(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (1) T3 Int.Cl. H04S 3/02 (06.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 11/39 EP B1 (4) Tytuł wynalazku: SPOSÓB, URZĄDZENIE, URZĄDZENIE KODUJĄCE, URZĄDZENIE DEKODUJĄCE I SYSTEM AUDIO (30) Pierwszeństwo: EP (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 07/14 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 12/0 (73) Uprawniony z patentu: Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven, NL Dolby International AG, Amsterdam, NL (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 MACHIEL W. VAN LOON, Eindhoven, NL DIRK J. BREEBAART, Eindhoven, NL GERARD H. HOTHO, Eindhoven, NL ERIK G. P. SCHUIJERS, Eindhoven, NL HEIKO PURNHAGEN, Stockholm, SE KARL J. RÖDÉN, Stockholm, SE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jan Dobrzański LDS ŁAZEWSKI DEPO I WSPÓLNICY SP. K. ul. Mysłowicka Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 1 Z-8803 EP B Opis SPOSÓB, URZĄDZENIE, URZĄDZENIE KODUJĄCE, URZĄDZENIE DEKODUJĄCE I SYSTEM AUDIO [0001] Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do przetwarzania sygnału zmiksowanego do stereo, zawierającego pierwszy i drugi sygnał stereo, sygnał zmiksowany do stereo i powiązane parametry przestrzenne kodujące N-kanałowy sygnał audio. Wynalazek dotyczy też urządzenia kodującego, zawierającego koder i takie urządzenie. [0002] Wynalazek dotyczy też sposobu i urządzenia do przetwarzania sygnału zmiksowanego do stereo, uzyskanego przy użyciu takiego sposobu lub urządzenia. Wynalazek dotyczy też urządzenia dekodującego, zawierającego takie urządzenie do przetwarzania sygnału zmiksowanego do stereo. [0003] Wynalazek dotyczy też systemu audio, zawierającego takie urządzenie kodujące i urządzenie dekodujące. [0004] Przez długi czas odtwarzanie muzyki stereo przeważało np. w środowisku domowym. W latach siedemdziesiątych przeprowadzono pewne eksperymenty z odtwarzaniem czterokanałowym w domowych urządzeniach muzycznych. [000] W większych salach, takich jak kinowe, wielokanałowe odtwarzanie dźwięku jest obecne już od dawna. Dolby Digital i inne systemy zostały opracowane dla zapewnienia realistycznego i imponującego odtwarzania dźwięku w dużej sali. [0006] Takie systemy wielokanałowe zostały wprowadzone w kinie domowym i zyskują duże zainteresowanie. Dlatego też systemy mające pięć kanałów pełnozakresowych i jeden kanał zakresu częściowego lub efektów niskich częstotliwości (LFE), nazywane systemami.1, są obecnie powszechne na rynku. Istnieją też inne systemy, takie jak 2.1, 4.1, 7.1 i nawet 8.1. [0007] Wraz z wprowadzeniem SACD i DVD wielokanałowe odtwarzanie dźwięku zyskuje podstawy. Wielu konsumentów ma już możliwość odtwarzania wielokanałowego w domu, a wielokanałowy materiał źródłowy jest coraz popularniejszy. Jednak wiele osób wciąż ma jedynie dwukanałowe systemy odtwarzania, a transmisja odbywa się zwykle przez dwa kanały. Z tego względu opracowane zostały techniki matrycowania, takie jak np. Dolby Surround, umożliwiające transmisję dźwięku wielokanałowego przez dwa kanały. Przesyłany sygnał może być odtwarzany bezpośrednio przez dwukanałowy system odtwarzania. Gdy dostępny jest odpowiedni dekoder, możliwe jest odtwarzanie wielokanałowe. Dobrze znane dekodery do tego celu to Dolby Pro Logic (I i II), (Kenneth Gundry, A new active matrix decoder for surround sound", In Proc. AES 19th International

