BRPI0923719B1 - Aparelhos de codificação e decodificação de modulação por código de pulso diferencial adaptivo - Google Patents
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Abstract
aparelhos de codificação e decodificação de modulação por código de pulso diferencial adaptivo são providos um aparelho de codificação adpcm e um aparelho de decodificação adpcm onde a compressibilidade pode ser melhorada e a degradação de qualidade sonora pode ser evitada. sinais correspondentes às variações de período curto e de período longo de um sinal sonoro são detectados e uma característica de quantização adaptiva é variada com base em uma combinação daqueles dois sinais detectados, efetuando deste modo uma quantização apropriada. no aparelho de codificação adpcm (100), um subtrator (102) é usado para calcular um valor diferencial (dn) entre um sinal de entrada de 16 bits (?n) e um sinal decodificado (yn-1) de uma amostra anterior. então, uma unidade de quantização adaptiva (103) é usada para quantizar adaptivamente e converter o valor diferencial (dn) de 16 bits para valores adpcm (dn) de extensão variável de um a oito bits. então, uma unidade de codificação por compressão (108) é usada para codificar por compressão os valores adpcm (dn) para gerar sinais (dn) que são então enquadrados e emitidos pelo uso de uma unidade de enquadramento (130). no aparelho de decodificação adpcm, os sinais de entrada enquadrados são decodificados efetuando o reverso dos processamentos precedentes.
Description
“APARELHOS DE CODIFICAÇÃO E DECODIFICAÇÃO DE MODULAÇÃO POR CÓDIGO DE PULSO DIFERENCIAL ADAPTIVO”
Campo Técnico [001] A presente invenção relaciona-se a um aparelho de codificação de modulação por código de pulso diferencial adaptivo e um aparelho de decodificação de modulação por código de pulso diferencial adaptivo, particularmente a um aparelho de codificação e um aparelho de decodificação capazes de obter uma característica de som reproduzido excelente, quando os dados são suficientemente comprimidos por modulação por código de pulso diferencial adaptivo.
Técnica Fundamental [002] Modulação por Código de Pulso Diferencial Adaptivo (ADPCM) é uma técnica para codificar um valor diferencial dn entre um valor amostrado de uma amostra anterior (índice: n - 1) e um valor amostrado atual (índice: n) com respeito a um sinal de Modulação por Código de Pulso (PCM) de um sinal sonoro amostrado e codificado digitalmente, usando (adaptando) uma largura de quantização Δπ correspondente ao valor diferencial. Com esta técnica, o sinal PCM pode ser eficientemente comprimido.
[003] Um aparelho de codificação ADPCM e um aparelho de decodificação ADPCM de acordo com a técnica anterior será descrito abaixo, com referência às Figuras 1A e 1B. No aparelho de codificação ADPCM mostrado na Figura 1A, um sinal sonoro analógico de entrada é amostrado por um conversor A/D 1, de tal modo que o sinal é convertido em um valor digital Xn. A seguir, o valor digital Xn é codificado usando um método ADPCM, e o valor codificado Dn é armazenado em uma memória 8.
[004] Por outro lado, no aparelho de decodificação ADPCM mostrado na Figura 1B, o sinal codificado dn é lido a partir da memória 8. Posteriormente, o sinal codificado Dn é decodificado (reproduzido) usando o
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 8/102 / 30 método ADPCM, e o valor decodificação Yn é convertido de volta no sinal sonoro analógico por um conversor D/A 13 (ver Documento de Patente 1).
[005] Por exemplo, um código PCM de 16 bits assinado pode ser convertido para um código ADPCM de 4 bits comprimido assinado usando o método ADPCM anteriormente citado.
[006] A seguir, a operação do aparelho de codificação ADPCM e do aparelho de decodificação ADPCM respectivamente mostradas na Figura 1A e Figura 1B será descrita em detalhe.
[007] No aparelho de codificação ADPCM mostrado na Figura 1A, primeiramente, um valor diferencial dn entre um valor digital Xn do sinal sonoro no instante atual e um sinal decodificado yn-1 de uma amostra anterior obtida através de um decodificador 5, um somador 6 e um dispositivo de retardo 7 é obtido por um somador (subtrator) 2.
dn = xn — yn-1 [008] Posteriormente, um codificador 3 converte o valor diferencial dn obtido pelo somador 2 em um valor quantizado Dn (um valor ADPCM) usando uma taxa de quantização adaptiva An (uma característica de quantização adaptiva) inserida a partir de uma seção de quantização adaptiva
4. No processo de quantização neste instante, o valor diferencial dn é dividido pela taxa de quantização adaptiva An e o cociente obtido efetuando o cálculo da divisão é convertido em um inteiro, por exemplo.
An = An-1 · M(Dn-1)
Dn = [dn/An] [009] Incidentalmente, o M na equação acima da taxa de quantização adaptiva An é uma função com um valor ADPCM Dn-i como variável e é determinado com base na natureza estatística da forma de onda do sinal. Um exemplo de tal configuração é mostrado nos Documentos Não Patente 1 e 2, por exemplo. M <1 quando o valor absoluto do nível do valor quantizado é pequeno, e M > 1 quando o valor absoluto do nível do
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 9/102 / 30 valor quantizado é grande. Adicionalmente, [dn/Δη] do lado direito da equação acima do valor ADPCM Dn representa um inteiro máximo que não excede dn/Δ^ [0010] Adicionalmente, o valor ADPCM Dn calculado pelo codificador 3 é armazenado na memória 8. Efetuando repetidamente o processo acima, o sinal de entrada analógico (o sinal sonoro) é digitalmente convertido no sinal ADPCM, e o sinal ADPCM é armazenado na memória.
[0011] Incidentalmente, o sinal decodificado Yn-1 uma amostra antes do instante atual obtido através do decodificador 5, somador 6 e dispositivo de retardo 7 é obtido conforme abaixo.
[0012] Primeiramente, o valor ADPCM Dn-1 de um valor digital Xn-1 do sinal sonoro de uma amostra anterior é decodificado no decodificador 5 usando uma taxa de quantização adaptiva Δ^ι, de modo a se tornar uma variação qn-1.
qn-1 = (Dn-1 + 0,5) * Διι-1 [0013] Posteriormente, a variação qn-1 emitida a partir do decodificador 5 e de um valor decodificado digital Yn-2 de uma amostra adicional anterior emitida a partir do dispositivo de retardo 7 são adicionados pelo somador 6 e deste modo o valor decodificado Yn-1 obtido de tal maneira é retardado pelo dispositivo de retardo 7 e o valor decodificado Yn-1 retardado é inserido no somador 2. Adicionalmente, o valor diferencial dn entre o valor decodificado Yn-1 decodificado e o valor digital Xn do sinal sonoro no instante atual é obtido pelo somador 2. No aparelho de codificação ADPCM mostrado n Figura 1A, os processo anteriormente citados são repetidos, de tal modo que a operação de codificação usando o método ADPCM é efetuado.
[0014] A seguir, a operação do aparelho de decodificação ADPCM (o decodificador ADPCM) mostrada na Figura 1B será descrita abaixo. Primeiramente, em um decodificador 10 do aparelho de decodificação ADPCM, o valor ADPCM Dn do valor digital Xn do sinal sonoro lido a partir
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 10/102 / 30 da memória 8 é decodificado usando a taxa de quantização adaptiva Δη inserida a partir de uma seção de quantização adaptiva 9 para calcular uma variação qn. Incidentalmente, similarmente ao aparelho de codificação ADPCM, a taxa de quantização adaptiva Δn é uma função do valor ADPCM Dn-1 do valor digital Xn-1, e é determinada com base na natureza estatística da forma de onda de sinal.
Δn = Δ^1 · M(Dn-1) qn-1 = (Dn-1 + 0,5) · Διι-1 [0015] Adicionalmente, a variação qn calculada pelo decodificador 10 e o valor decodificado Yn-1 de uma amostra anterior inserida a partir de um dispositivo de retardo 12 são adicionados por um somador 11 para obter o valor decodificado Yn.
Yn = Yn-1 + qn [0016] Efetuando repetidamente o processo acima, o valor ADPCM Dn é lido a partir da memória 8 e o valor decodificado Yn correspondente ao valor ADPCM Dn é obtido. Adicionalmente, o valor decodificado Yn é convertido em um sinal sonoro analógico pelo conversor D/A 13 e o sinal sonoro é emitido.
