CH657934A5

CH657934A5 - METHOD FOR STORING AND PLAYING AN ANALOGUE SIGNAL.

Info

Publication number: CH657934A5
Application number: CH920180A
Authority: CH
Inventors: Dieter Dipl-Ing Schwarz
Original assignee: Tekade Felten & Guilleaume
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1980-12-12
Publication date: 1986-09-30
Also published as: GB2066603B; DE2950066C2; GB2066603A; DE2950066A1

Abstract

An analogue signal, such as a speech signal, is encoded by a delta modulation encoder 3 and stored in a digital memory 5, or is decoded by a delta modulation decoder from the store 5. The speed at which the bits are produced by an encoder 3 and read into the memory 5 or read out of the store 5 and decoded by the decoder is controlled by the instantaneous value of a characteristic quantity of the analogue signal or the associated binary coded signal. The characteristic quantity may be the binary pattern which is produced by a limited number of successive bits of the encoded or read-out signal. It is thus possible to reduce the memory space required for a given length of signal to be reproduced with a given quality. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung und Wiedergabe eines analogen Signals gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren kann z.B. bei automatischen Ansagediensten verwendet werden. Das analoge Signal kann insbesondere ein Sprachsignal sein. The invention relates to a method for storing and reproducing an analog signal according to the preamble of claim 1. Such a method can e.g. be used with automatic announcement services. The analog signal can in particular be a voice signal.

Der Vorschlag, Sprache oder Musik in digital codierter Form in Halbleiterspeichern zu speichern und wiederzugeben, ist aus z.B. DE-OS 2 800 387, bekannt. Bei dieser Speicherung eines Sprachsignals in einem Halbleiterspeicher können allerdings Sprachteile von nennenswerter Länge nur mit grossem Aufwand gespeichert werden. The proposal to store and play back speech or music in digitally coded form in semiconductor memories is based on e.g. DE-OS 2 800 387 known. With this storage of a speech signal in a semiconductor memory, speech parts of appreciable length can only be stored with great effort.

Wird z.B. ein analoges, über einen CCITT-Kanal übertragbares Sprachsignal nach dem PCM-Verfahren digital codiert, wobei für jedes PCM-Codewort acht Bits vorgesehen sind, so benötigt man zur Speicherung eines Sprachsignals von einer Sekunde Länge einen 64 k Bit-Speicher. E.g. an analog voice signal which can be transmitted via a CCITT channel is digitally coded using the PCM method, eight bits being provided for each PCM code word, so a 64 k bit memory is required to store a voice signal of one second length.

Bei einer binären Codierung des gleichen Sprachsignals nach einem adaptiven Deltamodulationsverfahren beträgt der Speicherbedarf für eine Sekunde Sprechdauer noch 34 k Bit bei vergleichbarer Sprachqualität. In the case of binary coding of the same speech signal using an adaptive delta modulation method, the memory requirement for a one-second speech duration is still 34 k bits with comparable speech quality.

Der Erfindung liegt die Aufgage zugrunde, ein Verfahren zur Speicherung und Wiedergabe eines analogen Signals, insbesondere eines Sprachsignals mit Hilfe eines digitalen Schreib-Lese-Speichers derart anzugeben, dass zur Speicherung möglichst wenig Speicherraum benötigt wird, ohne dabei die Qualität des wiedergebenden Signals zu vermindern. The invention is based on the charge to specify a method for storing and reproducing an analog signal, in particular a speech signal, with the aid of a digital read / write memory in such a way that as little memory space as possible is required for storage without reducing the quality of the reproducing signal .

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen geben die abhängigen Patentansprüche an. Advantageous refinements indicate the dependent claims.

Anhand der Figuren soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the figures.

Die Fig.l zeigt schematisch die Vorgänge beim Speichern des Sprachsignals. Fig.l shows schematically the processes when storing the speech signal.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch die Vorgänge bei der Wiedergabe des in den Speicher eingelesenen Sprachsignals. FIG. 2 also shows schematically the processes during the reproduction of the speech signal read into the memory.