3 Conference on Surround Sound, czerwiec 01) i Circle Surround (I i II) (patent US nr 6,198,827: system matrycowy -2-). [0008] Ze względu na rosnącą popularność materiału wielokanałowego wydajne kodowanie takiego materiału staje się coraz ważniejsze. Matrycowanie zmniejsza ilość kanałów audio, wymaganych do transmisji, redukując wymaganą szerokość pasma lub szybkość transmisji. Dodatkową korzyścią techniki matrycowej jest fakt, że jest ona kompatybilna wstecznie z systemami odtwarzania stereo. W celu dalszego zmniejszenia szybkości transmisji do dekodowania matrycowego sygnału stereo można zastosować konwencjonalny koder dźwięku. [0009] Inną możliwością zmniejszenia szybkości transmisji jest kodowanie poszczególnych kanałów bez matrycowania. Sposób ten wymaga większej szybkości transmisji, gdyż zamiast dwóch kanałów należy kodować pięć, lecz rekonstrukcja przestrzenna może być znacznie bliższa oryginałowi niż przy zastosowaniu matrycowania. [00] Proces matrycowania jest z zasady operacją stratną. Z tego względu doskonała rekonstrukcja pięciu kanałów z jedynie dwukanałowego nagrania jest generalnie niemożliwa. Cecha ta ogranicza maksymalną jakość percepcyjną rekonstrukcji pięciokanałowej. [0011] Ostatnio opracowany został system, który koduje dźwięk wielokanałowy jako dwukanałowy sygnał stereo oraz małą ilość parametrów przestrzennych lub parametrów informacyjnych kodera P. W konsekwencji system ten jest kompatybilny wstecznie dla odtwarzania stereo. Przesyłane parametry przestrzenne lub parametry informacyjne kodera P określają, w jaki sposób dekoder powinien rekonstruować pięć kanałów z dostępnego sygnału zmiksowanego do dwukanałowego stereo. Ze względu na fakt, że proces up-mix jest kontrolowany przez przesyłane parametry, jakość percepcyjna rekonstrukcji pięciokanałowej ulega znacznej poprawie w porównaniu z algorytmami up-mix bez parametrów kontrolnych (np. Dolby Pro Logic). [0012] Podsumowując, do generowania rekonstrukcji pięciokanałowej z dostępnego nagrania dwukanałowego można zastosować trzy różne sposoby: 1) Rekonstrukcja ślepa. Ten sposób próbuje oszacować matrycę up-mix jedynie w oparciu o właściwości sygnału, bez żadnych dostarczanych informacji. 2) Techniki matrycowania, np. Dolby Pro Logic. Poprzez zastosowanie określonej matrycy miksowania rekonstrukcja z 2 do kanałów może ulec poprawie ze względu na pewne właściwości sygnału, określane przez użytą matrycę miksowania. 3) Up-mix kontrolowany parametrami. W tym sposobie parametry informacyjne kodera P są zwykle zapisywane w pomocniczych częściach strumienia bitów, zapewniając kompatybilność wsteczną z normalnymi systemami odtwarzania stereo. Jednak systemy te nie są zwykle kompatybilne wstecznie z systemami matrycowania.

4 [0013] Interesujące może być połączenie wspomnianego wyżej sposobu 2 i 3 w jeden system. Zapewnia to maksymalną jakość, zależnie od dostępnego dekodera. W przypadku konsumentów posiadających matrycowy dekoder surround, taki jak Dolby Pro Logic lub Circle Surround, rekonstrukcja jest uzyskiwana zgodnie z procesem matrycowania. Jeśli dostępny jest dekoder będący w stanie interpretować przesyłane parametry, można uzyskać wyższą jakość rekonstrukcji. Konsumenci nie posiadający matrycowego dekodera surround lub dekodera mogącego interpretować parametry przestrzenne wciąż mogą korzystać z kompatybilności wstecznej stereo. Jednak problem z połączeniem sposobów 2 i 3 jest taki, że w rzeczywistości przesyłany zmiksowany sygnał stereo ulegnie zmianie. To z kolei może mieć niekorzystny wpływ na rekonstrukcję pięciokanałową przy użyciu parametrów przestrzennych. [0014] W US A (EMBREE ET AL, ) i US B1 (GRIESINGER DAVID H, ) opisano dekodery surround, w których kierunkowe dekodowanie parametryczne jest stosowane do N-kanałów, a nie do dwóch kanałów poddanych procesowi down-mix. [00] Przedmiotem wynalazku jest zapewnienie sposobu pozwalającego na kombinację parametrycznego kodowania dźwięku wielokanałowego przy użyciu technik matrycowania, który to sposób pozwoli na rekonstrukcję wielokanałową w pełnej jakości, niezależnie od dostępnego dekodera. [0016] Zgodnie z wynalazkiem jest to uzyskiwane przy użyciu przetwarzania sygnału zmiksowanego do stereo, zawierającego pierwszy i drugi sygnał stereo, sygnał zmiksowany do stereo i powiązane parametry przestrzenne kodujące N-kanałowy sygnał audio, który to sposób składa się z następujących etapów: dodanie pierwszego i trzeciego sygnału do uzyskania pierwszego sygnału wyjściowego, przy czym pierwszy sygnał obejmuje pierwszy sygnał stereo modyfikowany przez pierwszą funkcję zespoloną, zaś trzeci sygnał obejmuje drugi sygnał stereo modyfikowany przez trzecią funkcję zespoloną; dodanie drugiego i czwartego sygnału do uzyskania drugiego sygnału wyjściowego, przy czym czwarty sygnał obejmuje drugi sygnał stereo modyfikowany przez czwartą funkcję zespoloną, zaś wspomniany drugi sygnał obejmuje wspomniany pierwszy sygnał stereo modyfikowany przez drugą funkcję zespoloną; przy czym funkcje zespolone są funkcjami parametrów przestrzennych i są dobierane tak, aby wartość energii różnicy między pierwszym i drugim sygnałem była większa lub równa wartości energii sumy pierwszego i drugiego sygnału, oraz tak, aby wartość energii różnicy między czwartym i trzecim sygnałem była większa lub równa wartości energii sumy czwartego i trzeciego sygnału. Sterowanie przód/tył w dekoderze jest odpowiednio włączane.

