DE3638922A1 - Verfahren zum uebertragen digitalisierter stereofoner tonsignale - Google Patents

Verfahren zum uebertragen digitalisierter stereofoner tonsignale

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Verfahren sind allgemein bekannt.
Bei digitalen stereofonen Tonsignalübertragungen können die beiden empfangenen Tonsignale bei starken Störungen der Rundfunkübertragungskanäle nach Aus­ schöpfen aller Möglichkeiten der Fehlererkennung, Fehlerkorrektur und ggf. Fehlerverschleierung nicht mehr decodierbar sein. Die Folge ist ein sehr rascher Übergang von noch möglichem Empfang zur Stummschaltung des Empfängers.
Dieses Verhalten ist häufig unerwünscht, zum Bei­ spiel bei Empfang digital codierter Tonsignale in einem Funkfeld, dessen Eigenschaften sich häufig stark und meist kurzfristig ändern wie z.B. in einem fahren­ den Kraftfahrzeug.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß auch dann, wenn die Tonsignalüber­ tragung stark in ihrer Qualität eingeschränkt wird, die übertragenen Tonsignale als solche noch erkennbar bleiben, insbesondere soweit, daß bei Sprachübertra­ gung der Text noch verständlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung findet Anwendung bei einer digitalen stereofonen Tonsignalübertragung mit mindestens zwei voneinander getrennt codierten Tonsignalen. Dies trifft z. Zt. zu für alle bekannten stereofonen Systeme, wie Intensitäts- und Laufzeitstereofonie, kopfbezogene Stereofonie, nicht matrizierte Quadro­ fonie, Eidofonie und andere.
Die Erfindung macht sich bestimmte Eigenschaften des Gehörsinns nutzbar. Sowohl Richtungs- und Entfernungs­ wahrnehmungen einer oder mehrerer Schallquellen wie auch die Wahrnehmung von Raumeindrücken, also pauscha­ ler Größen eines Schallfeldes, wie z.B. Nachhall, Diffusität etc., unterliegen einer Trägheit. Diese Wahrnehmungen kommen erst nach einer (unterschiedli­ chen) Mindestzeit des Zuhörens zustande, was umge­ kehrt bedeutet, daß diese Wahrnehmungen auch nicht beliebig schnell wechseln können.
Daraus folgt, daß kurzzeitige Änderungen der Dar­ stellung von Richtungen und Entfernungen von Schall­ quellen sowie eines Raumeindrucks in stereofon wieder­ gegebenen Signalen dann unhörbar bleiben, wenn sie diese Mindestzeiten unterschreiten und auch nicht zu häufig auftreten. Lassen sich diese beiden Bedingungen nicht einhalten, läßt sich bei richtiger Anwendung der beschriebenen Maßnahmen immerhin noch eine mono­ fone Wiedergabe erzielen.
Diese Maßnahmen führen
  • - in einem ersten Stadium zu keinen wahrnehmbaren Änderungen bei der stereofonen Wiedergabe
  • - in einem zweiten Stadium zu einem mehr oder weniger ausgeprägten Zwischenzustand zwischen stereofoner und monofoner Wiedergabe
  • - in einem dritten Stadium zu einer nahezu monofonen Wiedergabe.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer empfangssei­ tigen Verarbeitungsschaltung.
Eigenheiten des dargestellten Beispiels sind:
  • - Das stereofone Signal besteht aus zwei Tonsignalen (links (l) und rechts (r))
  • - bei der Aussendung des 2-kanaligen stereofonen Signals ist ein Kanal (r) gegen den anderen ver­ zögert worden
  • - die digitale Information liegt in zwei getrennten Bitströmen vor (a l und a r )
  • - die digitale Information liegt in einer bitsparenden Codierung vor.
Werden einzelne Parameter anders gewählt - z.B. mehr als zwei Tonsignale oder nur ein serieller Datenstrom - so ändern sich bestimmte Verarbeitungsschritte entsprechend.
