DE10031219B4

DE10031219B4 - Method for compressing a digital signal

Info

Publication number: DE10031219B4
Application number: DE2000131219
Authority: DE
Inventors: Philippe Neau; Fernando Romao
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: DE10031219A1; GB2355352A; GB2355352B; FR2795890B1; FR2795890A1; GB0015946D0

Abstract

Verfahren zur Kompression eines digitalen Signals, bei dem:
– das Signal auf einem Zeitfenster (304) analysiert wird (401–405), das N Abtastwerte des Signals umfasst,
– neue Amplitudenwerte des digitalen Signals für jeden Zeitpunkt, d. h. Abtastwerte auf Basis der Ergebnisse dieser Analyse berechnet werden (408), und
– die lokalen Amplitudenmaxima M1, M2, ... Mn des Signals, das größer als eine Amplitudengrenze S (106) in dem Fenster ist, gesucht (401) und gespeichert werden,
dadurch gekennzeichnet, dass:
– ein Faktor bestimmt wird (405), der an die Amplitudenwerte des digitalen Signals in Abhängigkeit von dem zeitlichen Versatz der einzelnen Amplitudenwerte zu den gefundenen Maxima anzuwenden ist, und
– der Faktor auf die Amplitudenwerte angewandt wird (408), damit keines der Amplituden Maxima des neu entstandenen Signals die Grenze S überschreitet.Method for compressing a digital signal, in which:
The signal is analyzed (401-405) on a time window (304) comprising N samples of the signal,
- new amplitude values of the digital signal for each time point, ie samples are calculated on the basis of the results of this analysis (408), and
The local amplitude maxima M1, M2,... Mn of the signal which is greater than an amplitude limit S (106) in the window are searched for (401) and stored,
characterized in that:
Determining a factor (405) to be applied to the amplitude values of the digital signal as a function of the time offset of the individual amplitude values to the found maxima, and
The factor is applied to the amplitude values (408) so that none of the amplitudes maxima of the newly formed signal exceeds the limit S.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompression eines digitalen Signals nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus der WO 92/16996 A1 bekannt. Das Gebiet der Erfindung sind das Mobiltelefonwesen und die Freisprecheinrichtungen oder jede andere Anwendung, bei der akustisch ein Signal verbreitet werden muss, dessen Spitzen einen Leistungsverstärker sättigen können. Ziel der Erfindung ist es, den Benutzungskomfort des Mobiltelefons zu erhöhen, indem das laute Stimmengewirr eines Gesprächspartners, das Knackgeräusche aufgrund einer Sättigung eines Leistungsverstärkers hervorruft, gedämpft wird.The present invention relates to a method for compressing a digital signal according to the preamble of claim 1. Such a method is known from WO 92/16996 A1 known. The field of the invention is the mobile telephony and hands-free or any other application in which a signal is acoustically propagated whose tips can saturate a power amplifier. The aim of the invention is to increase the ease of use of the mobile phone by the loud voices of a conversation partner that causes crackling due to saturation of a power amplifier is attenuated.

Im Stand der Technik empfängt ein Mobiltelefon ein radioelektrisches Stimmsignal, d. h. ein Funksignal, über eine Freileitung. Dieses Signal wird demoduliert und sodann digitalisiert, in ein Analogsignal umgeformt und schließlich verbreitet. Im Rahmen der Verwendung einer Freisprechfunktion wird das analoge Stimmsignal vor seiner Verbreitung durch einen Lautsprecher durch einen Leistungsverstärker verstärkt. Die durchschnittliche, von diesem Lautsprecher zulässige Leistung ohne Verzerrungen beträgt 200 Milliwatt.in the State of the art receives a mobile phone transmits a radioelectric voice signal, d. H. a radio signal, over one Overhead line. This signal is demodulated and then digitized transformed into an analog signal and finally disseminated. As part of the use of a handsfree function becomes the analog voice signal amplified by a power amplifier prior to its propagation through a loudspeaker. The average power allowed by this speaker without distortion is 200 milliwatts.

Während eines Gesprächs kann ein lautes Stimmengewirr entstehen. Dieses Stimmengewirr führt zu einer Erhöhung der Ausgangsdynamik des Leistungsverstärkers um 20 dB. Der Verstärker funktioniert somit im Sättigungsmodus während dieses Stimmengewirrs. Dies ruft Knackgeräusche und andere unangenehme Geräusche in dem Lautsprecher hervor.During one call can cause a loud babble of voices. This babble of voices leads to a increase the output dynamics of the power amplifier by 20 dB. The amplifier works thus in saturation mode while this babble of voices. This gets pops and other unpleasant ones Sounds in the speaker.

Die offensichtliche Lösung zur Vermeidung dieser Unannehmlichkeiten besteht darin, den Leistungsverstärker derart zu dimensionieren, dass er diese Signalspitzen weitergeben kann. Jedoch würde dies zu einer Erhöhung der Kosten, des Platzbedarfs und des Verbrauchs eines Mobiltelefons führen. Dies ist nicht annehmbar.The obvious solution to avoid these inconveniences, the power amplifier is so to dimension so that he can pass these signal peaks. However, this would to an increase the cost, space and consumption of a mobile phone to lead. This is not acceptable.

