MXPA06011361A

MXPA06011361A - Codificador de canales multiples.

Info

Publication number: MXPA06011361A
Application number: MXPA06011361A
Authority: MX
Inventors: Gerard H Hotho; Erik G P Schuijers; Dirk J Breebaart; Machiel W Van Loon
Original assignee: Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2007-01-16
Also published as: JP5032977B2; KR101158698B1; ES2307160T3; CN102122509B; KR20070001208A; WO2005098821A2; BRPI0509113A; EP1735774A2; JP5311597B2; BRPI0509113B8; US7602922B2; JP2012191625A; ATE395686T1; DE602005006777D1; JP2007531913A; WO2005098821A3; BRPI0509113B1; RU2006139048A; RU2390857C2; US20070194952A1

Abstract

Se describe un codificador de canales multiples (10) para procesar senales de entrada (300, 310, 320, 330, 340) transportadas en N canales de entrada para generar senales de salida correspondientes (480, 490) transportadas en M canales de salida junto con datos parametricos complementarios (370, 430, 450); M y N son enteros en donde N>M. El codificador (10) incluye un mezclador descendente para mezclar descendentemente las senales de entrada (300, 310, 320, 330, 340) para generar senales de salida correspondientes (480, 490); el codificador tambien comprende un analizador para procesar las senales de entrada (300, 310, 320, 330, 340) para generar los datos parametricos (370, 430, 450), los datos parametricos describen diferencias mutuas entre los N canales de la senal de entrada para permitir la regeneracion durante la decodificacion de uno o mas de lo N canales de la senal de entrada a partir de los M canales de la senal de salida. El codificador (10) es capaz de proveer codificacion de datos altamente eficiente y tambien de estar en compatibilidad de reversa con decodificadores relativamente mas simples que tienen menos de N canales de salida de decodificacion. La invencion tambien se refiere a decodificadores con canales multiples.

Description

gana interés. Muchos usuarios actualmente son propietarios de equipo capaz de proveer reproducción de audio de cinco canales en sus hogares; de manera correspondiente, el contenido del programa de audio de cinco canales en portadores de datos adecuados está cada vez más disponible, por ejemplo, los tipos SACD y DVD antes mencionados de portadores de datos . Debido al gran interés en el contenido de programa de canales múltiples, la -codificación más eficiente de contenido de programa de audio de canales múltiples es un tema importante, por ejemplo, para proveer uno o más de calidad incrementada, tiempo de reproducción más largo e incluso más canales. Los codificadores capaces de representar información de audio espacial tales como para contenido de programa de audio por medio de descriptores paramétricos, son conocidos. Por ejemplo, en una publicación de patente -del PCT internacional publicada No. PCT/IB2003/002858 WO 2004/008805) , que codifica una señal de audio de canales múltiples se describen por lo menos un primer componente de señal (LF) , un segundo componente de señal (LR) y un -tercer componente de señal (RF) . Esta codificación utiliza un método que comprende los pasos de: (a) codificar el primer y segundo componentes de señal mediante el uso de un primer codificador paramétri-co para generar una primera señal codificada (L) y un primer conjunto de parámetros de codificación (P2) ; (b) codificar la primera señal codificada (L) y una señal adicional (R) mediante el uso de un segundo codificador paramétrico para generar una segunda señal codificada (T) y un segundo conjunto de parámetros de codificación (Pl) en donde la señal adicional (R) es impulsada desde por lo menos el tercer componente de señal (RF) ; y (c) representar la señal de canales múltiples por lo menos mediante una señal codificada resultante (T) derivada de por lo menos la segunda señal codificada (T) , el primer conjunto de parámetros de codificación (P2) y el segundo conjunto de parámetros de codificación (Pl) . Las descripciones paramétricas de señales de audio han ganado interés en años recientes debido a que se ha mostrado que la transmisión de parámetros cuantificados que describen señales de audio requieren relativamente poca capacidad -de transmisión. Estos parámetros cuantificados son capaces de ser recibidos y procesados en decodificadores para regenerar señales de audio perceptualmente sin diferir significativamente de sus señal-es de audio originales correspondientes . Los codificadores de canales múltiples contemporáneos gañeran datos codificados de salida a una velocidad de bits que alcanza una escala sustancialmente lineal con un número de canales de audio transportados en los datos codificados de salida. Esa característica incluye canales adicionales problemáticos debido a que la duración de la reproducción para una capacidad de almacenamiento de portador de datos dada o calidad de representación de audio tendría que ser sacrificada por consiguiente para acomodar ¦ más canales.

