DE102006006249B4

DE102006006249B4 - Realisierung von LPCM-Audiodaten hoher Qualität als zwei separate elementare Datenströme

Info

Publication number: DE102006006249B4
Application number: DE102006006249.3A
Authority: DE
Inventors: David Konetski
Original assignee: Dell Products LP
Current assignee: Dell Products LP
Priority date: 2005-02-11
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2022-09-15
Anticipated expiration: 2026-02-11
Also published as: IE20060087A1; ITTO20060098A1; JP2006221787A; GB0602676D0; TW200641661A; DE102006006249A1; US20060182007A1; AU2006200573A1; FR2885445A1; CN1819049B; CN1819049A; SG125198A1; AU2006200573B2; GB2424117B; TWI317089B; HK1097083A1; GB2424117A

Abstract

Ein Verfahren zum Erzeugen von Audiosignalen durch Verwendung eines Speichermediums, aufweisend:Speichern von Datendateien auf dem Speichermedium, wobei die Datendateien eine digitale Darstellung eines originalen Audiosignals aufweisen;Erzeugen von ersten und zweiten elementaren Datenströmen aus den Datendateien;Verwenden des ersten elementaren Datenstroms, um ein erstes Audiosignal mit einer ersten Audioqualität zu erzeugen; undVerwenden des zweiten elementaren Datenstroms, um ein zweites Audiosignal mit einer zweiten Audioqualität zu erzeugen,wobei der zweite elementare Datenstrom zusätzliche Daten-Bits aufweist, die mit dem ersten elementaren Datenstrom kombiniert werden, um das zweite Audiosignal mit der zweiten Audioqualität zu erzeugen,wobei der zweite elementare Datenstrom eine Mehrzahl von Datenblöcken aufweist, die mit 192 KHz abgetastete Daten enthalten, wobei alternierende Blöcke des Datenstroms mit Worten von 0 Bit Länge bzw. Worten mit 24 Bit geschrieben werden, und wobei Daten in den Blöcken, die 24 Bit Worte enthalten, mit Daten in dem ersten elementaren Datenstrom kombiniert werden, um ein Audiosignal zu erzeugen, das eine Mehrzahl von 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken aufweist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet des digitalen Aufnehmens und insbesondere auf das Erzeugen von digitalem Audioinhalt, um zwei oder mehr Audioformate von unterschiedlicher Qualität zu unterstützen.
Beschreibung des Standes der Technik
Während der Wert und der Gebrauch von Informationen anhaltend wächst, suchen Einzelpersonen und Unternehmen nach zusätzlichen Wegen, um Informationen zu verarbeiten und zu speichern. Eine den Nutzern zugängliche Wahlmöglichkeit sind Informationsverarbeitungssysteme. Ein Informationsverarbeitungssystem verarbeitet, übersetzt, speichert und/oder kommuniziert im Allgemeinen Informationen oder Daten für geschäftliche, persönliche oder andere Zwecke, wobei es den Nutzern erlaubt, einen Vorteil aus dem Wert der Informationen zu ziehen. Da der Bedarf und die Anforderungen an Technologie und Informationsverarbeitung zwischen verschiedenen Nutzern und Anwendungen variieren, können Informationsverarbeitungssysteme ebenso variieren in Bezug darauf, welche Informationen verarbeitet werden, wie die Informationen verarbeitet werden, wie viel Informationen verarbeitet, gespeichert oder kommuniziert werden, und wie schnell und effizient die Informationen verarbeitet, gespeichert oder kommuniziert werden können. Die Abweichungen zwischen Informationsverarbeitungssystemen erlauben es, dass Informationsverarbeitungssysteme allgemein sind oder konfiguriert für einen bestimmten Nutzer oder einen bestimmten Gebrauch, wie z. B. die Abwicklung von Finanz-Transaktionen, Fluglinien-Reservierungen, Speicherung von Unternehmensdaten oder globale Kommunikation. Darüber hinaus können Informationsverarbeitungssysteme eine Vielfalt von Hardware- und Software-Komponenten beinhalten, die so konfiguriert werden können, dass sie Informationen verarbeiten, speichern und kommunizieren und ein oder mehrere Computersysteme, Datenspeichersysteme und Netzwerksysteme beinhalten können. Informationsverarbeitungssysteme verbessern sich kontinuierlich hinsichtlich der Fähigkeit sowohl von Hardware-Komponenten als auch von Software-Applikationen, Informationen zu erzeugen und zu verwalten.
Eine der schnell wachsenden Anwendungen für den Gebrauch von Informationsverarbeitungssystemen ist das Gebiet von audiovisuellen Systemen, insbesondere jenen, die auf hoch auflösendes Fernsehen (High Definition Television, HDTV) bezogen sind. Mit der wachsenden Popularität von HDTV wächst die Nachfrage von Konsumenten nach aufgezeichneten High Definition Video- und Audioinhalten rasch. Die Notwendigkeit, Audioqualität an High Definition Video anzupassen, hat zur Entwicklung von neuen digitalen Audioerzeugungsformaten geführt, die Technologien wie etwa lineare Pulscodemodulation (LPCM) mit einer 192 KHz Abtastrate (sampling rate) und einer 24 Bit Abtasttiefe (sample size) verwenden, die im Folgenden als LPCM 192/24 bezeichnet wird.