5 [0017] Wartość energii tych sygnałów różnicowych i sumarycznych może być oparta na drugiej normie (czyli sumie kwadratów z ilości próbek) lub wartości bezwzględnej tych sygnałów. Można tu zastosować również inne konwencjonalne miary energii. [0018] W zastosowaniu wynalazku N-kanałowy sygnał audio składa się z sygnałów kanałów przednich i sygnałów kanałów tylnych, a parametry przestrzenne tworzą miarę względnego udziału tylnych kanałów w zmiksowanym dźwięku stereo w porównaniu z udziałem przednich kanałów. Jest tak, gdyż dobór udziału tylnych kanałów jest niezbędny. [0019] Wartość bezwzględna drugiej funkcji zespolonej może być mniejsza od wartości bezwzględnej pierwszej funkcji zespolonej, aby umożliwić sterowanie lewo/prawo, i/lub wartość bezwzględna trzeciej funkcji zespolonej jest mniejsza od wartości bezwzględnej czwartej funkcji zespolonej. [00] Druga i/lub trzecia funkcja zespolona mogą zawierać przesunięcie fazowe, które jest generalnie równe plus lub minus 90 stopni, aby zapobiec kasowaniu sygnału z udziałem przedniego kanału. [0021] W innym wariancie realizacji wynalazku pierwsza funkcja zawiera pierwszą i drugą części funkcji, przy czym wartość wyjściowa drugiej części funkcji rośnie, gdy parametry przestrzenne wskazują, że udział tylnych kanałów w pierwszym sygnale stereo rośnie w porównaniu z udziałem przednich kanałów, a ponadto druga część funkcji zawiera przesunięcie fazowe, zasadniczo równe plus lub minus 90 stopni. Zapobiega to kasowaniu z przednimi kanałami. Poza tym, czwarta funkcja może zawierać trzecią i czwartą część funkcji, przy czym wartość wyjściowa czwartej części funkcji rośnie, gdy parametry przestrzenne wskazują, że udział tylnych kanałów w drugim sygnale stereo rośnie w porównaniu z udziałem przednich kanałów, a ponadto czwarta część funkcji zawiera przesunięcie fazowe, zasadniczo równe plus lub minus 90 stopni. [0022] Pierwsza część funkcji może mieć przeciwny znak w porównaniu z czwartą częścią funkcji. Druga funkcja może mieć przeciwny znak w porównaniu z częścią trzeciej funkcji. Druga i czwarta funkcja mogą mieć taki sam znak, a trzecia i druga funkcja też mogą mieć taki sam znak. [0023] W innym aspekcie wynalazku zapewnione jest urządzenie do przetwarzania sygnału stereo zgodnie ze wspomnianymi wyżej sposobami, oraz urządzenie kodujące, zawierające takie urządzenie. [0024] W innym aspekcie wynalazku zapewniony jest sposób przetwarzania zmiksowanego sygnału stereo, zawierającego pierwszy i drugi sygnał stereo, która obejmuje etap odwracania operacji przetwarzania zgodnie z opisanymi wyżej sposobami.

6 [002] W innym aspekcie wynalazku zapewnione jest urządzenie do przetwarzania zmiksowanego sygnału stereo zgodnie ze wspomnianym wyżej sposobem przetwarzania takiego sygnału, oraz urządzenie dekodujące, zawierające takie urządzenie. [0026] W jeszcze innym aspekcie wynalazku zapewniony jest system audio, zawierający takie urządzenie kodujące i urządzenie dekodujące. [0027] Dalsze przedmioty, właściwości i zalety wynalazku wynikać będą z poniższego szczegółowego opisu wynalazku w odniesieniu do jego zastosowań i załączonych rysunków, gdzie: Fig. 1 jest schematem blokowym kodera/dekodera systemu audio, zawierającego przetwarzanie końcowe i odwrócone przetwarzanie końcowe według wynalazku. Fig. 2 jest schematem blokowym zastosowania urządzenia do przetwarzania sygnału stereo według wynalazku. Fig. 3 jest szczegółowym schematem blokowym, podobnym do figury 2, przedstawiającym dalsze szczegóły wynalazku. Fig. 4 jest szczegółowym schematem blokowym, podobnym do figury 3, przedstawiającym jeszcze dalsze szczegóły wynalazku. Fig. jest szczegółowym schematem blokowym, podobnym do figury 3, przedstawiającym kolejne dalsze szczegóły wynalazku. Fig. 6 jest schematem blokowym zastosowania urządzenia do przetwarzania zmiksowanego sygnału stereo według wynalazku. [0028] Sposób wynalazku jest w stanie umożliwić matrycowe dekodowanie bez pogorszenia parametrycznej rekonstrukcji wielokanałowej. Jest to możliwe, gdyż techniki matrycowania są stosowane w koderze po procesie down-mix, w przeciwieństwie do zwykłego matrycowania, które jest wykonywane przed miksowaniem. Matrycowanie zmiksowanego sygnału jest kontrolowane przez parametry przestrzenne. [0029] Jeśli stosowana macierz jest odwracalna, dekoder może odwrócić matrycowanie w oparciu o przesyłane parametry informacyjne kodera P. [0030] Zwykle matrycowanie jest stosowane do pierwotnego N-kanałowego sygnału wejściowego. Jednak to podejście nie jest tu odpowiednie, gdyż odwrócenie matrycowania, będące warunkiem wstępnym dla poprawnej rekonstrukcji N-kanałowej, jest zasadniczo niemożliwe, ponieważ w dekoderze dostępne są tylko dwa kanały. Tak więc jedną z cech wynalazku jest zastąpienie techniki matrycowania, która jest zwykle stosowana do - kanałowego sygnału, przez kontrolowaną przez parametry modyfikację sygnału dwukanałowego. [0031] Fig. 1 jest schematem blokowym kodera/dekodera systemu audio, zawierającego wynalazek. W systemie audio 1 N-kanałowy sygnał audio jest dostarczany do kodera 2. Koder 2 przekształca N-kanałowy sygnał audio na sygnały stereo L 0 i R 0 oraz parametry