Das digitale, stereofone Tonsignal mit dem voreilenden Linksanteil a l und dem nacheilenden Rechtsanteil a r wird zunächst dadurch synchronisiert, daß der Linksanteil a l in einer Verzögerungsstufe 1 um den Betrag t 1 verzögert wird, so daß die senderseitig eingeführte Zeitdifferenz zwischen den beiden Anteilen a l und a r ausgeglichen ist. Diese Zeitdifferenz zwischen den stereofonen Signalanteilen hat den Vorteil, daß Störun­ gen auf der Übertragungsstrecke, die zu einem gleichzei­ tigen völligen Ausfall beider Signalanteile führen, dann erheblich gemildert oder ganz ausgeglichen werden können, wenn die Ausfallzeit der Verzögerungszeit t 1 ist. Solche Störungen treten bei mobilem Empfang häufig auf, z.B. beim Durchfahren von Brücken oder Gebieten mit erheblicher Minderung der nutzbaren Feldstärke des RF-Signals auf Grund von Mehrwegeausbreitungen.
Diese Maßnahme ist sehr nützlich, setzt aber das Ein­ fügen einer Zeitdifferenz auf der Sendeseite voraus. Die im folgenden beschriebenen weiteren Maßnahmen be­ ziehen sich dagegen nur auf den Empfänger; sie sind im übrigen nicht an eine sendeseitig eingefügte Zeitdiffe­ renz gekoppelt und können demgemäß auch ohne diese durchgeführt werden.
In einer darauffolgenden Detektionsstufe 2 zur Verarbei­ tung der beiden Signalanteile a l und a r wird für jeden Anteil getrennt eine Fehlererkennung, Fehlerkorrektur und ggfs. Fehlerverschleierung nach Maßgabe des hierfür verwendeten Codes vorgenommen. Ferner wird in der Detektionsstufe 2 eine Information über den Pegelzeit­ verlauf der Tonsignale extrahiert, z.B. der mitüber­ tragene Skalenfaktor. In einem weiteren Funktionsab­ schnitt der Detektionsstufe 2 werden die Informationen über den Pegelzeitverlauf und das Ausmaß der Fehlerbe­ handlung, insbesondere das Auftreten von Überlastungen des Fehlerschutzcodes, zusammengefaßt und an eine Auswertungs-, Entscheidungs- und Steuerstufe 6 weitergeleitet.
Die fehlerbehandelten digitalen Signalanteile b l und b r , die in bitsparender Codierung vorliegen, werden in einer Normwandlerstufe 3 linear umcodiert, so daß nun­ mehr stereofone Signalanteile c l und c r in einer ein­ fachen Form (z.B. 16 bit/linear) vorliegen, die leicht in den zugeordneten Verarbeitungsstufen 8 bzw. 8 und 7 im Sinne von Verzögern, Umblenden, Pegelanpassen und dgl. verarbeitet werden können. Diese Signalanteile c l und c r werden jeweils einer weiteren Verzögerungsstufe 5 zugeführt, deren Verzögerungszeit t 2 entsprechend der erforderlichen Dauer der Verarbeitung der Signalanteile c l und c r in der Auswerte- und Steuerstufe 6 bemessen ist. Damit wird erreicht, daß vor Eintreffen der Signal­ anteile c l und c r in der jeweiligen Verarbeitungsstufe 8 die Auswertungs-, Entscheidungs- und Steuerstufe 6 in der Lage ist, über einen hinreichend langen Zeitraum die Informationen über die digitalen stereofonen Signalan­ teile auszuwerten und hieraus entsprechende Steuerbe­ fehle für die Verarbeitungsstufen 8 abzuleiten. Diese Verarbeitungsdauer setzt sich aus der Zeit für das Aus­ und Einblenden und die Zeit der Übernahme des digitalen Signalanteils aus dem jeweils anderen Kanal bzw. dem eigenen verzögerten Kanal zusammen. Bei lang andauern­ den Störungen können diese Zeiten auch mehrmals anfallen, wobei die Gesamtzeit bis zu 200 ms betragen kann.
