estimados descuantificados a partir de los primeros valores estimados cuantificados, descuantificando de acuerdo con resoluciones de cuantificación basadas en números de bits asignados por el primer proceso de asignación de bits;
- asignar bits de acuerdo con un segundo proceso de asignación de bits, como respuesta a uno o más segundos parámetros de control, y obtener segundos valores estimados cuantificados cuantificando los valores estimados descuantificados, utilizando resoluciones de cuantificación basadas en números de bits asignados por el segundo proceso de asignación de bits, donde cada segundo factor de estimación está asociado con uno o más segundos valores estimados cuantificados, siendo estimado cada segundo factor de estimación cuantificado de acuerdo con su segundo factor de estimación asociado, representando cada segundo valor estimado cuantificado y su segundo factor de estimación asociado, un respectivo componente espectral; y
- ensamblar los segundos factores estimados cuantificados, los segundos factores de estimación y uno o más segundos parámetros de control, en una segunda señal codificada; caracterizado porque los segundos factores de estimación se obtienen a partir de los primeros factores de estimación, donde uno o más de los segundos factores de estimación difieren en valor de los correspondientes primeros factores de estimación.
2. Un método según la reivindicación 1, que
comprende la obtención de los uno o más primeros parámetros de
control y los uno o más segundos parámetros de control de la primera
señal codificada.
3. Un método según la reivindicación 2, en el
que los uno o más primeros parámetros de control se obtuvieron como
respuesta a los requisitos de velocidad binaria de la primera señal
codificada, y los uno o más segundos parámetros de control se
obtuvieron como respuesta a los requisitos de velocidad binaria de
la segunda señal codificada.
4. Un método según la reivindicación 1, que
comprende la obtención de los uno o más segundos parámetros de
control a partir de los segundos factores de estimación y de los
requisitos de velocidad binaria de la segunda señal codificada.
5. Un método según la reivindicación 1, en el
que el primer proceso de asignación de bits se realiza de acuerdo
con una primera velocidad binaria para la primera señal codificada,
y el segundo proceso de asignación de bits se realiza de acuerdo
con una segunda velocidad binaria para la segunda señal codificada
que es igual a la primera velocidad binaria.
6. Un método según la reivindicación 1, que
comprende la generación de información espectral codificada,
realizando un proceso de codificación que responde a uno o más de
los valores estimados descuantificados.
7. Un método según la reivindicación 6, en el
que el proceso de codificación genera los segundos factores de
estimación realizando una o más técnicas de codificación a partir
del conjunto compuesto por la formación de matrices, deshacer las
matrices, acoplamiento, desacoplamiento, formación de factores de
estimación para la regeneración de componentes espectrales y la
regeneración de componentes espectrales.
8. Un transcodificador para transcodificar la
información de audio codificada, donde el transcodificador
comprende:
- medios (32) para recibir una primera señal codificada que transporta primeros valores estimados cuantificados y primeros factores de estimación que representan componentes espectrales de una señal de audio, donde cada primer factor de estimación está asociado con uno o más primeros valores estimados cuantificados, siendo estimado cada primer valor estimado cuantificado de acuerdo con su primer factor de estimación asociado, y donde cada primer valor estimado cuantificado y su primer factor de estimación asociado representan un respectivo componente espectral;
- medios (32; 35) para obtener los segundos factores de estimación;
- medios (33) para asignar bits de acuerdo con un primer proceso de asignación de bits, como respuesta a uno o más primeros parámetros de control, y obtener valores estimados descuantificados a partir de los primeros valores estimados cuantificados, descuantificando de acuerdo con resoluciones de cuantificación basadas en números de bits asignados por el primer proceso de asignación de bits, donde cada segundo factor de estimación está asociado con uno o más segundos valores estimados cuantificados, siendo estimado cada segundo valor estimado cuantificado de acuerdo con su segundo factor de estimación asociado, representando cada segundo valor estimado cuantificado y su segundo factor de estimación asociado, un respectivo componente espectral;
- medios (36) para asignar bits de acuerdo con un segundo proceso de asignación de bits, como respuesta a uno o más segundos parámetros de control, y obtener segundos valores estimados cuantificados cuantificando los valores estimados descuantificados, utilizando resoluciones de cuantificación basadas en números de bits asignados por el segundo proceso de asignación de bits; y
- medios (37) para ensamblar los segundos valores estimados cuantificados, los segundos factores de estimación y uno o más segundos parámetros de control en una segunda señal codificada;
caracterizado porque los
medios (32; 35) para obtener los segundos factores de estimación
obtienen los segundos factores de estimación a partir de los
primeros factores de estimación, donde uno o más de los segundos
factores de estimación difieren en valor de los correspondientes
primeros factores de
estimación.
9. Un transcodificador según la reivindicación
8, que comprende medios (32) para obtener los uno o más primeros
parámetros de control y los uno o más segundos parámetros de
control, a partir de la primera señal codificada.
10. Un transcodificador según la reivindicación
9, en el que los uno o más primeros parámetros de control fueron
obtenidos como respuesta a los requisitos de velocidad binaria de la
primera señal codificada, y los uno o más segundos parámetros de
control fueron obtenidos como respuesta a los requisitos de
velocidad binaria de la segunda señal codificada.
11. Un transcodificador según la reivindicación
8, que comprende medios (32, 35) para obtener los uno o más
segundos parámetros de control, a partir de los segundos factores de
estimación y a partir de los requisitos de velocidad binaria de la
segunda señal codificada.
12. Un transcodificador según la reivindicación
8, en el que el primer proceso de asignación de bits se realiza de
acuerdo con una primera velocidad binaria para la primera señal
codificada, y el segundo proceso de asignación de bits se realiza
de acuerdo con una segunda velocidad binaria para la segunda señal
codificada, que es igual a la primera velocidad binaria.
13. Un transcodificador según la reivindicación
8, que comprende medios (35) para generar información espectral
codificada, realizando un proceso de codificación que responde a uno
o más valores estimados descuantificados.
14. Un transcodificador según la reivindicación
13, en el que el proceso de codificación genera los segundos
factores de estimación, realizando una o más técnicas de
codificación entre el conjunto compuesto por la formación de
matrices, deshacer las matrices, acoplamiento, desacoplamiento,
formación de factores de estimación para la regeneración de
componentes espectrales y la regeneración de componentes
espectrales.
15. Un medio que transporta un programa de
instrucciones ejecutables por un dispositivo, en el que la ejecución
del programa de instrucciones origina que el dispositivo realice el
método que se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a
7.
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