Das Erzeugen von Audioinhalt in dem LPCM 192/24 High Definition-Format erzeugt sehr große Dateien, insbesondere wenn mehrere Kanäle verschlüsselt werden. Die Notwendigkeit, diese großen Dateigrößen unterzubringen, hat zur Entwicklung von Formaten höherer Kapazität wie etwa „High-Definition“ DVD (HD-DVD) und „Blu-Ray“ geführt, die beide einen blauen Laser zum Lesen und Schreiben von digitalem Inhalt verwenden. Die ursprüngliche Kapazität einer DVD war auf 4.7 GB im Einschicht-Format und auf 8.4 GB im Doppelschicht-Format beschränkt. HD-DVDs haben eine Kapazität von 15 GB pro Schicht, während Blu-Ray in der Lage ist, 25 GB pro Schicht bereitzustellen. In Doppelschicht-Versionen können die beiden Formate 30 GB bzw. 50 GB Kapazität bereitstellen. Diese Medien höherer Kapazität scheinen eine Lösung anzubieten, um die notwendigen großen Dateigrößen unterzubringen, die zu High Definition Video- und Audioinhalt gehören.
Allerdings sind einfache (base-level) Abspielgeräte für digitale Medien und neue Geräte, die ältere Digital-zu-Analog-Konverter (DACs) verwenden, und weniger leistungsfähige digitale Prozessoren nicht in der Lage, LPCM 192/24 Inhalt in seinem ursprünglichen Modus zu interpretieren. Um Inhalt, der im LPCM 192/24 Format verteilt wird, rückwärts-kompatibel zu machen, ist eine verbindliche Unterstützung einer zweiten Audiospur in einem standardmäßigen digitalen Audioformat erforderlich. Neue Plattenformate spezifizieren LPCM 96/24, Dolby Digital (AC-3) oder DTS (Digital Theater System 5.1) für die verbindliche zweite Audiospur, die in den gegenwärtigen Implementierungen zusätzlich zu dem LPCM 192/24 Bitstrom enthalten ist.
In gegenwärtigen Implementierungen von neuen Plattenformaten kann die verbindliche zweite Audiospur von einfachen Abspielgeräten erkannt und zur Verarbeitung extrahiert werden. LPCM 96/24 mit seiner 96 KHz Abtastrate und 24 Bit Abtasttiefe ist das bevorzugte Format für den verbindlichen zweiten Audiostrom, da er die höchste Audioqualität nach LPCM 192/24 bereitstellt und von allen einfachen Abspielgeräten gelesen werden kann. Dolby Digital und DTS (Digital Theater System 5.1) stellen eine geringere Qualität bereit, da sie bei 48 KHz/ 16 Bit bzw. 48 KHz/ 20 Bit kodiert werden und verlustbehaftete Kompressionsstandards sind.
Gegenwärtige Implementierungen, die sowohl LPCM 96/24 als auch LPCM 192/24 Bitströme beinhalten, erzeugen überproportional große Dateigrößen. Diese großen Dateien können, wenn sie mit High Definition Videoinhalt kombiniert werden, in kombinierten Dateigrößen resultieren, die Plattenkapazitäten überschreiten. Als ein Beispiel erfordert ein LCPM 192/24 Audioformat mit 6 Kanälen (links, Mitte, rechts, hinten links, hinten rechts und niedrige Frequenz) 27 Mbps. Hoch komprimiertes High Definition Video erfordert 6 Mbps. Unterstützung des verbindlichen zweiten Audiokanals in gegenwärtigen Implementierungen bei 96 KHz und 24 Bits erfordert zusätzliche 14.4 Mbps, was in einer gesamten Anforderung von 47.4 Mbps resultiert. Eine 25 GB Blu-Ray DVD ist nur in der Lage, 70 Minuten Inhalt mit dieser kombinierten Bitstromrate zu unterstützen.
Gegenwärtig besteht die übliche Lösung für Erzeuger von Inhalten darin, einen verbindlichen Audiostrom von niedrigerer Qualität (z. B. Dolby Digital oder DTS) einzubetten, der die Audiodateigröße nach der Erzeugung verringert, um dabei behilflich zu sein, dass alle erforderlichen Inhalte in die Kapazitätsgrenzen der Platte passen. Während dieser Ansatz die Forderung von LPCM 192/24 zur Unterstützung eines verbindlichen zweiten Audioformats unterstützt, beschränkt es die Audioqualität, die Eigentümern von Abspielgeräten verfügbar ist, die in der Lage wären, verbindliche Audioformate höherer Qualität zu dekodieren (z. B. LPCM 96/24), aber nicht LPCM 192/24.
Angesichts des Vorangegangenen besteht eine Notwendigkeit für ein System, das Besitzern von einfachen Abspielgeräten Audioformate höherer Qualität (z. B. LPCM 96/24) bereitstellt, während es weiterhin LPCM 192/24 Dateien bereitstellt, ohne die Kapazität der Medien zu überschreiten.
