DE19721487A1

DE19721487A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerverschleierung bei Mehrkanaltonsignalen

Info

Publication number: DE19721487A1
Application number: DE19721487A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl Ing Spille
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-11-26
Also published as: JPH10336796A; EP0892582A2; CN1136760C; JP4183794B2; EP0892582B1; EP0892582A3; CN1200645A; DE69840012D1; US6275589B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlerverschleierung bei Mehrkanaltonsignalen, insbesondere einen MPEG-2-Audiodecoder.

Stand der Technik

Der MPEG-2-Standard sieht für die Audiocodierung eine räumliche Darstellung durch Mehrkanalwiedergabe (Multichannel-Sound) vor. Der Mehrkanalton umfaßt hierbei drei Kanäle L, C, R (Left, Center, Right) die räumlich vor dem Zuhörer angeordnet sind und zwei Kanäle LS, RS (Left- Surround, Right-Surround), die räumlich hinter dem Zuhörer angeordnet sind. Zusätzlich ist ein sechster Kanal für Spezialeffekte vorgesehen. Um die Rückwärtskompatibilität zu MPEG-1-Signalen zu gewährleisten, werden die Signale der Mehrkanaltonkanäle matriziert. Die hierbei berechneten Sterosignale L0 und R0 werden dann als MPEG-1-kompatibles Stereosignal und die restlichen drei Tonsignale als Zusatzdaten übertragen.

Vor der Matrizierung werden die Audiosignale in der Regel vom Pegel her abgesenkt, um eine Übersteuerung zu verhindern. So würde sich beispielsweise bei einer Matrizierung entsprechend L0 = L + 0,7C + 0,7LS ohne Abschwächung, d. h. für L, C, LS = 1 ein Wert von L0 = 2,4 ergeben. Um die encoderseitige Absenkung wieder auszugleichen, ist als Option im MPEG-2-Standard vorgesehen, daß ein Decoder die Ausgangspegel wieder anhebt. Tritt nun jedoch ein Übertragungsfehler im Mehrkanalteil auf, so kann der Decoder die Rückwärtsmatrizierung nicht durchführen. Es wird dann nur noch der MPEG-1-kompatible Signalanteil, d. h. L0 und R0, decodiert. Beim Umschalten auf die MPEG-1-Decodierung können daher verschiedene Störungen des Höreindrucks auftreten. So kann es z. B. zu Lautstärkesprüngen kommen, da in der MPEG-1-Decodierung keine Pegelanhebung durchgeführt wird.

Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fehlerverschleierung bei Mehrkanaltonsignalen anzugeben. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 7 angegebene Vorrichtung gelöst.

Im Prinzip besteht das Verfahren zur Pegelanpassung von Mehrkanaltonsignalen, wobei aus den Mehrkanaltonsignalen encoderseitig durch eine Matrizierung Mono- oder Stereosignale und Zusatzsignale erzeugt werden und die Mono- oder Stereosignale gemäß einer ersten Codierungsnorm und die Zusatzsignale gemäß einer zweiten Codierungsnorm codiert werden und decoderseitig die Mono- oder Stereosignale und Zusatzsignale decodiert und invers matriziert werden, um wieder die Mehrkanaltonsignale zu erhalten, darin, daß bei der Detektion von Fehlern in den Zusatzsignalen ein Teil der Mehrkanaltonsignale auf die Mono- oder Stereosignale übergeblendet wird und/oder ein weiterer Teil der Mehrkanaltonsignale zu Null gesetzt wird.

Vorteilhaft werden die Mehrkanaltonsignale hierbei encoderseitig vor der Matrizierung abgeschwächt. Decoderseitig erfolgt dann vor der Überblendung der Mehrkanaltonsignale eine Pegelanhebung der Stereosignale, wobei die decoderseitige Pegelanhebung dann nach einiger Zeit wieder rückgängig gemacht wird.

Besonders vorteilhaft kann es hierbei sein, wenn die Pegelanhebung bei der Detektion von Fehlern über mehrere Frames rückgängig gemacht wird.

Es kann sich bei der ersten Codierungsnorm insbesondere um den MPEG-1-Standard und bei der zweiten Codierungsnorm insbesondere um den MPEG-2-Standard handeln.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß der Raumklang für den Wiedergaberaum berechnet wird, wobei die Pegelanhebung so durchgeführt wird, daß die Abweichung des Raumklanges vor und nach der Pegelanhebung minimal ist.

Ferner kann vorzugsweise im Mehrkanaltonfehlerfall auf ein Pseudo-Raumklangverfahren umgeschaltet bzw. übergeblendet werden.