Die WO 92/1 6996 A1 beschreibt ein Verfahren zum dynamischen Komprimieren von akustischen Signalen, bei dem ein Audiosignal zuerst einige Sekunden erfasst wird und das Ergebnis einer Signalanalyse zur Bestimmung eines Faktors herangezogen wird, um den später auftretenden Lautstärkespitzen reduziert werden, um Hörer und Gerätschaften vor exzessiven Lautstärkepegeln zu schützen.The WO 92/1 6996 A1 describes a method for dynamically compressing acoustic signals in which an audio signal is first detected for a few seconds and the result of a signal analysis is used to determine a factor to reduce the later occurring volume peaks in order to protect listeners and equipment from excessive volume levels.

Die Patentanmeldung GB 2 179 810 A beschreibt eine ähnliche Technik nach Amplitudenerfassung von akustischen Signalen, wodurch ein Dämpfungsfaktor berechnet wird, der Zeitverzögert angewandt wird.The patent application GB 2 179 810 A describes a similar technique for amplitude detection of acoustic signals, thereby calculating a damping factor that is applied time-delayed.

Die Erfindung löst diese Probleme, indem ein Leistungsverstärker von ungefähr 200 Milliwatt beibehalten wird und indem ein Verfahren eingesetzt wird, das die plötzlichen Amplitudensprünge des Stimmsignals in dem digitalen Signal von Stimmdaten beseitigen soll. An jeden Abtastwert des digitalen Stimmsignals wird ein Korrekturfaktor angelegt, der von dem Wert des Abtastwertes, von einer nicht zu überschreitenden Grenze, um den Leistungsverstärker nicht zu sättigen, und von den benachbarten Abtastwerten abhängt. Auf diese Weise wird die Verzerrung beseitigt und werden unangenehme Geräusche vermieden.The Invention solves these problems by adding a power amplifier of about 200 milliwatts and by using a procedure that sudden amplitude jumps eliminate the voice signal in the digital signal of voice data should. Each sampling value of the digital voice signal becomes a correction factor created, the value of the sample, of a not to be exceeded Limit to the power amplifier not to saturate, and depends on the adjacent samples. In this way, the Distortion is eliminated and unpleasant noises are avoided.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Kompression eines digitalen Signals, bei dem:

– das Signal auf einem Zeitfenster analysiert wird, das N Abtastwerte des Signals umfasst, und
– neue Amplitudenwerte des digitalen Signals für jeden Zeitpunkt, d. h. Abtastwerte auf Basis der Ergebnisse dieser Analyse berechnet werden.
– die lokalen Amplitudenmaxima M1, M2, ... Mn des Signals, das größer als eine Amplitudengrenze S in dem Fenster ist, gesucht und gespeichert werden,

dadurch gekennzeichnet, dass:

– ein Faktor bestimmt wird, der an die Amplitudenwerte des digitalen Signals in Abhängigkeit von dem zeitlichen Versatz der einzelnen Amplitudenwerte zu den gefundenen Maxima anzuwenden ist, und
– der Faktor auf die Amplitudenwerte angewandt wird, damit keines der Amplituden Maxima des neu entstandenen Signals die Grenze S nicht überschreitet.

The invention thus relates to a method for compressing a digital signal, in which:

The signal is analyzed on a time window comprising N samples of the signal, and
- New amplitude values of the digital signal for each time point, ie samples are calculated on the basis of the results of this analysis.
The local amplitude maxima M1, M2,... Mn of the signal which is greater than an amplitude limit S in the window are searched for and stored,

characterized in that:

A factor is determined which is to be applied to the amplitude values of the digital signal as a function of the temporal offset of the individual amplitude values to the found maxima, and
- the factor is applied to the amplitude values so that none of the amplitudes maxima of the newly formed signal does not exceed the limit S.

Die Erfindung wird durch die Studie der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Figuren besser verständlich. Diese haben nur hinweisenden Charakter und sind für die Erfindung keinesfalls einschränkend. Die Figuren zeigen:The Invention will become apparent from the study of the following description and the associated figures better understandable. These have only indicative character and are for the invention by no means restrictive. The figures show:

1: eine Darstellung eines Originalsignals und eines in einem ein Maximum enthaltenden Zeitfenster bearbeiteten Signals; 1 a representation of an original signal and a signal processed in a time window containing a maximum;

2: eine Darstellung eines Originalsignals und des entsprechenden bearbeiteten Signals in einem zwei Maxima enthaltenden Zeitfenster; 2 Fig. 11 is a representation of an original signal and the corresponding processed signal in a time window containing two maxima;

3: eine funktionelle Darstellung der Elemente eines Mobiltelefons, das für den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird; 3 a functional representation of the elements of a mobile phone, which is used for the use of the method according to the invention;

4: eine Darstellung der Etappen des erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 : A representation of the stages of the method according to the invention.