WO 2004/054320 A2 offenbart spezielle Techniken für ein VRA- (voice remaining audio) fähiges digitales Mastering, Anpassung von PCPV/PCA (primary content primary voice / primary content audio) und/oder SCRA (secondary content remaining audio) Signalen in Audio CODECs, VRA-fähige Encoder und Decoder, VRA in DVD und anderen digitalen Audio-Formaten in den verschiedenen Teilen des Audio-Produktionsprozesses.
DE 600 31 924 T2 beschreibt ein Aufzeichnungsmedium auf dem ein Film in eine Vielzahl von Grundeinheiten unterteilt und aufgezeichnet ist. Die Grundeinheitsinformationen sind in Bezug auf das Bewegtbild in jeder Grundeinheit aufgezeichnet und jede Grundeinheit besteht aus wenigstens einem von Videodaten, Audiodaten und Grafikdaten. Die Audiodaten bestehen aus einem ersten Audiosignal oder einem ersten und einem zweiten Audiosignal, die Grundeinheitsinformationen zu dem ersten Audiosignal und die Zustandsinformation des zweiten Audiosignals enthalten.
EP 0 758 126 A2 offenbart ein Aufzeichnungsmedium das eine gute Tonqualität verwirklicht und das in einem herkömmlichen Abspielgerät abspielbar ist. Das Aufzeichnungsmedium weist eine Aufzeichnungsschicht auf, die als eine Doppelschichtstruktur mit zumindest einer ersten und einer zweiten Schicht. Ein Audiodatenprogramm wird in der ersten Schicht in einem ersten Datenformat aufgezeichnet und das Audiodatenprogramm wird in der zweiten Schicht in einem zweiten Format aufgezeichnet, unter Verwendung von 1-Bit ΔΣ Modulation.
EP 0 758 125 A2 bezieht sich auf ein Aufzeichnungssystem, das Dezimationsfilter verwendet, um die Abtastrate des 1-Bit ΔΣ Modulationssignals zu verringern, so dass das gleiche Signal verwendet werden kann, um eine CD der ersten und der zweiten Generation herzustellen. Das Abspielgerät ist kompatibel und die Art der Speicherplatte wird anhand einer Tabelle von Inhaltsinformationen bestimmt, so dass den Decodern die geeigneten Taktsignale bereitgestellt werden. Die EP 0 967 603 A2 offenbart eine DVD Audio-Datenstruktur, die aus qualitativ hochwertigen Spezifikationen realisiert wird, indem das die Audio-Datenstruktur des DVD Video-Standards bestmöglich ausgenutzt wird. Dazu werden zwei Probedaten-Zeichenketten durch Digitalisieren von zwei Audio-Kanalsignalen mit zwei Abtastraten eiern unterschiedlichen Anzahl von Quantisierungsbits erzeugt.
US 5 856 958 A beschreibt ein Aufnahmemedium, das zwei Aufnahmeflächen aufweist, in die jeweils ein digitales Audiosignal, das mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz und mit einer vorbestimmten Anzahl von Bits aufgenommen ist, aufgenommen ist; zwei Managementflächen, in der Informationen jeweils zum Ausführen des Managements eines digitalen Audiosignals, das in der jeweiligen Aufnahmefläche aufgenommen ist, aufgenommen ist; wobei Diskriminierungsdaten, die anzeigen, dass mehrere Aufnahmeflächen existieren, die in der ersten Aufnahmefläche aufgenommen sind.
EP 1 041 542 A2 bezieht sich auf eine optische Speiherplatte mit guter Tonqualität, die darauf abzielt Inhalt noch höherer Qualität bereitzustellen, der selbst mit einem herkömmlichen Laufwerk für optische Speicherplatten abgespielt werden kann. Zweite Informationen werden durch teilweises Ändern von optischen Merkmalen aufgenommen, wobei diese Änderungen die Detektionsergebnisse bei der Bestrahlung mit einem Laserstrahl nicht beeinflussen.
EP 0 890 949 A2 offenbart ein digitales Audio-Verarbeitungsystem mit einem Dezimationsfilter zum Dezimationsfiltern erster Audiodaten und zum Erzeugen zweiter Audiodaten. Eine Abtast- und Filtereinheit tastet (up-sample) die zweiten digitalen Audiodaten ab, filtert sie und gibt sie als dritte digitale Audiodaten aus. Durch Subtraktion der dritten digitalen von den ersten digitalen Daten entstehen übrigbleibende Daten, mit denen die ersten digitalen Daten wieder hergestellt werden können.
US 6 657 574 B1 offenbart einen Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung mehrerer analoger Eingänge in entsprechende digitale Werte. Eine Ausgangsschnittstellenschaltung verwendet eine differentielle Signalisierung, um Rauschen und Störungen in den analogen Teilen des Analog-Digital-Wandlers zu reduzieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Unzulänglichkeiten des Standes der Technik zu überwinden.
Die vorhergehende Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen von Audiosignalen, das die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist, sowie ein Informationsverarbeitungssystem zum Erzeugen eines Audiosignals, das die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 10 aufweist, gelöst.
