MX2008014222A - Codificacion de señal de informacion. - Google Patents

Abstract

Una cuantificación muy burda o tosca excede la medida determinada por el umbral de enmascarado sin o solo con muy pocas pérdidas de calidad permitidas por cuantificación no inmediatamente a la señal pre-filtrada, salvo un error de predicción obtenido por la predicción adaptativa hacia delante de la señal pre-filtrada. Debido a la adaptabilidad hacia adelante, el error de cuantificación no tiene efecto negativo en la predicción del lado descodificador.

Description

CODIFICACIÓN DE SEÑAL DE INFORMACIÓN Descripción La presente invención se refiere a codificación de señal de información, tal como codificación de audio o video. El uso de codificación de audio digital en nuevas redes de comunicaciones asi como en producciones de audio profesionales para comunicación en tiempo real bidireccional , requiere una codificación algorítmica muy económica así como un retraso de codificación muy corto. Un escenario típico en donde la aplicación de codificación de audio digital se vuelve crítica en el sentido del tiempo de retardo existe cuando se usan simultáneamente señales directas, es decir no codificadas y transmitidas, es · decir codificadas y descodificadas. Por lo tanto, son ejemplos producciones en vivo que utilizan micrófonos inalámbricos y producciones de supervisión o "dispersas" simultáneas (en-oído) en donde los artistas reproducen simultáneamente en diferentes estudios. El periodo de tiempo de retardo total tolerable en estas aplicaciones es menor a 10 ms . Si, por ejemplo se emplean líneas de participación asimétrica para comunicación, la velocidad de bits es un factor limitante adicional. El retraso algorítmico de codificadores de audio standard, tales como los intervalos de bajo retardo MPEG-1 3 (MP3), MPEG-2 AAC y MPEG-2/4 de 20 ms a varios centenares de ms, en donde se hace referencia por ejemplo al artículo de M.

Lutzky, G. Schuller, M. Gayer; U. Kraemer, S. Wabnik: "A guideline to audio codee delay", presentado en la 116 convención AES en Berlín, mayo 2004. Los codificadores de voz operan a menores velocidades de bits y con menos retardo algorítmico pero solo proporcionan una calidad de audio limitada. El espacio anteriormente establecido entre los codificadores de audio standard por una parte y los codificadores de voz por otra parte por ejemplo se cierra por un tipo de esquema de codificación descrito en el artículo de B. Edler, C. Faller and G. Schuller, "Perceptual Audio Coding Using a Time-Varying Linear Pre- and Postfilter", presentado en la 109 convención AES en Los Angeles, septiembre 2000, de acuerdo al cual la señal a codificar se filtra con la inversa del umbral de marcado en el lado del codificador y subsecuentemente se cuantifica para realizar reducción de irrelevancia y la señal cuantificada se suministra a codificación de entropía para realizar reducción de redundancias separada de la reducción de irrelevancia mientras que la señal de prefiltro cuantificada se reconstruye en el lado del descodificador y filtra en un post-filtro con el umbral de enmascarado como la función de transmisión. Este esquema de codificación referido como esquema de codificación ULD a continuación, resulta en una calidad perceptual que puede ser comparada con los codificadores de audio standard, tales como MP3, para velocidades de bits de aproximadamente 80 kBit/s por canal y superiores. Un codificador de este tipo por ejemplo también se describe en WO 2005/078703 Al. Particularmente, los codificadores ULD descritos aquí, utilizan filtros lineales de control psicoacústico para formar la interferencia o ruido de cuantificación . Debido a su estructura, la interferencia de cuantificación siempre está en el umbral dado, incluso cuando no hay señal en un dominio de frecuencia dado. La interferencia permanece inaudible, siempre que corresponda al umbral de enmascarado psicoacústico . Para obtener una velocidad de bits que es incluso más pequeña que la velocidad de bits predeterminada por este umbral, la interferencia de cuantificación tiene que incrementarse, lo que hace audible a la interferencia. Particularmente, la interferencia se vuelve audible en dominios sin porciones de señal. Son frecuencias de audio muy bajas y muy altas. Normalmente solo hay porciones de señal muy bajas en estos dominios, mientras que el umbral de' enmascarado es este problema, ya que el mismo simplemente cuantifica sub-bandas que tienen señales mas pequeñas que el umbral a cero. El problema anteriormente mencionado que ocurre cuando la velocidad de bits permitida cae por debajo de la velocidad de bits mínima, que no provoca interferencia de cuantificación espuria y que se determina por el umbral de enmascarado, no es lo único. Además, los codificadores ULD descritos en las referencias anteriores sufren de un procedimiento complejo para obtener una velocidad de datos constante, particularmente ya que se utiliza un bucle de iteración, que debe pasarse a fin de determinar por bloque de muestreado, un valor de factor de amplificación que ajusta un tamaño de escalón de descuantificación . El objetivo de la presente invención es proporcionar un esquema de codificación de información que hace posible el permitir el tiempo de retardo corto típico para tipos de codificadores ULD a una baja velocidad de bits y sin embargo una alta calidad de codificación. Este objetivo se logra por aparatos de acuerdo con la reivindicación 1 ó 24, métodos de acuerdo con la reivindicación 44 ó 45 así como un codificador de acuerdo con la reivindicación 47 y un descodificador de acuerdo con la reivindicación 48. La idea central de la presente invención es el hallazgo de que cuantificación extremadamente gruesa excede la medida determinada por el umbral de enmascarado se hace posible, sin o solo con muy pocas pérdidas de calidad, pero sin cuantificar directamente la señal prefiltrada pero un error de predicción obtenido por la predicción adaptativa hacia adelante de lo prefiltrado. Debido a la capacidad de adaptación hacia adelante, el error de cuantificación no tiene efecto negativo en el coeficiente de predicción. De acuerdo con una modalidad adicional, la señal prefiltrada incluso se cuantifica en una forma no lineal o incluso recortada, es decir cuantifica mediante una función de cuantificación que cartografía los valores no cuantificados del error de predicción en índices de cuantificación de etapas de cuantificación y cuyo curso es más empinado por debajo de un umbral que sobre un umbral. De esta manera, el PSD de interferencia incrementado en relación con el umbral de enmascarado debido a la baja velocidad de bits disponible, ajusta al PSD de señal de manera tal que la violación del umbral de enmascarado no ocurre en partes espectrales sin porción de señal, lo que además mejora la calidad de audición o mantiene la calidad de audición respectivamente a pesar de una velocidad de bits disponible decreciente . De acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención, la cuantificación incluso se cuantifica o limita, respectivamente por recorte, es decir al cuantificar a un número limitado y fijo de niveles o etapas de cuantificación respectivamente. Por predicción de la señal prefiltrada mediante una predicción adaptativa hacia adelante, la cuantificación gruesa no tiene efecto negativo en los propios coeficientes de predicción. Por cuantificación a un número fijo de niveles de cuantificación, se activa inherentemente la prevención de iteración para obtener una velocidad de bits constante. De acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención, una altura de etapa o tamaño de etapa de cuantificación, respectivamente entre el número fijo de niveles de cuantificación, se determina en una forma adaptativa hacia adelante a partir de índices de nivel de cuantificación previos que se obtienen por cuantificación, de manera tal que por una parte, a pesar de un número muy bajo de nivel de cuantificación, una cuantificación mejor o cuando menos mejor posible de la señal residual o error de predicción, respectivamente, puede obtenerse, sin tener que proporcionar adicional información secundaria al lado del descodificador . Por otra parte, es posible asegurar que errores de transmisión durante transmisión de la señal residual cuantificada al lado del descodificador solo tiene un efecto a corto plazo en el lado del descodificador con una configuración apropiada del ajuste de tamaño de etapa adaptativa hacia atrás. Modalidades preferidas de la invención se discutirán a continuación con referencia a los dibujos acompañantes . Muestran : La Figura 1 es un diagrama de bloques de un codificador de acuerdo con una modalidad de la presente invención; Las Figuras 2a/b son gráficas que muestran de manera ejemplar el curso del espectro de interferencia en relación al umbral de enmascarado y densidad de espectro de potencia de señal para el caso del codificador de acuerdo con la reivindicación 1 (gráfica a) o para un caso comparativo de un codificador con una predicción adaptativa hacia atrás de la señal prefiltrada y de un ajuste de tamaño de etapa de cuantificación a manera de bloques de umbral de enmascarado e iterativo (gráfica b) , respectivamente; Las Figuras 3a/3b y 3c son gráficas que muestran de manera ejemplar la densidad de espectro de potencia de señal en relación a la densidad de espectro de potencia de error o interferencia respectivamente para diferentes extensiones de recorte o diferentes números de niveles de cuantificación, respectivamente para el caso que, como en el codificador de la Figura 1, predicción adaptativa hacia adelante de la señal prefiltrada pero aún un ajuste en tamaño de etapa de cuantificación iterativa se realiza; La Figura 4 es un diagrama de bloque de una estructura del codificador de coeficiente en el codificador de la Figura 1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 5 es un diagrama de bloques de un descodificador para descodificar una señal de información codificada por el codificador de la Figura 1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 6 es un diagrama de bloques de una estructura de los codificadores de coeficientes en el codificador de la Figura 1 o el descodificador de la Figura 5 de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 7 es una gráfica para ilustrar resultados de prueba de audición; y Las Figuras 8a a 8c son gráficas de funciones de cuantificación ejemplares que pueden utilizarse en los medios de recorte/cuantificación y de cuantificación respectivamente en las Figuras 1, 4, 5 y 6. Antes que se discutan modalidades de la presente invención con más detalle con referencia en los dibujos, primero, para una mejor comprensión de las ventajas y principios de estas modalidades, se discutirá una implementación posible de un esquema de codificación tipo ULD como ejemplo comparativo, con base en lo cual las ventajas esenciales y consideraciones subyacentes a las modalidades subsecuentes, que finalmente han llevado a estas modalidades, pueden ilustrarse en forma mas clara. Como ya se ha descrito en la introducción de la descripción, hay necesidad para una versión ULD para menores velocidades de bits por ejemplo de 64 k Bit/s, con calidad perceptual comparable, asi como esquema más simple para obtener una velocidad de bits constante, particularmente para velocidades de bits menores pretendidas. Adicionalmente , será ventajoso cuando el tiempo de recuperación después de un error de transmisión permanezca bajo o como un mínimo. Para reducción de redundancia de la señal psicoacústicamente pre-procesada , ' el codificador ULD de comparación utiliza una predicción de bucle cerrado adaptativa hacia atrás a manera de muestra. Esto significa que el cálculo de los coeficientes de predicción en codificador y descodificador , se basa solamente en muestras de señal pasadas o ya cuantificadas y reconstruidas. Para obtener una adaptación a la señal o la señal pre-filtrada, respectivamente, un nuevo conjunto de coeficientes de pronóstico se calcula de nuevo para cada muestra. Esto resulta en la ventaja de que fórmulas para determinación de valor de predicción o largos pronosticadores , es decir particularmente pronosticadores que tienen un número elevado de coeficientes de pronóstico pueden utilizarse, ya que no hay requerimiento para transmitir los coeficientes de predicción desde el lado de codificador a descodificador . Por otra parte, esto significa que el error de predicción cuantificado debe ser transmitido al descodificador sin pérdida de precisión, para obtener coeficientes de predicción que son idénticos a aquellos subyacentes al proceso de codificación. De otra forma, los valores pronosticados o predicados, respectivamente en el codificador y descodificador no serán idénticos entre si, lo que provocará un proceso de codificación inestable. Por el contrario, en el codificador ULD de comparación, un reajuste periódico del pronosticador tanto en el lado del codificador como descodificador se requiere para permitir acceso selectivo a la corriente de bits codificados asi como para detener una propagación de errores de transmisión. Sin embargo, los