[0017] Incidentalmente, esta operação de processo do aparelho de codificação ADPCM e do aparelho de decodificação ADPCM é descrita usando um exemplo no qual o valor ADPCM é inserido e emitido através de uma memória (dispositivo de armazenagem ou um dispositivo de gravação); entretanto, o valor ADPCM pode ser também, por exemplo, um sinal de entrada/saída com respeito a um transmissor/receptor.
Documentos da técnica anterior
Documentos de patente [0018] Documento de patente 1: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2008-46405.
Documento não patente 1
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 11/102 / 30 [0019] http://www.oki.com/jp/rd/ss/adpcm.html, “ADPCM voice encoding technology”
Documento não patente 2 [0020] Tomohiko Uyematsu, “Introduction to Text Data Compression”, CQ publishing company, 15 de Outubro de 1994.
Descrição da Invenção
Problemas a serem Resolvidos pela Invenção [0021] Conforme descrito acima, ADPCM tem sido usado convencionalmente como uma técnica para comprimir volume de dados, sem degradar a qualidade sonora.
[0022] Um objetivo da presente invenção é prover um aparelho de codificação ADPCM e um aparelho de decodificação ADPCM capazes de melhorar adicionalmente a compressibilidade, comparada com aparelhos ADPCM convencionais, bem como evitar a degradação da qualidade sonora.
Meios para Resolver os Problemas [0023] Para alcançar o objetivo anteriormente citado, um aparelho de codificação ADPCM de acordo com um aspecto da presente invenção é adaptado para inserir um sinal PCM amostrado e obter um valor diferencial entre um valor de sinal do sinal PCM inserido em um instante prédeterminado e um valor de sinal decodificado uma amostra antes do valor de sinal para obter um sinal ADPCM, e compreende: uma seção de medição de alta freqüência, adaptada para detectar um primeiro sinal que indica uma variação em período curto do sinal PCM; uma seção de medição de baixa freqüência adaptada para detectar um segundo sinal que indica uma variação de período longo do sinal PCM; uma seção de quantização adaptiva, adaptada para selecionar uma função para modificar uma característica de quantização adaptiva com base no primeiro sinal e no segundo sinal, e usar a função selecionada para quantizar o valor diferencial, de modo a converter o valor diferencial em um valor ADPCM; e uma seção de quantização inversa
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 12/102 / 30 adaptiva adaptada para quantizar inversamente adaptivamente o valor ADPCM para obter o valor de sinal decodificado.
[0024] No aparelho de codificação ADPCM de acordo com a presente invenção, a seção de quantização adaptiva pode compreender uma seção de quantização que inclui diversos registros adaptados para sobrescrever o valor diferencial, tendo sido submetido a um cálculo pré-determinado pela função selecionada, e dentre os diversos registros, uma parte dos registros é fixada para valor zero, e os bits correspondentes aos registros fixados para valor zero são apagados, de tal modo que o valor diferencial é quantizado.
[0025] No aparelho de codificação ADPCM de acordo com a presente invenção, a seção de medição de alta freqüência pode compreender diversos circuitos de retardo conectados em série e uma primeira unidade aritmética adaptada para somar o valor absoluto da diferença entre um valor de entrada e um valor emitidode cada um dos diversos circuitos de retardo; a seção de medição de baixa freqüência pode compreender os diversos circuitos de retardo conectados em série, e uma segunda unidade aritmética adaptada para somar a emissão de cada um dos diversos circuitos de retardo e dividir o valor somado pelo número de circuitos de retardo, onde os diversos circuitos de retardo conectados em série são compartilhados pela seção de medição de alta freqüência e seção de medição de baixa freqüência.
[0026] O aparelho de codificação ADPCM de acordo com a presente invenção, pode compreender adicionalmente: uma primeira seção de quantização e uma segunda seção de quantização adaptadas para quantizar o valor do primeiro sinal e o valor do segundo sinal respectivamente, a primeira seção de quantização e a segunda seção de quantização estando respectivamente conectadas ao lado de saída da seção de medição de alta freqüência e o lado de saída da seção de medição de baixa freqüência onde a seção de quantização adaptiva modifica a característica de quantização adaptiva com respeito ao valor diferencial, com base no valor do primeiro
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 13/102 / 30 sinal quantizado e no valor do segundo sinal quantizado, respectivamente emitidos a partir da primeira seção de quantização e da segunda seção de quantização.
[0027] O aparelho de codificação ADPCM de acordo com a presente invenção, pode compreender adicionalmente uma seção de compressãocodificação adaptada para codificar por compressão o sinal ADPCM emitido a partir da seção de quantização adaptiva.
[0028] O aparelho de codificação ADPCM de acordo com a presente invenção, pode adicionalmente compreender uma seção de enquadramento adaptada para enquadrar o sinal ADPCM ou o sinal ADPCM codificado por compressão.
[0029] No aparelho de codificação ADPCM de acordo com a presente invenção, a seção de enquadramento pode enquadrar o sinal ADPCM ou o sinal ADPCM codificado por compressão de um período pré-determinado, e os sinais correspondentes ao primeiro sinal e ao segundo sinal do período prédeterminado.
[0030] Para alcançar o objetivo anteriormente citado, o aparelho de decodificação ADPCM de acordo com um outro aspecto da presente invenção é adaptado para obter um sinal PCM de um sinal inserido incluindo um sinal ADPCM codificado de compressão, e compreende: uma seção de desenquadramento adaptada para desenquadrar um sinal de quadro e ler o sinal ADPCM codificado por compressão e um primeiro sinal e um segundo sinal, em que o sinal inserido é o sinal enquadrado obtido pelo enquadramento do primeiro sinal e segundo sinal, e o primeiro sinal e segundo sinal são adaptados para especificar a variação de uma caracterísitca de quantização adaptativa para ser usada quando se obtiver o sinal ADPCM codificado por compressão de um período pré-determinado e o sinal ADPCM do período pré-determinado, o primeiro sinal indicando uma variação de período curto de um sinal PCM, o segundo sinal indicando uma variação de período longo do
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 14/102 / 30 sinal PCM; uma seção de decodificação por compressão adaptada para decodificar um sinal ADPCM codificado por compressão e emitir o sinal ADPCM decodificado; uma seção de seleção adaptada para calcular um sinal de seleção para selecionar a característica de quantização adaptativa com base nos primeiro e segundo sinais; uma seção de quantização inversa adaptativa adaptada para selecionar uma função inversa da função de variação da característica de quantização adaptativa com base na seleção de sinal, e usar a função inversa selecionada para quantizar inversamente o sinal ADPCM decodificado de modo que converta o sinal ADPCM decodificado em um valor diferencial correspondente; e uma seção de adição adaptada para adicional o valor diferencial e um sinal decodificado de uma amostra passada para calcular um valor de sinal decodificado correspondente ao valor diferencial, e emitir o valor de sinal decodificado calculado como o sinal PCM.
Vantagens da Invenção [0031] Utilizando o aparelho de codificação ADPCM e o aparelho de decodificação ADPCM de acordo com a presente invenção, é possível melhorar a compressibilidade para obter boa reprodução sonora.
Breve Descrição dos Desenhos [0032] Figuras 1A e 1B são diagramas mostrando respectivamente uma configuração de um aparelho de codificação ADPCM e uma configuração de um aparelho de decodificação ADPCM de acordo com uma técnica anterior;
Figura 2 é um diagrama mostrando uma configuração esquemática de um aparelho de codificação ADPCM de acordo com uma realização da presente invenção;
Figura 3 é um diagrama mostrando uma configuração detalhada de uma seção de medição de alta freqüência e uma seção de medição de baixa freqüência;
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Figuras 4A a 4D são gráficos mostrando a relação entre os sinais obtidos pela seção de medição de alta freqüência e a seção de medição de baixa freqüência e a forma de onda de um sinal sonoro real;
Figura 5A é um gráfico mostrando funções a serem usadas em uma seção de quantização adaptiva, e Figura 5B é uma tabela mostrando a relação entre sinais correspondentes a uma variação de período curto, uma variação de período longo do sinal sonoro emitido a partir da seção de quantização e sinais de selecionado usados para selecionar as funções mostradas na Figura 5A;
Figura 6 é uma vista para explicar a configuração e operação da seção de quantização adaptiva;
Figura 7 é uma vista mostrando uma configuração esquemática de dados enquadrados emitidos a partir do aparelho de codificação ADPCM; e
Figura 8 é um diagrama mostrando uma configuração esquemática de um aparelho de decodificação ADPCM de acordo com a realização anteriormente citada da presente invenção.