7 6 2 informacyjne kodera P, przy pomocy których dekoder 3 może dekodować informacje i w przybliżeniu rekonstruować pierwotny sygnał N-kanałowy, który jest wysyłany z dekodera 3. Sygnały N-kanałowe mogą być sygnałami dla systemu.1, obejmującego kanał środkowy, dwa przednie kanały, dwa kanały surround i kanał efektów niskiej częstotliwości (LFE). [0032] Zwykle kodowane sygnały stereo L 0 i R 0 oraz parametry informacyjne kodera P są przesyłane lub dystrybuowane do użytkownika w odpowiedni sposób, taki jak płyta CD, DVD, tryb transmisji broadcast, płyta LaserDisc, DBS, przewód cyfrowy, Internet lub inny system transmisji lub dystrybucji, oznaczony okręgiem 4 w figurze 1. Ponieważ przesyłany lub dystrybuowany jest lewy i prawy kanał stereo L 0 i R 0, system 1 jest zgodny z dużą ilością urządzeń odbiorczych, które mogą odtwarzać tylko sygnały stereo. Jeśli urządzenie odbiorcze obejmuje parametryczny dekoder wielokanałowy, może on dekodować sygnały N-kanałowe poprzez oszacowanie ich na podstawie informacji w kanałach stereo L 0 i R 0, jak też parametrów informacyjnych kodera P. [0033] Załóżmy teraz N-kanałowy sygnał audio, z N będącym liczbą całkowitą większą od 2, i gdzie z 1 [n], z 2 [n],...,z N [n] opisują dyskretne fale w dziedzinie czasu N kanałów. Te N sygnały są posegmentowane przy użyciu zwykłej segmentacji, najlepiej analizy zachodzących okien czasowych. Następnie każdy segment jest przekształcany na dziedzinę częstotliwości przy użyciu transformacji zespolonej (np. szybkiej transformacji Fouriera). Jednak złożone struktury filtrów również mogą być odpowiednie do uzyskania segmentów czasu/częstotliwości. Proces ten skutkuje segmentowanymi, podpasmowymi reprezentacjami sygnałów wejściowych, które będą oznaczane Z 1 [k], Z 2 [k],..., Z N [k] z k oznaczającym indeks częstotliwości. [0034] Z tych N kanałów można utworzyć miksowane 2 kanały, oznaczone L 0 [k] i R 0 [k]. Każdy miksowany kanał jest kombinacją liniową N sygnałów wejściowych: 30 [003] Parametry α i i β i są dobierane tak, aby sygnał stereo, zawierający L o [k] i R o [k] miał dobry obraz stereo. [0036] W wynikowym sygnale stereo postprocesor może stosować przetwarzanie w taki sposób, że wpływa głównie na udział określonego kanału w sygnale stereo. Do przetwarzania można dobrać określoną technikę matrycowania. Daje to zgodny z matrycą lewy i prawy sygnał L Ow [k] i R Ow [k]. Sygnały te wraz z parametrami przestrzennymi są przesyłane do dekodera oznaczonego okręgiem 6 w fig. 1. Urządzenie