reajustes periódicos provocan picos en velocidad de bits, que no presentan problema para un canal con velocidad de bits variable, pero para canales con velocidad de bits fija en donde los picos de velocidad de bits limitan el limite inferior de un ajuste de velocidad de bits constante. Como resultará de la descripción más detallada subsecuente del esquema de codificación de comparación ULD con las modalidades de la presente invención, estas modalidades difieren del esquema de codificación de comparación al utilizar una predicción adaptativa hacia adelante a manera de bloques con un ajuste en tamaño de etapa de cuantificación adaptativa hacia atrás en lugar de una predicción adaptativa hacia atrás a manera de muestra. Por un lado, esto tiene la ventaja de que los pronosticadores deberlas ser mas cortos para limitar la cantidad de información lateral requerida para transmitir los coeficientes de predicción requeridos hacia el lado del codificador, lo que de nuevo puede resultar en eficiencia de codificador reducida, pero por otra parte, esto tiene la ventaja de que el procedimiento de las subsecuentes modalidades todavía funciona efectivamente para errores de cuantificación superiores, que son un resultado de velocidades de bits reducidas, de manera tal que el pronosticador en el lado del descodificador puede utilizarse para conformar interferencia de cuantificación . Como también resultará de la comparación subsecuente, comparado con el codificador ULD de comparación, la velocidad de bits se limita al limitar el intervalo de valores del resto de predicción antes de transmisión. Esto resulta en un conformado de interferencia modificado en comparación con el esquema de codificación ULD de comparación y también lleva a artefactos de audición diferentes y menos espurios. Además, una velocidad de bits constante se genera sin utilizar bucles interativos. Además, se incluye inherentemente el "reinicio" para todo bloque o muestra como resultado de la adaptación hacia adelante a manera de bloques. Adicionalmente , en las modalidades descritas a continuación, un esquema de codificación se utiliza para coeficientes de prefiltro y coeficientes de pronóstico hacia adelante, que utiliza codificación de diferencia con un control de tamaño de etapa de cuantificación adaptativo hacía atrás para una representación de frecuencia espectral lineal (LSF = line spectral frequency) de los coeficientes. El esquema proporciona acceso a manera de bloques a los coeficientes, general una velocidad de bits de información lateral constante y es sobre eso acceso a manera de bloques a los coeficientes, genera una velocidad de bits de información lateral constante y sobre eso es robusto contra errores de transmisión como se describirá a continuación. A continuación, la estructura de codificador y descodificador ULD en comparación se describirá con más detalle, seguido por la descripción de modalidades de la presente invención y la ilustración de sus ventajas en la transmisión desde velocidades de bits constantes superiores a menores velocidades de bits. En el esquema de codificación ULD de comparación, la señal de alimentación del codificador se analiza en el lado del codificador por un modelo perceptual o modelo de audición, respectivamente, para obtener información respecto a las porciones perceptualmente irrelevantes de la señal. Esta información se utiliza para controlar un prefiltro mediante coeficientes de filtro variantes en tiempo. De esta manera, el prefiltro normaliza la señal de alimentación con respecto a su umbral de enmascarado. Los coeficientes de filtro se calculan una vez por cada bloque de 128 muestras cada uno, cuantifican y transmite al lado del codificador como información lateral. Después de multiplicación de la señal prefiltrada con un factor de amplificación al sustraer la señal pronosticada adaptativa hacia atrás, el error de predicción se cuantifica por un cuantificador uniforme, es decir un cuantificador con tamaño de etapa uniforme. Como ya se mencionó anteriormente, la señal pronosticada se obtiene mediante predicción en bucle cerrado adaptativo hacia atrás a manera de muestra. De acuerdo con esto, no se ' requiere transmisión de coeficientes de predicción al descodificador . Subsecuentemente, la señal residual de predicción cuantificada se codifica en entropía. Para obtener una velocidad de bits constante, se proporciona un bucle, que repite las etapas de multiplicación, pronóstico, cuantificación y codificación de entropía, varias veces por cada bloque de muestras prefiltradas . Después de interación, el factor de amplificación más alto de un conjunto de valores de amplificación predeterminados se determina, lo que aún cumple la condición de velocidad de bits constante. Este valor de amplificación se transmite al descodif icador . Sin embargo, si se determina un valor de amplificación mas pequeño que uno, la interferencia de cuantificación es perceptible después de descodificación, es decir, su espectro se conforma similar al umbral de enmascarado, pero su potencia total es superior a la predeterminada por el modelo de predicción. Para porciones del espectro de señal de alimentación, la interferencia de cuantificación incluso puede ser más superior que el propio espectro de señal de alimentación, que de nuevo genera artefactos audibles en porciones del espectro, en donde de otra forma no estará presente señal audible, debido al uso de un descodificador predictivo. Los efectos provocados por la interferencia de cuantificación representan un factor limitante cuando son de interés velocidades de bits constantes menores. Continuando con la descripción del esquema ULD de comparación, los coeficientes de prefiltro solamente se transmiten como diferencias LSF intracuadro, y también solo tan pronto como los mismos exceden un cierto limite. Para evitar propagación de errores de transmisión para un período no limitado, el sistema se reajusta de tiempo en tiempo. Pueden emplearse técnicas adicionales para reducir al mínimo una disminución en percepción de la señal descodificada en el caso de errores de transmisión. El esquema de transmisión genera una velocidad de bits de información lateral variable, que se nivela en el bucle anteriormente descrito al ajusfar el factor de amplificación anteriormente mencionado de conformidad . La codificación de entropía de la señal residual de predicción cuantificada en el caso del codificador ULD de comparación, comprende métodos tales como el método de codificación aritmética, de Golom, o de Huffman. La codificación de entropía debe reajustarse de tiempo en tiempo y genera inherentemente una velocidad de bits variable, que de nuevo se nivela por el bucle anteriormente mencionado. En el caso del esquema de codificación ULD de comparación, la seña residual de predicción cuantificada en el descodificador se obtiene a partir de codificación de entropía, con lo que el resto de predicción y la señal pronosticada se agregan, la suma se multiplica con la inversa del factor de amplificación transmitido y de allí, la señal de salida reconstruida se genera mediante el post filtro que tiene una respuesta de frecuencia inversa a la del pre-filtro, en donde el post-filtro utiliza los coeficientes de pre filtro transmitidos. Un codificador ULD de comparación del tipo recién descrito obtiene por ejemplo un retraso de codificador/descodificador total de 5.33 a 8 ms a frecuencias de muestra de 32 kHz a 48 kHz. Sin interacciones (de bucle de espurio) , lo mismo genera velocidades de bits en el intervalo de 80 a 96 kBit/s. Como se describió anteriormente, a menores velocidades de bits constantes, la calidad de audición se disminuye en este descodificador , debido al aumento uniforme del espectro de interferencia. Adicionalmente, debido a las interacciones, el esfuerzo para obtener una velocidad de bits uniforme es alto. Las modalidades descritas a continuación superan o reducen al mínimo estas desventajas. A una velocidad de datos de transmisión constante, el esquema de codificación de las modalidades descritas a continuación provoca un conformado de interferencia alterado del error de cuantificación y no requiere interación. De manera más precisa, en el esquema de codificación ULD de comparación anteriormente discutido, en el caso de una velocidad de datos de transmisión constante en un proceso interactivo, se determina un multiplicador con el auxilio del cual la señal que proviene del pre-filtro se multiplica antes de cuantificación, en donde la interferencia de cuantificación es espectralmente blanca, lo que provoca una interferencia de cuantificación en el descodificador que se conforma como el umbral de audición, pero que se encuentra ligeramente por debajo o ligeramente sobre el umbral de audición, dependiendo del multiplicador selecto, que puede, como se describió anteriormente también ser interpretado como un desplazamiento del umbral de audición determinado. En conexión con esto, los resultados de interferencia de cuantificación después- de descodificación, cuya potencia en los dominios de frecuencia individuales puede incluso exceder la potencia de la señal de alimentación en el dominio de frecuencia respectivo. Los artefactos de codificación resultantes son claramente audibles. Las modalidades descritas a continuación conforman la interferencia de cuantificación de manera tal que su densidad de potencia espectral no es más espectralmente blanca. El recorte o limitación/cuantificación gruesa, respectivamente de la señal de prefiltro mas bien conforma la interferencia de cuantificación resultante similar a la densidad de potencia espectral de la señal de prefiltro. De esta manera, la interferencia de cuantificación en el descodificador se conforma de manera tal que permanece por debajo de la densidad de potencia espectral de la señal de alimentación. Esto puede interpretarse como deformación del umbral de audición determinado. Los artefactos de codificación resultantes son menos espurios que en el esquema de codificación ULD de comparación. Además, las modalidades subsecuentes no requieren proceso de interación lo que reduce la complejidad. Ya que al describir el esquema de codificación ULD de comparación anterior, se ha proporcionado una base suficiente para dirigir la atención a las ventajas y consideraciones subyacentes de las siguientes modalidades para la descripción de estas modalidades, primero, la estructura de un codificador de acuerdo con una modalidad de la presente invención se describirá a continuación. El codificador de la Figura 1, indicado generalmente con 10, comprende una alimentación 12 para la señal de información a codificar, así como una salida 14 para la señal de información codificada, en donde se considera en forma ejemplar por debajo que esta es una señal de audio, y en forma ejemplar particular una señal de audio ya muestreada, aunque el muestreado dentro del codificador subsecuente a la alimentación 12 también seria posible. Muestras de la señal de salida de ingreso se indican por x(n) en Fig. 1. Como se muestra en la Figura 1, el codificador 10 puede ser dividido en un medio de determinación de umbral de enmascarado 16, un medio de prefiltro 18, un medio de pronóstico predictivo hacia adelante 20 y un medio de recorte/cuantificación 22 asi como medios de generación de corriente de bits 24. Los medios para determinación de umbral de enmascarado 16 operan de acuerdo con un modelo perceptual o modelo de audición respectivamente, para determinar una representación del umbral de audición o enmascarado respectivamente de la señal de audio que ingresa en la alimentación 12 al utilizar el modelo perceptual, lo que indica una porción de la señal de audio que es irrelevante con respecto a la capacidad de percepción o de audición respectivamente o representa un umbral espectral para la frecuencia con la cual la energía espectral permanece inaudible debido a efectos de cobertura psicoacústica o no se percibe por humanos respectivamente. Como se describe a continuación, los medios de determinación 16 determinan el umbral de enmascarado en una manera por bloques, es decir determina un umbral enmascarado por bloque de bloques subsecuentes de muestras de la señal de audio. Otros procedimientos también serán posibles. La representación del umbral de enmascarado como resulta de los medios de determinación 16 puede contrario a la descripción subsecuente, particularmente con respecto a la Figura 4, también ser una representación por muestras espectrales del umbral de enmascarado espectral. Los medios de pre filtro o pre-estimación 18 se acoplan tanto a los medios de determinación de umbral de enmascarado 16 como a la alimentación 12 y filtra la señal de salida para normalizar la misma respecto al umbral de enmascarado para obtener una señal prefiltrada f(n) . Los medios de prefiltro 18 se basan por ejemplo en un filtro lineal y se implementan para ajusfar los coeficientes de filtro dependiendo de la representación del umbral de enmascarado que se proporciona por el umbral de enmascarado de los medios de determinación 16, de manera tal que la función de transmisión del filtro lineal corresponde sustancialmente a