Weitere Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die vorliegende Erfindung überwindet die Unzulänglichkeiten des Standes der Technik durch Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die es ermöglichen, einen LPCM 192/24 Bitstrom in zwei elementare Ströme aufzuteilen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der primäre Bitstrom im LCPM 96/24-Format (96 KHz Abtastrate und 24 Bit Abtasttiefe), der von Abspielgeräten als ein verbindliches Audioformat wiedergegeben werden kann. Der sekundäre Bitstrom umfasst zusätzliche Bits, die zur Unterstützung des LPCM 192/24 Formats erforderlich sind. Abspielgeräte, die nur zur Wiedergabe des LPCM 96/24 Formats in der Lage sind, können durch Wiedergabe des primären Bitstroms in seinem ursprünglichen Format arbeiten. Abspielgeräte, die zur Wiedergabe des LPCM 192/24 Formats in der Lage sind, kombinieren die primären und sekundären Bitströme, um einen zusammengesetzten LPCM 192/24 Bitstrom zur Wiedergabe zur erzeugen. Die kombinierte Größe der resultierenden primären und sekundären Bitstromdateien ist kleiner als die Dateigröße, die durch die gegenwärtigen Implementierungen von LPCM 192/24 erzeugt wird, die einen sekundären Audiostrom von LPCM 96/24 unterstützen. Durch Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können High Definition Audioformate mit verringerten Dateigrößen unterstützt werden, und einfache Abspielgeräte sind in der Lage, das Audioformat der höchsten Qualität wiederzugeben, das sie unterstützen können.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung kann besser verstanden und ihre zahllosen Ziele, Merkmale und Vorteile können Fachleuten offensichtlich gemacht werden, indem auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Der Gebrauch desselben Bezugszeichens in mehreren Figuren bezeichnet ein ähnliches oder selbes Element.

1 ist eine verallgemeinerte Darstellung eines Informationsverarbeitungssystems, das verwendet werden kann, um das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu implementieren.
2 ist eine verallgemeinerte Darstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Erzeugen von Audioinhalt in einem Doppelstrom LPCM 192/24 Format.
3 ist eine detailliertere Darstellung, wie die vorliegende Erfindung einen ursprünglichen LPCM 192/24 Bitstrom in zwei resultierende Bitströme teilt.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die in etwas geringerer Naturtreue resultiert.

Detaillierte Beschreibung
1 ist eine verallgemeinerte Darstellung eines Informationsverarbeitungssystems 100, das verwendet werden kann, um das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Das Informationsverarbeitungssystem umfasst einen Prozessor 102, Eingabe/Ausgabe (I/O)-Geräte 104 wie etwa eine Anzeige, eine Tastatur, eine Maus und zugeordnete Controller, ein Festplattenlaufwerk 106 und andere Speichergeräte 108 wie etwa ein Diskettenlaufwerk und andere Speichergeräte, und verschiedene andere Subsysteme 110, die alle über einen oder mehrere Busse 112 miteinander verbunden sind. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Subsysteme 110 ein optisches Plattensystem 114, das eine Platte 116 umfasst, die Daten zum Erzeugen einer Mehrzahl von Datenströmen enthält, die zum Erzeugen von Audiosignalen hoher Qualität verarbeitet werden können, wie hier im Folgenden detaillierter besprochen wird. Wie hier im Folgenden detaillierter besprochen wird, ist einer der Bitströme in einem verbindlichen, rückwärts kompatiblen Format, das durch einen Digital-zu-Analog- (DAC) Konverter 118 verarbeitet wird, während der andere Bitstrom in einem optionalen Format höherer Qualität ist, der durch den DAC 120 verarbeitet wird. Videodaten-Bitströme von der Platte 116 werden durch den Video DAC 122 verarbeitet.
Für die Zwecke dieser Offenbarung kann ein Informationsverarbeitungssystem die Mittel oder Anordnungen von Mitteln beinhalten, die geeignet sind, jede Form von Information, Nachrichten oder Daten für geschäftliche, wissenschaftliche, Steuerungs- oder andere Zwecke zu berechnen, klassifizieren, verarbeiten, übermitteln, empfangen, abzufragen, erzeugen, schalten, speichern, darstellen, bekannt machen, ermitteln, aufnehmen, reproduzieren, verarbeiten oder zu nutzen. Zum Beispiel kann ein Informationsverarbeitungssystem ein Personal Computer, ein Netzwerkspeichergerät oder jedes andere geeignete Gerät sein und in Größe, Form, Leistung, Funktionalität und Preis variieren. Das Informationsverarbeitungssystem kann Random Access Memory (RAM) aufweisen, eine oder mehrere Verarbeitungsressourcen wie etwa eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) oder Hardware- oder Software-Steuerlogik, ROM und/oder andere Typen von nichtflüchtigem Speicher. Zusätzliche Komponenten des Informationsverarbeitungssystems können umfassen: ein oder mehrere Plattenlaufwerke, einen oder mehrere Netzwerkanschlüsse (Ports) zur Kommunikation mit externen Geräten sowie verschiedene Eingabe- und Ausgabe- (I/O-) Geräte wie etwa eine Tastatur, eine Maus und einen Bildschirm. Das Informationsverarbeitungssystem kann auch einen oder mehrere Busse aufweisen, die geeignet sind, um Nachrichten zwischen den verschiedenen Hardware-Komponenten zu übermitteln.