BREVE DESCRIPCION DE IA INVENCION Un objeto de la presente invención es proveer un codificador de canales múltiples que es operable para proveer una codificación más eficiente de contenido de datos de canales múltiples, por ejemplo contenido de datos de audio de canales múltiples. Los inventores han apreciado que, al usar métodos de codificación apropiados, los datos codificadores de salida son capaces de transportar información correspondiente a, por ejemplo, contenido de programa de audio de cinco canales, mientras usa una velocidad de bits convencionalmente requerida para transportar contenido de programa de audio de dos canales, a saber estéreo. Por lo tanto, de conformidad con un aspecto de la presenté invención, se provee un codificador de canales múltiples dispuesto para procesar señales de entrada transportadas en N canales de entrada para generar -señales de salida correspondientes transportadas en M canales de salida junto con datos paramétricos de tal manera que M y N son enteros y N es mayor que M, el codificador incluye: (a) , un mezclador descendente para mezclar descendentemente las señales de entrada para generar señales de salida correspondientes; y (b) un analizador para procesar las señales de entrada ya sea durante el mezclado descendente o como un proceso separado, el analizador es operable para generar los datos paramétricos complementarios a las señales de salida, los datos paramétricos describen diferencias mutuas entre los N canales de la señal de entrada para permitir sustancialmente la regeneración durante la decodificación de uno o más de los N canales de la señal de entrada a partir de los M canales de la señal de salida, las señales de salida están en una forma compatible para reproducción en decodificadores que proveen para N o para menos de N canales de salida para permitir compatibilidad de reversa. La invención es ventajosa en cuanto que el codificador de canales múltiples es «capaz de codificar de manera más eficiente las señales de entrada de canales múltiples en una corriente de salida que, por ejemplo, puede hacerse compatible con un aparato de reproducción estéreo de dos canales. La compatibilidad de reversa del codificador con tipos anteriores -de decodificador correspondiente se provee en tres formas: (a) las señales mezcladas descendentemente de salida desde el codificador se generan de tal manera - que la reproducción de estas señales, a saber sin procesamiento o decodificación adicional, da por resultado una imagen espacial que es una buena aproximación, por ejemplo, una imagen espacial de 5 canales, dadas las limitaciones de un número limitado correspondiente de bocinas. Esto asegura apropiadamente la compatibilidad de reproducción de reversa; (b) parámetros espaciales asociados con las señales mezcladas descendentemente se colocan en la porción de datos subordinados de la corriente de bits. Un decodificador que no es capaz de decodificar la porción de datos subordinados aún puede ser capaz de decodificar la señal transmitida. Esta propiedad asegura la compatibilidad de decodificación de reversa; y (c) parámetros almacenados en la parte subordinada de la corriente de bits y la -estructura de decodificador se formulan de tal manera que un decodificador paramétrico es capaz de regenerar señales de 2, 3 y 4 canales apropiadas. Esta propiedad provee flexibilidad en términos de sistema de reproducción utilizado, y por lo tanto provee compatibilidad de reversa con sistema de 2, 3 y 4 canales. Preferiblemente, en el codificador, el analizador incluye medios de procesamiento para convertir las señales de entrada por medio de transformación desde un dominio temporal hasta un dominio de frecuencia y para procesar estas señales de entrada transformadas para generar los datos paramétrico . El procesamiento de señales de entrada en un dominio de frecuencia es de beneficio para proveer codificación eficiente dentro del codificador. Muy preferiblemente, en el codificador, por lo menos uno del mezclador descendente y analizador están dispuestos para procesar las señales de entrada como una secuencia de mosaicos de tiempo-frecuencia para generar señales de salida. Preferiblemente, en el codificador, los mosaicos se obtienen por transformación de ventanas de análisis mutuamente traslapables . El traslape permite mejor continuidad y reduce de esta manera artefactos de codificación cuando las señales de salida son subsecuentemente decodificados para regenerar una representación de las señales de entrada. Preferiblemente, el codificador incluye un codificador para procesar las señales de entrada para generar M canales de datos de audio intermedios para incluirse en M señales de salida, el analizador está dispuesto para producir información en los datos paramétricos en relación a por lo menos uno de: (a) relaciones de potencia de señal de entrada de inter-canal o diferencias de nivel logarítmico; (b) coherencia de inter-canal entre las señales de entrada; (c) una relación de potencia entre las señales de entrada de uno o más canales y una suma de potencias de las señales de entrada de uno o más canales; y (d) diferencias de fase o diferencias de tiempo entre pares de señales. Muy preferiblemente, las diferencias de fase en d) son diferencias de fase promedio. Preferiblemente, en el codificador, el cálculo de por lo menos una de las diferencias de fase, los -datos de coherencia y las relaciones de potencia es seguido por análisis de componentes principales (PCA) y/o alineación de fase inter-canal para generar señales de salida. Preferiblemente, para proveer una estrecha semejanza a las señales de entrada originales cuando los datos de entrada son regenerados, en el codificador, por lo menos una de las señales de entrada transportadas en los N canales corresponde a un canal de efectos. Preferiblemente, el codificador está adaptado para generar las señales de salida en una forma adecuada para reproducción con el uso de sistemas de reproducción convencionales . De conformidad con un segundo aspecto de la invención, se provee un método de codificación de señales de entrada transportadas en N canales de - - entrada, en un codificador de canales múltiples para generar señales de salida correspondientes transportadas en M canales de salida junto con datos paramétricos^ de tal manera que M y N son enteros y N es mayor que M, el método incluye los pasos de: (a) mezclar descendentemente las señales -de entrada para generar las señales de salida correspondientes; y (b) procesar en un analizador las señales de entrada ya sea cuando son mezcladas descendentemente o por separado, el procesamiento provee datos paramétricos complementarios a las señales de salida, los datos paramétricos describen diferencias mutuas entre los N canales de datos de entrada para permitir sustancialmente la regeneración de los N canales de señal de entrada desde los M canales de señal de salida durante la decodificación, las señales de salida están en una forma compatible para reproducción en decodificadores que proveen para N o para menos de N canales de salida. Preferiblemente, el método está- adaptado para codificar señales de entrada correspondientes a 5 canales y generar las señales de salida y datos paramétricos en una forma compatible con uno o más de los decodificadores estéreo de 2 canales correspondientes, decodificadores de 3 canales y decodificadores de 4 canales.