la inversa del umbral de enmascarado. Ajuste de los coeficientes de filtro puede realizarse "por bloques, medios bloques, tal como en el caso descrito a continuación de los bloques que se superponen a la mitad en la determinación de umbral de enmascarado, o a manera de muestra, por ejemplo por interpolación de los coeficientes de filtro obtenidos por las representaciones de umbral de enmascarado determinadas por bloques, o por coeficientes de filtro obtenidos a través de espacios entre bloques. Los medios de predicción hacia adelante 20 se acoplan a los medios de prefiltro 18, para someter las muestras f (n) , de la señal prefiltrada, que se filtran de manera adaptativa en el dominio en tiempo al utiliza el umbral de enmascarado psicoacústico a una predicción adaptativa hacia adelante, para obtener una señal predictiva, una señal residual r(n) que representa un error de predicción a la señal prefiltrad f (n) , y una representación de los coeficientes de filtro de predicción, con base en lo cual puede reconstruirse la señal pronosticada. Particularmente, los medios de predicción adaptativos hacia adelante 20 se implementan para determinar la representación de los coeficientes filtro de predicción inmediatamente de la señal prefiltrada f y no solo se basan en una cuantificación subsecuente de la señal residual r. Aunque, como se discutirá con mayor detalle a continuación con referencia a la Figura 4, los coeficientes de filtro de pronóstico se representan en el dominio LFS, en particular en la forma de un residuo de predicción LFS, otras representaciones tales como una representación intermedia en la forma de coeficientes de filtro lineales son también posibles. Además, los medios 20 realizan la determinación de coeficiente de filtro de predicción de acuerdo con la descripción subsecuente a manera ejemplar por bloques, es decir por bloque en bloques subsecuentes de muestras de la señal prefiltrada, en donde sin embargo son también posibles otros procedimientos. Medios 20 se implementan entonces para determinar la señal prefiltrada - mediante estos coeficientes de filtro de pronóstico determinados, y para sustraer los mismos de la señal prefiltrada f, en donde se realiza la determinación de la señal pronosticada, por ejemplo mediante un filtro lineal, cuyos coeficientes de filtro se ajustan de acuerdo con las representaciones de coeficiente de predicción determinados en forma adaptativa hacia adelante. La señal residual disponible en el lado del descodifi cador , es decir la señal residual recortada y cuantificada ic(n), agregada a los valores de señal de salida de filtro de salida previos, puede servir como la señal de alimentación de filtro como se discutirá a continuación con más detalle. Los modos de recorte/cuantificación 22 se acoplan a los medios de predicción 20, para cuantificación o recorte respectivamente, la señal residual mediante una función de cuantificación que cartografía los valores r(n) de la señal residual a un número constante y limitado de niveles de cuantificación y para transmitir la señal residual cuantificada que se obtiene de esa manera en la forma de los índices de cuantificación ic(n), como ya se ha mencionado, a los medios de predicción adaptativos hacia adelante 20. La señal residual cuantificada ic(n), la representación de los coeficientes de predicción determinada por los medios 20, asi como la representación del umbral de enmascarado determinado por los medios 16 constituyen información que se proporciona al lado del descodificador mediante la señal codificada 14, en donde por lo tanto, los medios de generación de corriente de bits 24 se proporcionan de manera ejemplar en la Fig. 1, para combinar la información de acuerdo con una corriente de bits en serie o una transmisión de paquetes, posiblemente al utilizar una codificación sin pérdida adicional. Antes que la estructura mas detallada del codificador de la Figura 1 se discuta, el modo de operación del codificador 1 se describirá a continuación con base en la estructura anterior del codificador 10. Al filtrar la señal de audio por los medios de prefiltro 18 con una función de transmisión correspondiente a la inversa del umbral de enmascarado, una señal prefiltrada f (n) resulta, que obtiene una densidad de potencia espectral del error por cuantificación uniforme, lo que corresponde primordialmente a la interferencia blanca, y resultará en un espectro de interferencia similar al umbral de enmascarado al filtrar en el post filtro en el lado del descodificador . Sin embargo, primero, la señal residual f se reduce a un error de predicción r por los medios de predicción adaptativos hacia adelante 20 por una señal de pronosticada adaptada hacia adelante por sustracción. La cuantificación gruesa subsecuente de este error de predicción r por los medios de cuantificación/recorte 22 no tiene efecto en los coeficientes de predicción de los medios de predicción 20, ni en el codificador ni en el lado del descodificador , ya que el cálculo de los coeficientes de predicción se realiza en una forma adaptativa hacia adelante y de esta manera con base en los valores no cuantificados f (n) . La cuantificación no solo se realiza en una forma gruesa, en el sentido de que se utiliza un tamaño de etapa de cuantificación gruesa, sino también se realiza en una forma gruesa en el sentido de que incluso se realiza cuantificación solo a un número constante y ? limitado de niveles de cuantificación, de f manera tal que para representar toda señal residual cuantificada ic(n) o todo índice cuantificado en la señal de audio codificada 14 solo un número fijo de bits se requiere, lo que permite inherentemente una velocidad de bits constante respecto a los valores residuales ic(n) . Como se describe a continuación, se realiza cuantificación primordialmente al cuantificar a niveles de cuantificación espaciados uniformemente del número fijo y por debajo de manera ejemplar de un número de solo tres niveles de cuantificación, en donde se realiza la cuantificación, por ejemplo de manera tal que un valor de señal residual no cuantificado r(n) se cuantifica al siguiente nivel de cuantificación, para obtener el índice de cuantificación ic(n) del nivel de cuantificación correspondiente para el mismo. Valores extremadamente altos y extremadamente bajos de la señal residual no cuantificada r(n) de esta manera se cartografían al 'nivel de cuantificación mas alto o más bajo respectivo del índice de nivel de cuantificación respectivo, respectivamente, aún cuando serán cartografiados a un nivel de cuantificación superior a cuantificación uniforme con el mismo tamaño de etapa. De esta manera, la señal residual r también se "recorta" o limita respectivamente por los medios 22. Sin embargo, esto último tiene el efecto, como se discutirá a continuación, que el error de densidad espectral de potencia (PSD = power spectral density) de la señal prefiltrada no es mas un ruido blanco, sino, se aproxima a la señal PSD de la señal prefiltrada dependiendo del grado de recorte. En el lado del descodificador , esto tiene el efecto de que el PSD de interferencia permanece por debajo del PSD de señal incluso a velocidades de bits que son mayores que las predeterminadas por el umbral de enmascarado. A continuación, la estructura del codificador en la Figura 1 se describirá con más detalle. Particularmente, los medios para determinación de umbral de enmascarado 16 comprenden un determinado de umbral de enmascarado o un modelo perceptual 26, respectivamente, que opera de acuerdo con el modelo perceptual, un módulo para cálculo de coeficiente de prefiltro 28 y un codificador de coeficiente 30, que se conectan en el orden nombrado entre la alimentación 12 y los medios de prefiltro 18 asi como el generador de corriente de bits 24. Los medios de prefiltro 18 comprenden un descodificador de coeficiente 32 cuya alimentación se conecta a la salida del codificador de coeficiente 30, asi como el prefiltro 34, que por ejemplo es un filtro lineal adaptativo y que se conecta con su alimentación de datos a la alimentación 12 y con su salida de datos a los medios 20, mientras que su alimentación de adaptación para adaptar los coeficientes de filtro, se conecta a una salida del descodificador de coeficiente 32. Los medios de predicción 20 comprenden un módulo para cálculo de coeficiente de predicción 36, un codificador de coeficiente 38, un descodificador de coeficiente 40, un sustractor 42, un filtro de predicción 44, un elemento de retardo 46, un adicional sumador 48 y un descuantificador 50. El módulo para cálculo de coeficiente de predicción 46 y el codificador de coeficiente 38 se conectan en serie en este orden entre la salida del prefiltro 34 y la alimentación del descodificador de coeficiente 40 o una alimentación adicional del generador de corriente de bits 24, respectivamente, y cooperan para determinar una representación de los coeficientes de predicción a manera de bloques en una forma adaptativa hacia adelante. El descodificador de coeficiente 40 se conecta entre el codificador de coeficiente 38 y el filtro de predicción 44 que por ejemplo es un filtro de predicción lineal. Aparte de la alimentación de coeficiente de predicción conectada al descodificador de coeficiente 40, el filtro 44 comprende una alimentación de datos y una salida de datos, a las cuales se conecta el mismo en un bucle cerrado, que comprende a parte del filtro 44, el sumador 48 y el elemento retardado 46. Particularmente, el elemento de retardo 46 se conecta entre el sumador 48 y el filtro 44, mientras que la salida de datos del filtro 44 se conecta a una primera alimentación del sumador 48. Sobre eso, la salida de datos del filtro 44 también se conecta a la alimentación de inversión del substractor 42. Una alimentación sin inversión del sustratctor 42 se conecta a la salida del prefiltro 34, mientras que la segunda alimentación del sumador 48 se conecta a una salida del descuantificador 50. Una alimentación de datos del' descuantificador 50 se acopla a los medios de corte/cuantificación 22 asi como a una alimentación de control de tamaño de etapa del descuantificador 50. Los medios de recorte/cuantificación 22 comprenden un módulo cuantificado 52 asi como un bloque de adaptación de tamaño de etapas 54, en donde de nuevo, el módulo de cuantificación 52 consiste de un cuantificador uniforme 56 con un tamaño de etapa uniforme y controlable y un limitador 58, que se conecta en serie en el orden nombrado entre una salida del substrator 42 y la alimentación adicional del generador de corriente de bits 24, y en donde el bloque para adaptación de tamaño de tapa 54 de nuevo comprende un módulo de adaptación de tamaño de etapa 60 y un miembro de retardo 62, que se conectan en serie en el orden nombrado entre la salida de alimentador 58 y una alimentación de control de tamaño de etapa del cuantificador 56. Adicionalmente , la salida del limitador 58 se conecta a la alimentación de datos del descuantificador 50, en donde la alimentación de control de tamaño de tapa del descunatificador 50 también se conecta al bloque de adaptación de tamaño de tapa 60. Una salida del generador de corriente de bit 24 de nuevo forma la salida 14 del codificador 10. Después de que la estructura detallada del codificador de la Fig. 1 se ha descrito en detalle anteriormente, a continuación se describirá su modo que operación. El módulo de modelo perceptual 26 determina o estimar respectivamente el umbral de enmascarado en una forma de bloques a partir de la señal del audio. Por lo tanto, el módulo de modelo perceptual 26 utiliza por ejemplo un DFT de longitud 256, es decir una longitud de bloque de 256 muestras x(n), con 50% de superposición entre los bloques, lo que resulta en un retardo del codificador 10 de 128 muestras de la señal de audio. La estimación de la salida de umbral de enmascarado por el módulo de modelo perceptual 26 por ejemplo se representa en una forma espectralmente muestreados en una banda BARK o una escala de frecuencia lineal. La salida de umbral de enmascarado por bloque por el módulo de modelo perceptual 26 se utiliza en el módulo de cálculo de coeficiente 24 para calcular el coeficiente de filtro de un filtro predeterminado, es decir el filtro 34. Los coeficientes calculados por el módulo 28 por ejemplo pueden ser los coeficientes LPC, que modelan el umbral de enmascarado. Los coeficientes de prefiltro por cada bloque de nuevo se codifica por el codificador de coeficiente 30, que se discutirá con más detalle con referencia a la Figura 4. El descodificador de coeficientes 34, descodifica los coeficientes del prefiltro codificados para recuperar los coeficientes de prefiltro de módulo 28, en donde él prefiltro 34 de nuevo obtiene estos parámetros o coeficientes de prefiltro respectivamente y utiliza los mismos, de manera tal que normalizar la señal de alimentación x(n) con respecto a su umbral de enmascarado o filtra la misma con una función de transmisión, respectivamente que esencialmente corresponde a la inversa del umbral de enmascarado. Comparado con la señal de alimentación, la señal de prefiltro resultante f(n) es significativamente menor en cantidad.