1 zeigt ein Diagramm 100, das auf der Abszisse die Zeiteinteilung und auf der Ordinate Amplituden eines Stimmsignals aufweist. Das Diagramm 100 zeigt eine Kurve 101 der Amplituden des Stimmsignals vor der Bearbeitung durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, und die Kurve 102 zeigt Amplituden der Kurve 101, die durch das erfindungsgemäße Verfahren bearbeitet wurde. In dem Zeitfenster, das durch die Zeitpunkte 103 (t₁) und 104 (t₂) begrenzt ist, besitzt die Kurve ein Amplitudenmaximum 105 M₁. Dieses Maximum wird als solches angesehen, da es höher als eine Amplitudengrenze S 106 ist. Es wird ein Abtastwert 107 während der Bearbeitung betrachtet. Dieser Abtastwert 107 weist eine Amplitude E kleiner als M₁ auf, und der Abtastwert 107 ist nicht ein Maximum der Kurve 101. Wenn der Abtastwert 107 bearbeitet wurde, weist er eine Amplitude E' auf. Wenn der Abtastwert 105, das eine maximale Amplitude M₁ aufweist, zur Bearbeitung an der Reihe ist, wird dieser derart bearbeitet, dass er eine korrigierte Amplitude mit dem Wert S aufweist, um einen Leistungsverstärker, dessen maximal zulässiger Signalpegel vor der Sättigung S beträgt, nicht zu sättigen. Die Abtastwerte 105 und 107 sind durch eine Dauer 108 (d₁) getrennt. Dies erfordert, dass der Abtastwert 105 und der Abtastwert 107 nicht um denselben Wert korrigiert werden. Der Abtastwert 105 entspricht nämlich dem Maximum, somit wird dieses am meisten korrigiert. Da der Abtastwert 107 von dem Maximalmuster 105 entfernt ist, wird er weniger korrigiert. Dies bedeutet, dass M₁–S größer ist als E–E'. Die an dem Muster E vorgenommene Korrektur ist umso größer als der Abstand d₁ klein ist. Falls die Dauer d₁ ausreichend groß ist, wird das Muster E aufgrund des Vorhandenseins des Maximums 105 nicht korrigiert. 1 shows a diagram 100 on the Abscissa has the time division and on the ordinate amplitudes of a voice signal. The diagram 100 shows a curve 101 the amplitudes of the voice signal before processing by a method according to the invention, and the curve 102 shows amplitudes of the curve 101 which has been processed by the method according to the invention. In the time window, by the times 103 (t ₁ ) and 104 (t ₂ ) is limited, the curve has an amplitude maximum 105 M ₁ . This maximum is considered as such, since it is higher than an amplitude limit S 106 is. It becomes a sample 107 during processing. This sample 107 has an amplitude E less than M ₁ , and the sample 107 is not a maximum of the curve 101 , If the sample 107 has been processed, it has an amplitude E 'on. If the sample 105 having a maximum amplitude M ₁ for processing, it is processed to have a corrected amplitude equal to S in order not to saturate a power amplifier whose maximum allowable signal level before saturation S is. The samples 105 and 107 are by a duration 108 (d ₁ ) separated. This requires that the sample 105 and the sample 107 can not be corrected by the same value. The sample 105 It corresponds to the maximum, so this is the most corrected. Since the sample 107 from the maximum pattern 105 is removed, it is corrected less. This means that M ₁ -S is greater than E-E '. The correction made to the pattern E is the greater the distance d _{1 is} small. If the duration d _{1 is} sufficiently large, the pattern E becomes due to the presence of the maximum 105 not corrected.

2 zeigt eine Graphik mit auf der Abszisse der Zeiteinteilung und auf der Ordinate einer Musteramplitudeneinteilung. Die Graphik zeigt eine Kurve 201 der Amplituden eines Stimmsignals vor der Bearbeitung durch das erfindungsgemäße Verfahren. Die Graphik zeigt auch eine Kurve 202 der Amplituden desselben Stimmsignals nach der Bearbeitung durch das erfindungsgemäße Verfahren. Die Kurve 201 umfasst in einem von den Zeitpunkten 203 (t₁) und 204 (t₂) begrenzten Zeitfenster zwei Muster, die Maximalamplituden aufweisen. Ein erster Abtastwert 205 mit einer Amplitude M₁ und ein zweiter Abtastwert 206 mit einer Amplitude M₂. Die Amplitude M₂ ist größer als die Amplitude M₁. Der Abtastwert 207 wird als in dem Zeitfenster zwischen den Abtastwerten 205 und 206 angeordnet betrachtet. Der Abtastwert 207 weist eine Amplitude E kleiner als M₁ auf, und der Abtastwert 207 ist nicht ein Maximum. Um den neuen Wert E des Abtastwertes 207 zu berechnen, wird die Korrektur berücksichtigt, die auf dem Abtastwert 207 und dem Abtastwert 206, falls er alleine wäre, erfordern würde, und die Korrektur, die der Abtastwert 205 auf dem Abtastwert 207, falls es alleine wäre, erfordern würde. Es wird nur die größte der beiden Korrekturen festgehalten. Im vorliegenden Fall ist die größte Korrektur jene, die am Abtastwert 206 erforderlich ist. M₂ ist nämlich größer als M₁, und der zeitliche Abstand 208 (d₂) zwischen den Abtastwerten 207 und 206 ist nicht ausreichend groß, um vor dem Abtastwert 205 die Korrekturen, die der Abtastwert 206 am Abtast wert 207 vornehmen muss, vernachlässigen zu können. 2 shows a graph with on the abscissa of the time division and on the ordinate of a pattern amplitude division. The graph shows a curve 201 the amplitudes of a voice signal before processing by the inventive method. The graph also shows a curve 202 the amplitudes of the same voice signal after processing by the inventive method. The curve 201 includes in one of the times 203 (t ₁ ) and 204 (t ₂ ) limited time window two patterns having maximum amplitudes. A first sample 205 with an amplitude M ₁ and a second sample 206 with an amplitude M ₂ . The amplitude M ₂ is greater than the amplitude M ₁ . The sample 207 is considered to be in the time window between the samples 205 and 206 considered arranged. The sample 207 has an amplitude E less than M ₁ , and the sample 207 is not a maximum. To the new value E of the sample 207 to calculate, the correction is taken into account on the sample 207 and the sample 206 if it were alone, would require and the correction that the sample 205 on the sample 207 if it were alone, would require. Only the largest of the two corrections is recorded. In the present case, the largest correction is the one at the sample 206 is required. M ₂ is greater than M ₁ , and the time interval 208 (d ₂ ) between the samples 207 and 206 is not big enough to be before the sample 205 the corrections that the sample 206 worth at the sample 207 must neglect to be able to neglect.