Im Prinzip besteht die Vorrichtung zur Wiedergabe von Mehrkanaltonsignalen mit einem ersten Decoder zur Decodierung von Mono- oder Stereosignalen und einem zweiten Decoder zur Decodierung von Zusatzsignalen und einem inversen Matrizierer, dem die decodierten Signale zugeführt werden, um die Mehrkanaltonsignale zu erzeugen, darin, daß ein Umschalter vorgesehen ist, dem vom ersten Decoder die Mono- oder Stereosignale und vom zweiten Decoder ein Fehlersignal und von dem inversen Matrizierer die Mehrkanaltonsignale zugeführt werden, wobei beim Auftreten des Fehlersignals von den Mehrkanaltonsignalen auf die Mono- oder Stereosignale umgeschaltet wird.

Vorzugsweise ist hierbei der Umschalter vor dem decoderseitig vorhandenen Synthese-Filter angeordnet.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Einheit zur Pegelanhebung vorgesehen ist, durch die der Pegel des Mono- oder Stereosignals im Falle eines Fehlers angehoben wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ferner ein Timer vorgesehen ist, der ein Abschalten der Pegelanhebung durch die Einheit nach einiger Zeit ermöglicht.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, eine Einheit vorzusehen, durch die der aktuelle Raumklang berechnet wird, wobei dieser Wert der Einheit zur Pegelanhebung zugeführt wird.

Zeichnung

Anhand der Fig. 1 und 2 werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Diese zeigen Blockschaltbilder für zwei erfindungsgemäße Encoder-Decoder-Anordnungen.

Ausführungs-Beispiele

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Encoder-Decoder- Anordnung dargestellt. Die Mehrkanaltonsignale LS, L, C, R, RS werden zunächst einem Abschwächer A zugeführt. Durch diesen Abschwächer wird der Pegel der verschiedenen Audiokanäle abgesenkt, um eine Übersteuerung durch die nachfolgende Matrizierung M zu verhindern. Durch diese Matrizierung M werden Stereosignale L0 und R0 sowie weitere Mehrkanaltonsignale berechnet. Die Stereosignale L0 und R0 werden dann im Encoder ENC einem MPEG-1-Encoder EMPEG1, die restlichen Signale einem MPEG-2-Encoder EMPEG2 zugeführt. Nach der MPEG-Codierung und nachfolgendem Multiplexing durch den Multiplexer MUX werden die Audiosignale dann als Elementardatenstrom B übertragen. Nach der Übertragung wird dieser Bitstrom decoderseitig zunächst einem Demultiplexer DEMUX zugeführt. Die aufgeteilten Datenströme werden dann im Decoder DEC einem MPEG-1-Decoder DMPEG1 oder MPEG-2- Decoder DMPEG2 zugeführt. Die MPEG-decodierten Daten werden dann einer Einheit INVM zugeführt, in der die encoderseitige Matrizierung rückgängig gemacht wird. Das hierdurch erhaltene Mehrkanaltonsignal wird dann einer Einheit P1 zur Pegelanhebung zugeführt, um eine encoderseitige Pegelreduzierung rückgängig zu machen. Bevor nun diese Signale dem MPEG-Synthese-Filter SYNF zugeführt werden, passieren die Signale erfindungsgemäß zunächst einen Fehlerumschalter F. Dieser Fehlerumschalter wird durch eine Fehlermeldung, die ihm von MPEG-2-Decoder DMPEG2 zugeführt wird, aktiviert. Die Fehlermeldung wird hierbei ausgegeben, falls auf ein fehlerfreies Frame, welches bei MPEG 1152 Samples umfaßt, ein fehlerbehaftetes Frame folgt. In diesem Fall werden die dem Filter FIR zugeführten Signale durch den Fehlerumschalter F in folgender Weise umgeschaltet: Die Kanäle Left und Right werden von den MPEG-2-Signalen L und R auf die MPEG-1-Signale L0 und R0 umgeschaltet. Hierfür werden diese Signale von dem MPEG-1- Decoder nicht nur der inversen Matrix INVM sondern auch dem Fehlerumschalter F zugeführt. Weiterhin werden im Fehlerumschalter F die Kanäle Center, Links-Surround und Rechts-Surround auf den Wert 0 umgeschaltet. Die Umschaltung der verschiedenen Kanäle führt hierbei durch die erfindungsgemäße Anordnung des Fehlerumschalters vor dem Synthese-Filter SYNF zu einem Überblenden der Signale, so daß keine schlagartigen Lautstärkesprünge auftreten.

In Fig. 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Encoder- Decoder-Anordnung dargestellt, in der zusätzlich eine Pegelanhebung des MPEG-1-Datenstromes erfolgt. Die encoder- und decoderseitige Verarbeitung erfolgt hierbei wie in Fig. 1 beschrieben, zusätzlich ist jedoch decoderseitig noch eine Einheit zur Pegelanhebung P2 sowie optional ein Timer T zur Ansteuerung der Pegelanhebung vorgesehen. Neben den MPEG-1-Signalen wird der Einheit zur Pegelanhebung vom MPEG-2-Decoder ein Fehlersignal zugeführt, falls in den Mehrkanaltonsignalen ein Fehler auftritt. In diesem Fall wird, wie schon zu Fig. 1 beschrieben, im Fehlerumschalter F auf MPEG-1-Decodierung zurückgeschaltet. Zusätzlich erfolgt jedoch noch durch die Pegelanhebungseinheit P2 eine Pegelanhebung dieser Signale, um Lautstärkesprünge zu vermeiden oder zumindest zu vermindern. Da diese Pegelanhebung gelegentlich zu Übersteuerungen führen kann, kann sie, gesteuert durch den Timer T, langsam wieder rückgängig gemacht werden.