2 ist eine verallgemeinerte Darstellung einer Datenstruktur, die in dem Verfahren und der Vorrichtung zum Erzeugen von Audioinhalt in einem doppelten Datenstrom eines LPCM 192/24 Formats implementiert ist. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ist das in 2 dargestellte Datenformat in der Lage, ein verbindliches Audioformat hoher Qualität (z. B. LPCM 96/24) zu unterstützen, verbraucht aber weniger Speicherplatz als gegenwärtige Implementierungen von LPCM 192/24 mit dem verbindlichen sekundären Audioformat derselben Qualität.
Während des digitalen Audioerzeugungsprozesses werden zwei Bitströme 200 und 210 aus demselben Audioinhalt erzeugt. In einer Ausführungsform der Erfindung hat der Bitstrom 200 eines der verbindlichen Audioformate, die zu unterstützen erforderlich ist, und besteht aus sequentiellen (und fortlaufenden) Blöcken (Frames) 202, 204 von Audioinhalt, die mit 96 KHz abgetastet und als 24 Bit-Worte geschrieben wurden. Der Bitstrom 210 besteht aus sequentiellen (und fortlaufenden) Blöcken 212, 214, 216, 218, die mit 192 KHz abgetastet wurden. Allerdings werden abwechselnd (und fortlaufend) Blöcke 212, 216 als Worte von 0 Bit Länge geschrieben und abwechselnd (und fortlaufend) Blöcke 214, 218 als Worte mit 24 Bit Länge geschrieben.
In dieser Ausführungsform erkennt ein Abspielgerät, das nur zur Wiedergabe von LPCM 96/24 Format in der Lage ist, den LPCM 96/24 Bitstrom 220, der aus sequentiellen (und fortlaufenden) Blöcken 222, 224 besteht, die durch einen DAC 118 für ein verbindliches Format dekodiert werden und der in 1 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform kombiniert ein Abspielgerät, das zur Wiedergabe des LPCM 192/24 Formats in der Lage ist, die Bitströme 200 und 210 in Echtzeit in einen einzigen Bitstrom 230, der aus sequentiellen (und fortlaufenden) 192 KHz-24 Bit Blöcken 232, 234, 236, 238 besteht, die dann durch den optionalen DAC 120 hoher Qualität wiedergegeben werden und der in 1 gezeigt ist.
Die vorliegende Erfindung kann, wie detaillierter unten besprochen, eine Mehrzahl von Audioformaten unterstützen, um den verbindlichen primären Audiostrom mit einer signifikanten Verringerung der Größe von Dateien nach dessen Herstellung zu erzeugen, verglichen mit gegenwärtigen Implementierungen des optionalen LPCM 192/24 Formats. Fachleute werden erkennen, dass die Erfindung ebenso auf die Verringerung der Bandbreite anwendbar ist, die für den Transport von Audiodateien für Netzwerkverteilung erforderlich ist.
3 ist eine detaillierte Darstellung, wie die vorliegende Erfindung einen ursprünglichen LPCM 192/24 Bitstrom in zwei resultierende Bitströme aufspaltet. Um, Abtastwert für Abtastwert (Sample for Sample), Synchronizität zwischen den primären und sekundären Audioströmen zu erhalten, muss der Audioinhalt 300 zuerst als ein originaler LPCM 192/24 Bitstrom 310 erzeugt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung verwendet das Erzeugen des originalen LPCM 192/24 Bitstroms 310 einen Analog-zu-Digital-Konverter 302 mit einem Tiefpass-, Anti-Aliasing-Abschneide-Filter (f_C) von 96 KHz. Der originale LPCM 192/24 Bitstrom 310 besteht aus einer Anzahl „n“ von sequentiellen 192 KHz-24 Bit Blöcken. Die Hälfte der Blöcke wird als „ungerade“ bezeichnet und beginnt mit dem ersten Block 312 und setzt sich bis zu dem vorletzten Block 316 fort, der mit der Blocknummer „n-1“ bezeichnet wird. Die andere Hälfte der LPCM 192/24 Blöcke 330 wird als „gerade“ bezeichnet, die mit dem zweiten Block 314 beginnt und sich bis zu dem letzten Block 318 fortsetzt, der mit der Blocknummer „n“ bezeichnet wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein intermediärer, primärer 96 KHz 24 Bit Audio-Bitstrom 320 aus dem originalen LPCM 192/24 Bitstrom 310 extrahiert, um die Anforderung des verbindlichen Audioformats zu erfüllen. Der intermediäre, primäre 96 KHz-24 Bit Audio-Bitstrom 320 wird durch die ungerade nummerierten Abtastwerte (Samples) 322, 324 erzeugt und setzt sich bis zu dem letzten ungeraden Abtastwert 326 fort, der durch den Block „n-1“ bezeichnet ist, des originalen LPCM 192/24 Bitstroms 310. Der resultierende intermediäre, primäre 96 KHz-24 Bit Audio-Bitstrom 320 wird dann durch ein Tiefpass-Frequenzfilter 340 mit einer (fc) von 48 KHz zum Anti-Aliasing geleitet. Der gefilterte 96 KHz-24 Bit Audio-Bitstrom 360 wird von den gefilterten Blöcken 362, 364 wiedergegeben und setzt sich bis zu dem letzten gefilterten Block 326 fort, der als „n-1f“ bezeichnet wird. Ein zweiter intermediärer Bitstrom 330 wird aus den verbleibenden, geradzahlig nummerierten Blöcken 332, 334 konstruiert und setzt sich bis zu 336 fort, der als Blocknummer „n“ bezeichnet. Dieser zweite intermediäre Bitstrom 330 wird verwendet, um einen endgültigen 192/24 Bitstrom 390 durch zusätzliche Verarbeitungsschritte zu erzeugen, die weiter unten beschrieben sind.