In diesem Beispiel der 2 ist festzustellen, dass der korrigierte Wert des Abtastwertes 205 kleiner als die Amplitude S der Grenze ist. Dies bedeutet, dass die von dem Abtastwert 206 an dem Abtastwert 205 vorgenommene Korrektur größer als jene war, die von dem Abtastwert 205 an sich selbst vorgenommen wurde. Auf diese Weise wird vermieden, dass alle Maxima eines selben Fensters auf die Grenze korrigiert werden und auf diese Weise ein vollkommen glattes Signal erhalten wird, das überhaupt nicht mehr dem Originalsignal entspricht.In this example the 2 is to be noted that the corrected value of the sample 205 is less than the amplitude S of the boundary. This means that of the sample 206 at the sample 205 correction made was greater than that of the sample 205 was made on himself. In this way it is avoided that all the maxima of a same window are corrected to the limit and in this way a perfectly smooth signal is obtained, which no longer corresponds to the original signal.

3 zeigt eine Freileitung 301, gefolgt von einer Digitalisierungskette 302, die ein digitalisiertes Signal 303 liefert. Die Luftleitung 301 empfängt Radiofrequenzsignale beispielsweise von einer Basisstation. Das digitalisierte Signal 303 wird von Mustern gebildet. Jedes Muster hat einen Wert, der seine Amplitude in dem Signal darstellt. Die Muster, die einem Zeitfenster 304 entsprechen, werden in einem Speicher 305 gespeichert. Der Speicher 305 wird als ein Stapel gesteuert, nämlich das erste Muster, das darin gespeichert wird, ist das erste, das aus ihm austritt. Jedem Muster in dem Speicher 305 entspricht eine Nummer 306 von 1 bis N, wobei N die Anzahl von Mustern ist, wobei ein Wert 307 die Amplitude des Musters darstellt und eine Zahl 308 den zeitlichen Abstand dieses Musters zu dem folgenden Maximum darstellt. Die Zahl 308 eines Abtastwertes entspricht der Zahl, die der Nummer 306 dieses Abtastwertes hinzuzufügen ist, um zu der Zahl 306 eines Abtastwertes zu kommen, das ein Maximum darstellt. Dies ermöglicht es, die Maxima in dem Speicher 305 zu erfassen. Ein Abtastwert ist ein Maximum, wenn die Zahl 308 des Abtastwertes, die ihm vorangestellt ist, gleich 1 ist. So ist es möglich, durch Lesen der Zahl 308 des ersten Abtastwertes des Speichers zu dem ersten Maximum des Speichers zu kommen. Sodann wird durch Lesen der Zahl 308 des ersten Maximums des Speichers das zweite Maximum des Speichers 305 erreicht, und so weiter. Die Werte 307 und die Abstände 308 werden in dem Maße aktualisiert, als die Abtastwerte in den Speicher 305 eintreten und daraus austreten. 3 shows an overhead line 301 followed by a digitization chain 302 that is a digitized signal 303 supplies. The air line 301 receives radio frequency signals from, for example, a base station. The digitized signal 303 is made up of patterns. Each pattern has a value representing its amplitude in the signal. The patterns representing a time window 304 match, be in a memory 305 saved. The memory 305 is controlled as a stack, namely, the first pattern stored therein is the first one exiting from it. Every pattern in the store 305 corresponds to a number 306 from 1 to N, where N is the number of patterns, where one value 307 represents the amplitude of the pattern and a number 308 represents the time interval of this pattern to the following maximum. The number 308 a sample corresponds to the number corresponding to the number 306 to add this sample is to the number 306 to get a sample that represents a maximum. This allows the maxima in the memory 305 capture. A sample is a maximum if the number 308 of the sample preceding it is equal to 1. So it is possible by reading the number 308 the first sample of the memory to come to the first maximum of the memory. Then by reading the number 308 the first maximum of the memory, the second maximum of the memory 305 achieved, and so on. The values 307 and the distances 308 are updated as the samples into memory 305 enter and exit from it.