Melhores Modos para Realizar a Invenção [0033] Em um aparelho de codificação ADPCM de acordo com a presente invenção, uma variação de período curto (isto é, a freqüência) e uma variação de período longo (isto é, a inclinação) de um sinal PCM de um sinal sonoro são detectadas, e uma quantização ótima é executada no sinal PCM, variando uma taxa de quantização adaptiva (isto é, uma característica de quantização adaptiva) de acordo com a combinação da variação de período curto e a variação de período longo do sinal PCM. Adicionalmente, em um aparelho de decodificação ADPCM de acordo com a presente invenção, o sinal quantizado é decodificado de acordo com a combinação da variação de período curto e variação de período longo do sinal PCM usado no aparelho de codificação ADPCM da presente invenção.
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 16/102 / 30 [0034] Usando o método de quantização anteriormente citado, é possível aumentar a taxa de quantização nas áreas com menos informação sonora e diminuir a taxa de quantização nas áreas com mais informação sonora. Como resultado, com a presente invenção, é possível obter um sinal digital com extensão de bit variável (um código quantizado). Adicionalmente, com a presente invenção, é possível comprimir um sinal digital obtido usando uma técnica de compressão de dados capaz de processar o código com extensão de bit variável, por exemplo, uma técnica de compressão de dados reversível tal como um método de codificação de Huffman ou similar. Usando estas técnicas, compressibilidade de dados pode ser aumentada e o som reproduzido pode ser melhorado.
[0035] Um exemplo de configuração concreta da presente invenção será descrito abaixo como uma realização mostrada nas Figuras 2 a 8. Entretanto, a presente invenção não está limitada a este exemplo.
[0036] Figura 2 é um diagrama mostrando uma configuração esquemática de um aparelho de codificação ADPCM de acordo com a realização da presente invenção. Figura 3 é um diagrama mostrando uma configuração de uma seção de medição de alta freqüência onde a seção de medição de alta freqüência é adaptada para detectar o sinal correspondente à variação de período curto (isto é, a freqüência) do sinal sonoro, e a seção de medição de baixa freqüência é adaptada para detectar o sinal correspondente à variação de período longo (isto é, a inclinação) do sinal sonoro. Figuras 4A a 4D são gráficos mostrando a relação entre os sinais emitidos a partir da seção de medição de alta freqüência e a seção de medição de baixa freqüência e a forma de onda de um sinal sonoro real. Figura 5A é um gráfico mostrando funções para obter a taxa de quantização adaptiva para serem usadas ao executar a quantização adaptiva, e Figura 5B é uma tabela mostrando a relação entre sinais emitidos a partir da seção de medição de alta freqüência e a seção de medição de baixa freqüência e sinais de seleção usados para
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 17/102 / 30 selecionar as funções mostradas na Figura 5A. Figura 6 é uma vista para explicar a configuração e operação de uma seção de quantização adaptiva 103 mostrada na Figura 2. Figura 7 é uma vista mostrando a configuração de dados enquadrados emitidos a partir do aparelho de codificação ADPCM. Figura 8 é um diagrama mostrando uma configuração esquemática do aparelho de decodificação ADPCM de acordo com a realização anteriormente citada da presente invenção.
<Linhas gerais do aparelho de codificação ADPCM>
[0037] Primeiramente, a configuração e operação de um aparelho de codificação ADPCM 100 de acordo com uma realização da presente invenção será descrita abaixo com referência à Figura 2.
<Configuração do aparelho de codificação ADPCM>
[0038] O aparelho de codificação ADPCM 100 inclui um previsor 101, uma seção de quantização adaptiva 103, uma seção de quantização inversa adaptiva 105, uma seção de codificação por compressão 108, uma seção de medição de alta freqüência 120, uma seção de medição de baixa freqüência 121, duas seções de quantização 122 e 124 (isto é, uma primeira seção de quantização e uma segunda seção de quantização), uma seção de seleção 128, e uma seção de enquadramento 130. A configuração em função de cada componente será descrita abaixo.
[0039] O previsor 101 inclui um subtrator 102 (uma seção de somador), um somador 106 e um circuito de retardo 107. Um terminal de entrada do subtrator 102 é conectado a um terminal de entrada de um sinal PCM Xn do sinal sonoro, e um terminal de entrada “+” do subtrator 102 é conectado a um terminal de saída do circuito de retardo 107. Adicionalmente, dois terminais de entrada do somador 106 são respectivamente conectados ao terminal de saída do circuito de retardo 107 e um terminal de saída da seção de quantização inversa adaptiva 105.
[0040] O previsor 101 calcula um valor diferencial dn entre o
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 18/102 / 30 sinal PCM Xn de entrada do sinal sonoro e um sinal decodificado Yn-i de uma amostra anterior emitido a partir do circuito de retardo 107 pelo subtrator 102. Adicionalmente, o previsor 101 emite o valor diferencial dn calculado para a seção de quantização adaptiva 103. Incidentalmente, o sinal decodificado Yn-1 de uma mostra anterior é calculado adicionando um valor qn-1 e um valor Yn-2 pelo somador 106, onde o valor qn-1 é obtido por quantização inversa de um valor Dn-1 quantizado adaptivamente correspondente a um valor diferencial dn1 de uma amostra anterior pela seção de quantização inversa adaptiva 105, e o valor Yn-2 é um valor decodificado de duas amostras anteriores a partir do circuito de retardo 107.
[0041] A seção de quantização adaptiva 103 seleciona uma função para obter uma taxa de quantização adaptiva pré-determinada com base em um sinal de seleção Z inserido a partir da seção de seleção 128, e usa a função selecionada para quantizar (codificar) o valor diferencial dn inserido. Adicionalmente, a seção de quantização adaptiva 103 emite um valor Dn quantizado adaptivamente (um valor ADPCM) para ambas seção de codificação por compressão 108 e seção de quantização inversa adaptiva 105. Incidentalmente, neste instante, a seção de quantização adaptiva 103 emite um valor ADPCM Dn de extensão variável de (1 a 8) bits, por exemplo. A configuração e operação da seção de quantização adaptiva 103 será descrita mais tarde em mais detalhe.
[0042] A seção de quantização inversa adaptiva 105 quantiza inversamente o valor ADPCM Dn inserido a partir da seção de quantização adaptiva 103 e emite um valor qn quantizado inversamente para o somador 106 no previsor 101. Incidentalmente, uma vez que a configuração e operação da seção de quantização inversa adaptiva 105 são idênticas às do aparelho de decodificação ADPCM (que será descrito mais tarde), os detalhes da configuração e operação da seção de quantização inversa adaptiva 105 serão descritos mais tarde.
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 19/102 / 30 [0043] A seção de codificação por compressão 108 codifica por compressão o valor ADPCM Dn inserido a partir da seção de quantização adaptiva 103 e emite o sinal codificado por compressão D'n para a seção de enquadramento 130. Incidentalmente, métodos de codificação por compressão capazes de serem aplicados a um sinal de entrada de extensão variável, tal como um método de codificação de Huffman, podem ser usados na seção de codificação por compressão 108. O método de codificação de Huffman e outras técnicas de codificação por compressão de extensão variável são técnicas conhecidas descritas no Documento de não patente 2 anteriormente citado, por exemplo.
[0044] A seção de medição de alta freqüência 120 detecta a variação de período curto (isto é, a freqüência) do sinal PCM Xn do sinal sonoro inserido e emite um sinal SA (um primeiro sinal) correspondente ao resultado de detecção para a seção de quantização 122. Por outro lado, a seção de medição de baixa freqüência 121 detecta a variação de período longo (isto é, a inclinação) do sinal PCM Xn do sinal sonoro de entrada, e emite um sinal AV (um segundo sinal) correspondente ao resultado de detecção para a seção de quantização 124. A configuração e operação da seção de medição de alta freqüência 120 e da seção de medição de baixa freqüência 121 serão descritas mais tarde em mais detalhe.
[0045] A seção de quantização 122 quantiza o valor do sinal SA correspondente à variação de período curto do sinal sonoro inserido a partir da seção de medição de alta freqüência 120 e emite o valor quantizado S para ambas seção de seleção 128 e seção de enquadramento 130. Adicionalmente, a seção de quantização 124 quantiza o valor do sinal AV correspondente à variação de período longo do sinal sonoro inserido a partir da seção de medição de baixa freqüência 121, e emite o valor quantizado A para ambas seção de seleção 128 e seção de enquadramento 130.