Preferiblemente, en el método, el procesamiento incluye convertir . las señales de - entrada por medio de transformación desde un dominio temporal a un dominio de frecuencia . Preferiblemente, en el método, por lo menos una de las señales de entrada es procesada como una secuencia de mosaicos de tiempo-frecuencia para generar las señales de salida . Preferiblemente, en el método, los mosaicos corresponden a ventanas de análisis mutuamente traslapabl-es. Preferiblemente, el método incluye un paso de usar un codificador para procesar las señales de entrada para generar M canales de datos de audio intermedios para incluirse en las señales de salida, el codificador está dispuesto para producir información en los datos paramétricos en relación a por lo menos uno de: (a) relaciones de potencia de señal* de entrada de inter-canal o diferencias de nivel logarítmico; (b) coherencia de inter-canal entre las señales de entrada; (c) una relación de potencia entre las señales de entrada de uno o más canales y una suma de potencias de las señales de entrada de uno o más canal-es; y (d) diferencias de fase o diferencias de tiempo entre pares de señales .

Muy preferiblemente, las diferencias de fase en (d) son diferencias de fase promedio. Preferiblemente, en el método, el cálculo de por lo menos una de las diferencias de nivel, los datos de coherencia y relación de potencia es seguido de análisis de componente principal y/o alineación de fase para generar las señales de salida. Preferiblemente, en el método, por lo menos nina de las señales de entrada transportadas en los N . canales corresponde a un canal de efecto. De conformidad con un tercer aspecto de la invención, se provee un contenido de datos codificados provistos almacenado en un portador de datos, el contenido de datos es generado con el uso del método de conformidad con el segundo aspecto de la invención. De conformidad con un . cuarto aspecto de la invención, se provee un decodificador operable para decodificar datos de salida codificados como son generados por un codificador de conformidad con el primer aspecto de la invención, los datos de salida codificados comprenden M canales y datos paramétricos asociados generados a partir de señales de entrada de N canales de tal manera que M < N en donde M y N son enteros, el decodificador incluye un procesador : {a) para recibir los datos de salida codificados y convertirlos desde un dominio de tiempo hasta un dominio de frecuencia; (b) para aplicar los datos paramétricos en el dominio de frecuencia para extraer el contenido de ios M canales para regenerar a partir de los M canales el contenido de datos regenerados correspondiente a señales de entrada de uno o más de N canales no directamente incluidos en u omitidos desde los datos de salida codificados; y (c) para procesar el contenido de datos regenerados para producir una o más de las señales de entrada regeneradas de N canales en una o más salidas del decodificador. Preferiblemente, en el decodificador, el procesador es operable para aplicar un filtro de decorrelación de todo paso para obtener versiones decorrelacionadas de señales para usarse en la regeneración de una o más señales de entrada de N canales del decodificador . Preferiblemente, en el decodificador, el procesador s operable para aplicar rotación de codificador inversa para dividir señales de los M canales y versiones decorrelacionadas de las mismas en sus componentes constituyentes para regenerar una o más señales de entrada de N canales en el decodificador . Se apreciará que las características de la invención son susceptibles de ser combinadas en cualquier combinación sin apartarse del alcance de la invención.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Las modalidades de la invención se describirán ahora, a manera de ejemplo únicamente, con referencia a las siguientes figuras en donde: La figura 1 es un diagrama esquemático de un primer codificador de canales múltiplas de conformidad con la invención; la figura 2 es un diagrama esquemático de un segundo codificador de canales múltiples de conformidad con la invención que incluye proveer efectos, por ejemplo, efectos de baja frecuencia, y la figura 3 es un diagrama esquemático de un decodificador de canales múltiples de conformidad con la invención, el decodificador es complementario a los codificadores de las figuras 1 y 2 y capaz de decodificar datos de salida provistos desde los codificadores.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION A fin de mejorar la codificación ejecutada dentro de un codificador de canales múltiples provisto con N canales de datos de entrada y dispuesto para codificar los datos de entrada para generar una corriente de datos de salida codificados correspondientes, los inventores han contemplado que el codificador es benéficamente operable: (a) para mezclar descendentemente los datos de entrada de los N canales en los M canales de tal manera que M<N; y (b) para generar una cantidad relativamente pequeña de datos superiores paramétricos para combinarse con datos de los M canales cuando se genera la corriente de datos de salida, los datos paramétricos están dispuestos para permitir la reconstrucción de datos correspondiente a los N canal-es en un decodificador subsecuente suministrado con la corriente de datos de salida. Por ejemplo, el codificador de canales múltiples es un codificador de cinco canales a saber N = 5. El codificador de cinco canales está configurado para mezclar descendentemente datos correspondientes a cinco canales de entrada para generar dos canales de datos intermedios, a saber M = 2. Más aún, el codificador de cinco canales es operable para generar datos superiores paramétricos asociados para combinar con datos de los dos canales para generar la corriente de datos de salida, los datos paramétricos son suficientes para permitir al decodificador reconstruir una representación de cinco canales de entrada. El decodificador es de beneficio en cuanto