3 zeigt auch einen Mikroprozessor 306, einen Speicher 307 und einen Digital-Analog-Umsetzer 308. Der Speicher 305 und die Elemente 306 bis 308 sind miteinander durch einen Bus 309 verbunden. Der Analogausgang des Digitalumsetzers ist an einen Leistungsverstärker 310 angeschlossen, dessen Ausgang an einen Lautsprecher 311 angeschlossen ist. Der Speicher 307 enthält das erforderliche Programm für den Mikroprozessor 306, um das erfindungsgemäß Verfahren durchzuführen. 3 also shows a microprocessor 306 , a store 307 and a digital-to-analog converter 308 , The memory 305 and the elements 306 to 308 are together by a bus 309 connected. The analogue output of the digital converter is connected to a power amplifier 310 connected, whose output is connected to a speaker 311 is Schlos is sen. The memory 307 contains the required program for the microprocessor 306 to carry out the process according to the invention.

Der Abtastwert, dessen neuer Wert berechnet wird, befindet sich in der Mitte des Fensters 304. Um nämlich diesen neuen Wert zu berechnen, müssen die Abtastwerte bekannt sein, die sich um den Abtastwert, dessen neuer Wert berechnet wird, herum befinden. Wenn nämlich der Rand des Fensters 304 für die Abtastwerte herangezogen werden, wird ein Teil der Information nicht beachtet. Wenn es durch den Mikroprozessor 306 bearbeitet wurde, wird das Laufmuster an den Digital-Analog-Umsetzer 308 übertragen, um akustisch durch den Lautsprecher 311 nach Verstärkung durch den Verstärker 310 verbreitet zu werden. Es ist somit ein Zeitraum Δt zwischen dem Beginn des Zeitfensters und der Mitte des Zeitfensters, das dem Laufmuster entspricht, vorhanden, eine Verzögerung zwischen dem Eintreffen der Information, die dem Muster auf der Freileitung 301 entspricht, und der Verbreitung dieser Information durch den Lautsprecher 311. Es muss ein Kompromiss zwischen dieser Verzögerung, der verfügbaren Speichermenge und der gewünschten Bearbeitungsqualität gefunden werden. In der Praxis wird ein Zeitfenster, das 10 Millisekunden dauert, verwendet. Die Verzögerung beträgt somit 5 Millisekunden. Diese Verzögerung ist somit für den Benutzer nicht störend, und die auf diese Weise gespeicherten Informationen ermöglichen eine zufriedenstellende Bearbeitung. Die Ergebnisse sind auch noch zufriedenstellend, wenn ein Zeitfenster herangezogen wird, dessen Dauer von 5 Millisekunden bis 20 Millisekunden variieren kann.The sample whose new value is calculated is in the middle of the window 304 , Namely, to calculate this new value, the samples around the sample whose new value is calculated must be known. If namely the edge of the window 304 are used for the samples, a part of the information is ignored. If it is through the microprocessor 306 has been processed, the running pattern is sent to the digital-to-analog converter 308 transmitted to the speaker acoustically 311 after amplification by the amplifier 310 to be spread. There is thus a period Δt between the beginning of the time window and the middle of the time window corresponding to the running pattern, a delay between the arrival of the information and the pattern on the overhead line 301 corresponds to, and the dissemination of this information through the speaker 311 , A compromise must be found between this delay, the amount of memory available, and the desired quality of processing. In practice, a time window lasting 10 milliseconds is used. The delay is thus 5 milliseconds. This delay is thus not disturbing to the user, and the information stored in this way enables satisfactory processing. The results are still satisfactory, if a time window is used whose duration can vary from 5 milliseconds to 20 milliseconds.