En el módulo de cálculo de coeficiente de predicción 36, las muestras f (n) de la señal prefiltrada se procesan en una manera de bloques, en donde la división por bloques puede corresponder de manera ejemplar con una de la señal de audio 12 por el módulo de modelo perceptual 26 pero no tiene que hacerlo. Por cada bloque de muestras de prefiltro, el módulo de cálculo de coeficiente 36 calcular los coeficientes de predicción para uso por el filtro de predicción 44. Por lo tanto, el módulo de cálculo de coeficientes 36 realiza por ejemplo un análisis de codificación predictiva lineal (LPC) por bloque de la señal prefiltrada para obtener los coeficientes de predicción. El codificador de coeficientes 38 codifica que los coeficientes de predicción similares al codificador de coeficientes 30 como se discutirá con mayor detalle continuación, y envía de salir esta representación de los coeficientes de predicción al generador de corriente de bits 24 y particularmente el descodificador de coeficientes 40, en donde este último utiliza la representación de coeficiente de proyección obtenida para aplicar los coeficientes de predicción obtenidos en el análisis LPC por el módulo de cálculo de coeficientes 36 al filtro lineal 44, de manera tal que el pronosticador de bucle cerrado consiste del bucle cerrado del filtro 44, un miembro derrotado 46 y sumador 48 genera la señal de pronosticada (n) , que de nuevo se sustrae de la señal prefiltrada f(n) por el ??sustractor 42. El filtro lineal 44 por ejemplo es un filtro de predicción lineal £ del tipo A(z) = ¦*—:=! de longitud N, en donde el descodificador de coeficiente 40 ajusta los valores a en dependencia de los coeficientes de ^ G predicción calculados por el módulo de cálculo de coeficientes 36, es decir las ponderaciones con las cuales dos valores pronosticados previos (n) mas los valores de señal residual descuantificados se ponderan y después suman para obtener el valor pronosticado nuevo o actual respectivamente . El resto de predicción r(n) obtenido por el sustrcator 42 está sujeto a cuantificación uniforme, es decir cuantificación con el tamaño de etapa de cuantificación uniforme, en el cuantificador 56 en donde el tamaño de etapa ? (n) es variable del tiempo y se cálculo o determina, respectivamente por el módulo de adaptación de tamaño de etapa en una forma adaptativa hacia atrás, es decir a partir de los valores residuales cuantificados a los valores residuales previos r(m<n). De manera más precisa, el cuantificador uniforme 56 que puede expresarse como q(n) = i (n) puede ser referido como la etapa de cuantificación provisional con índice. El índice de cuantificación provisional i (n) de nuevo se recorta por el ilimitado 58 a la cantidad C =[-c;c], en donde c es una constante c e (l, 2,...) Particularmente, el limitador 58 se implementa de manera tal que todos los valores de Índices provisionales i(n) con c ya sea se ajustan a -c o c, dependiendo del cual está más cerca. Simplemente, la secuencia de índice recortada o limitada respectivamente o a la serie ic(n) se envía de salida por el limitado 58 al generador de corriente de bits 24, el descuantificador 50 y el bloque de adaptación de tamaño de etapa 54 o el elemento de retardo 62, respectivamente, debido a que el miembro de retraso 62 así como otros miembros de retraso en las presentes modalidades, retrasan los valores de ingreso por una muestra. Ahora, el control de tamaño de etapa adaptativa hacia atrás se logra mediante el bloque de adaptación en tamaño de etapa 54 ya que el mismo utiliza valores de secuencia de índices pasados ic(.n) retrasados por el número de retraso 62 para adaptar en forma constante el tamaño de etapa ? (n) de manera tal que el área limitado por |i{n)|> el limitador 58 es decir el área ajustada por los índices de cuantificación "permitidos" o los niveles de cuantificación correspondientes, respectivamente se colocan de manera tal que la probabilidad estadística de ocurrencia de los valores residuales r(n) que los niveles de cuantificación permitidos ocurren lo más uniformemente posibles en la corriente de secuencia de índice de cuantificación reportada generada ic(n). De manera particular, el módulo de adaptación de tamaño de etapa 60 calcula por ejemplo el tamaño de etapa actual ?(?) por ejemplo al utilizar los dos índices de cuantificación recortados inmediatamente precedentes ic(n-l) e i2(n-2) así como el valor de tamaño de etapa previamente determinado inmediatamente ?(?-1) a ?(?) = ß?(?-?) + d(?), con ße[0.0;1.0], d(?) = d0 para |ic(n-l) + ic(n-2)| < I y d(?) = d? para |ic(n-l) + ic(n-2)| > I con parámetros constantes d0, d? e I son constantes ajustadas de manera apropiada así como ß. Como se discutirá con mayor detalle a continuación con referencia a la Figura 5, el descodificador utiliza la secuencia de índice de cuantificación obtenido ic(n) y la secuencia de tamaño de etapa ?(?), que también se calcula en una forma adaptativa hacia atrás para reconstruir la secuencia en valor residual descuantificada qc(n) al calcular ic(n) " ?(?), que también se realiza en el codificador 10 de la Fig. 1, es decir por el descuantificador 50 en los medios de predicción 20. Como en el lado del descodificador , la secuencia de valor residual qc(n) construida de esa manera se A somete a una adición por los valores pronosticados f (n) en una forma a manera de muestra, en donde la adición se realiza en el codificador 10 mediante el sumador 48. Mientras que la señal reconstruida o descuantificada respectivamente, prefiltrada obtenida de esa manera no se utiliza mas en el codificador 10, excepto por cálculo de los valores pronosticados subsecuentes £ (n) , el postfiltro genera la secuencia de muestra de audio descodificada (n) de ahí, en el lado del descodificador , que cancela la normalización por él prefiltro 34. La interferencia de cuantificación introducida en la secuencia de índice de cuantificación qc(n) no es más blanca debido al recorte. Por el contrario, su forma espectral copia la señal prefiltrada. Para ilustrar esto, se hace brevemente referencia a la Figura 3, que muestra en las gráficas a, b y c el PSD de la señal prefiltrada (gráfica superior) y el PSD del error de cuantificación (gráfica inferior respectiva) para diferentes números de etapas o a niveles de cuantificación, respectivamente, es decir para C = [-15; 15] en la gráfica a, para un intervalo limitador de [-7; 7] en la gráfica b, y un intervalo de recorte de [-1;1] en la gráfica c. Por razones de claridad, además habrá de notarse que en los cursos PSD de los PSDs de error en las gráficas A-C cada uno se han trazado con un desplazamiento de -lOdB. Como puede verse, la señal prefiltrada corresponde a una interferencia de color con una potencia de s2 = 34. A una cuantificación con tamaño de etapa ?=1, la señal se encuentra dentro de [-21;21], es decir las muestras de la señal prefiltrada tienen una distribución de ocurrencia o forman un histograma, respectivamente, que se encuentra dentro de este dominio. Para las gráficas a a c en la Figura 3, el intervalo de cuantificación se ha limitado, como se mencionó, a [-15;15] en a), [-7;7] en b) y [-1;1] en c) . El error de cuantificación se ha medido como la diferencia entre la señal prefiltrada sin cuantificar y la señal prefiltrada descodificada. Como puede verse, se agrega una interferencia de cuantificación a la señal prefiltrada al incrementar recorte o con limitación incrementada del número de niveles de cuantificación, que copian el PSD de la señal prefiltrada, en donde el grado de copiado depende de la dureza o la extensión respectivamente del recorte aplicado. Consecuentemente, después de postfiltro, el espectro de interferencia de cuantificación en el lado del descodificador copia más PSD de la señal de alimentación de audio. Esto significa que la interferencia de cuantificación permanece por debajo del espectro de señal después de descodificación. Este efecto se ilustra en la Figura 2, que muestra en la gráfica a, para el caso de predicción adaptativa hacia atrás, es decir predicción de acuerdo con el esquema ULD de comparación anteriormente descrito, y en la gráfica b, para el caso de predicción adaptativa hacia adelante con recorte aplicado de acuerdo con la Figura 1, respectivamente, tres cursos en un dominio de frecuencia normalizado, es decir de arriba hacia abajo, el PSD de señal, es decir el PSD de la señal de audio, el PSD de error de cuantificación o la interferencia de cuantificación después de descodificar (línea recta) y el umbral de enmascarado (línea punteada). Como puede verse, la interferencia de cuantificación para el codificador ULD de comparación (Figura 2a) se forma como el umbral de enmascarado y excede el espectro de señal para porciones de la señal. El efecto de predicción adaptativa hacia adelante de la señal prefiltrada combinado con recorte subsecuente o limitación respectivamente del número a nivel de cuantificación ahora se ilustra claramente en la Figura 2b, en donde puede verse que la interferencia de cuantificación siempre es menor que el espectro de señal y su forma representa una mezcla del espectro de señal y el umbral de enmascarado. En pruebas de audición, se ha encontrado que los artefactos de codificación de acuerdo con la Figura 2b son menos espurios, es decir es mejor la calidad de audición percibida. La descripción anterior del modo de operación del codificador de la Figura 1, concentrado en el postprocesamiento de la señal pre-filtrada f (n) , para obtener los índices de cuantificación reportados ic(n) al transmitirse al lado del descodificador . Ya que se originan de una cantidad con un número de índices constantes y limitado, cada uno puede representarse por el mismo número de bits dentro de la corriente de datos codificados a la salida 14. Por lo tanto, el generador de corriente de bit 24 utiliza por ejemplo, un cartografiado de inyección de los índices de cuantificación a m palabras de bit??bit words?? que pueden representarse por un número predeterminado de bits m. La siguiente descripción trata con la transmisión de los coeficientes de pre-filtro o predicción, respectivamente, calculado por los módulos de cálculo de coeficiente 28 y 36 al lado del descodificador , es decir particularmente con una modalidad por la estructura de los codificadores de coeficientes 30 y 38. Como se ilustra, los codificadores de coeficientes de acuerdo con la modalidad de la Figura 4, comprenden un módulo de conversión LSF 102, un primer substractor 104, un segundo substractor 106, un cuantificador uniforme 108 con un tamaño de etapa de cuantificación uniforme y ajustable, un limitador 110, un descuantificador 112, un tercer sumador 114, dos miembros de retraso 116 y 118, un filtro de predicción 120 con coeficientes de filtro fijos o coeficientes de filtro constantes, respectivamente, asi como un módulo de adaptación de tamaño de etapa 122. Los coeficientes de filtro a codificarse entran en una alimentación ¦ 12 , en donde una salida 126 se proporciona para sacar la representación codificada. Una alimentación del módulo de conversión LSF 102 directamente sigue la alimentación 124. El substractor 104 con su alimentación sin inversión y su salida se conecta entre la salida del módulo de conversión LSF 102 y una primera alimentación del substractor 106, en donde una lc constante se aplica a la entrada del substractor 104. El substractor 106 se conecta con su alimentación sin inversión y su salida entre el primer substractor 104 y el cuantificador 108, en donde su alimentación de inversión se acopla a una salida del filtro de predicción 120. Junto con el miembro de retraso 118 y el sumador 114, el filtro de predicción 120 forma un pronosticador de bucle cerrado, en donde el mismo se conecta en serie en un bucle con retro-alimentación, de manera tal que el miembro de retraso 118 se conecta entre la salida del sumador 114 y la entrada del filtro de predicción 120, y la salida del filtro de predicción 120 se conecta a una primera entrada o alimentación del sumador 114. La estructura restante corresponde de nuevo primordialmente a uno de los medios 22 del codificador 10, es decir el cuantificador 108 se conecta entre la salida del substractor 106 y la entrada de limitador 110, cuya salida de nuevo se conecta a la salida 126, una alimentación del miembro de retraso 116 y una alimentación del descuantificador 112. La salida del miembro de retraso 116 se conecta a una entrada del módulo de adaptación de tamaño de etapa 122, que de esta manera forman juntos un bloque de adaptación de tamaño de etapa. Una salida del módulo de adaptación de tamaño de etapa 122 se conecta a las alimentaciones para control de tamaño de etapa del cuantificador 108 y el descuantificador 112. La salida del descuantificador 112 se conecta a la segunda entrada del sumador 114. Después de que la estructura del codificador de coeficiente se ha descrito anteriormente, su modo de operación se describirá a continuación, en donde la referencia se hace de nuevo a la Figura 1. La transmisión de ambos pre-filtros y los coeficientes de predicción o predictores, respectivamente, o su codificación respectivamente, se realiza al utilizar un esquema de codificación de velocidad de bits constante, que se logra por una estructura de acuerdo con la Figura 4. Después, en el módulo de conversión LSF 102, los coeficientes de filtro, es decir los coeficientes de pre-filtro o predicción, respectivamente primero se convierten a valores LSF 1 (n) o transfieren al dominio LSF, respectivamente. Toda frecuencia de linea espectral 1 (n) después se procesa por los elementos residuales en la Figura 4 como sigue. Estos significa que la siguiente descripción se refiere solamente a una frecuencia de linea espectral, en donde el procesamiento por supuesto se realiza para todas las frecuencias de linea espectrales. Por ejemplo, el módulo 102 genera valores LSF por cada conjunto de coeficientes de pre-filtro que representa un umbral de enmascarado o un bloque de coeficientes de predicción que pronostican la señal pre-filtrada . El substractor 104 substrae un valor de referencia constante lc del valor calculado l(n), en donde un intervalo suficiente para lc está en el intervalo por ejemplo de 0 a p . De la diferencia resultante ld(n), el substractor 106 substrae un valor pronosticado -Ld(n), que se calcula por el pronosticador de bucle cerrado 120, 118 y 114 incluyendo el filtro de predicción 120, tal como un filtro lineal, con coeficientes fijos A(z) . Lo que queda, es decir el valor residual, se cuantifica por el cuantificador de tamaño de etapa??escalón adaptativa 108, en donde los índices de cuantificación enviados de salida por el cuantificador 108 se recortan por el limitador 110 a un sub-conjunto de los índices de cuantificación recibidos por el mismo, tal como, por ejemplo, que para todos los índices de cuantificación recortados le(n), como se envían de salida por el limitador 110, aplica lo siguiente: ^ * ^e'>n) € {-i, 0,1}. para ]_a adaptación de tamaño de etapa de cuantificación de ? (n) del cuantificador residual LSF 108, el módulo de adaptación de tamaño de etapa 122 y el miembro de retraso 116 cooperan por ejemplo en la forma descrita respecto al bloque de adaptación de tamaño de etapa 54 con referencia a la Figura 1, sin embargo, posiblemente con una función de adaptación diferente o con diferentes constantes ß , I, d0, d1 y I. Mientras que el cuantificador 108 utiliza el tamaño de etapa actual para cuantificar el valor residual actual a le(n), el descuantificador 112 utiliza el tamaño de etapa ? ?(?) para descuantificación de esta valor índice le(n) de nuevo y para suministrar el valor reconstruido resultante para el valor residual LSF, como ha salido por el substractor 106, al sumador 114, que agrega este valor al valor pronosticado correspondiente J-ain) , y suministra los mismo mediante el miembro de retraso 118 retrasado por una muestra al filtro 120 para calcular el valor LSF pronosticado -Ldinj, para el siguiente valor LSF ld(n). Si los dos codificadores de coeficiente 30 y 38 se implementa en . la forma descrita en la Figura 4, el codificador 10 de la Figura 1 cumple con una condición de velocidad de bits constante sin utilizar ningún bucle. Debido a la adaptación hacia adelante en bloques de los coeficientes LPC y el esquema de codificación aplicado, no se requiere un reinicio explícito del pronosticador . Antes que los resultados de las pruebas de audición que se han obtenido por un codificador de acuerdo con las Figuras 1 y 4, se discuten a continuación, la estructura de un decodificador de acuerdo con una modalidad de la presente invención se describirá a continuación, que es adecuado para descodificar una corriente de datos codificada desde codificador, en donde se hace referencia a las Figuras 5 y 6. La Figura 6 también muestra la estructura del descodificador de coeficiente en la Figura 1.