In Fig. 1 wird an eine Klemme 1 z.B. das auf einen CCITT-Kanal bandbegrenzte und analoge Sprachsignal gegeben. Über eine Leitung 2 gelangt es an den Eingang eines Codierers 3, der es nach einem Deltamodulationsverfahren binär codiert. In Fig. 1 a terminal 1 is e.g. given the band-limited and analog voice signal on a CCITT channel. Via a line 2 it arrives at the input of an encoder 3, which encodes it binary according to a delta modulation method.

Bei einem solchen Verfahren wird das Sprachsignal z.B. mit einer Frequenz von 34 kHz abgetastet und jeder Abtastwert wird durch nur ein Bit codiert. Die Abtastfrequenz ist also zah-lenmässig gleich der Bitgeschwindigkeit, mit der das codierte Signal am Ausgang des Codierers 3 über eine Leitung 4 an einen Schreib-Lese-Speicher 5 weitergegeben wird. Ein Taktsignal mit der Abtastfrequenz wird dem Codierer 3 über eine Leitung 6 zugeführt. Das gleiche Signal gelangt über eine Leitung 7 an den Eingang des Schreib-Lese-Speichers 5 und steuert das bitweise Einlesen des Ausgangssignals des Codierers 3. In such a method the speech signal is e.g. sampled at a frequency of 34 kHz and each sample is encoded by only one bit. The sampling frequency is therefore equal in number to the bit speed at which the coded signal at the output of the encoder 3 is passed on to a read-write memory 5 via a line 4. A clock signal with the sampling frequency is fed to the encoder 3 via a line 6. The same signal reaches the input of the read-write memory 5 via a line 7 and controls the bit-by-bit reading in of the output signal of the encoder 3.

Dieses Ausgangssignal wird auch über eine Leitung 8 an eine Schaltung zur Binärmustererkennung 9 gegeben, die z.B. die Werte von jeweils acht aufeinanderfolgenden Bits speichert und in Abhängigkeit des sich daraus ergebenden Binärmusters ein Signal an eine Auswahlschaltung 10 weitergibt. This output signal is also given via line 8 to a circuit for binary pattern recognition 9, which e.g. stores the values of eight consecutive bits and, depending on the resulting binary pattern, forwards a signal to a selection circuit 10.

An einem solchen Binärmuster lässt sich z.B. in groben Zügen die Änderungsgeschwindigkeit des analogen Eingangssignals erkennen. Ändert sich z.B. das analoge Eingangssignal mit der Zeit nicht — wie das etwa bei Sprachpausen der Fall ist — so erzeugt der Codierer eine Folge von Binärwerten, in der sich Nullen und Einsen regelmässig abwechseln. Such a binary pattern can e.g. broadly recognize the rate of change of the analog input signal. E.g. changes the analog input signal does not change over time - as is the case with pauses in speech - the encoder generates a sequence of binary values in which zeros and ones alternate regularly.

Erkennt die Schaltung 9 z.B. ein solches Muster und gibt ein hierfür charakteristisches Signal an die Auswahlschaltung 10 weiter, so wählt diese aus einer Reihe von möglichen Taktsignalen, die von der Schaltung 12 erzeugt werden und die die Frequenz fi bis U haben, dasjenige Signal mit geringster Frequenz aus. Dieses Signal wird über eine Leitung 11 und die Leitungen 6 und 7 gleichzeitig an die Takteingänge des Codierers 3 und des Speichers 5 gelegt. If the circuit 9 detects e.g. If such a pattern and forwards a signal characteristic of this to the selection circuit 10, it selects the signal with the lowest frequency from a number of possible clock signals which are generated by the circuit 12 and which have the frequency fi to U. This signal is simultaneously applied to the clock inputs of the encoder 3 and the memory 5 via a line 11 and lines 6 and 7.