[0046] Incidentalmente, o método de quantização usado nas seções de
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 20/102 / 30 quantização 122 e 124 pode ser um método de quantização linear ou um método de quantização logarítmico. Conforme descrito mais tarde, o sinal S e o sinal A emitidos a partir das seções de quantização 122 e 124 respectivamente, são adaptados para selecionar o sinal de seleção Z emitido a partir da seção de seleção 128 para a seção de quantização adaptiva 103.
[0047] A seção de seleção 128 seleciona o sinal de seleção Z da função, com base no sinal S e no sinal A (o sinal correspondente à variação de período curto e o sinal correspondente à variação de período longo do sinal sonoro) inseridos respectivamente a partir da seção de quantização 122 e da seção de quantização 124, a função sendo usada quando da quantização (codificação) do valor diferencial dn na seção de quantização adaptiva 103. Adicionalmente, a seção de seleção 128 emite o sinal de seleção obtido Z para a seção de quantização adaptiva 103 e seção de quantização inversa adaptiva 105.
[0048] A seção de enquadramento 130 enquadra o sinal codificado por compressão D'n inserido a partir da seção de codificação por compressão 108, o sinal S correspondente à variação de período curto do sinal sonoro inserido a partir da seção de quantização 122 e o sinal A correspondente à variação de período longo do sinal sonoro inserido a partir da seção de quantização 124 em um intervalo pré-determinado. A configuração mais detalhada e operação da seção de enquadramento 130 será descrita mais tarde.
<Operação do aparelho de codificação ADPCM>
[0049] A seguir, uma seqüência de operações do processo de codificação do aparelho de codificação ADPCM 100 de acordo com a presente invenção será descrita abaixo. Aqui, conforme mostrado na Figura 2, será descrito um exemplo no qual um sinal PCM Xn amostrado de 16 bits é inserido.
[0050] Primeiramente, quando o sinal PCM Xn é inserido no aparelho de codificação ADPCM 100, o previsor 101 (o subtrator 102) calcula o
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 21/102 / 30 valor diferencial dn (16 bits) entre o sinal PCM Xn e o sinal decodificado Yn-i de uma amostra anterior, emitido a partir do circuito de retardo 107 no previsor 101. Posteriormente, o previsor 101 (o subtrator 102) emite o valor diferencial dn de 16 bits calculado para a seção de quantização adaptiva 103.
[0051] Posteriormente, a seção de quantização adaptiva 103 seleciona a função usada para executar a quantização adaptivamente, com base no sinal de seleção Z inserido a partir da seção de seleção 128, e modifica a taxa de quantização adaptiva (a característica de quantização adaptiva). Adicionalmente, a seção de quantização adaptiva 103 usa a função selecionada para quantizar o valor diferencial dn inserido, de modo a converter o valor diferencial dn no valor ADPCM Dn.
[0052] Notar que, neste instante, a seção de quantização adaptiva 103 converte o valor diferencial dn de 16 bits para um valor ADPCM Dn de extensão variável de (1 a 8) bits, por exemplo. Adicionalmente, a seção de quantização adaptiva 103 emite o valor ADPCM Dn para a seção de codificação por compressão 108 e seção de quantização inversa adaptiva 105. Pelo processo acima, na seção de quantização adaptiva 103, o valor diferencial dn é quantizado adaptivamente de forma ótima, e o valor ADPCM Dn de extensão variável quantizado adaptivamente é emitido.
[0053] Posteriormente, a seção de codificação por compressão 108 codifica por compressão o valor ADPCM Dn inserido a partir da seção de quantização adaptiva 103, e emite o sinal codificado por compressão D'n para a seção de enquadramento 130. Adicionalmente, neste instante, as seções de quantização 122 e 124 emitem respectivamente o sinal S correspondente à variação de período curto do sinal sonoro e o sinal A correspondente à variação de período longo do sinal sonoro para a seção de enquadramento 130. O processo anteriormente citado é executado em sincronização com o sinal PCM Xn amostrado inserido.
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 22/102 / 30 [0054] Posteriormente, a seção de enquadramento 130 enquadra um número pré-determinado de (um período pré-determinado de sinais codificados por compressão D'n (isto é, a seção de enquadramento 130 torna estes sinais em um único conjunto de dados), e emite os sinais enquadrados. Conforme descrito mais tarde, neste instante, o sinal S e o sinal A inseridos a partir das seções de quantização 122 e 124 são incluídos no conjunto de dados enquadrados. Adicionalmente, similarmente à técnica anterior mostrada na Figura 1, os dados emitidos a partir da seção de enquadramento 130 podem ser armazenados em uma memória ou podem ser transmitidos a um receptor do aparelho de decodificação ADPCM correspondente, usando um transmissor.
[0055] Pelo processo acima, o processo de quantização e codificação por compressão adaptiva é executado no sinal PCM Xn inserido do sinal sonoro.
<A configuração e operação da seção de medição de alta freqüência e seção de medição de baixa freqüência>
[0056] A seguir, a configuração e operação da seção de medição de alta freqüência 120 e da seção de medição de baixa freqüência 121 será descrita abaixo com referência à Figura 3.
[0057] A seção de medição de alta freqüência 120 inclui dezesseis circuitos de retardo 112 (D1 a D16) conectados em série e uma unidade aritmética 114 (uma primeira unidade aritmética) adaptada para somar os valores absolutos das diferenças de entrada-saída dos circuitos de retardo 112. A unidade aritmética 114 inclui uma seção de cálculo de valor absoluto 113 para calcular o valor absoluto da diferença de entrada-saída de cada um dos circuitos de retardo 112, e um somador 115 para somar os valores absolutos das diferenças de entrada-saída dos dezesseis circuitos de retardo 112 calculada pela seção de cálculo de valor absoluto 113.
[0058] Quando o sinal de período curto, isto é, o sinal de alta
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 23/102 / 30 freqüência é inserido na seção de medição de alta freqüência 120 possuindo a configuração anteriormente citada (no caso em que o componente de sinal de alta freqüência está incluído no sinal PCM Xn) o valor diferencial (isto é, a diferença de entrada-saída) entre o valor de entrada e o valor de saída de cada um dos circuitos de retardo 112 tornar-se-á grande. Então, em tal caso, a soma dos valores absolutos das diferenças de entrada-saída dos dezesseis circuitos de retardo 112 calculadas pela unidade aritmética 114, isto é, o valor do sinal de saída SA, tornar-se-á grande.
[0059] Em contraste, quando o sinal de período longo, isto é, o sinal de baixa freqüência é inserido na seção de medição de alta freqüência 120 (no caso em que o componente de sinal de alta freqüência não está incluído no sinal PCM Xn), o valor diferencial entre o valor de entrada e o valor de saída de cada um dos circuitos de retardo 112 tornar-se-á pequeno. Em tal caso, o valor do sinal SA emitido a partir da unidade aritmética 114 também se tornará pequeno.
[0060] Em outras palavras, quando o sinal de alta freqüência é inserido na seção de medição de alta freqüência 120, o valor do sinal de saída SA da seção de medição de alta freqüência 120 tornar-se-á grande; e quando o sinal de baixa freqüência é inserido na seção de medição de alta freqüência 120, o valor do sinal de saída SA da seção de medição de alta freqüência 120 tornar-se-á pequeno. Incidentalmente, na presente realização, o valor do sinal SA emitido a partir da seção de medição de alta freqüência 120 é um valor positivo.
[0061] A seção de medição de baixa freqüência 121 inclui os dezesseis circuitos de retardo 112 conectados em série e uma unidade aritmética 116 (uma segunda unidade aritmética). Incidentalmente, na presente realização, os dezesseis circuitos de retardo 112 são compartilhados pela seção de medição de alta freqüência 120 e pela seção de medição de baixa freqüência 121, conforme mostrado na Figura 3. Incidentalmente, a
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 24/102 / 30 presente invenção não está limitada a tal configuração porém inclui uma configuração na qual a seção de medição de alta freqüência 120 e a seção de medição de baixa freqüência 121 são providas cada uma de diversos circuitos de retardo. Adicionalmente, embora o número de circuitos de retardo 112 seja dezesseis na presente realização, o número de circuitos de retardo 112 da presente invenção não está limitado a dezesseis, porém pode ser qualquer número enquanto a variação de período curto e a variação de período longo do sinal PCM Xn pode ser detectada.