que es capaz de ser compatible en reversa para soportar situaciones en donde N = 2, 3, 4, a saber compatible en reversa con situaciones de salida de 2 canales, 3 canales y 4 canales. En una modalidad preferida de la invención, un codificador es operable para procesar N canales de datos de entrada. Los N canales de entrada preferiblemente corresponden a un canal de datos de audio central, un canal de datos de audio frontal izquierdo, un canal de datos de audio posterior izquierdo, un canal de datos de audio frontal derecho y un canal de datos de audio posterior derecho; estos cinco canales son capaces de crear una distribución tridimensional evidente de sonido apropiado -para reproducción de contenido de programa de tipo de cine en «1 hogar. Los N canales de datos de entrada son mezclados descendentemente en dos canales de datos de audio intermedios, por ejemplo codificados mediante el uso de un codificador de audio estéreo contemporáneo. El codificador utiliza benéficamente análisis de componente principal y/o alineación de fase de los canales de datos frontal izquierdo y posterior izquierdo. El codificador también está dispuesto para utilizar un análisis de componente principal separado y/o alineación de fase en los canales de entrada frontal derecho y posterior derecho. Más aún, el codificador -es operable para generar datos superiores paramétricos que incluyen información relacionada con lo siguiente: (a) diferencias de nivel de intercanal entre los canales de datos frontal izquierdo y posterior izquierdo; (b) diferencias de nivel de intercanal entre los datos frontal derecho y posterior derecho; (c) datos de coherencia intercanal relacionados con los canales frontal izquierdo y posterior izquierdo; (d) datos de coherencia de intercanal relacionados con los canales frontal derecho y posterior derecho; y (e) una relación de potencia entre el canal de datos central y una ' zona de potencias de los canales de datos frontal izquierdo, posterior izquierdo, frontal derecho y posterior derecho. Los dos canales de datos intermedios y los datos superiores paramétricos se combinan para generar datos de salida codificados desde el codificador. Opcionalmente, los datos relacionados con las diferencias de fase de intercanal y preferiblemente diferencias de fase global entre los canales de datos frontal izquierdo y posterior izquierdo por una parte, y los canales de datos frontal derecho y posterior derecho por otra parte se incluyen en los datos de salida codificados desde el codificador. El análisis paramétrico realizado en (a) a (e) con respecto a esta modalidad de ejemplo de la invención preferiblemente implica análisis temporal y de frecuencia; muy preferiblemente, el análisis se realiza a manera de mosaicos de tiempo-frecuencia como se dilucidará posteriormente. La operación del codificador en la modalidad preferida de la invención se describirá ahora con mayor detalle en términos de sus funciones matemáticas asociadas con referencia a la figura 1 cuyas partes y señales se definen como se provee en la tabla 1.

TABLA 1 10 Codificador 320 Señal central, Sc 20 Primer canal 330 Señal frontal derecha, Srf 30 Segundo canal 340 Señal posterior derecha, Srr 40 Tercer canal 350 Señal transformada frontal izquierda, TSlf 100 Unidad de segmento y 360 Señal transformada posterior transformación izquierda, TSir 110 Unidad de análisis de 370 Primer conjunto de parámetros, parámetros PS1 120 Unidad de vector de 380 Señal intermedia izquierda, LI parámetros a mezclado descendente 130 Unidad de mezclado 400 Señal intermedia central, CI descendente 140 Unidad de segmento y 410 Señal transformada frontal transformación derecha, TSrf 150 Unidad de segmento y 420 Señal transformada posterior transformación derecha, TSrr 160 Unidad de análisis de 430 Segundo conjunto de parámetros parámetros, PS2 170 Unidad de vector de 440 Señal intermedia derecha, Rl parámetros a mezclado descendente 180 Unidad de mezclado 450 Tercer conjunto de parámetros, descendente PS3 200 Unidad de mezclado y' 460 Señal de pre-salida derecha, extracción de parámetros PRsal da 210 Unidad de transformación 470 Señal de pre-salida izquierda, inversa y OLA PLsalida 300 Señal de entrada frontal 480 Señal de salida derecha, RSaiida izquierda, Sif 310 Señal de entrada posterior 490 Señal de salida izquierda, izquierda, Sir Lsalida En la figura 1, se muestra un codificador indicado generalmente con el número 10. El codificador 10 comprende primer, segundo y tercer canales de entrada 20, 30, 40 respectivamente. Las señales de salida 380, 400, 440, a saber LI, CI, RI, de estos tres canales 20, 30, 40 respectivamente son acoplados a una unidad de mezclado y extracción de parámetros 200. La unidad de extracción 200 comprende señales de pre-salida derecha e izquierda asociadas 460, 470, a saber PRsaiida / PLsai da que están conectadas a una unidad de transformación inversa y OLA 210 para generar señales de salida derecha e izquierda 480, 490 a saber Rsaiida r Lsalida respectivamente. El primer canal 20 que incluye un segmento y unidad de transformación 100 para recibir señales de entrada frontal izquierda y posterior izquierda 300, 310 respectivamente, a saber Sif, Sir. Correspondientemente las señales frontal izquierda y posterior izquierda 350, 360, a saber TSif, TSir, se acoplan a una unidad de mezclado descendente 130 del canal 20 y también a una unidad de análisis, de parámetros 110 del canal 20. Una primera señal de conjunto de parámetros 370, a saber PS1, se acopla a una entrada de la unidad de conversión de vector de parámetro-a-mezclado descendente 120 cuya salida correspondiente es acoplada' a la unidad de mezclado descendente 130. El segundo canal 30 incluye una unidad de segmento y transformación 140 dispuesta para recibir una señal de entrada central 320, a saber Sc. La señal intermedia central 400, a · saber CI, es acoplada de la unidad de transformación 140 a la unidad de extracción de parámetro 200 como se describe en lo