El descodificador en general indicado por 200 en la Figura 5 comprende una alimentación 202 para recibir la corriente de datos codificada, una salida 204 para enviar de salida la corriente de -audio descodificada y(n) asi como medios de descuantificación 206 que tienen un número limitado y constante de niveles de cuantificación, medios de predicción 208, medios de reconstrucción 210 asi como medios de post-filtro 212. Adicionalmente , un extractor 214 se proporciona, que se acopla a la alimentación 202 e implementa para extracción, a partir de la corriente de bits codificada de ingreso, la señal residual de pre-filtro cuantificada y recortada ic(n), la información codificada respecto a los coeficientes de pre-filtro y la información codificada respecto a los coeficientes de predicción, como se han generado de los codificadores de coeficiente 30 y 38 (Figura i) y para enviar de salida los mismos en las salidas respectivas. Los medios de descuantificación 206 se acoplan al extractor 214 para obtener los índices de cuantificación ic(n) de los mismos y para realizar descuantificación de estos índices a un número de niveles de cuantificación limitados y constante, es decir - adherirse a la misma notación anterior - " ?(?}; c · ???) }, para obtener una señal pre-filtro descuantificada o reconstruida qc(n), respectivamente. Los medios de pronóstico 208 se acoplan al extractor 214 para obtener una señal pronosticada para la señal pre-filtrada, es decir E <--;n) de la información respecto a los coeficientes de predicción. Los medios de predicción 208 se acoplan al extractor 214 para determinar una señal pronosticada para la señal pre-filtrada , es decir ^ (r-), de la información respecto a los coeficientes de predicción, en donde los medios de predicción 208 de acuerdo con la modalidad de la Figura 5 también se conectan a una salida de los medios de reconstrucción 210. Los medios de reconstrucción 210 se proporcionan para reconstruir la señal pre-filtrada , con base en la señal pronosticada ^ (n) y las señales residuales descuantificadas qc(n). Esta reconstrucción se utiliza entonces por los medios de postfiltro subsecuentes 212 para filtrar la señal pre-filtrada con base en la información de coeficiente pre-filtro recibida del extractor 214, de manera tal que la normalización respecto al umbral de enmascarado se cancela para obtener la señal de audio descodificada y(n). Después de que la estructura básica del descodificador de la Figura 5 se ha descrito anteriormente, la estructura del descodificador 200 se discutirá con más detalle. Particularmente, el descuantificador 206 comprende un bloque de adaptación de tamaño de etapa de un miembro de retraso 216 y un módulo de adaptación de tamaño de etapa 218 asi como un descuantificador uniforme 220. El descuantificador 220 se conecta a una salida del extractor 214 con su alimentación de datos, para obtener los índices de cuantificación ic n. Además, el módulo de adaptación de tamaño de etapa 218 se conecta a esta salida del extractor 214 mediante el miembro de retraso 216, cuya salida de nuevo se conecta a una alimentación de control de tamaño de etapa del descuantificador 220. La salida del descuantificadcr 220 se conecta a una primera entrada o alimentación del sumador 222, que forma los medios de reconstrucción 210. Los medios de predicción 208 comprenden un descodificador de coeficiente 224, un filtro de predicción 225 así como un miembro de retraso 228. El descodificador de coeficiente 224, sumador 222, filtro de predicción 226 y miembro de retraso 228 corresponden a los elementos 40, 44, 46 y 48 del codificador 10 con respecto a su modo de operación y su conectividad . En particular, la salida del filtro de predicción 226 se conecta a la entrada adicional del sumador 222, cuya salida de nuevo se alimenta de regreso a la alimentación de datos del filtro de predicción 226 mediante el miembro de retraso 228, así como acopla a los medios de post-filtro 212. El descodificador de coeficiente 224 se conecta entre una adicional salida del extractor 214 y la alimentación o entrada de adaptación del filtro de predicción 226. Los medios de post-filtro comprenden un descodificador de coeficiente 230 y un post-filtro 232, en donde una alimentación de datos del post-filtro 232 se conecta a una salida del sumador 222 y una salida de datos del post-filtro 232 se conecta a la salida 204, mientras que una alimentación de adaptación del post-filtro 232 se conecta a una salida del descodificador de coeficiente 230 para adaptación del postfiltro 232, esta entrada de nuevo se conecta a una salida adicional del extractor 214. Como ya se ha mencionado, el extractor 214 extrae los índices de cuantificación ic(n) que representan la señal residual de pre-filtro cuantificada de la corriente de datos codificada en la entrada 202. En el descuantificador uniforme. 220, estos índices de cuantificación se descuantifican a los valores residuales cuantificados qc(n) . De manera inherente, esta descuantificación permanece dentro de los niveles de cuantificación permitidos, ya que los índices de cuantificación ic(n) ya se han recortado en el lado de codificador. La adaptación de tamaño de etapa se realiza en una forma adaptativa hacia atrás, en la misma forma que en el bloque de adaptación de tamaño de etapa 54 del codificador de la Figura 1. Sin errores de transmisión, el descuantificador 220 genera los mismos valores que el descuantificador 50 del codificador de la Figura 1. Por lo tanto, los elementos 222, 226, 228 y 224 con base en los coeficientes de predicción codificados obtienen el mismo resultado que se obtiene en el codificador 10 de la Figura 1 a la salida del sumador 48, es decir una señal filtro descuantificada o reconstruida, respectivamente. Este último se filtra en el post-filtro 232, con una función de transmisión que corresponde al umbral de enmascarado, en donde el post-filtro 232 se ajusta en forma adaptativa por el descodificador de coeficiente 230, que se ajusta apropiadamente el post-filtro 230 o sus coeficientes de filtro, respectivamente, con base en la información de coeficiente de pre-filtro. Considerando que el codificador 10 se proporciona con codificadores de coeficiente 30 y 38, que se implementan como se describe en la Figura 4, los descodificadores de coeficiente 224 y 230 del codificador 200 pero también el descodificador de coeficiente 40 del codificador 10 se estructuran como se ilustra en la Figura 6. Como puede verse, un descodificador de coeficiente comprende dos miembros de retraso 302, 304, un módulo de adaptación, de tamaño de etapa 306 que forma un bloque de adaptación de tamaño de etapa junto con el miembro de retraso 302, un ¦ descuantificador uniforme 308 con tamaño de etapa uniforme, un filtro de predicción 310, dos sumadores 312 y 314, un módulo de reconversión LSF 316 asi como una entrada 318 para recibir los valores residuales LSF cuantificados le(n) con desplazamiento constante -lc y una salida 320 para enviar de salida los coeficientes de pre-filtro o predicción reconstruidos, respectivamente. De esta manera, el miembro de retraso 302 se conecta entre una entrada del módulo de adaptación de tamaño de etapa 306 y la entrada 318, una entrada del descuantificador 308 también se conecta a la entrada 318, y una alimentación de adaptación de tamaño de 5 etapa del descuantificador 308 se conecta a una salida del módulo de adaptación de tamaño de etapa 306. El modo de operación y conectividad de los elementos 302, 306 y 308 corresponden a uno de 112, 116 y 122 en la Figura 4. Un pronosticador de bucle cerrado del miembro de retraso 304, ío filtro de predicción 310 y sumador 312, que se conectan en un bucle común al conectar el miembro de retraso 304 entre una salida del sumador 312 y una entrada del filtro de predicción 310, y al conectar una primer entrada del sumador 312 a la salida del descuantificador 308, y al conectar una segunda alimentación del sumador 312 a una salida del filtro de predicción 310, se conecta a una salida del descuantificador I I 308. Los elementos 304, 310 y 312 corresponden a los i elementos 120, 118 y 114 de la Figura 4 en su modo de operación y conectividad. Adicionalmente , la salida del 20 sumador 312 se conecta a una primera entrada del sumador 314, en la segunda entrada de la cual el valor constante lc se aplica, en donde, de acuerdo con la presente modalidad, la constante lc es una cantidad acordada, que está presente tanto al codificador como descodificador y de esta manera no tiene I I 25 que transmitirse como parte de la información lateral, aunque esta última también seria posible. El módulo de reconversión LSF 316 se conecta entre una salida del sumador 314 y la salida 320. Los índices de señal residual LSF le(n) que ingresan en la entrada 318 se descuantifican por el descuantificador 308, en donde el descuantificador 308 utiliza los valores de tamaño de etapa adaptativa hacia atrás ? (n) , que se han determinado en una forma adaptativa hacia atrás por el módulo de adaptación de tamaño de etapa 306 de los índices de cuantificación ya descuantificados , es decir aquellos que se han retrasado por una muestra por el miembro de retraso 302. El sumador 312 agrega la señal pronosticada a los valores residuales LSF descuantificados , que calculan la combinación del miembro de retraso 304 y el filtro de predicción 210 de sumas que el sumador 312 ya ha calculado previamente y de esta manera representa lo valores LSF reconstruidos, que simplemente se proporcionan con un desplazamiento constante por el desplazamiento constante lc. Esto último se corrige por el sumador 314 al agregar el valor lc a los valores LSF, que envía de salida el sumador 312. De esta manera, a la salida del sumador 314, resultan los valores LSF reconstruidos, que se convierten por el módulo 316 del dominio LSF de regreso a los coeficientes de pre-filtro o predicción reconstruidos, respectivamente. Por lo tanto, el módulo de reconversión LSF 316 considera todas las frecuencias de línea espectral, mientras que la discusión de los otros elementos de la Figura 6 se limita a la descripción de una frecuencia de línea espectral. Sin embargo, los elementos 302-314 realizan las medidas anteriormente descritas también en las otras frecuencias de línea espectral . Después de proporcionar ambas modalidades de codificador y descodificador anteriores, se presentarán resultados de pruebas de audición a continuación con base en la Figura 7, como se han obtenido mediante un esquema de codificación de acuerdo con las Figuras 1, 4, 5 y 6. En las pruebas realizadas, tanto un codificador de acuerdo con las Figuras 1, 4 y 6 y un codificador de acuerdo con el esquema de codificación ULD de comparación discutido al inicio de la descripción de las Figuras se han probado, en una prueba de audición de acuerdo con la norma MUSHRA, en donde los moderadores se han omitido. La prueba MUSHRA se ha realizado en una computadora portátil (laptop) con un convertidor digital-a-analógico externo y un amplificador/audífonos STAX en un ambiente de oficina silencioso. El grupo de ocho oyentes de prueba se constituyó por oyentes expertos y no expertos. Antes que los participantes empezaran la prueba de audición, tuvieron la oportunidad por oír un conjunto de pruebas. Las pruebas se han realizado con doce archivos de audio en mono del conjunto de prueba MPEG, en donde toda la frecuencia de muestra de 32 kHz, es decir esOl (Suzanne Vega), es02 (habla masculina), alemán), es03 (habla femenina, inglés) , scOl (trompeta) , sc02 (orquesta) , sc03 (música pop) , siOl (címbalo) , si02 (castañuelas) , si03 (diapazón) , smOl (gaita), sm02 (liras ( glockenspiel ) ) , sm03 (puckled?? strings??cuerdas ) . Para el esquema de codificación ULD de comparación, una predicción adaptativa hacia atrás con una longitud de 64 se ha utilizado en la implementación, junto con un codificador Golomb adaptativo hacia atrás para codificación de entropía, con una velocidad de bits constante de 64 kBit/s. En contraste, para implementar el codificador de acuerdo con las Figuras 1, 4 y 6, un pronosticador adaptativo hacia adelante con una longitud de 12 se ha utilizado, en donde el número de niveles