[0062] A unidade aritmética 116 inclui uma seção de acumulação 117 adaptada para acumular os sinais emitidos a partir dos dezesseis circuitos de retardo 112, uma seção de divisão 118 adaptada para dividir o valor de saída da seção de acumulação 117 pelo número de circuitos de retardo 112 (aqui o número de circuitos de retardo 112 é dezesseis), e uma seção de cálculo de valor absoluto 119 adaptada para calcular o valor absoluto do cociente obtido pela seção de divisão 118. Configurando a unidade aritmética 116 desta maneira, o valor médio do sinal PCM Xn através de um período de tempo prédeterminado pode ser obtido pela unidade aritmética 116. Incidentalmente, na presente realização, o valor do sinal AV emitido a partir da seção de medição de baixa freqüência 121 é um valor positivo.
[0063] Na seção de medição de baixa freqüência 121 apresentando a configuração anteriormente citada, o valor de saída da seção de divisão 118 torna-se o valor médio dos dezesseis valores de saída emitidos a partir dos dezesseis circuitos de retardo 112. Em outras palavras, o sinal AV emitido a partir da seção de cálculo de valor absoluto 119 é um valor obtido convertendo o valor médio dos diversos valores de saída emitidos a partir dos dezesseis circuitos de retardo 112 em um valor positivo.
[0064] Então, quando um sinal possuindo período longo (baixa freqüência) e grande amplitude é inserido na seção de medição de baixa freqüência 121, uma vez que o valor de sinal emitido a partir de cada um dos
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 25/102 / 30 circuitos de retardo 112 é substancialmente o mesmo e grande, o valor médio (o sinal de saída AV) dos valores de sinal emitidos a partir dos circuitos de retardo 112 é grande. Em contraste, quando um sinal possuindo período curto (alta freqüência) e grande amplitude é inserido na seção de medição de baixa freqüência 121, os dezesseis valores de sinal emitidos a partir dos dezesseis circuitos de retardo 112 são uma mistura de valor(es) positivo(s) e valor(es) negativo(s). Em tal caso, o valor médio (o sinal de saída AV) dos valores de sinal emitidos a partir dos circuitos de retardo 112 é pequeno.
[0065] Em outras palavras, quando o sinal de baixa freqüência é inserido na seção de medição de baixa freqüência 121 da presente realização, o valor do sinal AV emitido a partir da seção de medição de baixa freqüência 121 se tornará grande; e quando o sinal de alta freqüência é inserido na seção de medição de baixa freqüência 121, o valor do sinal AV emitido a partir da seção de medição de baixa freqüência 121 se tornará pequeno.
[0066] O valor (16 bits) do sinal SA e o valor (16 bits) do sinal AV respectivamente emitidos a partir da seção de medição de alta freqüência 120 e da seção de medição de baixa freqüência 121 da maneira anteriormente citada, são inseridos na seção de quantização 122 e na seção de quantização 124, respectivamente, conforme mostrado na Figura 2. A seção de quantização 122 quantiza o valor do sinal SA de 16 bits inserido em um sinal de 3 bits, e emite o sinal quantizado S para a seção de seleção 128. Por outro lado, a seção de quantização 124 quantiza o valor do sinal de 16 bits AV inserido em um sinal de 3 bits, e emite o sinal quantizado A para a seção de seleção 128.
[0067] Adicionalmente, conforme descrito acima, no aparelho de codificação ADPCM 100 de acordo com a presente realização, o valor do sinal S e o valor do sinal A respectivamente emitidos a partir da seção de quantização 122 e da seção de quantização 124, são combinados um com o outro para selecionar a função para ser usada ao quantizar adaptivamente o
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 26/102 / 30 sinal PCM Xn. Em outras palavras, na presente realização, realmente o valor do sinal SA e o valor do sinal AV emitidos respectivamente a partir da seção de medição de alta freqüência 120 e da seção de medição de baixa freqüência 121, isto é, a variação de período curto e a variação de período longo do sinal PCM Xn são combinados um com o outro para quantizar adaptivamente o sinal PCM Xn.
<Relação entre a variação de período curto e a variação de período longo do sinal sonoro e quantização adaptiva>
[0068] A relação entre o valor do sinal SA e o valor do sinal AV calculada pela seção de medição de alta freqüência 120 e pela seção de medição de baixa freqüência 121, respectivamente, e a característica de quantização adaptiva será descrita abaixo com referência aos desenhos anexos.
[0069] A relação entre o valor do sinal SA a partir da seção de medição de alta freqüência 120, o valor do sinal AV emitido a partir da seção de medição de baixa freqüência 121, e a forma de onda do sinal sonoro real é mostrado nas Figuras 4A a 4D.
[0070] No caso em que o valor do sinal SA de saída é pequeno (um valor próximo de 0) e o valor do sinal de saída AV é pequeno também (um valor próximo de 0), a variação de período curto e a variação de período longo do sinal PCM Xn são ambas pequenas. Então, em um caso conforme mostrado na Figura 4A, a forma de onda do sinal sonoro real é uma forma de onda cujo valor de amplitude é próximo de 0, e a variação da amplitude do forma de onda é também pequena.
[0071] No caso em que o valor do sinal de saída SA é grande, porém o valor do sinal de saída AV é pequeno (um valor próximo de 0), uma vez que a variação de período curto do sinal PCM Xn torna-se grande, a forma de onda do sinal sonoro real é uma forma de onda randômica, conforme mostrado na Figura 4B.
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 27/102 / 30 [0072] Adicionalmente, no caso em que o valor do sinal de saída SA é pequeno (um valor próximo de 0), porém o valor do sinal de saída AV é grande, a variação de período curto do sinal PCM Xn será pequena e a variação de período longo do sinal PCM Xn será grande. Então, em tal caso, a forma de onda do sinal sonoro real será uma forma de onda cuja amplitude varia lentamente, conforme mostrado na Figura 4C.
[0073] Adicionalmente, no caso em que o valor do sinal de saída SA é grande e o valor do sinal de saída AV também é grande, a forma de onda do sinal sonoro real será uma forma de onda obtida superpondo uma forma de onda cuja amplitude varia randomicamente a uma forma de onda cuja amplitude varia lentamente conforme mostrado na Figura 4D.
[0074] Na presente realização, a função para ser usada ao quantizar adaptivamente o valor diferencial dn pela seção de quantização adaptiva 103, é determinada considerando a relação entre a variação de período curto anteriormente citada (o sinal SA), a variação de período longo (o sinal AV) e a forma de onda do sinal sonoro real. Incidentalmente, conforme descrito abaixo, a função para ser usada ao quantizar adaptivamente o valor diferencial dn pela seção de quantização adaptiva 103 é realmente determinada com base no sinal S e no sinal A que são obtidos quantizando o sinal SA e o sinal AV pela seção de quantização 122 e seção de quantização 124, respectivamente.
[0075] Na seção de quantização adaptiva 103 de acordo com a presente realização, 64 peças de funções são preparadas, e para cada função o valor do sinal de saída y (eixo vertical) varia com respeito ao valor do saída de entrada x (eixo horizontal), conforme mostrado na Figura 5A. Incidentalmente, para cada uma das 64 peças de funções, a variação do valor do sinal de saída y com respeito ao valor do sinal de entrada x é simétrica em relação à origem, e um sinal de saída y de valor positivo ou negativo é emitido com respeito a um sinal de entrada x de valor positivo ou negativo.
[0076] Adicionalmente, o “Z” na Figura 5A representa o valor (0 a
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 28/102 / 30
63) do sinal de seleção da função determinada pelo sinal S (o sinal correspondente à variação de período curto do sinal sonoro) e o sinal A (o sinal correspondente à variação de período longo do sinal sonoro). Adicionalmente, os valores do sinal de seleção Z e as funções selecionadas pela seção de quantização adaptiva 103 correspondem um ao outro univocamente.
[0077] Por exemplo, quando o valor absoluto do sinal de entrada x é pequeno, a função correspondente ao sinal de seleção Z = 0 na Figura 5A possui um valor próximo de 0 e a variação do sinal de saída y com respeito ao sinal de entrada x, é pequena. Adicionalmente, para a função correspondente ao sinal de seleção Z = 0, quando o valor absoluto do sinal de entrada x tornase grande, a variação do valor absoluto do sinal de saída y com respeito ao valor absoluto do sinal de entrada x torna-se grande.