anterior. El tercer canal 40 incluye una unidad de segmento y transformación 150 para recibir señales de entrada frontal derecha y posterior derecha 330, 340 respectivamente, a saber Srf/ Srr. Las señales transformadas frontal derecha y posterior derecha 410, 420, a saber TSrf, TSrr, se acoplan a una unidad de mezclado descendente 180 del canal 40, y también a una unidad de análisis de parámetros 160 del canal 40. Una segunda señal de conjunto de parámetros 430, a saber PS2 , es acoplada a una entrada de la unidad de conversión de vector de parámetro-a-mezclado descendente 170 cuya salida correspondiente es acoplada a la unidad de mezclado descendente 180. La unidad de extracción de parámetro 200 está dispuesta para recibir la señal 380, 400, 440 de los canales 20, 30, 40 para generar la tercera salida de fijación de parámetro 450, a saber PS3, así como las señales de pre-salida 470, 460, a saber PRsaiicia, PLsaiiaa de la unidad OLA 210. El codificador 10 es susceptible de ser puesto en práctica en hardware dedicado. Alternativamente, el codificador 10 se puede basar en hardware de computadora dispuesto para ejecutar software para poner en práctica funciones de procesamiento del codificador 10. Como una alternativa adicional, el codificador 10 se puede poner en práctica mediante una combinación de hardware dedicado acoplado a hardware de computadora que opera bajo control de software. La operación del codificador 1? se describirá ahora con referencia a la figura 1. Las señales Sif[n], Sif[n], Srf[n], Srr[n] describen formas de ondas temporales discretas para señales de audio frontal iz<guierda, posterior izjuierda, frontal derecha, posterior derecha y -central respectivamente. En los canales 20, 3?, 40, estas cinco señales son segmentadas mediante «1 uso de una s-egmentación común, preferiblemente mediante el uso de ventanas de análisis traslapables . Subsecuentemente, cada segmento es convertido de un dominio temporal a un dominio de frecuencia mediante el uso de una transformación compleja, por ejemplo una transformación de Fourier o tipo equivalente de transformación; alternativamente, estructuras de banco de filtro complejas, por ejemplo puestas en práctica mediante el uso de por lo menos uno de hardware o simulado en software, utilizado para obtener mosaicos de tiempo/frecuencia. Ese procesamiento de señal da por resultado representaciones de sub-banda segmentada en las señales de entrada en el dominio de frecuencia denotado por Lf[k], Lr[k], Rf[k], Rr[k], C[k] -en donde un parámetro k denota un índice de frecuencia, L denota izquierda, R denota derecha, f denota frontal, r denota posterior y C denota central. En la unidad de extracción de parámetro 200, el procesamiento de datos es ejecutado en un primer paso para estimar parámetros relevantes entre señales frontal izquierda y posterior izquierda. Estos parámetros incluyen una diferencia de nivel IIDL, una diferencia de fase IPDL y una coherencia ICCL. preferiblemente la diferencia -de fase IPDL corresponde a una diferencia de fase promedio.- Más aún, estos parámetros IIDL, IPDL e ICCL se calcula como se provee en las ecuaciones 1 a 3 (ecuación 1 a 3) : ¿H¾,«10Iogld Ec.l en donde un símbolo * denota un conjugado completo. Los procedimientos descritos por las ecuaciones 1 a 3 también se repiten para señales frontal derecha y posterior derecha, el procesamiento da por resultado parámetros correspondientes IIDR, IPDR e IICCR relacionados con la diferencia de nivel, la diferencia de fase y coherencia respectivamente. En la unidad de conversión de vector de parámetro a mezclado descendente 120, el procesamiento de datos es ejecutado en un segundo paso para completar pesos complejos para el mezclado descendente de las dos señales frontal izquierda Lf y frontal izquierda Lr. En la modalidad preferida, el vector de mezclado descendente enviado a la unidad de mezclado descendente 130 está dispuesto para aumentar al máximo la energía de la señal cíe mezclado descendente Y[k] al aplicar una rotación a del espacio de señal de entrada y/o alineación de fase compleja. El mezclado descendente se aplica como sigue. Las dos señales Lf y Lr · son giradas para obtener una señal dominante Y[k] y una señal residual correspondiente Q[k] que usa un ángulo de rotación a que aumenta al máximo la energía de la señal dominante Y[k] como se usa en la ecuación 4 (Ecuación 4) : en donde un ángulo ¦ OPDL denota un ángulo de rotación de fase global, mientras que la diferencia de fase IPDL se calcula para asegurar una alineación de fase máxima de las dos señales Lf, Lr. El ángulo de rotación a se calcula a partir de los parámetros extraídos mediante el uso de la ecuación 5 y 6 (Ecuación 5 y 6) : Ec.5 g ¦I JWL en donde£ = 10 Ec.6 La señal Q[k] de la ecuación 4 es subsecuentemente descartada en la unidad de extracción de parámetro 200, la señal Y[k] es llevada a escala por un escalar ß para obtener la señal L[k] de tal manera que la señal L[k] tiene una potencia similar a la de la señal Q[k] más la potencia de la señal Y[k]; en otras palabras, la señal Q[k] es descartada mientras una pérdida correspondiente en potencia de señal que surge es compensada al escalar la señal Y[k]. El escalar ß se puede calcular con el uso de las ecuaciones 7 y 8 (Ecuación 7 Y 8) . en donde El primer y segundo pasos se repiten para los- pares de señal frontal derecha y posterior derecha, lo que da por resultado en la generación de la señal correspondiente R[k] . Cabe notar que el uso de rotación de PCA puede ser evitado al usar un valor fijo para el ángulo de rotación a. Un tercer paso de procesamiento ejecutado dentro del codificador 10 implica el centrado de la señal C[k] tanto en la señal L[k] como en la señal R[k] lo que da por resultado la. generación de pre-salida 470, 4*60 respectivamente, a saber PLsaiida PRsaiida- Ese mezclado es ejecutado de conformidad con la ecuación 9 (Ecuación 9) Ec.9 En donde un parámetro e denota un peso que determina la resistencia de la señal