de cuanti ficación diferentes se ha limitado a 3, es decir tal que Vn : ic(n) e {-1,0,1}. Esto resulta, junto con la información lateral codificada, en una velocidad de bits constante de 64 kBit/s, lo que significa la misma velocidad de bits. Los resultados de las pruebas de audición MUSHRA se ilustran en la Figura 7, en donde tanto los valores promedio como los intervalos de confianza de 95% se ilustran, para las doce piezas de prueba individualmente y para el resultado total a través de todas las piezas. Siempre que se superponen los intervalos de confianza, no hay diferencia estadística significante entre los métodos de codificación. La pieza 01 (Suzanne Vega) es un buen ejemplo de la superioridad del esquema de codificación de acuerdo con las Figuras 1, 4, 5 y 6 a menores velocidades de bits. Las porciones superiores del espectro de señal descodificada muestran menos artefactos audibles en comparación con el esquema de codificación ULD de comparación. Esto resulta en una calificación significativamente superior del esquema de acuerdo con las Figuras 1, 4, 5 y 6. Los transistores de señal de la pieza sm02 ( Glockenspiel ) tiene un requerimiento de velocidad de bits superior para el esquema de codificación ULD de comparación. En los 64kBit/s empleados, el esquema de codificación ULD de comparación, genera artefactos de codificación espurios a través de bloques completos de muestras. En contraste, el codificador que opera de acuerdo con las Figuras 1, 4 y 6 proporciona una calidad de audición o calidad perceptual significativamente mejoradas, respectivamente. La calificación total, que se ve en la gráfica de la Figura 7 a la derecha, del esquema de codificación formado de acuerdo con las Figuras 1, 4 y 6 obtiene una calificación significativamente mejor que el esquema de codificación ULD de comparación. En total, este esquema de codificación tuvo una calificación total de "buena calidad de audio" bajo las condiciones de prueba dadas.

En resumen, de las modalidades anteriormente descritas, un esquema de codificación de audio con bajos resultados de retraso que utiliza una predicción adaptativa hacia adelante por bloques junto con limitación/recorte en lugar de una predicción por muestra adaptativa hacia atrás. El conformado de interferencia difiere del esquema de codificación ULD de comparación. La prueba de audición ha mostrado que las modalidades anteriormente descritas son superiores al método adaptativo hacia atrás de acuerdo con el esquema de codificación ULD de comparación en el caso de menores velocidades de bits. Subsecuentemente, lo mismo es un candidato para cerrar el espacio en velocidad de bits entre codificadores de voz de alta calidad y codificadores de audio con bajo retraso. En total, las modalidades anteriormente descritas proporcionan una posibilidad para esquemas de codificación de audio que tienen muy bajo retardo de 6 - 8 ms para velocidades de bits reducidas, que tiene las siguientes ventajas en comparación con el codificador ULD de comparación. Lo mismo es más robusto contra errores de alta cuantificación, tiene capacidades de conformado de interferencia adicionales, tiene mejor habilidad para obtener una velocidad de bits constante, y muestra un mejor comportamiento de recuperación de error. El problema de interferencia de cuantificación audible en posiciones sin señal, como es el caso en el esquema de codificación ULD de comparación, se resuelve por la modalidad por una forma modificada de incrementar la interferencia de cuantificación sobre el umbral de enmascarado, es decir al agregar el espectro de señal al umbral de enmascarado en lugar de 5 incrementar de manera uniforme el umbral de enmascarado en un cierto grado. De esa manera, no hay interferencia de cuantificación audible en posiciones sin señal. En otras palabras, las modalidades anteriores difieren del esquema de codificación ULD de comparación en la siguiente forma. En el esquema de codificación ULD de comparación, se utiliza predicción adaptativa hacia atrás, lo que significa que los coeficientes para el filtro de predicción A(z) se actualizan en una base muestra-por-muestra de valores de señal descodificados previamente. Un cuantificador que tiene un tamaño de etapa variable se utiliza, en donde el tamaño de etapa adapta todas las 128 muestras al utilizar información de los codificadores de entropía y la misma se transmite como información lateral al I lado del descodificador . Por este procedimiento, se aumenta 20 el tamaño de la etapa de cuantificación, que agrega más interferencia blanca o ruido blanco a la señal pre-filtrada y I de esta manera aumenta de manera uniforme el umbral de enmascarado. Si la predicción adaptativa hacia atrás se reemplaza con una predicción en bloques adaptativa hacia 25 adelante en el esquema de codificación ULD de comparación, lo que significa que los coeficientes para el filtro de predicción A(z) se calculan una vez para 128 muestras de las muestras pre-filtradas no cuantificadas , y transmitidas como información lateral, y si el tamaño de la etapa de cuantificación se adapta para las 128 muestras al utilizar información del codificador de entropía y transmiten como información lateral al lado del descodificador , el tamaño de etapa de cuantificación todavía se aumenta, como es el caso en el esquema de codificación ULD de comparación, pero la actualización del predictor no se afecta por ninguna cuantificación . Las modalidades anteriores utilizan solo una predicción en bloques adaptada hacia adelante, en donde adicionalmente el cuantificador solamente tiene un número dado 2N+1 de etapas de cuantificación que tienen un tamaño de etapa fijo. Para las señales pre-filtradas x(n), con amplitudes fuera del intervalo del cuantificador [-?? ; ?? ] la señal cuantificada se limitó a [-?? ;?? ] . Esto resulta en una interferencia de cuantificación que tiene un PSD, que no es más blanco, pero copia el PSD de la señal de alimentación, es decir la señal de audio pre-filtrada . Como una conclusión, lo siguiente habrá de notarse en las modalidades anteriores. Primero, deberá de notarse que existen diferentes posibilidades para transmitir información respecto a la representación del umbral de enmascarado, como se obtienen por el módulo de modelo perceptual 26 dentro del codificador al pre-filtro 34 o el filtro de predicción 44, respectivamente y al descodificador , y ahí particularmente al post-filtro 232 y el filtro de predicción 226. De manera particular, deberá de notarse que no se requiere que los descodificadores de coeficiente 32 y 40 dentro del codificador reciban exactamente la misma información con respecto al umbral de enmascarado, como se envía de salida a la salida 14 del codificador y como se recibe en la salida 202 del descodificador . Por el contrario, es posible que por ejemplo en una estructura del codificador del coeficiente 30 de acuerdo con la Figura 4, los índices obtenidos le(n) así como los índices de cuantificación de señal residual de pre-filtro ic(n) se originan también solo de una cantidad de tres valores, es decir -1, 0, 1, y que el generador de corriente de bits 24 cartografíe estos índices tan claramente con correspondientes n palabras de bits. De acuerdo con una modalidad según Las Figuras 1, 4 o 5, 6, respectivamente, los índices de cuantificación de pre-filtro, los índices de cuantificación de coeficiente de predicción y/o los índices de cuantificación de pre-filtro cada uno se originan de la cantidad -1, 0, 1, se cartografían en grupos de cinco a una palabra de 8-bits, que corresponde a una cartografía de 35 posibilidades a 28 palabras de bits. Ya que la cartografía no es subjetiva, varias palabras de 8-bits permanecen sin usar y pueden emplearse en otras formas, tales como para sincronización o lo mismo. En esta ocasión, lo siguiente habrá de notarse. Con anterioridad, se ha descrito con referencia a la Figura 6 que la estructura de los descodificados de coeficientes 32 y 230 es idéntica. En este caso, el pre-filtro 34 y el postfiltro 232 se implementan de manera tal que cuando se aplican los mismos coeficientes de filtro tienen una función de transmisión inversa entre sí. Sin embargo, por supuesto también es posible que, por ejemplo, el codificador de coeficiente 32 realice una conversión adicional de los coeficientes filtro, de manera tal que el pre-filtro tenga una función de transmisión primordialmente correspondiente a la inversa del umbral de enmascarado, mientras que el postfiltro tiene una función de transmisión primordialmente correspondiente al umbral de enmascarado. En las modalidades anteriores, se ha considerado que el umbral de enmascarado se calcula en el módulo 26. Sin embargo, habrá de notarse que el umbral calculado no tiene que corresponder exactamente al umbral sicoacústico, pero puede representar una estimación más o menos exacta del mismo, que puede no considerar todos los efectos sicoacústicos sino solamente algunos de ellos. Particularmente, el umbral puede representar un umbral sicoacústicamente motivado, que ha sido el sujeto deliberado de una modificación en contraste con una estimación del umbral de enmascarado sicoacústico . Además, deberá de notarse que la adaptación adaptativa hacia atrás del tamaño de etapa en cuantificar los valores de señal residual de pre-filtro no necesariamente tiene que estar presente. Por el contrario, en ciertos casos de aplicación, un tamaño de etapa fijo puede ser suficiente. Además, habrá de notarse que la presente invención no se limita al campo de codificación de audio. Por el contrario, la señal a codificar también puede ser una señal utilizada para estimular una punta de dedo en un guante de ciber espacio, en donde el modelo perceptual 26 en este caso considera ciertas características táctiles, que el sentido humano del tacto no puede percibir más. Otro ejemplo para una señal de información a codificar sería por ejemplo una señal de video. Particularmente, la señal de información a codificar puede ser una información de brillantez de un píxel o punto de imagen, respectivamente, en donde el modelo perceptual 26 también puede considerar diferentes efectos de cubierta sicovisual, temporal, local y de frecuencia, es decir un umbral de enmascarado visual. Adicionalmente , habrá de notarse que el cuantificador 56 y el limitador 58 o cuantificador 108 y limitador 110, respectivamente, no tienen que ser componentes separados. Por el contrario, la cartografía de los valores no cuantificados de los valores cuantificados/recortados también pueden realizarse por una sola cartografía. Por otra parte, el cuantificador 56 o el cuantificador 108, respectivamente pueden también lograrse por una conexión en serie de un divisor seguido por un cuantificador con un tamaño de etapa uniforme y constante, en donde el divisor utilizará el valor de tamaño de etapa ? (n) obtenido del módulo de adaptación de tamaño de etapa respectivo como divisor, mientras que la señal residual a codificar forma el dividendo. El cuantificador que tiene un tamaño de etapa constante y uniforme puede proporcionarse como un módulo de redondeo simple, que redondea el resultado de la división al siguiente entero, con lo que el limitador subsecuente entonces limitará el entero como se describió anteriormente a un entero de la cantidad permitida C. En el descuantificador respectivo, una descuantificación uniforme simplemente se realizará con ? (n) como multiplicador. Además, deberá de notarse que las modalidades anteriores se restringieron a aplicaciones que tiene una velocidad de bits constantes. Sin embargo, la presente invención no se limita a esta y de esta manera la cuantificación por recorte por ejemplo, de la señal pre-filtrada utilizada en estas modalidades solo es una alternativa posible. En lugar de recortar, puede utilizarse una función de cuantificación con una curva característica no lineal. Para ilustrar esto, se hace referencia a las Figuras 8a a 8c. La Figura 8a muestra la función de cuantificación anteriormente empleada que resulta en recorte en tres etapas de cuantificación, es decir una función de etapa con tres pasos??stages 402a, b, c, que cartografía en valores no cuantificados (eje x) a índices de