[0078] Contrariamente à função correspondente ao sinal de seleção Z = 0, para a função correspondente ao sinal de seleção Z = 63 na Figura 5A, quando o valor absoluto do sinal de entrada x é pequeno, a variação do valor absoluto do sinal de saída y com respeito ao valor absoluto do sinal de entrada x é grande. Adicionalmente, para a função correspondente ao sinal de seleção Z = 63, quando o valor absoluto do sinal de entrada x torna-se grande, a variação do valor absoluto do sinal de saída y com respeito ao valor absoluto do sinal de entrada x torna-se pequena.
[0079] Ainda mais, a função correspondente ao sinal de seleção Z = 32 na Figura 5A é uma função intermediária entre a função correspondente ao sinal de seleção Z = 0 e a função correspondente ao sinal de seleção Z = 63; e para a função correspondente ao sinal de seleção Z = 32, o sinal de saída y varia linearmente com respeito ao sinal de entrada x e o valor do sinal de entrada x e o valor do sinal de saída y são os mesmos.
[0080] A tabela da Figura 5B mostra a relação entre o valor (0 a 7) do sinal de 3 bits S e o valor (0 a 7) do sinal de 3 bits A respectivamente emitidos
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 29/102 / 30 a pré-determinada seção de quantização 122 e seção de quantização 124, e o valor (0 a 64) do sinal de seleção Z selecionado com base na combinação do valor do sinal S e o valor do sinal A. os dados da tabela são armazenados na seção de seleção 128 e a seção de seleção 128 usa a tabela para selecionar o sinal de seleção Z com base no sinal de entrada S e o sinal S e emite o sinal de seleção Z selecionado.
[0081] Por exemplo, no caso em que a combinação do sinal S e o sinal A é [S, A] = [3, 1], o valor do sinal de sinal de seleção Z será [24], de tal modo que a função correspondente ao sinal de seleção Z = 24 será usada na seção de quantização adaptiva 103. Incidentalmente, no exemplo de seleção do sinal de seleção Z mostrado na Figura 5B, os sinais de seleção Z = (4 a 60) são selecionados entre os sinais de seleção Z = (0 a 63) mostrados na Figura 5A; entretanto, a presente invenção não está limitada a este exemplo, mas outros exemplos de seleção podem ser aplicados.
[0082] No exemplo de seleção do sinal de seleção Z mostrado na Figura 5B, sob a condição de que o valor do sinal A seja constante, se o valor do sinal S correspondente à variação de período curto do sinal PCM (o sinal sonoro) torna-se maior, uma função correspondente a um sinal de seleção Z menor será selecionada. Em tal caso, na função selecionada, uma vez que a inclinação da função torna-se grande na área em que o valor absoluto do sinal de entrada x é grande, um sinal de saída y estendido pode ser obtido na área em que o valor absoluto do sinal de entrada x é grande.
[0083] Por outro lado, no exemplo de seleção do sinal de seleção Z mostrado na Figura 5B, sob a condição de que o sinal S seja constante, se o valor do sinal A correspondente à variação de período longo do sinal PCM (o sinal sonoro) torna-se maior, uma função correspondente a um sinal de seleção Z maior será selecionada. Em tal caso, para a função selecionada, uma vez que a inclinação da função torna-se grande na área em que o valor absoluto do sinal de entrada x é pequeno, um sinal de saída y estendido pode
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 30/102 / 30 ser obtido na área em que o valor absoluto do sinal de entrada x é pequeno. [0084] Adicionalmente, no exemplo de seleção do sinal de seleção Z mostrado na Figura 5B, quando o valor do sinal S e o valor do sinal A são os mesmos, uma função correspondente ao sinal de seleção Z = 32, isto é, uma função que torna o valor do sinal de entrada x e o valor do sinal de saída y iguais um ao outro, será selecionada.
<Seção de quantização adaptiva>
[0085] A seguir, a configuração da seção de quantização adaptiva 103 será descrita em mais detalhe com referência à Figura 6. Conforme mostrado na Figura 6, a seção de quantização adaptiva 103 possui uma seção de cálculo de função 103-1 e uma seção de quantização 103-2.
[0086] A seção de cálculo de função 103-1 usa uma função correspondente ao valor do sinal de seleção Z inserido a partir da seção de seleção 128 para executar um cálculo pré-determinado sobre o valor diferencial dn (dN1: N = 0 a 15) e inserido a partir do previsor 101. Adicionalmente, a seção de cálculo de função 103-1 emite o valor diferencial calculado dN2 para a seção de quantização 103-2.
[0087] A seção de quantização 103-2 quantiza o valor diferencial dN2 inserido a partir da seção de cálculo de função 103-1, onde o valor diferencial dN2 tenha sido submetido ao cálculo pré-determinado. Adicionalmente, o valor diferencial quantizado dK3 (K = 0 a 7) é emitido para a seção de codificação por compressão 108.
[0088] A seguir, o conteúdo do processo de quantização adaptivo da seção de quantização adaptiva 103 será descrito em mais detalhe. Aqui, será descrito um exemplo no qual o valor diferencial dn é inserido a partir do previsor 101 é uma coluna de dados de 16 bits (d01 a d151).
[0089] Primeiramente, a seção de cálculo de função 103-1 usa uma função selecionada com base no sinal de seleção Z para executar um cálculo pré-determinado do valor diferencial dn de 16 bits (dN1: N = 0 a 15) inserido a
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 31/102 / 30 partir do previsor 101. Adicionalmente, a seção de cálculo de função 103-1 emite o valor diferencial dN2 obtido executando o cálculo anteriormente citado na seção de quantização 103-2.
[0090] Posteriormente, a seção de quantização 103-2 sobrescreve o valor diferencial dN2 de 16 bits em um registro de 16 bits possuindo 8 índices inferiores de informação de bit fixados “0”, por exemplo. Posteriormente, a seção de quantização 103-2 remove os 8 índices inferiores de informação de bit fixados para “0” da informação de 16 bits sobrescrita. Adicionalmente, a seção de quantização 103-2 emite os 8 índices superiores restantes de informação de bit (d03 a d73) para a seção de codificação por compressão 108. Entretanto, se toda informação de bit é “0” neste instante, a seção de quantização 103-2 emite “0” de 1 bit.
[0091] Na seção de quantização adaptiva 103, conforme descrito acima, o valor diferencial dn de 16 bits inserido a partir do previsor 101 é quantizado e um valor ADPCM Dn de extensão variável de (1 a 8) bits é emitido. Posteriormente, o valor ADPCM Dn emitido pela seção de quantização adaptiva 103 é codificado por compressão pela seção de codificação por compressão 108 e o sinal codificado por compressão D'n é emitido para a seção de enquadramento 130.
[0092] O processo de quantização anteriormente citado na seção de quantização adaptiva 103 é efetuado em sincronização com o período de amostragem do sinal PCM Xn amostrado inserido no aparelho de codificação ADPCM 100. Adicionalmente, o processo de codificação por compressão na seção de codificação por compressão 108 é também executado em sincronização com o período de amostragem do sinal PCM Xn amostrado e o valor ADPCM D'n é emitido para cada sinal PCM Xn amostrado.
<Seção de Enquadramento>
[0093] A seguir, o processo concreto da seção de enquadramento 130 será descrito com referência à Figura 7. De acordo com a presente realização,
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 32/102 / 30 conforme descrito acima, o sinal codificado por compressão D’n é trazido em conjunto (isto é, enquadrado) para cada período de tempo pré-determinado na seção de enquadramento 130, e então emitido. No exemplo mostrado na Figura 7, um sinal sonoro de 30 segundos é inserido, e um sinal codificado por compressão D’n é enquadrado e emitido a cada 100 milissegundos.
[0094] Conforme mostrado na Figura 7, no caso em que o sinal sonoro de 30 segundos é inserido, 300 peças de dados de quadro de 100 milissegundos 150 são emitidas, cada um dos dados de quadro 150 incluindo o sinal codificado por compressão D’n.