C[k] en mezclado asociado con la ecuación 9, por ej-emplo, típicamente, e = 0.707. Preferiblemente, las combinaciones respectivas de L, C y R están alineadas en términos de fase, de otra manera ocurriría cancelación de fase. Un parámetro IIDC que describe la potencia de señal C con respecto a la potencia de señales L y R se puede calcular a partir de la ecuación 10 (Ecuación 10) : lOloglül Ec. 10 El procedimiento anterior que comprende el primer, segundo y tercer pasos antes mencionados se repite en el codificador 10 para cada mosaico de tiempo/frecuencia. Las señales PLsaiida . k] y P saiida í k] son-subsecuentemente transformadas en el codificador a un dominio temporal y combinadas con segmentos previos mediante el uso de un tipo de traslape-adición de la suma para generar las señales -de -salida antes mencionadas 490, 450 respectivamente, a Saber Lsai da, Rsalida- Los datos .de salida del codificador 10 son susceptibles de ser comunicados por medio de una red de comunicación, por ejemplo mediante la Internet u otra red de transmisión similar. Alternativamente, o adicionalmente, los datos de salida son capaces de ser transportados por medio de un portador de datos, por ejemplo un disco de datos óptico DVD u otro tipo similar de medio portador de datos. Los datos de salida del codificador 10 son capaces de ser decodificados en decodificadores compatibles con el codificador 10, por ejemplo en un decodificador indicado generalmente con el número 800 en la figura 3. El decodificador 800 incluye una unidad de procesamiento de datos 810 para someter señales de salida 480, 490 y datos de parámetro asociados 370, 430, 450, 690 recibidos desde los codificadores 10, 600 a varias operaciones matemáticas para generar señales de salida decodificadas correspondientes (DOP) . A fin de proveer compatibilidad de reversa, los decodificadores pueden ser por lo menos uno de un aparato estéreo de 3 canales y 5 canales. En un decodificador de tipo estéreo compatible con el codificador 1?, a saber en donde el decodificador 800 incluye sólo dos salidas decodificadas para DOP, el decodificador de tipo estéreo que tiene dos canales de reproducción, las señales -Rsaiiia, saiida provistas desde el codificador 10 son reproducidas en el decodificador de tipo estéreo en dos canales de reproducción sin que se realice procesamiento adicional. En un decodificador de 3 canales compatible con el codificador 10, el decodificador que tiene tres canales de reproducción, a saber en donde el decodificador 800 incluye tres salidas decodificadas para OOP, las dos señales -Rsaiida Lsaiida por ejemplo leídas de un portador de datos tal como un disco óptico de DVD, son segmentadas y después transformadas al domino de frecuencia antes mencionado.' Las señales recreadas correspondientes L[k], R[k] y C[k] son después derivadas mediante el uso de las ecuaciones 11 a 16 {Ecuación 11 a 16) : en donde OS te Ec. 12 £ Ec. 13 *i -?*M*'[*] Ec.15 Las señales de audio de tres canales para apreciación para el usuario son después derivadas de las señales L[k], R[k] y C[k] de una manera similar a la -descrita en lo anterior. En un decodificador de cinco canales compatible con el codificador 10, a saber el decodificador 800 -que provee cinco salidas decodificadas, se utiliza una reconstrucción de reproducción de tres canales como se describe en lo anterior, lo que da por resultado la regeneración de las señales L[k], R[k] y C[k] en el decodificador . En el decodificador de cinco canales, se ejecuta un paso adicional que implica la división de la señal L[k] en sus componentes constituyentes, a saber un componente frontal izquierdo Lf[k] y un componente posterior izquierdo Lr[k]; de manera similar, la señal R[k] es también dividida en sus componentes constituyentes, a saber un componente frontal derecho Rf[k] y un componente posterior derecho Rr[k]. Esta división de señales utiliza una operación de rotación de codificador inversa complementaria a la rotación realizada en el codificador 10 como se describe en lo anterior. La señal dominante Y[k] y la señal residual Q[k] requerida para la rotación inversa se derivan en el decodificador de cinco días con el uso de ecuaciones 17 y 18 (Ecuación 17, 18) : en donde y~ arelaní]]zK para los cuales el parámetro µ es anteriormente definido en las ecuaciones 8 (Ecuación 8) en lo anterior. En la ecuación 17, H[k] denota un filtro de correlación de todo paso para obtener una versión de correlación de la señal L[k] . Subsecuentemente, las señales Lf [k] y Lr[k] son generadas mediante el uso de una función de rotación del codificador inversa como se describe mediante la ecuación 19 (Ecuación 19) : Un procesamiento similar también se apli-ca para componentes de canal de mano derecha.

En un decodificador de cuatro canales compatible con el codificador 10, el decodificador de cuatro canales es operable para decodificar primero cinco canales de una manera parecida a la utilizada en el decodificador de cinco canales antes mencionado para generar cinco señales de audio Su, Sir, Srf/ y Sc. Posteriormente, un simple mezclado ocurre de conformidad c-on las ecuaciones 20 y 21 (Ecuación 20, 21) para generar señales -de audio frontal izquierda y frontal derecha, Sif,reproducción, Srf,reproducción para apreciación para el usuario: ^^ reproducción = "^"(F^ EC.20 reproducción ~ + q$c Ec.21 en donde un coeficiente q = 0.707 El coeficiente q asegura para el decodificador de cuatro canales que la potencia total de los componentes de señal central es sustancialmente constante, independientemente de la reproducción a través -de una sola bocina central o como una fuente de sonido aparente de fantasma para el usuario creada por las bocinas frontal izquierda y frontal derecha acopladas al decodificador de cuatro canales. Se apreciará que las modalidades d-e la invención descritas en lo anterior son susceptibles a ser modificadas sin apartarse del alcance de la invención como se define mediante las reivindicaciones anexa-s .