Der gefilterte 96 KHz 24 Bit Audio-Bitstrom 360 wird mit einem Tiefpass-Frequenzfilter 340 mit einem (fc) von 48 KHz erzeugt, was in geradzahlig nummerierten Blöcken resultiert, welche die Niedrigfrequenzinformationen enthalten. Der zweite intermediäre Bitstrom 330 hat ein (f_C) von 96 KHz, der dann durch ein Hochpass-Frequenzfilter 350 geleitet wird, der in Kombination mit einem Interpolationsprozess verwendet wird, um einen Bitstrom 370 zu erzeugen, der aus den ungeradzahlig nummerierten Blöcken 372, 374 erzeugt wird und sich bis zu 376 fortsetzt, der als Block „n-1i“ bezeichnet wird, welche die Hochfrequenz-Audiodaten tragen.
Der Bitstrom 370 aus interpolierten Abtastwerten, der ungerade Abtastwerte mit Hochfrequenz-Audiodaten enthält, kann mit dem gefilterten 96 KHz-24 Bit Audio-Bitstrom 360 kombiniert werden, um einen verbindlichen Vollfrequenz-Bitstrom 380 zu erzeugen, der aus Vollfrequenz-Blöcken 382, 384 besteht und sich bis zu dem letzten gefilterten Block 386 fortsetzt, der als „n-1f“ bezeichnet wird. Dieser primäre Vollfrequenz-Bitstrom 380 kann durch ein Abspielgerät wiedergegeben werden, das zur Dekodierung des LPCM 96/24 Formats in der Lage ist. Der primäre Vollfrequenz-Bitstrom 380 kann auch mit dem intermediären sekundären Bitstrom 330 kombiniert werden, um einen endgültigen Vollfrequenz-LPCM 192/24 Bitstrom 390 zu erzeugen, der aus ungeraden Vollfrequenz-Blöcken 392 besteht, die sich bis zu dem letzten ungeraden Block 396 fortsetzen, der als „n-1“ bezeichnet wird, und aus geraden Vollfrequenz-Blöcken 394, die sich bis zu dem letzten geraden Block 398 fortsetzen, der als „n“ bezeichnet wird. Der endgültige Vollfrequenz-LPCM 192/24 Bitstrom 390 kann dann durch jedes Abspielgerät wiedergegeben werden, das zur Dekodierung des LPCM 192/24 Formats in der Lage ist.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die in einem geringfügig niedrigeren Frequenzbereich resultiert, als er normalerweise mit 192 KHz Abtastraten realisiert wird, erhält aber den Vorteil von geringerem Rauschen aufgrund der höheren Abtastfrequenz. Um Abtastwert für Abtastwert die Synchronizität zwischen den primären und sekundären Audioströmen zu erhalten, muss der Audioinhalt 400 zuerst als ein originaler LPCM 192/24 Bitstrom 410 erzeugt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung verwendet das Erzeugen des originalen LPCM 192/24 Bitstroms 410 einen Analog-zu-Digital-Konverter (ADC) 402 mit einem Tiefpass-, Anti-Aliasing-Abschneide-Filter (fc) von 48 KHz. Der originale LPCM 192/24 Bitstrom 410 besteht aus einer Anzahl „n“ von sequentiellen 192 KHz 24 Bit Blöcken. Die Hälfte der Blöcke wird als „ungerade“ bezeichnet und beginnt mit dem ersten Block 412 und setzt sich bis zu dem vorletzten Block 416 fort, der als Blocknummer „n-1“ bezeichnet wird. Die andere Hälfte der LPCM 192/24 Blöcke 430 wird als „gerade“ bezeichnet und beginnt mit dem zweiten Block 414 und setzt sich bis zu dem letzten Block 418 fort, der als Blocknummer „n“ bezeichnet wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein intermediärer, primärer 96 KHz 24 Bit Audio-Bitstrom 420 aus dem originalen LPCM 192/24 Bitstrom 410 extrahiert, um die Anforderung zum Bereitstellen eines verbindlichen Audioformats zu erfüllen. Der intermediäre, primäre 96 KHz 24 Bit Audio-Bitstrom 420 wird durch ungeradzahlig nummerierte Abtastwerte 422, 424 erzeugt und setzt sich bis zu dem letzten ungeraden Abtastwert 426, der durch Block „n-1“ bezeichnet wird, des originalen LPCM 192/24 Bitstroms 410 fort. Ein zweiter intermediärer 96 KHz-24-Bit Audio-Bitstrom 430 wird aus den verbleibenden, geradzahlig nummerierten Blöcken 432, 434 konstruiert und setzt sich bis zu 436 fort, der als Blocknummer „n“ bezeichnet wird.