[0095] Cada um dos dados de quadro 150 inclui uma seção principal 151, uma seção de sinal S 152, uma seção de sinal A 153 e uma seção de sinal 154. Incidentalmente, 25 peças de “1” são continuamente armazenadas na seção principal 151. Adicionalmente, o valor ADPCM D’n codificado por compressão com respeito ao sinal de entrada de 100 milissegundos (4410 sinais quando a freqüência de amostragem é 44,1 kHz) é armazenado na seção de sinal 154.
[0096] Adicionalmente, a informação do sinal S (sinal de 3 bits) e a informação do sinal A (sinal de 3 bits) para especificar a função para ser aplicada ao obter o valor ADPCM D’n de 100 milissegundos, são respectivamente armazenadas na seção de sinal S 152 e na seção de sinal A 153. Na presente realização, no caso em que o valor ADPCM D’n é enquadrado e emitido, o período (por exemplo, 100 milissegundos no exemplo mostrado na Figura 7) correspondente ao número de sinais enquadrados é adaptado para converter (isto é, quantizar adaptivamente) o sinal de entrada usando a mesma função. Em outras palavras, a função para ser usada na seção de quantização adaptiva 103 é atualizada para cada número de sinais enquadrados (isto é, para cada quadro). De tal maneira, um grande número de valores ADPCM D’n codificados por compressão é enquadrado, e deste modo não é necessário emitir a informação para selecionar a função
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 33/102 / 30 para cada valor ADPCM D'n codificado por compressão.
[0097] A presente realização é descrita usando o exemplo no qual o valor ADPCM D'n codificado por compressão é enquadrado a cada 100 milissegundos na seção de enquadramento 130; entretanto, o período de enquadramento (o número de valores ADPCM enquadrados) não está limitado a tal exemplo.
<Aparelho de decodificação ADPCM>
[0098] A seguir, a configuração e operação de um aparelho de decodificação ADPCM 200 de acordo com a presente realização será descrita abaixo com referência à Figura 8.
(1) Configuração do aparelho de decodificação ADPCM [0099] O aparelho de decodificação ADPCM 200 inclui uma seção de desenquadramento 202, uma seção de decodificação por compressão 230, uma seção de quantização inversa adaptiva 240, um circuito somador 252, um circuito de retardo 254, dois registros 212 e 214 e uma seção de seleção 220.
[00100] A seção de desenquadramento 202 lê a informação da seção principal dos dados de quadro inseridos para reconhecer o quadro. Adicionalmente, a seção de desenquadramento 202 lê a informação da seção de sinal S e da seção de sinal A no quadro. Adicionalmente, a seção de desenquadramento 202 lê o valor ADPCM D'n codificado por compressão armazenado na seção de sinal no quadro.
[00101] A seção de decodificação por compressão 230 decodifica o valor ADPCM D'n codificado por compressão. A seção de quantização inversa adaptiva 240 quantiza inversamente o valor ADPCM Dn decodificado pela seção de decodificação por compressão 230, para converter o valor ADPCM Dn em um valor diferencial qn correspondente.
[00102] O circuito somador 252 adiciona o valor diferencial qn inserido a partir da seção de quantização inversa adaptiva 240 e o sinal decodificado Yn-1 de uma amostra anterior inserido a partir do circuito
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 34/102 / 30 de retardo 254, para calcular o valor de sinal decodificado Yn correspondente ao valor diferencial qn.
[00103] Os dois registros 212 e 214 emitem a informação do sinal inserido S e sinal A para a seção de seleção 220 e mantém a informação para um quadro (isto é, 100 milissegundos). Com base na informação do sinal inserido S e do sinal A, a seção de seleção 220 calcula o sinal de seleção para selecionar a função para ser usada na seção de quantização inversa adaptiva 240.
(2) Operação do aparelho de decodificação ADPCM [00104] A seguir, uma seqüência de operações do processo de decodificação do aparelho de decodificação ADPCM 200 de acordo com a presente invenção será descrita abaixo. Primeiramente, quando o valor ADPCM D'n enquadrado e codificado por compressão é inserido no aparelho de decodificação ADPCM 200, a seção de desenquadramento 202 lê a informação da seção principal para reconhecer o quadro.
[00105] Adicionalmente, a seção de desenquadramento 202 lê a informação de 3 bits da seção de sinal S e da seção de sinal A e lê o valor ADPCM D'n codificado por compressão de (1 a 8) bits. Adicionalmente, a seção de desenquadramento 202 emite a informação de 3 bits lida da seção de sinal S e da seção de sinal A para a seção de seleção 220, através dos registros 212 e 214. Adicionalmente, a ao mesmo tempo, seção de desenquadramento 202 emite o valor ADPCM D'n codificado por compressão lido para a seção de decodificação por compressão 230.
[00106] Posteriormente, a seção de seleção 220 calcula o sinal de seleção Z para determinar a função para ser usada na seção de quantização inversa adaptiva 240, com base na informação do sinal inserido S e sinal A, e emite o sinal de seleção Z para a seção de quantização inversa adaptiva 240. Incidentalmente, a função usada na seção de quantização inversa adaptiva 240 é a função inversa da função usada para efetuar a operação de codificação no
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 35/102 / 30 aparelho de codificação ADPCM.
[00107] A seção de decodificação por compressão 230 decodifica o valor ADPCM D'n codificado por compressão para gerar um valor ADPCM Dn e emite o sinal gerado para a seção de quantização inversa adaptiva 240.
[00108] Posteriormente, a seção de quantização inversa adaptiva 240 usa a função inversa da função usada ao codificar o valor ADPCM Dn para quantizar inversamente o decodificador valor ADPCM Dn e gera um valor diferencial qn correspondente. Posteriormente, a seção de quantização inversa adaptiva 240 emite o valor diferencial qn gerado para o circuito somador 252. Incidentalmente, uma vez que a operação da seção de quantização inversa adaptiva 240 é reversa da operação da seção de quantização adaptiva 103 que foi descrita com referência à Figura 6, e a configuração da seção de quantização inversa adaptiva 240 é configurada para efetuar a reversa da operação da seção de quantização adaptiva 103, a descrição da configuração e operação da seção de quantização inversa adaptiva 240 será omitida aqui.
[00109] Adicionalmente, o circuito somador 252 adiciona o valor diferencial qn e o sinal decodificado Yn-1 de uma amostra anterior inserido a partir do circuito de retardo 254, para calcular um código PCM Yn e emite o código PCM Yn .
[00110] Conforme descrito acima, no aparelho de decodificação ADPCM 200 de acordo com a presente realização, o valor ADPCM D'n enquadrado e codificado por compressão é decodificado para obter o código PCM Yn .
<Outras realizações>
[00111] Na realização anteriormente citada, o processo de enquadramento é executado após o valor ADPCM Dn ter sido codificado por compressão; entretanto, a presente invenção não está limitada a isto. Por exemplo, adotando uma configuração na qual um valor ADPCM Dn de
Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 36/102 / 30 extensão fixa, ao invés do valor ADPCM Dn de extensão variável como na presente realização, é emitido ao executar a quantização adaptiva, o valor ADPCM Dn pode ser enquadrado diretamente.
[00112] Adicionalmente, alternativamente, pode ser adotada uma configuração na qual o processo de enquadramento do sinal de entrada não é necessariamente necessário, e os dados (isto é, o sinal de seleção Z) para selecionar a função a ser usada ao efetuar a quantização adaptiva é transmitido de forma síncrona a partir de um aparelho de codificação adaptiva ADPCM para um aparelho de decodificação adaptiva ADPCM.