4 zeigt eine vorherige Suchetappe 401 der Maxima. Mit der beschriebenen Speicherstruktur 305 kann die Suche nach den Maxima in dem Maße erfolgen, in dem die Muster wieder in den Speicher 305 eintreten. A1 ist der Wert des Abtastwertes, der wieder in den Speicher eintritt, A2 ist der Wert des vorhergehenden Abtastwertes, der gerade wieder in den Speicher eingetreten ist, ..., AN ist der Wert des letzten Abtastwertes des Speichers. Wenn A1 größer als A2 ist, ist A2 kein Ma ximum. Wenn A1 kleiner als A2 ist, wird A2 mit A3 verglichen. Wenn A2 größer als A3 ist, ist A2 ein Maximum. Wenn A2 größer als A3 ist, ist A2 kein Maximum. Zu dem Zeitpunkt, zu dem A1 in den Speicher eintritt, kann somit gesagt werden, ob A2 ein Maximum ist oder nicht. Wenn A2 ein Maximum ist, ist der Abstand zwischen A1 und dem folgenden Maximum gleich 1. Wenn A2 kein Maximum ist, ist der Abstand zwischen A1 und dem folgenden Maximum gleich dem Abstand zwischen A2 und dem folgenden Maximum plus 1. Wann der Abstand zwischen A1 und dem folgenden Maximum größer als N ist, bedeutet dies, dass sich kein Maximum in dem Zeitfenster befindet. Um die Auswirkungen der Überschreitung der Dynamik zu vermeiden, wird der Abstand zwischen einem Muster und dem nächsten Maximum auf N + 1 begrenzt. Wenn für einen eintretenden Abtastwert ein Abstand gleich N + 2 erhalten wird, wird nun diesem Abstand vorgegeben, gleich N + 1 zu sein. Dies reicht nämlich aus, um anzuzeigen, dass sich kein Maximum in dem Zeitfenster befindet. Bevor die Kommunikation hergestellt wird, wurden alle Werte der Abtastwerte des Speichers auf Null eingestellt, und der Abstand des ersten Abtastwertes des Speichers zu dem folgenden Maximum ist gleich N + 1, was bedeutet, dass sich in dem Speicher kein Maximum befindet. 4 shows a previous search step 401 the maxima. With the described memory structure 305 The search for the maxima can be done to the extent that the patterns return to memory 305 enter. A1 is the value of the sample which enters the memory again, A2 is the value of the previous sample which has just reentered the memory,..., AN is the value of the last sample of the memory. If A1 is greater than A2, A2 is not maximum. If A1 is less than A2, A2 is compared to A3. If A2 is greater than A3, A2 is a maximum. If A2 is greater than A3, A2 is not a maximum. Thus, at the time when A1 enters the memory, it may be said whether A2 is a maximum or not. If A2 is a maximum, the distance between A1 and the following maximum is 1. If A2 is not a maximum, the distance between A1 and the following maximum is equal to the distance between A2 and the following maximum plus 1. When is the distance between A1 and the following maximum is greater than N, this means that there is no maximum in the time window. To avoid the effects of exceeding the dynamics, the distance between a pattern and the next maximum is limited to N + 1. If a distance equal to N + 2 is obtained for an incoming sample, this distance is now given to be equal to N + 1. This is sufficient to indicate that there is no maximum in the time window. Before communication is established, all values of the samples of the memory have been set to zero, and the distance of the first sample of the memory to the following maximum is equal to N + 1, which means that there is no maximum in the memory.

Für die Erfassung eines Maximums, wenn es entsteht, wenn A2 gleich A3 ist, wird nun A3 mit A4 verglichen. Und so weiter, indem ein maximaler zeitlicher Abstand für eine Stufe festgelegt wird. Beispielsweise zehn Abtastwerte. Wenn die Abtastwerte A2 bis A9 gleich sind, wird nun A2 als ein Maximum betrachtet.For the capture a maximum, if it arises when A2 equals A3, will now A3 compared with A4. And so on, by a maximum temporal Distance for a level is set. For example, ten samples. If If the samples A2 to A9 are equal, A2 is now considered to be a maximum.

Dieses Verfahren zur Erfassung eines Maximums erfolgt nur, wenn A1 und A2 größer als S sind. D. h. wenn es nützlich ist, eine Bearbeitung an den Amplitudenwerten A1 und A2 vorzunehmen.This Method for detecting a maximum occurs only when A1 and A2 greater than S are. Ie. if it is useful is to perform a processing on the amplitude values A1 and A2.

Es wird nun in eine Phase 402 der Initialisierung des Korrekturfaktors übergegangen. Der Wert dieses Faktors wird auf F = 1 initialisiert. Es wird nun in eine Etappe 403 übergegangen, in der bestimmt wird, ob sich zumindest ein Maximum in dem Zeitfenster befindet. Damit sich ein Maximum in dem Zeitfenster befindet, reicht es aus, wenn der Abstand zwischen dem ersten Abtastwert und dem folgenden Maximum ungleich N + 1 ist, andernfalls ist kein Maximum in dem Zeitfenster vorhanden. Ist kein Maximum in dem Zeitfenster vorhanden, wird direkt in die Etappe 408 der Berechnung des neuen Wertes des Abtastwertes übergegangen. Dieser neue Wert E' wird erhalten, indem der Wert E des Abtastwertes mit dem Korrekturfaktor F multipliziert wird. In diesem Fall wird der Abtastwert nicht verändert, da F = 1. Es wird somit, wie es ist, an den Digital-Analog-Umsetzer übertragen und sodann von dem Lautsprecher verbreitet.It is now in a phase 402 the initialization of the correction factor passed. The value of this factor is initialized to F = 1. It is now in a stage 403 in which it is determined whether there is at least a maximum in the time window. So that there is a maximum in the time window, it is sufficient if the distance between the first sample and the following maximum is not equal to N + 1, otherwise there is no maximum in the time window. If there is no maximum in the time window, it will go directly to the stage 408 the calculation of the new value of the sample. This new value E 'is obtained by multiplying the value E of the sample by the correction factor F. In this case, the sample is not changed since F = 1. It is thus transmitted as it is to the D / A converter and then propagated from the speaker.