cuantificación (eje y) , en donde la altura de la etapa de cuantificación o el tamaño de altura de cuantificación ? (n) también se marca. Como puede verse, valores no cuantificados superiores a ? (n) /2 se recortan a la siguiente etapa respectiva 402a o c, respectivamente. La Figura 8b muestra en general una función de cuantificación que resulta en recorte a 2n+l pasos de cuantificación . El tamaño de la etapa de cuantificación ? (n) de nuevo se ilustra. Las funciones de cuantificación de las Figuras 8a y 8b representan funciones de cuantificación, en donde la cuantificación entre los umbrales -? (n) y ? (n) o -?? (n) y ?? (n) se lleva a cabo de manera uniforme, es decir con la misma altura de paso, en donde la función de paso de cuantificación avanza en una forma plana o uniforme, que corresponde a recorte. La Figura 8c muestra una función de cuantificación no lineal, en donde avanza la función de cuantificación a través del área entre -?? (n) y ?? (n) no completamente plana sino con una menor pendiente, es decir con una altura de paso o tamaño de etapa más grande, respectivamente en comparación con la primer área. Esta cuantificación no lineal no resulta inherentemente en una velocidad de bits constante, como fue el caso en las modalidades anteriores, pero también genera la deformación anteriormente descrita de la interferencia de cuantificación, de manera tal que lo mismo se ajusta al PSD de señal. Solamente como una medida precautoria, habrá de notarse con referencia a las Figuras 8a-c, que en lugar de las áreas de cuantificación uniformes, puede utilizarse cuantificación no uniforme, en donde por ejemplo la altura de paso aumenta continuamente, en donde las alturas de paso pueden ser ajustables en escala mediante un valor de ajuste de altura de paso ? (n) mientras que se mantiene sus relaciones mutuas. Por lo tanto, por ejemplo, el valor no cuantificado puede ser cartografiado mediante una función no lineal a un valor intermedio en el cuantificador respectivo, en donde multiplicaciones antes o después con ? (n) se realizan y finalmente el valor resultante se cuantifica de manera uniforme. En el descuantificador respectivo, la inversa se realizará, lo que significa descuantificación uniforme mediante ? (n) seguido por cartografía no lineal inversa o por el contrario, cartografía de conversión no lineal al principio seguido por descuantificación con ? (n) . Finalmente, deberá de notarse que una cuantificación continua uniforme, es decir lineal al obtener el efecto anteriormente descrito de deformación del PSD de error también seria posible, en donde la altura de paso será ajustado tan alto o una cuantificación tan gruesa que está cuantificación trabaja efectivamente como cuantificación no lineal con respecto a la estadística de señal de la señal a cuantificar, tal como la señal de pre-filtro, en donde este ajuste en la altura de paso de nuevo se hace posible por la capacidad adaptativa hacia adelante de la predicción. Además, las modalidades anteriormente descritas también pueden variarse respecto al procesamiento de la corriente de bits codificada. Particularmente, el generador de corriente de bits y extractor 214, respectivamente, también pueden ser omitidos. Los diferentes índices de cuantificación, es decir los valores residuales de las señales pre-filtradas , los valores residuales de los coeficientes de pre-filtro y los valores residuales de los coeficientes de predicción también pueden ser transmitidos en paralelo entre si, almacenados o hechos disponibles en otra forma para descodificación, separadamente mediante canales individuales. Por otra parte, en el caso de que una velocidad de bits constante no sea imperativa, estos datos también pueden ser codificados por entropía . Particularmente, las funciones anteriores en los bloques de las Figuras 1, 4, 5 y 6 pueden ser implementadas individualmente o en combinación con sub-rutinas de programa. En forma alterna, la implementación de un aparato de la invención en la forma de un circuito integrado también es posible, en donde estos bloques se implementan, por ejemplo, como partes de circuito individuales de un ASIC. Particularmente, deberá de notarse que dependiendo de las circunstancias, el esquema de la invención también puede ser implementado en programa o soporte lógico. La implementación puede realizarse en un medio de memoria digital, particularmente un disco o CD con señales de control electrónicamente legibles, que pueden cooperar con un sistema de computadora programable de manera tal que se realice el método respectivo. En general, de esta manera, la invención consiste también en un producto de programa de computadora que tiene un código de programa almacenado en un portador legible a maquina para realizar el método de la invención cuando el producto de programa de computadora se ejecuta en la computadora. En otras palabras, la invención puede lograrse como un programa de computadora que tiene un código de programa para realizar el método cuando el programa de computadora se ejecuta en una computadora.

Claims (48)

1. REIVINDICACIONES 1. Un aparato para codificar una señal de información en una señal de información codificada, caracterizado porque comprende: medios para determinar una representación de un umbral motivado en forma psico-perceptible, que indica una porción de la señal de información irrelevante con respecto a perceptibilidad, al utilizar un modelo perceptual; un medio para filtrar la señal de información, para normalizar la señal de información respecto al umbral motivado en forma psico-perceptible , para obtener una señal pre-filtrada ; un medio para pronosticar una señal pre-filtrada en una forma adaptativa hacia adelante para obtener una señal pronosticada, un error de predicción para la señal pre-filtrada y una representación de los coeficientes de predicción, con base en los cuales puede reconstruirse la señal pre-filtrada; y un medio para cuantificar el error de predicción, para obtener un error de predicción cuantificado, en donde la señal de información codificada comprende información respecto a la representación del umbral de psico-percepción motivado, la representación de los coeficientes de predicción y el error de predicción cuantificado .
2. 2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios para cuantificar se implementan para cuantificar el error de predicción mediante una función de cuantificación , que cartografía valores no cuantificados del error de predicción en índices de cuantificación de pasos de cuantificación, y cuyo curso por debajo de un umbral es más empinado que sobre un umbral.
3. 3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los medios para cuantificar se implementan para obtener una altura de paso de cuantificación ?(?) de la función de cuantificación en una forma adaptativa hacia atrás del error de predicción cuantificado .
4. 4. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios para cuantificar el error de predicción se implementan de manera tal que los valores de cuantificado del error de predicción se cuantifican al recortar la función de cuantificación, que cartografía los valores no cuantificados del error de predicción para índices de cuantificación de un primer número constante y limitado de etapas de cuantificación para obtener el error de predicción cuantificado .
5. 5. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los medios para cuantificar se implementan para obtener una altura de paso de cuantificación ?(?) de la función de cuantificación, para cuantificar un valor (r(n)) del error de predicción en una forma adaptativa hacia atrás de los dos índices de cuantificación pasados ic(n-l) y ic(n-2) del error de predicción cuantificado de acuerdo con ?(?) = ß?(?-?) + d(?), con ße[0.0;1.0], d (n) = d0 para |ic(n-l) + ic(n-2)| < I y d(?) = d? para |ic(n-l) + ic(n-2)| > I con parámetros constantes d?, d?, I, en donde ?(?-1) representa una altura de paso de cuantificación que se obtiene para cuantificar un valor previo del error de predicción.
6. 6. El aparato de conformidad con la reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque los medios para cuantificar se implementan para cuantificar el error de predicción en una forma no lineal.
7. 7. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el primer número constante y limitado es 3.
8. 8. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para determinar el umbral motivado de psico-percepción en una forma por bloques a partir de la señal de información.
9. 9. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para representar el umbral motivado de psico-percepción en el dominio LSF.
10. 10. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para determinar el umbral motivado de psico-percepción en una forma por bloques y para representar lo mismo en coeficientes filtrados, para someter los coeficientes filtro a una predicción y para someter una señal residual de coeficiente filtro resultante de la predicción a una cuantificación mediante una función de cuantificación adicional, que cartografía los valores no cuantificados de la señal residual del coeficiente filtro a índices de cuantificación de pasos de cuantificación, y cuyo curso por debajo de un umbral adicional es más empinado que sobre el umbral adicional, para obtener una señal residual de coeficiente de filtro cuantificada, en donde la señal de información codificada también incluye información respecto a la señal residual de coeficiente de filtro cuantificada .
11. 11. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal que los valores no cuantificados de la señal residual del coeficiente de filtro se cuantifican mediante recorte por la función de cuantificación adicional, que cartografía los valores no cuantificados de la señal residual del coeficiente de filtro a índices de cuantificación de un segundo número constante y limitado de pasos de cuantificación .
12. 12. El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal que la predicción se realiza en una forma adaptativa hacia atrás, con base en índices de cuantificación de la señal residual de coeficiente de filtro cuantificada .
13. 13. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal que la predicción de los coeficientes filtro se realiza al utilizando un filtro de predicción con coeficientes constantes .
14. 14. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque los medios para determinar además se implementan para someter los coeficientes filtro para representar el umbral motivado de psico-percepción a una sustracción con un valor constante, antes de someter la misma a predicción.
15. 15. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios para pronosticar la señal pre-filtrada en una forma adaptativa hacia adelante, además comprenden: medios para determinar coeficientes filtro de predicción de la señal pre-filtrada; y medios para pronosticar la señal pre-filtrada mediante un filtro controlado por los coeficientes filtro de predicción .
16. 16. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para determinar los coeficientes filtro de predicción en una forma por bloques a partir de la señal pre-filtrada .
17. 17. El aparato de conformidad con la reivindicación 15 o 16, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para representar los coeficientes filtro de predicción en el dominio LSF.
18. 18. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para determinar los coeficientes filtro de predicción en una forma por bloques, para someter los coeficientes filtro de predicción a una predicción, y para someter una señal residual de coeficiente filtro de predicción que resulta de la predicción a cuantificación por una tercer función de cuantificación, que cartografía los valores no cuantificados de la señal residual de coeficiente filtro de predicción para índices de cuantificación de pasos de cuantificación, y cuyo curso por debajo de un tercer umbral es más empinado que sobre el tercer umbral, para obtener una señal residual de coeficiente de filtro de predicción cuantificada , en donde la señal de información codificada también comprende información respecto a la señal residual de coeficiente de filtro de predicción cuantificada .