Explicação dos Numerais de Referência
100 aparelho de codificação ADPCM
101 previsor
102 subtrator
103 seção de quantização adaptiva
105, 240 seção de quantização inversa adaptiva
106, 252 somador
107, 112, 254 circuito de retardo
108 seção de codificação por compressão
114, 116 unidade aritmética
120 seção de medição de alta freqüência
121 seção de medição de baixa freqüência
122, 124 seção de quantização
128, 220 seção de seleção
130 seção de enquadramento
200 aparelho de decodificação ADPCM
202 seção de desenquadramento
212, 214 registros
230 seção de decodificação por compressão
Claims (7)
- REIVINDICAÇÕES1. Aparelho de codificação de Modulação por Código de Pulso Diferencial Adaptivo (ADPCM) (100) adaptado para inserir um sinal PCM amostrado e obter um valor diferencial entre um valor de sinal do sinal PCM inserido em um tempo pré-determinado e um valor de sinal de decodificação uma amostragem antes do valor de sinal para obter um sinal ADPCM, caracterizado pelo fato de compreender:uma seção de medição de alta frequência (120) adaptada para detectar um primeiro sinal que indica uma variação de período curto do sinal PCM;uma seção de medição de baixa frequência (121) adaptada para detectar um segundo sinal que indica uma variação de período longo do sinal PCM;uma seção de quantização adaptiva (103), adaptada para selecionar uma função para modificar uma característica de quantização adaptiva com base no primeiro sinal e no segundo sinal, e usar a função selecionada para quantizar o valor diferencial, de modo a converter o valor diferencial em um valor ADPCM; e, uma seção de quantização inversa adaptiva (105), adaptada para quantizar inversamente de forma adaptiva o valor ADPCM, para obter o valor de sinal decodificado;em que a seção de quantização adaptiva (103) compreende uma seção de quantização que inclui diversos registros adaptados para sobrescrever o valor diferencial tendo sido submetido a um cálculo prédeterminado pela função selecionada, e entre os diversos registros, uma parte dos registros é fixada a um valor zero, e os bits correspondentes aos registros fixados para valor zero são apagados, de tal modo que o valor diferencial é quantizado.
- 2. Aparelho de codificação de Modulação por Código de PulsoPetição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 38/1022 / 6Diferencial Adaptivo (ADPCM) (100) adaptado para inserir um sinal PCM amostrado e obter um valor diferencial entre um valor de sinal do sinal PCM inserido em um tempo pré-determinado e um valor de sinal de decodificação uma amostragem antes do valor de sinal para obter um sinal ADPCM, caracterizado pelo fato de compreender:uma seção de medição de alta frequência (120) adaptada para detectar um primeiro sinal que indica uma variação de período curto do sinal PCM;uma seção de medição de baixa frequência (121) adaptada para detectar um segundo sinal que indica uma variação de período longo do sinal PCM;uma seção de quantização adaptiva (103), adaptada para selecionar uma função para modificar uma característica de quantização adaptiva com base no primeiro sinal e no segundo sinal, e usar a função selecionada para quantizar o valor diferencial, de modo a converter o valor diferencial em um valor ADPCM; e, uma seção de quantização inversa adaptiva (105), adaptada para quantizar inversamente de forma adaptiva o valor ADPCM, para obter o valor de sinal decodificado;em que a seção de medição de alta frequência (120) compreende diversos circuitos de retardo (112) conectados em série, e uma primeira unidade aritmética (114) adaptada para somar o valor absoluto da diferença entre um valor de entrada e um valor emitido de cada um dos diversos circuitos de retardo (112);onde a seção de medição de baixa frequência (121) compreende a pluralidade de circuitos de retardo (112) conectados em série, e uma segunda unidade aritmética (116) adaptada para somar a emissão de cada da pluralidade de circuitos de retardo (112) e dividir o valor somado pelo número de circuitos de retardo (112); e,Petição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 39/102
- 3 / 6 em que a pluralidade de circuitos de retardo (112) conectados em série são divididos pela seção de medição de alta frequência (120) e a seção de medição de baixa frequência (121).3. Aparelho de codificação ADPCM (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:uma primeira seção de quantização (122) e uma segunda seção de quantização (124) adaptadas para quantizar o valor do primeiro sinal e o valor do segundo sinal, respectivamente, a primeira seção de quantização (122) e a segunda seção de quantização (124) sendo respectivamente conectadas ao lado emitido da seção de medição de alta frequência (120) e ao lado emitido da seção de medição de baixa frequência (121);onde a seção de quantização adaptiva (103) varia a característica de quantização adaptiva com respeito ao valor diferencial, com base no valor do primeiro sinal quantizado e valor do segundo sinal quantizado, emitidos respectivamente a partir da primeira seção de quantização (122) e da segunda seção de quantização (124).
- 4. Aparelho de codificação de Modulação por Código de Pulso Diferencial Adaptivo (ADPCM) (100) adaptado para inserir um sinal PCM amostrado e obter um valor diferencial entre um valor de sinal do sinal PCM inserido em um tempo pré-determinado e um valor de sinal de decodificação uma amostragem antes do valor de sinal para obter um sinal ADPCM, caracterizado pelo fato de compreender:uma seção de medição de alta frequência (120) adaptada para detectar um primeiro sinal que indica uma variação de período curto do sinal PCM;uma seção de medição de baixa frequência (121) adaptada para detectar um segundo sinal que indica uma variação de período longo do sinal PCM;uma seção de quantização adaptiva (103), adaptada paraPetição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 40/1024 / 6 selecionar uma função para modificar uma característica de quantização adaptiva com base no primeiro sinal e no segundo sinal, e usar a função selecionada para quantizar o valor diferencial, de modo a converter o valor diferencial em um valor ADPCM;uma seção de quantização inversa adaptiva (105), adaptada para quantizar inversamente de forma adaptiva o valor ADPCM, para obter o valor de sinal decodificado; e, uma seção de codificação por compressão (108) adaptada para codificar por compressão o sinal ADPCM emitido a partir da seção de quantização adaptiva (103).
- 5. Aparelho de codificação de Modulação por Código de Pulso Diferencial Adaptivo (ADPCM) (100) adaptado para inserir um sinal PCM amostrado e obter um valor diferencial entre um valor de sinal do sinal PCM inserido em um tempo pré-determinado e um valor de sinal de decodificação uma amostragem antes do valor de sinal para obter um sinal ADPCM, caracterizado pelo fato de compreender:uma seção de medição de alta frequência (120) adaptada para detectar um primeiro sinal que indica uma variação de período curto do sinal PCM;uma seção de medição de baixa frequência (121) adaptada para detectar um segundo sinal que indica uma variação de período longo do sinal PCM;uma seção de quantização adaptiva (103), adaptada para selecionar uma função para modificar uma característica de quantização adaptiva com base no primeiro sinal e no segundo sinal, e usar a função selecionada para quantizar o valor diferencial, de modo a converter o valor diferencial em um valor ADPCM;uma seção de quantização inversa adaptiva (105), adaptada para quantizar inversamente de forma adaptiva o valor ADPCM, para obter oPetição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 41/1025 / 6 valor de sinal decodificado; e, uma seção de enquadramento (130) adaptada para enquadrar o sinal ADPCM ou o sinal ADPCM codificado por compressão.
- 6. Aparelho de codificação ADPCM (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a seção de enquadramento (130) enquadra o sinal ADPCM ou o sinal ADPCM codificado por compressão de um período pré-determinado, e os sinais correspondentes ao primeiro sinal e ao segundo sinal do período pré-determinado.
- 7. Aparelho de decodificação de Modulação por Código de Pulso Diferencial Adaptivo (ADPCM) (200) adaptado para obter um sinal PCM de um sinal inserido incluindo um sinal ADPCM codificado por compressão, caracterizado pelo fato de compreender:uma seção de desenquadramento (202) adaptada para desenquadrar um sinal enquadrado e ler o sinal ADPCM codificado por compressão e um primeiro sinal e um segundo sinal, em que o sinal inserido é o sinal enquadrado obtido pelo enquadramento do primeiro sinal e segundo sinal, e o primeiro sinal e segundo sinal são adaptados para especificar a modificação de uma característica de quantização adaptativa para ser usada quando obter o sinal ADPCM de codificação por compressão de um período pré-determinado e um sinal ADPCM do período pré-determinado, o primeiro sinal indicando uma variação de período curto do sinal PCM, o segundo sinal indicando uma variação de período longo de sinal PCM;uma seção de decodificação por compressão (230) adaptada para decodificar um sinal ADPCM codificado por compressão e emitir o sinal ADPCM decodificado;uma seção de seleção (220) adaptada para calcular um sinal de seleção para selecionar a caracterísitca de quantização adaptativa com base nos primeiro e segundo sinais;uma seção de quantização inversa adaptiva (240), adaptadaPetição 870190124422, de 28/11/2019, pág. 42/1026 / 6 para selecionar uma função inversa da característica de quantização inversa adaptiva com base no sinal de seleção, e usar a função inversa selecionada para quantizar inversamente o sinal ADPCM decodificado de modo a converter o sinal ADPCM decodificado em um valor diferencial correspondente; e, uma seção de adição (252) adaptada para adicionar um valor diferencial e um sinal de decodificação de uma amostra passada para calcular um valor de sinal decodificado correspondente ao valor diferencial, e emitir o valor de sinal decodificado calculado como sinal PCM.
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| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
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