Falls sich ein Maximum in dem Zeitfenster befindet, wird zu einer Etappe 404 der Berechnung des besten Korrekturfaktors, der auf den Abtastwert anzuwenden ist, übergegangen. In der Etappe 404 wird der Durchschnitt der Maxima des Zeitfensters berechnet. Wenn dieser Durchschnitt berechnet ist, wird zu einer Etappe 405 der Berechnung des Korrekturfaktors F übergegangen.If there is a maximum in the time window, it becomes a stage 404 the calculation of the best correction factor to apply to the sample. In the stage 404 the average of the maxima of the time window is calculated. When this average is calculated, it becomes a stage 405 the calculation of the correction factor F passed.

F ist gleich dem Verhältnis R von S auf dem soeben berechneten Durchschnitt, multipliziert mit einem Faktor, der von dem Abstand des Abtastwertes und dem Abstand dieses Abtastwertes zu dem nächsten Maximum abhängt.F is equal to the ratio R of S on the average just calculated, multiplied by a factor that depends on the distance of the sample and the distance this sample to the next Maximum depends.

Mit fd wird der Korrekturfaktor des Verhältnisses R des Werts S der Grenze auf dem Durchschnitt M in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Laufmuster. und dem nächsten Maximum bezeichnet. Nun ist Fd eine steigende Funktion des Abstandes. Wenn der Abstand zwischen dem Abtastwert und dem nächsten Maximum gleich Null ist, ist Fd gleich 1, somit wird die Maximalkorrektur an dem Abtastwert vorgenommen. Wenn der Abstand zwischen dem Abtastwert und dem nächsten Maximum groß ist, ist Fd gleich 1/R, somit ist die vorgenommene Korrektur nicht vorhanden. In der Praxis kann nun, wenn eine Kurve mit auf der Abszisse den Abständen und auf der Ordinate dem Faktor Fd angenommen wird, eine Gerade zwischen den Koordinatenpunkten (0; 1), und (Dmax; 1/R) gezogen werden. In dieser Geraden stellt Dmax den maximalen Abstand dar, bei dem ein Maximum des Fensters wirken soll. Die Gleichung dieser Geraden ist somit: fd(x) = (M/S – 1)·x/Dmax + 1 für |X| ≤ Dmax fd(X) = 1/R, für |X| > Dmax With fd, the correction factor of the ratio R of the value S of the boundary on the average M becomes dependent on the distance between the running pattern. and the next maximum. Now Fd is an increasing function of the distance. If the distance between the sample and the next maximum is zero, Fd is equal to 1, so the maximum correction to the sample is made. If the distance between the sample and the next maximum is large, Fd is equal to 1 / R, so the correction made is not present. In practice, if a curve with the abscissa as the distances and the ordinate as the factor Fd is assumed, then a straight line between the coordinate points (0; 1), and (Dmax; 1 / R) can be drawn. In this line, Dmax represents the maximum distance at which a maximum of the window should act. The equation of this line is thus: f d (x) = (M / S-1) x / Dmax + 1 for | X | ≤ Dmax f d (X) = 1 / R, for | X | > Dmax

Es ergibt sich somit, dass F das Produkt von fd mal R und Fd der Wert von fd für x ist, der den zeitlichen Abstand des Abtastwertes zu dem nächsten Maximum angibt. Es wird in die Etappe 408 der Berechnung des neuen Wertes des Abtastwertes übergegangen.It thus follows that F is the product of fd times R and Fd is the value of fd for x, which indicates the time interval of the sample to the next maximum. It is in the stage 408 the calculation of the new value of the sample.

Die soeben beschriebene Methode korrigiert die Abtastwerte in Bezug auf den Durchschnitt der Maxima des Zeitfensters. Dies bedeutet, dass manche Maxima des Zeitfensters unter die Grenze korrigiert werden, während andere darüber korrigiert werden. Die allgemeine Form des Signals wird beibehalten, jedoch es bleiben geringe Verzerrungen. Jedoch das Interesse dieser Methode besteht in dem geringen Berechnungsaufwand, den sie erfordert. Bei einer Variante der Erfindung werden die Etappen 404 bis 407 durch die Etappen 414 bis 417 ersetzt.The method just described corrects the samples in relation to the average of the maxima of the time window. This means that some maxima of the time window are corrected below the limit while others are corrected over it. The general shape of the signal is retained, but little distortion remains. However, the interest of this method is the low computational effort it requires. In a variant of the invention, the stages 404 to 407 through the stages 414 to 417 replaced.

Bei einer Etappe 414 wird der Korrekturfaktor des Abtastwertes in Bezug auf das erste Maximum des Zeitfensters berechnet. Diese Rechnung erfolgt auf dieselbe Weise wie für die Korrektur in Bezug auf den Durchschnitt, außer dass bei dem Verhältnis R der Durchschnitt durch den Wert des betreffenden Maximums ersetzt wird. Auf diese Weise wird ein Zeitkorrekturfaktor Ft erhalten. Es wird zu einer Etappe 415 übergegangen.At a stage 414 the correction factor of the sample is calculated with respect to the first maximum of the time window. This calculation is done in the same way as for the average correction except that the ratio R is replaced by the value of the maximum in question. In this way, a time correction factor Ft is obtained. It becomes a stage 415 passed.