Los inventores han identificado que el codificador 10 no soporta la codificación de un canal de efectos (LFE) , por ejemplo un canal de efectos de baja frecuencia. El canal LFE es de beneficio, por ejemplo, para trasportar efectos de sonido tales como información del sonido de truenos o información de sonidos de explosión que benéficamente acompaña la información visual simultáneamente presentada a los usuarios en, por ejemplo, un sistema de cine en -el hogar. Por lo tanto, los inventores han apreciado en una modalidad de la presente invención que es benéfico modificar el codificador 10 para mejorar su segundo canal 30 y de esta manera generar un codificador como se ilustra en la figura 2 y como se indica en la misma generalmente con -el número €00. Opcionalmente, el canal LFE tiene- una anchura de banda de frecuencia relativamente restringida de sustancialmente 120 Hz, aunque también las anchuras de banda relativamente mayores selectivas son capaces de ser acomodadas. El codificador €00 es generalmente similar al codificador 10 excepto que el segundo canal 30 del codificador 600 es proporcionado con una unidad de análisis de parámetros 630, una unidad de vector de parámetro a mezclado descendente 640 y una unidad de mezclado descendente 650 conectada de una manera similar a componentes correspondientes del primer y tercer canales 20, 40 respectivamente; el canal 30 del codificador 600 es operable para producir un cuarto conjunto de parámetros 690 a saber PS4 . Más aún el segundo canal 30.del . codificador 600 incluye una entrada de efectos de baja frecuencia (Ife) 610 para recibir una señal de efectos de baja frecuencia Sife, y también una entrada 620 para recibir la señal central antes mencionada Sc. Preferiblemente, el procesamiento de la señal Sife se limita a una anchura de banda de frecuencia de 120 Hz de frecuencia de sub-audio ascendentes y por lo tanto es potencialmente adecuado para bocinas de tipo sub-altavoz contemporáneas. Sin embargo, las modalidades -de la invención son susceptibles de ser puestas en práctica con el segundo canal 30 que tiene una anchura de banda mucho mayor que 120 Hz, por ejemplo para proveer información de señal de alta frecuencia correspondiente a sonidos en forma de impulso. La inclusión de información de efecto de baja frecuencia en la salida del codificador 600 requiere el uso de parámetros adicionales en comparación con el codificador 10 . Una señal presentada a la entrada 610 es analizada en el codificador 600 para determinar parámetros representativos correspondientes que son analizados en un mosaico en tiempo/frecuencia de una manera similar a otras señales de audio antes mencionadas procesadas a través del codificador 10 . Los decodificadores correspondientes están dispuestos preferiblemente para incluir características adicionales para decodificar la información de baja frecuencia para regenerar, por ejemplo, una señal adecuada para amplificación para impulsar bocinas del sub-altavoz de audio en sistemas de cine en el hogar. En las reivindicaciones anexas, los números y otros símbolos incluidos dentro de corchetes se incluyen para ayudar a entender las reivindicaciones y no se pretende limitar el alcance de las reivindicaciones de alguna manera. Expresiones tales como "comprende", "incluye", "incorpora", "contiene", "es" y "tiene" -se han de considerar de una manera no exclusiva cuando interpretan la descripción y sus reivindicaciones asociadas, a saber construidas para permitir que también estén presentes otros elementos -o componentes que no son explícitamente definidos. También se debe considerar la referencia en singular como una referencia en plural y viceversa. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en Las siguientes reivindicaciones . 1. Un codificador de canales múltiples dispuesto para procesar señales de entrada transportadas en N canales de entrada para generar señales de salida correspondientes transportadas en M canales de salida junto con datos paramétricos de tal manera que M y N son enteros y N es mayor que M, el codificador caracterizado por<iue incluye: (a) un mezclador descendente para mezclar descendentemente las señales de entrada para generar señales de salida correspondientes; y {b) un analizador para procesar las' señales de entrada ya sea durante el mezclado descendente o como un proceso separado, el analizador es operable para generar los datos paramétricos complementarios a las señales de salida, los datos paramétricos describen diferencias mutuas entre los N canales de la señal de entrada para permitir sustancialmente la regeneración durante la decodifi ación de uno o más de los N canales de la señal de entrada a par-tir de los M canales de la señal de salida, las señales de -salida están en una forma compatible para reproducción en decodificadores que proveen para N o pa a menos de N -canales de salida para permitir compatibilidad de reversa. 2 . ' El codificador de " conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque es de 5 canales dispuesto para generar las señales de salida y datos paramétricos en una forma compatible con por lo menos uno de los decodificadores estéreo de 2 canales, decodificadores de 3 canales y decodificadores ele 4 -canales correspondientes. 3. El codificador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el analizador incluye medios de procesamiento para convertir las señales de entrada por medio de transformación desde un dominio temporal hasta un dominio de frecuencia y para procesar estas señales de entrada transformadas para generar los datos paramétricos. 4. El codificador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque por lo menos uno del mezclador descendente y analizador están dispuestos para procesar las señales de entrada como una secuencia de mosaicos de tiempo-frecuencia para generar señales de salida. 5. El codifi-cador de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado por-que los mosai-cos se obtienen por transformación de ventanas de análisis mutuamente traslapables . 6. El codificador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye un codificador para procesar las señales de entrada para generar M canales de datos de audio intermedios para incluirse en M señales de salida, el analizador está dispuesto para producir información en los datos paramétricos en relación a por lo menos uno de: (a) relaciones de potencia de señal de entrada de inter-canal o diferencias de nivel logarítmico; (b) coherencia de inter-canal entre las señales de entrad ; (c) una relación de potencia entre las señales de entrada de uno o más canales y una suma de potencias de las señales de entrada de uno o más canales; y (d) diferencias de fase o diferencias de tiempo entre pares de señales . 