8 7 do przetwarzania sygnału stereo, uzyskanego z kodera, zawiera postprocesor. Urządzenie kodujące według wynalazku zawiera koder 2 i postprocesor. [0037] Sygnały po przetwarzaniu końcowym L 0w i R 0w mogą być dostarczane do konwencjonalnego odbiornika stereo (nie pokazanego) w celu odtwarzania. Alternatywnie sygnały po przetwarzaniu końcowym L 0w i R 0w mogą być dostarczane do dekodera matrycowego (nie pokazany), np. Dolby Pro Logic lub Circle Surround. Jeszcze jedną możliwością jest dostarczenie sygnałów po przetwarzaniu końcowym L 0w i R 0w do odwróconego postprocesora 7 w celu odwrócenia przetwarzania postprocesora. Wynikowe sygnały L 0 i R 0 mogą być dostarczane przez postprocesor 7 do dekodera wielokanałowego 3. Urządzenie do przetwarzania zmiksowanego sygnału stereo zawiera odwrócony postprocesor 7. Urządzenie dekodujące według wynalazku zawiera dekoder 3 i odwrócony postprocesor 7. [0038] W dekoderze 3 N kanałów wejściowych jest rekonstruowanych następująco: gdzie Ẑ [k] i jest estymacją Z [k]. i Dobrze jest, gdy filtry C 1,Zi i C 2,Zl są zależne od czasu i częstotliwości, a ich funkcje przenoszenia są pochodnymi przesyłanych parametrów informacyjnych kodera P. [0039] Fig. 2 pokazuje, jak blok przetwarzania końcowego może zostać użyty do umożliwienia dekodowania matrycowego. Lewy sygnał wejściowy L o [k] jest modyfikowany przez pierwszą funkcję zespoloną g 1, co daje pierwszy sygnał L OwL [k] przekazywany do lewego wyjścia L Ow [k]. Lewy sygnał wejściowy L o [k] jest też modyfikowany przez drugą funkcję zespoloną g 2, co daje drugi sygnał R OwL [k] przekazywany do prawego wyjścia R Ow [k]. Funkcje g 1 i g 2 są dobrane tak, aby sygnał różnicowy L OwL - R OwL miał energię równą lub wyższą niż sygnał sumaryczny L OwL + R OwL. Jest tak, gdyż w dekodowaniu matrycowym stosunek sygnału sumarycznego i różnicowego jest używany do wykonywania sterowania przód/tył. Gdy sygnał różnicowy rośnie, więcej sygnału wejściowego jest przekazywane do tyłu. Z tego względu R OwL [k] musi wzrosnąć, gdy udział lewego tylnego sygnału w L o [k] rośnie. Ta procedura sterowania jest wykonywana przez funkcje g 1 i g 2, będące funkcjami parametrów przestrzennych P. Funkcje te są dobrane tak, że udział przetwarzania lewego kanału wejściowego rośnie, gdy rośnie udział lewego tylnego sygnału w L o [k]. [0040] Dobrze jest, gdy wartość bezwzględna g 2 jest mniejsza niż wartość bezwzględna g 1. Pozwala to na sterowanie lewo/prawo w dekoderze. [0041] Prawy sygnał wejściowy R o [k] jest modyfikowany przez czwartą funkcję zespoloną g 4, co daje czwarty sygnał R OwR [k] przekazywany do prawego wyjścia R Ow [k]. Prawy sygnał wejściowy R o [k] jest też modyfikowany przez trzecią funkcję zespoloną g 3, co daje trzeci

9 8 sygnał L OwR [k] przekazywany do lewego wyjścia L Ow [k]. Funkcje g 3 i g 4 są dobierane tak, że udział przetwarzania prawego kanału wejściowego rośnie, gdy udział prawego tylnego sygnału w R o [k] rośnie, oraz tak, że odjęcie L 0wR od R 0wR daje większy sygnał niż ich dodanie. [0042] Dobrze jest, gdy wartość bezwzględna g 3 jest mniejsza niż wartość bezwzględna g 4. Pozwala to na sterowanie lewo/prawo w dekoderze. [0043] Sygnał wyjściowy można opisać przy użyciu poniższego równania macierzowego: [0044] Parametryczny koder wielokanałowy jest opisany poniżej. Stosowane są następujące równania: w których C s [k] jest sygnałem mono, powstającym po połączeniu kanału efektów niskich częstotliwości i kanału środkowego. Dla L[k] i R[k] obowiązują następujące równania: gdzie L f jest kanałem lewym przednim, L s jest kanałem lewym surround, R f jest kanałem prawym przednim, a R s jest kanałem prawym surround. Stałe c 1 do c 4 kontrolują proces miksowania i mogą mieć wartości zespolone i/lub być zależne od czasu i częstotliwości. Miksowanie typu ITU jest uzyskiwane dla (c 1, c 3 = sqrt(2); c 2, c 4 =1). [004] W dekoderze wykonywana jest następująca rekonstrukcja: 2 30 gdzie L [k] jest estymacją L[k], R [k] estymacją R[k], a Ĉ[k] estymacją C s [k]. Parametry β i γ są określone w koderze i przesyłane do dekodera, czyli są podzestawem parametrów informacyjnych kodera P. Dodatkowo sygnał informacyjny P może zawierać (względne) poziomy sygnałów między odpowiednio kanałami przednimi i surround, czyli różnicę