Dem eben beschriebenen Vorgang liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für die Codierung von langsam veränderlichen Signalen nach einem Deltamodulationsverfahren eine geringere Abtastfrequenz notwendig ist als für die Codierung von rasch veränderlichen Signalen, wenn man in beiden Fällen die gleiche Anforderung an die Qualität des decodierten Signals stellt. Werden z.B. die Sprachpausen, die etwa die Hälfte jedes Sprachsignals ausmachen, mit 8 kHz oder einer kleineren Frequenz und der Rest des Sprachsignals mit 34 kHz abgetastet — in diesem Beispiel sind also nur zwei mögliche Abtastfrequenzen vorgesehen — so gibt der Codierer im Mittel (8 + 34)/2 = 21 k Bit pro Sekunde ab. Das bedeutet gegenüber der Einspeicherung ohne Verringerung der Abtastfrequenz während der Sprachpausen eine Speicherraumersparnis von etwa 38%. The process just described is based on the knowledge that a lower sampling frequency is required for the coding of slowly changing signals using a delta modulation method than for the coding of rapidly changing signals if the same requirements are placed on the quality of the decoded signal in both cases. E.g. the speech pauses, which make up about half of each speech signal, are sampled at 8 kHz or a lower frequency and the rest of the speech signal are sampled at 34 kHz - in this example, therefore, only two possible sampling frequencies are provided - so the encoder gives on average (8 + 34) / 2 = 21 k bits per second. Compared to storing without reducing the sampling frequency during speech pauses, this means a memory space saving of about 38%.

Durch eine differenziertere Abstufung der verwendeten Abtastfrequenzen lässt sich die Speicherraumeinsparung noch weiter vergrössern. The storage space saving can be increased even further by a more differentiated gradation of the sampling frequencies used.

Anhand der Fig. 2 soll das Auslesen des gespeicherten Signals aus dem Schreib-Lese-Speicher erläutert werden. In dieser Figur stimmen eine Reihe von Funktionseinheiten mit Funktionseinheiten aus der Fig. 1 überein. Sie sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen. The readout of the stored signal from the read-write memory will be explained with reference to FIG. 2. In this figure, a number of functional units correspond to functional units from FIG. 1. They are therefore provided with the same reference numbers.

Über die Leitungen 11,6 und 7 werden ein Decodierer 23 und der Speicher 5 mit gleichem Taktsignal versorgt, d.h., mit der Geschwindigkeit, mit der die Bits aus dem Speicher 5 auf die Leitung 24 gegeben werden, werden sie auch in den Decodierer eingelesen. Die aus dem Schreib-Lese-Speicher 5 ausgele5 A decoder 23 and the memory 5 are supplied with the same clock signal via the lines 11, 6 and 7, i.e. they are also read into the decoder at the speed at which the bits are transferred from the memory 5 onto the line 24. The read out from the read-write memory 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

senen Bits werden gleichzeitig über die Leitung 8 der Schaltung 9 zur Erkennung der Binärmuster zugeführt. In eindeutiger Abhängigkeit von dem gerade vorliegenden Muster wird wieder ein Signal an die Auswahlschaltung 10 weitergegeben und durch diese ein neues Taktsignal mit einer der möglichen Frequenzen 5 Its bits are simultaneously fed via line 8 to the circuit 9 for recognizing the binary patterns. A signal is passed on to the selection circuit 10 again in a clear dependency on the pattern currently present, and through this a new clock signal with one of the possible frequencies 5

657 934 657 934

fi bis f4 ausgewählt. Dieses Taktsignal wird über die Ausgangsleitung 11 der Schaltung 12 an den Speicher 5 und den Decodierer 23 übertragen. Der Decodierer 23 gibt das decodierte und analoge Signal über eine Leitung 22 an eine Ausgangsklemme 21. fi to f4 selected. This clock signal is transmitted via the output line 11 of the circuit 12 to the memory 5 and the decoder 23. The decoder 23 outputs the decoded and analog signal via a line 22 to an output terminal 21.

v v

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

657 934

1. A method for storing and reproducing an analog signal, in which method the analog signal is binary coded according to a delta modulation method by an encoder (3) and written into a digital read / write memory (5) or from the read / write Memory (5) is read out and decoded by a decoder (23) according to a delta modulation method, characterized in that the instantaneous speed with which the bits are generated by the encoder (3) and read into or read into the read / write memory (5) the current speed at which the bits are read from the read-write memory (5) and input into the decoder (23) is controlled by the value which a characteristic variable of the analog signal or the associated binary-coded signal provides same time.

2. The method according to claim 1, characterized in that the characteristic variable of the analog signal is the binary pattern which results after coding or before coding from a limited number of consecutive bits.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 2, characterized in that the possible binary patterns are divided into two groups and that when a binary pattern occurs - depending on its group membership - one of two bit speeds is set.

4. The method according to claim 1, characterized in that the rate of change of the analog signal is used as a characteristic variable and that information about its value is also digitally coded in the read-write memory (5) is entered.