7. El codificador de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque en (d) las diferencias de fase son diferencias de fase promedio. 8. El codificador -de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el cálculo de por lo menos una de las diferencias de fase, los -datos de coherencia y las relaciones de potencia es seguido por análisis de componentes principales (PCA) y/o alineación de fase inter-canal para generar N señales de salida. . El codificador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos una de las señales de entrada transportadas en los N canales corresponde a un canal de efectos. _..10_._ El codificador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque está adaptado para generar las señales de salida en una forma adecuada para reproducción con el uso de sistemas de reproducción convencionales . 11. Un método de codificación de señales de entrada transportadas en N canales de entrada en un codificador de canales múltiples para generar señales de salida correspondientes transportadas en M canales de salida junto con datos paramétricos de tal manera que M y N son enteros y N es mayor que M, caracterizado porque incluye los pasos ele: (a) mezclar descendentemente las señales de entrada para generar las señales de salida correspondientes; y (b) procesar en un analizador las señales de entrada ya sea cuando son mezcladas descendentemente o por separado, el procesamiento provee datos paramétricos complementarios a las señales de salida, los ciatos paramétricos describen diferencias mutuas entre los N canales de datos de entrada para permitir sustancialmente la regeneración de los N canales de señal de entrada desde los M canales de señal -de salida durante la decodificación, las señales de salida están en una forma compatible para reproducción en decodificadores que proveen para N -o para menos de N canales de salida. 12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque está adaptado para codificar señales de entrada correspondientes a 5 canales y generar las señales de salida y datos paramétricos en una forma compatible con uno o más de los decodificadores estéreo de 2 canales, decodificadores de 3 canales y decodificadores de 4 canales correspondientes . 13. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porgue el procesamiento incluye convertir las señales de entrada por medio de transformación desde un dominio temporal a un dominio de frecuencia. 14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porgue por lo menos una de las señales de entrada es procesada como una secuencia de mosaicos de tiempo-frecuencia para generar las señales de salida. 15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porgue los mosaicos corresponden a ventanas de análisis mutuamente traslapables . 16. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porgue incluye un paso de usar un codificador para procesar las señales de entrada para generar M canales de datos de audio intermedios para incluirse en las señales de salida, el codificador está dispuesto para producir información en los datos paramétricos en relación a por lo menos uno de: (a) relaciones de potencia de señal de entrada de inter-canal_o. diferencias de_ nivel_lpgarítmico; (£>) coherencia de inter-canal entre las señales de entrada ; (c) una relación de potencia entre las señales de entrada de uno o más canales y una suma de potencias de las señales de entrada de uno o más canales; y (d) diferencias de potencia o diferencias de tiempo entre pares de señales . 17. El método de conformidad con la reivindicación 16 , caracterizado porque las diferencias de potencia son diferencias de potencia promedio. 18 . El método de conformidad con la reivindicación 16 , caracterizado porque el cálculo de por lo menos una de las diferencias de potencia, los datos de coherencia y relación de potencia es seguido de análisis de componente principal (PCA) y/o alineación de fase de inter-canal para generar las señal-es de salida. 19. El método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado porque por lo menos una de las señales de entrada transportadas en los N canal-es corresponde a un canal de efecto. 20 . El contenido de datos codificados caracterizado porque es generado con el uso del método de conformidad con la reivindicación 11 . 21 . Un portador de datos caracterizado porque en éste! los datos codificados de conformidad con la reivindicación 20 son almacenados. 22 . Un decodificador operable para decodificar datos de salida codificados como son generados por un codificador de conformidad con la reivindicación 1 , los datos de salida codificados comprenden M canales y -datos paramétricos asociados generados a partir de señales de entrada de N canales de tal manera que M < N en dónde M y N son enteros, caracterizado porque incluye un procesador: {a) para recibir los datos de salida codificados y convertirlos desde un dominio de tiempo hasta, un dominio de frecuencia; (b) para aplicar los datos paramétricos en el dominio de frecuencia para extraer el contenido de los M canales para regenerar a partir de los M canales el contenido de datos regenerados correspondiente a señales de -entrada de uno o más de N canales no directamente incluidos -en u omitidos desde los datos de salida codificados; y (c) para procesar el contenido de datos regenerados para producir una o más de las señales de entrada regeneradas de N canales en una o más salidas del decodificador. 23 . El decodificador de conformidad con la reivindicación 22 , caracterizado porque el procesador es operable para aplicar un filtro de -decorrelación de todo paso para obtener versiones decorrelacionadas de señales para ___us^a s,e_eja_La__re^ne aci ^ de _una_o más señales de entrada de N canales en el decodificador. 24. El decodificador de conformidad con la 5 reivindicación 23, caracterizado porque el procesador es operable para aplicar rotación de codificador inversa para dividir señales de los M canales y versiones decorrelacionadas de las mismas en sus componentes constituyentes para regenerar una o más señales de entrada de 10 N canales en el decodificador . 25. El decodificador de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque es , operable para generar una o más salidas de decodificador únicamente a partir de los datos de salida codificados recibidos en el 15 decodificador.