10 9 natężenia międzykanałowego (IID) odpowiednio między L f, L s, i R f, R s. Wygodne wyrażenie dla IID 1, opisujące stosunek energii między L f i L s jest podane przez [0046] Gdy stosowane są te parametry, schemat z fig. 2 może być zastąpiony schematem z fig. 3. Do przetwarzania lewego kanału L o [k] wymagane są tylko parametry określające udział przód/tył lewego kanału wejściowego, będące parametrami IID L i β. Do przetwarzania prawego kanału wejściowego wymagane są tylko parametry IID R i γ. Funkcja g 2 może teraz zostać zastąpiona funkcją g 3, lecz o przeciwnym znaku. [0047] W fig. 4 funkcje g 1 i g 4 są podzielone na dwie równoległe części funkcji. Funkcja g 1 jest podzielona na g 11 i g 12. Funkcja g 4 jest podzielona na g 11 i -g 12. Sygnały wyjściowe części g 12 funkcji i funkcji g 3 są udziałami tylnych kanałów. Część g 12 funkcji i funkcja g 3 muszą zostać dodane z takim samym znakiem w jednym sygnale wyjściowym, aby zapobiec kasowaniu sygnału, oraz z przeciwnym znakiem w różnych wyjściach. [0048] Część g 12 funkcji i funkcja g 3 zawierają przesunięcie fazowe o plus lub minus 90 stopni. Zapobiega to kasowaniu udziału przedniego kanału (wyjścia części g 11 funkcji). [0049] Fig. przedstawia bardziej szczegółowy opis tego bloku. Parametr w l określa wartość bezwzględną przetwarzania L o [k], a w r R o [k]. Gdy w l jest równy 0, L o [k] nie jest przetwarzany, a gdy w l jest równy 1, L o [k] jest przetwarzany w maksymalnym zakresie. To samo obowiązuje dla w r względem R o [k]. [000] Poniższe uogólnione równania obowiązują dla parametrów przetwarzania końcowego w l i w r : 2 [001] Bloki Φ -90 są filtrami wszechprzepustowymi, które wykonują przesunięcie fazowe o 90 stopni. Bloki G 1 i G 2 z figury są wzmocnieniami. Wynikowe sygnały wyjściowe są następujące: gdzie: 30 [002] Tak więc funkcje g 1...g 4 są zastępowane przez bardziej określone funkcje:

11 [003] Odwrócenie macierzy H jest podane przez (jeśli det(h) 0): [004] Tak więc użycie odpowiednich funkcji w macierzy H pozwala na odwrócenie procesu matrycowania. [00] Odwrócenie może być wykonane przez dekoder bez konieczności przesyłania dodatkowych informacji, gdyż parametry w l i w r mogą być obliczone na podstawie przesyłanych parametrów. Tak więc pierwotny sygnał stereo będzie ponownie dostępny, co jest niezbędne do parametrycznego dekodowania sygnału wielokanałowego. [006] Jeszcze lepsze rezultaty można osiągnąć, gdy wzmocnienia G 1 i G 2 są funkcją różnicy natężenia międzykanałowego (IID) między kanałami surround. W takim przypadku do dekodera należy też przesłać IID. [007] Uwzględniając powyższy opis parametrów następujące funkcje są używane do operacji przetwarzania końcowego: [008] Tutaj f 1...f 4 mogą być dowolnymi funkcjami. Przykładowo: 2 [009] Filtr wszechprzepustowy Φ -90 może być efektywnie realizowany przez wykonanie mnożenia w domenie częstotliwości (wartości zespolonej) przez operator zespolony j ( j 2 = -1). Dla wzmocnień G 1 i G 2 można uwzględnić funkcję w l, w r, tak jak jest to wykonywane w Circle Surround, lecz również odpowiednia jest stała o wartości. Daje to macierz:

12 11 [0060] Wyznacznik tej macierzy jest równy: [0061] Część urojona tego wyznacznika będzie równa zero tylko gdy w l = w r. W takim przypadku dla wyznacznika obowiązuje: [0062] Funkcja ta ma minimum [0063] W konsekwencji macierz jest odwracalna również dla w l = w r. Tak więc dla dla wzmocnień macierz H jest zawsze odwracalna, niezależnie od wartości w l i w r. [0064] Fig. 6 jest schematem blokowym zastosowania odwróconego postprocesora 7. Tak jak w przetwarzaniu końcowym odwracanie jest wykonywane przez przemnożenie macierzy dla każdego pasma częstotliwości: przy [006] W konsekwencji, gdy funkcje g 1...g 4 mogą być określone w dekoderze, można określić funkcje k 1... k 4. Funkcje k 1... k 4 są funkcjami zestawu parametrów P, tak jak funkcje g 1...g 4. Tak więc do odwracania należy znać funkcje g 1...g 4 i zestaw parametrów P. [0066] Macierz H może zostać odwrócona, gdy jej wyznacznik jest różny od zera, czyli: 2 Można to osiągnąć przez odpowiedni dobór funkcji g 1...g 4. [0067] Innym zastosowaniem wynalazku jest wykonywanie operacji przetwarzania końcowego względem sygnału stereo tylko po stronie dekodera (czyli bez przetwarzania końcowego po stronie kodera). Przy użyciu tego podejścia dekoder może generować rozszerzony sygnał stereo z nierozszerzonego sygnału. Ta operacja przetwarzania końcowego tylko po stronie dekodera może być dalej opracowana w sytuacji, gdy w