Ebenso kann eine timergesteuerte Pegelanhebung und -rückführung im folgenden Fall durchgeführt werden: Eine Fehlermeldung muß nicht zwangsläufig durch einen Übertragungsfehler verursacht sein. Statt dessen wird ein solches Fehlersignal im Mehrkanalteil auch als Unterscheidungsmerkmal von MPEG-1-Signalen und MPEG-2- Signalen genutzt. Tritt also ein Mehrkanalfehler über mehrere Frames auf, so ist davon auszugehen, daß ein MPEG- 1-Signal statt eines MPEG-2-Signals übertragen wird. Auch in diesem Fall kann die Pegelanhebung durch die Einheit P2 nach einigen Frames langsam oder aber auch schlagartig, z. B. bei Signalpausen, wieder abgeschaltet werden.

Die Erfindung kann für die Wiedergabe von digital codierten Audiosignalen genutzt werden, bei denen eine Mehrkanalton- Übertragung erfolgt oder vorgesehen ist. Hierbei kann es sich z. B. um eine MPEG-2-Codierung, aber ebenso auch um eine Dolby AC3-Codierung, handeln, zu der simulcast ein Stereo-/Monosignal geschickt wird. Die Wiedergabe kann hierbei durch verschiedenste Audio-Wiedergabegeräte, wie z. B. DVD-Spieler, Computer mit Soundkarten, Radio- oder Fernsehempfänger, erfolgen.

Claims

1. Verfahren zur Pegelanpassung von Mehrkanaltonsignalen, wobei aus den Mehrkanaltonsignalen encoderseitig durch eine Matrizierung Mono- oder Stereosignale und Zusatzsignale erzeugt werden und die Mono- oder Stereosignale gemäß einer ersten Codierungsnorm und die Zusatzsignale oder alle Kanäle gemäß einer zweiten Codierungsnorm codiert werden und decoderseitig die Mono- oder Stereosignale und Zusatzsignale decodiert und invers matriziert oder alle Kanäle decodiert werden, um wieder die Mehrkanaltonsignale zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Detektion von Fehlern in den Zusatzsignalen ein Teil der Mehrkanaltonsignale auf die Mono- oder Stereosignale übergeblendet wird und/oder ein weiterer Teil der Mehrkanaltonsignale zu Null gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkanaltonsignale encoderseitig vor der Matrizierung abgeschwächt werden und decoderseitig vor der Überblendung der Mehrkanaltonsignale eine Pegelanhebung der Stereosignale erfolgt, wobei die decoderseitige Pegelanhebung nach einiger Zeit wieder rückgängig gemacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelanhebung bei der Detektion von Fehlern über mehrere Frames rückgängig gemacht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der ersten Codierungsnorm um den MPEG-1-Standard und bei der zweiten Codierungsnorm um den MPEG-2-Standard handelt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Raumklang für den Wiedergaberaum berechnet wird, wobei die Pegelanhebung so durchgeführt wird, daß die Abweichung des Raumklanges vor und nach der Pegelanhebung minimal ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Mehrkanaltonfehlerfall auf ein Pseudo-Raumklangverfahren umgeschaltet/übergeblendet wird.

7. Vorrichtung zur Wiedergabe von Mehrkanaltonsignalen mit einem ersten Decoder (DMPEG1) zur Decodierung von Mono- oder Stereosignalen und einem zweiten Decoder (DMPEG2) zur Decodierung von Zusatzsignalen und einem inversen Matrizierer (INVM), dem die decodierten Signale zugeführt werden, um die Mehrkanaltonsignale zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (F) vorgesehen ist, dem vom ersten Decoder (DMPEG1) die Mono- oder Stereosignale; vom zweiten Decoder (DMPEG2) ein Fehlersignal und von dem inversen Matrizierer (INVM) die Mehrkanaltonsignale zugeführt werden, wobei beim Auftreten des Fehlersignals von den Mehrkanaltonsignalen auf die Mono- oder Stereosignale umgeschaltet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (F) vor dem decoderseitig vorhandenen Synthese-Filter (SYNF) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einheit zur Pegelanhebung (P2) vorgesehen ist, durch die der Pegel des Mono- oder Stereosignals im Falle eines Fehlers angehoben wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Timer (T) vorgesehen ist, der ein Abschalten der Pegelanhebung durch die Einheit (P2) nach einiger Zeit ermöglicht.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einheit vorgesehen ist, durch die der aktuelle Raumklang berechnet wird, wobei dieser Wert der Einheit zur Pegelanhebung (P2) zugeführt wird.