In der Etappe 415 wird der Faktor Ft mit dem Faktor F verglichen. Falls der Faktor Ft größer als F ist, wird nun in eine Etappe 416 übergegangen. In der Etappe 416 wird nur der Wert Ft F zugeteilt. Sodann wird in eine Etappe 417 übergegangen, in der bestimmt wird, ob noch Maxima in dem Zeitfenster verbleiben. Wenn Maxima verbleiben, wird in die Etappe 414 zurückgegangen, andernfalls wird in die Etappe 408 der Berechnung eines neuen Werts des Musters übergegangen.In the stage 415 the factor Ft is compared with the factor F. If the factor Ft is greater than F, it now becomes a stage 416 passed. In the stage 416 only the value Ft F is allocated. Then it is in a stage 417 in which it is determined whether maxima still remain in the time window. If maxima remain in the stage 414 otherwise it will go to the stage 408 the calculation of a new value of the sample.

Der Weg der Maxima ist einfach, es reicht nämlich aus, ab dem ersten Muster des Speichers den Abstand dieses Abtastwertes zu dem folgenden Maximum zu dem Index des Abtastwertes hinzuzufügen, um zu dem folgenden Maximum zu kommen. Um zu erfahren, ob der Abtastwert ein Maximum ist, reicht es aus zu überprüfen, ob das in dem Speicher vorhergehende Muster einen Abstand des Abtastwertes zum Maximum von höchstens gleich 1 aufweist. Ist dies der Fall, bedeutet dies, dass der Abtastwert ein Maximum ist.Of the Way of the Maxima is easy, it is enough, from the first pattern of the memory the distance of this sample to the following maximum to add to the index of the sample to the following maximum get. To know if the sample is a maximum is enough to check it out the preceding pattern in the memory is a distance of the sample to the maximum of at most equal to 1. If so, it means that the sample is a maximum.

Von der Etappe 408 wird in die folgende Etappe 410 übergegangen. Diese Etappe entspricht dem Eintritt eines neuen Abtastwertes in den Speicher, somit dem Austritt des Abtastwertes N aus dem Speicher. Sodann wird wieder mit Etappe 401 begonnen.From the stage 408 will be in the next stage 410 passed. This stage corresponds to the entry of a new sample into the memory, thus the exit of the sample N from the memory. Then again with stage 401 began.

In der Praxis wird, um Randeffekte auszuschließen, angenommen, dass der erste und der letzte Abtastwert des Zeitfensters Maxima sind, wenn ihre Werte größer als der Wert S der Grenze sind.In In practice, to exclude edge effects, it is believed that the first and the last sample of the time window are maxima, if their Values greater than the value S is the limit.

Claims

Method for compressing a digital signal, in which: - the signal on a time window ( 304 ) is analyzed ( 401 - 405 ) comprising N samples of the signal, - new amplitude values of the digital signal for each time point, ie samples are calculated on the basis of the results of this analysis ( 408 ), and - the local amplitude maxima M1, M2, ... Mn of the signal which is greater than an amplitude limit S ( 106 ) in the window is searched ( 401 ) and stored, characterized in that: - a factor is determined ( 405 ) which is to be applied to the amplitude values of the digital signal as a function of the temporal offset of the individual amplitude values to the found maxima, and - the factor is applied to the amplitude values ( 408 ), so that none of the amplitude maxima of the newly formed signal exceeds the limit S.

Method according to Claim 1, characterized in that the signal to be compressed comprises a voice signal before amplification by a power amplifier ( 310 ) in means ( 306 - 311 ) is for the use of a hands-free device for a mobile phone.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that it is provided that the sample ( 105 . 207 ) is located in the middle of the window.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that, for the evaluation of the time offset between two samples E1 ( 207 ) and E2 ( 206 ) the number of samples located between E1 and E2 is counted.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for the calculation of the correction to be applied to the sample: - the average Moy of the amplitudes of the stored local maxima is calculated ( 404 ), - a ratio R = S / Moy is calculated, - a factor Fd is calculated for each stored maximum Mi, which depends on R and a time offset di between EC and Mi in the window, ie F _i = f _i (i.e. _i ) · R - Fmax is selected for the largest of the Fd, - a new value E 'of the sample, which is calculated from Fmax and from E, the original value of the sample EC, is calculated, ie E' = Fmax × E.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that, for the calculation of the correction to be applied to the sample EC: - a ratio Ri = S / Mi is calculated for each amplitude Mi of a stored local maximum, - a factor for each ratio Ri Fi is calculated ( 404 ), which depends on Ri and a time offset di between EC and Mi in the window, ie Fi = fi (di) × Ri, - the largest Fmax among the Fi is selected ( 415 - 417 ), a new value E 'of the sample EC is calculated as a function of Fmax and E, the original value of the sample EC, ie E' = Fmax × E.

Method according to one of claims 5 or 6, characterized that the function fi (x) is increasing for x> 0.

Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that it uses: f i (x) = (Mi / S-1) x / Dmax +1 for | X | ≤ Dmax f d (X) = 1 / R, for | X | > Dmax where Dmax is a maximum time interval in which a local maximum produces an effect.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized that the time window is about Takes 10 milliseconds.

Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the sampling values of the time window are stored in a memory ( 307 ) get saved.