13 12 koderze wielokanałowy sygnał wejściowy jest dekodowany do pojedynczego sygnału (mono) i powiązanych parametrów przestrzennych. W dekoderze sygnał mono może być najpierw przekształcony na sygnał stereo (przy użyciu parametrów przestrzennych), a następnie ten sygnał stereo może być poddany przetwarzaniu końcowemu według powyższego opisu. Alternatywnie sygnał mono może być dekodowany bezpośrednio przez dekoder wielokanałowy. [0068] Należy zauważyć, że użycie czasownika zawierać w różnych formach nie wyklucza innych elementów lub etapów. Poza tym znaki odniesienia w zastrzeżeniach nie powinny być interpretowane jako ograniczające zakres wynalazku. [0069] Wynalazek został opisany w odniesieniu do określonych zastosowań. Jednak nie jest on ograniczony do poszczególnych opisanych wariantów wykonania, lecz może być zmieniany i łączony na inne sposoby, co jest oczywiste dla znawcy czytającego niniejszy opis. Koninklijke Philips Electronics N.V.; Holandia Dolby International AB; Holandia Pełnomocnik:

14 13 Z-8803 EP B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób przetwarzania sygnału zmiksowanego do stereo, zawierającego pierwszy i drugi sygnał stereo (L 0, R 0 ), przy czym sygnał zmiksowany do stereo i powiązane parametry przestrzenne (P) kodują N-kanałowy sygnał audio, który to sposób obejmuje następujące etapy: dodanie pierwszego i trzeciego sygnału do uzyskania pierwszego sygnału wyjściowego (L 0w ), przy czym pierwszy sygnał (L 0wL ) obejmuje pierwszy sygnał stereo (L 0 ) modyfikowany przez pierwszą funkcję zespoloną (g 1 ), zaś trzeci sygnał (L 0wR ) obejmuje drugi sygnał stereo (R 0 ) modyfikowany przez trzecią funkcję zespoloną (g 3 ); oraz dodanie drugiego i czwartego sygnału do uzyskania drugiego sygnału wyjściowego (R 0w ), przy czym czwarty sygnał (R 0wR ) obejmuje drugi sygnał stereo (R 0 ) modyfikowany przez czwartą funkcję zespoloną (g 4 ), zaś drugi sygnał (R 0wL ) obejmuje pierwszy sygnał stereo (L 0 ) modyfikowany przez drugą funkcję zespoloną (g 2 ); funkcje zespolone (g 1,g 3,g 3,g 4 ) są funkcjami parametrów przestrzennych (P) i są dobierane tak, aby wartość energii różnicy (L 0wL -R 0wL ) między pierwszym i drugim sygnałem była większa lub równa wartości energii sumy (L 0wL +R 0wL ) pierwszego i drugiego sygnału, oraz tak, aby wartość energii różnicy (R 0wR -L 0wR ) między czwartym i trzecim sygnałem była większa lub równa wartości energii sumy (R 0wR +L 0wR ) czwartego i trzeciego sygnału. 2. Sposób według zastrzeżenia 1, w którym N-kanałowy sygnał audio obejmuje sygnały kanałów przednich i sygnały kanałów tylnych, a parametry przestrzenne (P) tworzą miarę względnego udziału tylnych kanałów w zmiksowanym dźwięku stereo (L 0, R 0 ) w porównaniu z udziałem przednich kanałów. 3. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, w którym wartość bezwzględna drugiej funkcji zespolonej (g 2 ) może być mniejsza od wartości bezwzględnej pierwszej funkcji zespolonej (g 1 ), i/lub wartość bezwzględna trzeciej funkcji zespolonej (g 3 ) jest mniejsza od wartości bezwzględnej czwartej funkcji zespolonej (g 4 ). 4. Sposób według zastrzeżenia 1, 2 albo 3, w którym druga funkcja zespolona (g 2 ) i/lub trzecia funkcja zespolona (g 3 ) zawierają przesunięcie fazowe, zasadniczo równe plus lub minus 90 stopni.. Sposób według któregokolwiek z powyższych zastrzeżeń, w którym pierwsza funkcja (g 1 ) zawiera pierwszą i drugą część (g 11L ;g 12L ) funkcji, przy czym wartość wyjściowa drugiej części (g 12L ) funkcji rośnie, gdy parametry przestrzenne (P) wskazują, że udział tylnych