Der intermediäre, primäre 96 KHz-24-Bit Audio-Bitstrom 420 wird mit dem zweiten intermediären 96 KHz-24-Bit Audio-Bitstrom 430 kombiniert, um einen endgültigen LPCM 192/24 Bitstrom 490 zu erzeugen, bestehend aus frequenzbegrenzten ungeraden Blöcken 432, die sich bis zu 436 fortsetzen, dem letzten als „n-1“ bezeichneten Block, und frequenzbegrenzten geraden Blöcken 434, die sich bis zu dem letzten geraden Block 438 fortsetzen, der als „n“ bezeichnet wird. Der endgültige LPCM 192/24 Bitstrom 430 kann dann durch jedes Abspielgerät wiedergegeben werden, das zur Dekodierung des LPCM 192/24 Formats in der Lage ist, kann aber nicht Audioinhalt mit den vollen spektralen Komponenten erzeugen, die in gegenwärtigen LPCM 192/24 Implementierungen enthalten sind.
Der Gebrauch der Erfindung stellt zumindest sicher, dass ein verbindliches Audioformat höherer Qualität als Teil einer LPCM 192/24 Implementierung mit verringerten Dateigrößen unterstützt wird, um Kapazitätsbeschränkungen von Verteilungsmedien Rechnung zu tragen. Weiterhin werden Abspielgeräte, die nicht in der Lage sind, Audioinhalt im LPCM 192/24 Format zu lesen, in der Lage sein, denselben Audioinhalt im LPCM 192/24 Format wiederzugeben, anstelle eines Audioformats von geringerer Qualität aufgrund von Kapazitätsbeschränkungen von Medien.
Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben wurde, sollte es klar sein, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifikationen hieran gemacht werden können, ohne vom Geist und Bereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den angehängten Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

Ein Verfahren zum Erzeugen von Audiosignalen durch Verwendung eines Speichermediums, aufweisend: Speichern von Datendateien auf dem Speichermedium, wobei die Datendateien eine digitale Darstellung eines originalen Audiosignals aufweisen; Erzeugen von ersten und zweiten elementaren Datenströmen aus den Datendateien; Verwenden des ersten elementaren Datenstroms, um ein erstes Audiosignal mit einer ersten Audioqualität zu erzeugen; und Verwenden des zweiten elementaren Datenstroms, um ein zweites Audiosignal mit einer zweiten Audioqualität zu erzeugen, wobei der zweite elementare Datenstrom zusätzliche Daten-Bits aufweist, die mit dem ersten elementaren Datenstrom kombiniert werden, um das zweite Audiosignal mit der zweiten Audioqualität zu erzeugen, wobei der zweite elementare Datenstrom eine Mehrzahl von Datenblöcken aufweist, die mit 192 KHz abgetastete Daten enthalten, wobei alternierende Blöcke des Datenstroms mit Worten von 0 Bit Länge bzw. Worten mit 24 Bit geschrieben werden, und wobei Daten in den Blöcken, die 24 Bit Worte enthalten, mit Daten in dem ersten elementaren Datenstrom kombiniert werden, um ein Audiosignal zu erzeugen, das eine Mehrzahl von 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der erste elementare Datenstrom eine 96 KHz/ 24 Bit digitale Darstellung des originalen Audiosignals aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten elementaren Datenströme erzeugt werden durch: Erzeugen eines 192 KHz/ 24 Bit Datenstroms, der dem originalen Audiosignal entspricht, wobei das 192 KHz/ 24 Bit Signal eine Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden und geraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken aufweist; Verwenden eines 96 KHz Filters zum Erzeugen einer Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden und geraden gefilterten 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken; und Verwenden der aufeinander folgenden ungeraden Blöcke zum Erzeugen einer 96 KHz/ 24 Bit Darstellung des originalen Audiosignals.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken, die zum Erzeugen der 96 KHz/ 24 Bit Darstellung des originalen Audiosignals verwendet werden, durch Verwenden eines 48 KHz Anti-Aliasing-Filters gefiltert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von aufeinander folgenden geraden Datenblöcken durch Verwenden von Interpolation und Hochpassfiltern verarbeitet werden, um eine Mehrzahl von zusätzlichen ungeraden Datenblöcken zu erzeugen, die Hochfrequenzdaten aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die zusätzlichen ungeraden Datenblöcke mit der Mehrzahl von gefilterten ungeraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken kombiniert werden, um eine Mehrzahl von 192 KHz/ 24 Bit ungeraden Datenblöcken zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Mehrzahl von 192 KHz/ 24 Bit ungeraden Datenblöcken mit der Mehrzahl von 192 KHz/ 24 Bit geraden Datenblöcken kombiniert werden, um ein 192 KHz/ 24 Bit Audiosignal zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten elementaren Datenströme erzeugt werden durch: Erzeugen eines 192 KHz/ 24 Bit Datenstroms, der dem originalen Audiosignal entspricht, wobei das 192 KHz/ 24 Bit Signal eine Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden und geraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken aufweist; Verwenden eines 48 KHz Filters, um eine Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden und geraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken zu erzeugen; und Verwenden der aufeinander folgenden ungeraden Blöcke, um eine 96 KHz/ 24 Bit Darstellung des originalen Audiosignals zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Mehrzahl von ungeraden und geraden Blöcken kombiniert werden, um ein 192 KHz/ 24 Bit Audiosignal zu erzeugen.