19. 19. El aparato de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal los valores no cuantificados de la señal residual de coeficiente de filtro de predicción se cuantifican por recorte a índices de cuantificación del tercer miembro desde los pasos de cuantificación por la tercer función de cuantificación, que cartografía los valores no cuantificados de la señal residual de coeficiente de filtro de predicción, para cuantificar los índices de un tercer número constante y limitado de pasos de cuantificación .
20. 20. El aparato de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal que la predicción se realiza en una forma adaptativa hacia atrás, con base en índices de cuantificación de la señal residual de coeficientes filtro de predicción cuantificada para uno o varios bloques previos de la señal pre-filtrada.
21. 21. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 18 a 19, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal que la predicción de los coeficientes filtro de predicción se realiza para utilizar un filtro de predicción con coeficientes constantes.
22. 22. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 18 a 21, caracterizado porque los medios para determinar además se implementan para someter los coeficientes filtro de predicción a una sustracción con un valor constante, antes de someter los mismos a predicción.
23. 23. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se implementa para codificar una señal de audio o una señal de video como señal de información, en donde el modelo perceptual es un modelo psico-acústico y el umbral motivado de psico-percepción es umbral motivado psico-acústicamente , o el modelo perceptual es un modelo psico-visual y el umbral motivado de psico-percepción es un umbral motivado psico-visualmente .
24. 24. Un aparato para descodificar una señal de información codificada que comprende información respecto a una representación de un umbral motivado de psico-percepción, una representación de coeficientes de predicción y un error de predicción cuantificada en una señal de información descodificada, que comprende: medios para descuantificar el error de predicción cuantificado, para obtener un error de predicción descuantificado; medios para determinar una señal de predicción con base en los coeficientes de predicción; medios para reconstruir una señal de pre-filtro con base en la señal pronosticada y el error de predicción descuantificado; y medios para filtrar la señal pre-filtrada para reconvertir una normalización con respecto al umbral motivado de psico-percepción, para obtener la señal de información descodificada.
25. 25. El aparato de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque los medios para descuantificar se implementan para descuantificar el error de predicción cuantificado a un número limitado y constante de pasos de cuantificación .
26. 26. El aparato de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque los medios para descuantificar se implementan para obtener una altura de paso de cuantificación ?(?) entre los pasos de cuantificación en una forma adaptativa hacia atrás a partir de índices de cuantificación ya descuantificados del error de predicción cuantificado .
27. 27. El aparato de conformidad con la reivindicación 25 o 26, caracterizado porque los medios para descuantificar se implementan para obtener una altura de paso de cuantificación (?(?)) entre los pasos de cuantificación para descuantificar un índice de cuantificación del error de predicción cuantificado en una forma adaptativa hacia atrás a partir de dos índices de cuantificación previos ic(n-l) e ic(n-2) del error de predicción cuantificado de acuerdo con ?(?) = ß?(?-?) + d(?), con ße [0.0 ; 1.0] , d(?) = d0 para |ic(n-l) + ic(n-2)| < I y d(?) = d? para |ic(n-l) + ic(n-2)| > I con parámetros constantes d0, d?, I, en donde ?(?-1) representa una altura de paso de cuantificación que se obtiene para descuantificar ic(n-l).
28. 28. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 25 a 27, caracterizado porque el número constante y limitado es menos que o igual a 32.
29. 29. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 25 a 28, caracterizado porque el número constante y limitado es 3.
30. 30. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 24 a 29, caracterizado porque los medios para filtrar comprenden: medios para determinar coeficientes filtro de umbral perceptual a partir de la información respecto a la representación del umbral motivado de psico-percepción en una forma por bloques para bloques de una secuencia de bloques de la serial pre-filtrada ; y un post-filtro para filtrar la señal pre-filtrada al utilizar los coeficientes filtro de umbral perceptual.
31. 31. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 24 a 30, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para obtener los coeficientes filtro de umbral perceptual por reconversión de un dominio LSF .
32. 32. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 24 a 31, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para obtener índices de cuantificación de una señal residual de coeficiente filtro cuantificada, a partir de la representación del umbral motivado de psico-percepción, para descuantificar el mismo a un segundo número limitado y constante de niveles de cuantificación, para obtener una señal residual de coeficiente de filtro descuantifi cada, para pronosticar los coeficientes filtro que representan el umbral motivado de psico-percepción y para agregar el mismo a la señal residual de coeficiente de filtro descuantificada y para convertir una señal residual de coeficiente de filtro reconstruida que resulta de la adición por reconversión en los presentes filtros de umbral perceptual.
33. 33. El aparato de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal que la predicción se realiza en una forma adaptativa hacia atrás con base en coeficientes filtro ya pronosticados que representan el umbral motivado de psico-percepción.
34. 34. El aparato de conformidad con la reivindicación 32 o 33, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal que la predicción de los coeficientes de filtro que representan el umbral motivado de psico-percepción se realiza al utilizar un filtro de predicción con coeficientes constantes.
35. 35. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 32 a 34, en donde los medios para determinar además se implementan para someter la señal residual de coeficiente de filtro reconstruido que resulta de la adición a una adición con un valor constante antes de reconversión.
36. 36. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 24 a 37, caracterizado porque los medios para determinar una señal pronosticada además comprenden: medios para determinar coeficientes de filtro por predicción a partir de la representación de los coeficientes de predicción comprendidos en la señal de información codificada; y medios para pronosticar la señal prefiltrada mediante un filtro controlado por los coeficientes filtro de predicción .
37. 37. El aparato de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque los medios para determinar coeficientes filtro de predicción se implementan para determinar los mismos en una forma por bloques, para bloques de una secuencia de bloques de la señal pre-filtrada .
38. 38. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 36 o 37, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para obtener los coeficientes filtro de predicción por reconversión a partir de un dominio LSF.
39. 39. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 36 a 38, caracterizado porque los medios para determinar se implementan para obtener Índices de cuantificación de una señal residual de coeficiente de predicción cuantificada a partir de la representación de los coeficientes de predicción, para descuantificar la misma a un tercer número limitado y constante de niveles de cuantificación para obtener una señal residual de coeficiente de predicción descuantificado, para pronosticar coeficientes filtro de predicción y para agregar los mismos a la señal residual de coeficiente de predicción descuantificada y para convertir una señal residual de coeficiente de predicción reconstruida que resulta de la adición por reconversión en coeficientes filtro de predicción.
40. 40. El aparato de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal que la predicción se realiza en una forma adaptativa hacia atrás, con base en los coeficientes de predicción ya pronosticados.
41. 41. El aparato de conformidad con la reivindicación 39 o 40, caracterizado porque los medios para determinar se implementan de manera tal que la predicción de los coeficientes de predicción se realiza al utilizar un filtro de predicción con coeficientes constantes.
42. 42. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 39 a 41, caracterizado porque los medios para determinar además se implementan para someter la señal residual de coeficiente de predicción reconstruida que resulta de la adición a una adición con un valor constante antes de reconversión.
43. 43. El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 24 a 42, caracterizado porque se implementa para descodificar una señal de audio o una señal de video como señal de información, y en donde el umbral motivado de psico-percepción es un umbral de enmascarado acústico o un umbral de enmascarado visual.
44. 44. Método para codificar una señal de información en una señal de información codificada, caracterizado porque que comprende: utilizar un modelo de percepción, determinar una representación de un umbral motivado de psico-percepción indicando una porción de la señal de información irrelevante con respecto a la percepción; filtrar la señal de información para normalizar la señal de información respecto al umbral motivado de psico-percepción, para obtener una señal pre-filtrada; pronosticar la señal prefiltrada en una forma adaptativa hacia adelante, para obtener una señal prefiltrada, un error de predicción a la señal pre-filtrada y una representación de coeficientes de predicción, con base en cual señal pre-filtrada puede reconstruirse; y cuantificar el error de predicción para obtener un error de predicción cuantificado, en donde la señal de información codificada comprende información respecto a la representación del umbral motivado de psico-percepción, la representación de los coeficientes de predicción y el error de predicción cuantificado .
45. 45. Método para descodificar una señal de información codificada, caracterizado porque comprende información respecto a la representación de un umbral motivado de psico-percepción, una representación de coeficientes de predicción y un error de predicción cuantificado en una señal de información descodificada, que comprende: descuantificar el error de predicción cuantificado para obtener un error de predicción descuantificado ; determinar una señal pronosticada con base en el coeficiente de predicción; reconstruir una señal pre-filtrada con base en la señal pronosticada y el error de predicción descuantificado; y filtrar la señal pre-filtrada para convertir una normalización respecto al umbral motivado de psico-percepción para obtener la señal de información descodificada .
46. 46. Un programa de computadora con un código de programa para realizar el método de acuerdo con la reivindicación 44 o 45, cuando se ejecuta el programa en una computadora .
47. 47. Un codificador, caracterizado porque comprende: una alimentación de señal de información; un determinador de umbral de percepción que opera de acuerdo con un modelo de percepción que tiene una entrada acoplada a la entrada de señal de información y una salida de umbral de percepción; un pre-filtro adaptativo que comprende una alimentación de filtro acoplada a la alimentación de señal de información, una salida de filtro y una alimentación de control de adaptación acoplada a la salida de umbral de percepción, un determinador de coeficiente de predicción hacia adelante, que comprende una entrada acoplada a la salida de pre-filtro y una salida de coeficiente de predicción; un primer substractor que comprende una primer alimentación acoplada a la salida de pre-filtro, una segunda alimentación y una salida; un paso de recorte y cuantificación que comprende un número limitado y constante de niveles de cuantificación, una entrada acoplada a la salida del substractor, una entrada para control de tamaño de etapa de cuantificación y una salida; un ajustador de tamaño de etapa, que comprende una alimentación acoplada a la salida del paso de recorte y cuantificación y una salida de tamaño de etapa de cuantificación acoplada a la entrada para control de tamaño de etapa de cuantificación del paso de recorte y cuantificación; un paso de descuantificación que comprende una entrada acoplada a la salida del paso de recorte/cuantificación y una salida de control de descuantificador; un sumador que comprende una primer entrada de sumador acoplada a la salida de descuantificador , una segunda entrada de sumador y una salida de sumador; un filtro de predicción que comprende una entrada de filtro de predicción acoplada a la salida de sumador, una salida de filtro de predicción acoplada a la segunda entrada de substractor asi como a la segunda entrada de sumador, asi como una entrada de coeficiente de predicción acoplada a la salida de coeficiente de predicción; un generador de señal de información que comprende una primer entrada acoplada a la salida de umbral de percepción, una segunda entrada acoplada a la salida de coeficiente de predicción, y una tercer entrada acoplada a la salida del paso de recorte y cuantificación y una salida que representa una salida de codificador . •
48. 48. Un descodificador para una señal de información codificada que comprende información respecto a una representación de un umbral motivado de psico-percepción, coeficientes de predicción y un error de predicción cuantificado, en una señal de información descodificada, caracterizado porque comprende: una entrada de descodificador ; un extractor que comprende una entrada acoplada a la entrada del descodificador , una salida del umbral de percepción, una salida de coeficiente de predicción y una salida de error de predicción cuantificado ; un descuantificador que comprende un número limitado y constante de niveles de cuantificación, una entrada de descuantificador acoplada a la salida de error de predicción cuantificado, una salida de descuantificador y una entrada de control de umbral de cuantificación ; un ajustador de umbral adaptativo hacia atrás, que comprende una entrada acoplada a la salida de error, de predicción cuantificado, y una salida acoplada a la entrada de control de umbral cuantificado; un sumador que comprende una primera entrada de sumador acoplada a la salida de descuantificador , una segunda entrada de sumador y una salida de sumador; un filtro de predicción que comprende una entrada de filtro de precisión acoplada a la salida del sumador, una salida de filtro de predicción acoplada a la segunda entrada, y una entrada de coeficiente de filtro de predicción acoplada a la salida de coeficiente de predicción; y un post-filtro adaptativo que comprende una entrada de filtro de predicción acoplada a la salida de sumador, una salida de filtro de predicción que representa una salida de descodificador , y una entrada de control de adaptación acoplada a la salida del umbral de percepción.