15 14 kanałów w pierwszym sygnale stereo (L 0 ) rośnie w porównaniu z udziałem przednich kanałów w pierwszym sygnale stereo, a ponadto druga część (g 12L ) funkcji zawiera przesunięcie fazowe, zasadniczo równe plus lub minus 90 stopni. 6. Sposób według zastrzeżenia, w którym czwarta funkcja (g 4 ) zawiera trzecią i czwartą część (g 11R ;g 12R ) funkcji, przy czym wartość wyjściowa czwartej części (g 12R ) funkcji rośnie, gdy parametry przestrzenne (P) wskazują, że udział tylnych kanałów w drugim sygnale stereo (R 0 ) rośnie w porównaniu z udziałem przednich kanałów w pierwszym sygnale stereo (R 0 ), a ponadto czwarta część (g 12R ) funkcji zawiera przesunięcie fazowe, zasadniczo równe plus lub minus 90 stopni. 7. Sposób według zastrzeżenia 6, w którym pierwsza część (g 12L ) funkcji może mieć przeciwny znak w porównaniu z czwartą częścią (g 12R ) funkcji. 8. Sposób według zastrzeżenia 6, w którym druga funkcja (g 2 ) może mieć przeciwny znak w porównaniu do trzeciej funkcji (g 3 ). 9. Sposób według zastrzeżenia 7 albo 8, w którym druga funkcja (g 2 ) i czwarta część (g 12R ) funkcji mają taki sam znak, zaś trzecia funkcja (g 3 ) i druga część (g 12L ) funkcji mają taki sam znak.. Urządzenie () do przetwarzania sygnału zmiksowanego do stereo, zawierającego pierwszy i drugi sygnał stereo (L 0, R 0 ), sygnał zmiksowany do stereo i powiązane parametry przestrzenne (P) kodujące N-kanałowy sygnał audio, które zawiera: środki dodające do dodawania pierwszego i trzeciego sygnału do uzyskania pierwszego sygnału wyjściowego (L 0w ), przy czym pierwszy sygnał (L 0wL ) obejmuje pierwszy sygnał stereo (L 0 ) modyfikowany przez pierwszą funkcję zespoloną (g 1 ), zaś trzeci sygnał (L 0wR ) obejmuje drugi sygnał stereo (R 0 ) modyfikowany przez trzecią funkcję zespoloną; oraz środki dodające do dodawania drugiego i czwartego sygnału do uzyskania drugiego sygnału wyjściowego (R 0w ), przy czym czwarty sygnał (R 0wR ) obejmuje drugi sygnał stereo (R 0 ) modyfikowany przez czwartą funkcję zespoloną (g 4 ), zaś drugi sygnał (R 0wL ) obejmuje pierwszy sygnał stereo (L 0 ) modyfikowany przez drugą funkcję zespoloną (g 2 ); przy czym funkcje zespolone są funkcjami parametrów przestrzennych (P) i są dobierane tak, aby wartość energii różnicy (L 0wL -R 0wL ) między pierwszym i drugim sygnałem była większa lub równa wartości energii sumy (L 0wL +R 0wL ) pierwszego i drugiego sygnału, oraz tak, aby wartość energii różnicy (R 0wR -L 0wR ) między czwartym i trzecim sygnałem była większa lub równa wartości energii sumy (R 0wR +L 0wR ) czwartego i trzeciego sygnału. 11. Urządzenie kodujące, zawierające:

16 - koder (2) do kodowania N-kanałowego sygnału audio do parametrów przestrzennych (P) i zmiksowanego sygnału stereo, zawierającego pierwszy i drugi sygnał stereo (L 0,R 0 ), oraz - urządzenie () według zastrzeżenia do przetwarzania zmiksowanego sygnału stereo. 12. Sposób przetwarzania zmiksowanego sygnału stereo, zawierającego pierwszy i drugi sygnał stereo (L 0w, R 0w ), obejmujący odwrócenie operacji przetwarzania zgodnie ze sposobem według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do Sposób według zastrzeżenia 12, w którym odwracanie obejmuje mnożenie macierzy przy gdzie L 0 i R 0 są odpowiednio pierwszym i drugim sygnałem wyjściowym, gdzie L 0w i R 0w są odpowiednio pierwszym i drugim sygnałem wejściowym stereo, zaś g1, g2, g3 i g4 są odpowiednio pierwszą, drugą, trzecią i czwartą funkcją zespoloną. 14. Urządzenie (7) przetwarzania zmiksowanego sygnału stereo, zawierającego pierwszy i drugi sygnał stereo (L 0w, R 0w ), zawierające środki do odwracania operacji przetwarzania zgodnie ze sposobem według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 9.. Urządzenie (7) według zastrzeżenia 14, w którym środki do odwracania obejmują mnożenie macierzy przy gdzie L 0 i R 0 są odpowiednio pierwszym i drugim sygnałem wyjściowym, gdzie L 0w i R 0w są odpowiednio pierwszym i drugim sygnałem wejściowym stereo, zaś g1, g2, g3 i g4 są odpowiednio pierwszą, drugą, trzecią i czwartą funkcją zespoloną. 16. Urządzenie dekodujące, zawierające: - urządzenie (7) według zastrzeżenia 14 albo do przetwarzania zmiksowanego sygnału stereo, zawierającego pierwszy i drugi sygnał stereo (L 0w, R 0w ), oraz - dekoder do dekodowania przetworzonych sygnałów stereo (L 0,R 0 ) do N-kanałowego sygnału audio.

17 System audio, zawierający urządzenie kodujące według zastrzeżenia 11 i urządzenie dekodujące według zastrzeżenia 16. Koninklijke Philips Electronics N.V.; Holandia Dolby International AB; Holandia Pełnomocnik:

18 17 Z-8803 EP B1 Dźwięk N- Koder Postprocesor Odwrócony postprocesor Dekoder Dźwięk N-

19 18 Z-8803 EP B1

20 19 Z-8803 EP B1