Ein Informationsverarbeitungssystem zum Erzeugen eines Audiosignals, aufweisend: ein Datenspeichermedium, das geeignet ist zum Speichern von Datendateien, die eine digitale Darstellung eines originalen Audiosignals aufweisen; und ein Prozessor, der geeignet zum Verarbeiten der Datendateien ist, zum: Erzeugen von ersten und zweiten elementaren Datenströmen aus den Datendateien; Verwenden des ersten elementaren Datenstroms zum Erzeugen eines ersten Audiosignals mit einer ersten Audioqualität; und Verwenden des zweiten elementaren Datenstroms zum Erzeugen eines zweiten Audiosignals mit einer zweiten Audioqualität, wobei der zweite elementare Datenstrom zusätzliche Daten-Bits aufweist, die mit dem ersten elementaren Datenstrom kombiniert werden, um das zweite Audiosignal mit der zweiten Audioqualität zu erzeugen, wobei der zweite elementare Datenstrom eine Mehrzahl von Datenblöcken aufweist, die mit 192 KHz abgetastete Daten enthalten, wobei alternierende Blöcke des Datenstroms als Worte von 0 Bit Länge bzw. 24 Bit Worte geschrieben werden, wobei Daten in den Datenblöcken, die 24 Bit Worte enthalten, mit Daten in dem ersten elementaren Datenstrom kombiniert werden, um ein Audiosignal zu erzeugen, das eine Mehrzahl von 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken aufweist.
Informationsverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei der erste elementare Datenstrom eine 96 KHz/ 24 Bit digitale Darstellung des originalen Audiosignals aufweist.
Informationsverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei die ersten und zweiten elementaren Datenströme erzeugt werden durch: Erzeugen eines 192 KHz/ 24 Bit Datenstroms, der dem originalen Audiosignal entspricht, wobei das 192 KHz/ 24 Bit Signal eine Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden und geraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken aufweist; Verwenden eines 96 KHz Filters zum Erzeugen einer Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden und geraden gefilterten 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken; und Verwenden der aufeinander folgenden ungeraden Blöcke zum Erzeugen einer 96 KHz/ 24 Bit Darstellung des originalen Audiosignals.
Informationsverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei die Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken, die zum Erzeugen der 96 KHz/ 24 Bit Darstellung des originalen Audiosignals verwendet werden, durch Verwenden eines 48 KHz Anti-Aliasing-Filters gefiltert werden.
Informationsverarbeitungssystem gemäß Anspruch 13, wobei die Mehrzahl von aufeinander folgenden geraden Datenblöcken durch Verwenden von Interpolation und Hochpassfiltern verarbeitet werden, um eine Mehrzahl von zusätzlichen ungeraden Datenblöcken zu erzeugen, die Hochfrequenzdaten aufweisen.
Informationsverarbeitungssystem gemäß Anspruch 14, wobei die zusätzlichen ungeraden Datenblöcke mit der Mehrzahl von gefilterten ungeraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken kombiniert werden, um eine Mehrzahl von 192 KHz/ 24 Bit ungeraden Datenblöcken zu erzeugen.
Informationsverarbeitungssystem gemäß Anspruch 15, wobei die Mehrzahl von 192 KHz/ 24 Bit ungeraden Datenblöcken mit der Mehrzahl von 192 KHz/ 24 Bit geraden Datenblöcken kombiniert werden, um ein 192 KHz/ 24 Bit Audiosignal zu erzeugen.
Informationsverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei die ersten und zweiten elementaren Datenströme erzeugen werden durch: Erzeugen eines 192 KHz/ 24 Bit Datenstroms, der dem originalen Audiosignal entspricht, wobei das 192 KHz/ 24 Bit Signal eine Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden und geraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken aufweist; Verwenden eines 48 KHz Filters, um eine Mehrzahl von aufeinander folgenden ungeraden und geraden 192 KHz/ 24 Bit Datenblöcken zu erzeugen; und Verwenden der aufeinander folgenden ungeraden Blöcke, um eine 96 KHz/ 24 Bit Darstellung des originalen Audiosignals zu erzeugen.
Informationsverarbeitungssystem gemäß Anspruch 17, wobei die Mehrzahl von ungeraden und geraden Blöcken kombiniert werden, um ein 192 KHz/ 24 Bit Audiosignal zu erzeugen.