Nach Durchlaufen der zugeordneten Verzögerungsstufe 5 gelangen die Signalanteile d l und d r auf folgenden Wegen zu den zugeordneten Verarbeitungsstufen 8 l und 8 r :
  • 1. d l auf direktem Wege an Eingang 802 der Stufe 8 l ;
  • 2. d l über eine Verzögerungsstufe 7 der Verzögerungs­ zeit t 3 als Signal e l an Eingang 801 an Stufe 8 l ;
  • 3. d l auf direktem Wege an Eingang 804 der Stufe 8 r ;
  • 4. d r auf direktem Wege an Eingang 805 oder Stufe 8 r ;
  • 5. d r über eine Verzögerungsstufe 7 mit der Verzöge­ rungszeit t 3 an Eingang 806 der Stufe 8 r ;
  • 6. d r auf direktem Wege an Eingang 803 der Stufe 8 l .
In der Verarbeitungsstufe 8 l werden die folgenden digi­ talen Tonsignalbearbeitungen nach Maßgabe der Steuer­ befehle von der Auswertungs-, Entscheidungs- und Steuer­ stufe 6 ausgeführt:
Entweder:Die Signale an den Eingängen 802 bleiben unbeeinflußt und werden direkt den zugeordneten D/A-Wandlern zugeführt. Oder:Der Signalanteil an Eingang 802 der Stufe 8 l wird ausgeblendet und statt dessen wird
entweder der Signalanteil d r vom Eingang 803
oder der Signalanteil e l von Eingang 801 eingeblendet,
oder es wird nichts eingeblendet (Stummschaltung).
Entsprechendes gilt für die Funktion der Verarbeitungs­ stufe 8 r .
Zusätzlich werden die Pegel der eingeblendeten Signal­ anteile nach Maßgabe entsprechender Steuerbefehle der Stufe 6 angehoben, beibehalten oder abgesenkt.
Ferner wird nach Beendigung einer detektierten Störung - ebenfalls nach Maßgabe entsprechender Steuerbefehle der Stufe 6 - der eingeblendete (Ersatz)-Signalanteil wieder ausgeblendet und der nunmehr wieder ungestörte Signalanteil (d l in Stufe 8 l bzw. d r in Stufe 8 r ) wieder eingeblendet.
Die am Ausgang der Stufen 8 vorliegenden digitalen Tonsignalanteile f l und f r werden den zugeordneten Digital/Analogwandlern 9 zugeführt, an deren Ausgänge analoge Tonsignale l bzw. r für die Wiedergabe über Lautsprecher oder Kopfhörer vorliegen.
Die Verzögerungszeit t 3 der Stufen 7 ist variabel und richtet sich nach Vorgaben der Stufe 6. Sie ist erforderlich, wenn ein durch die Auswerte-, Entscheidungs- und Steuerstufe 6 vorgegebener Signalzeitabschnitt wiederholt werden soll. Die Variabilität ist erforderlich, um die Dauer des Zeitabschnittes unterschiedlich festlegen zu können. Die Variabilität kann auch dadurch erreicht werden, daß jede Verzögerungsstufe 7 verschiedene feste Verzögerun­ gen erzeugt, die der Stufe 8 zur Auswahl zur Verfügung stehen.
In der Stufe 6 werden folgende Informationen aufgenommen, gespeichert, ausgewertet und zu Steuersignalen an die Stufen 8 l , 8 r und ggfs. auch an die Stufen 7 verarbei­ tet:
  • 1. Von Stufe 2 Informationen über die Überlastung des Fehlerschutzes, über Beginn, Dauer sowie Ende der Überlastung.
  • 2. Von Stufe 2 laufende Informationen über die Pegelzeitverläufe der ursprünglich analogen und dann für die Übertragungszwecke digitalisierten stereofonen Signalanteile.
  • 3. Von einem die Signalanteile c r und c l auswerten­ den Korrelationsmesser 4 Informationen über den Korrelationsgrad der einzelnen Signalanteile des stereofonen Gesamtsignals.
Die von der Stufe 6 abgegebenen Steuersignale bestimmen, wie schon erwähnt:
  • - Anfang und Ende von Ein- und Ausblendungen
  • - Pegelveränderungen
  • - Auswahl der Ersatzsignale oder Stummschaltung
  • - Wahl der Verzögerungszeit t 3 in Abhängigkeit von der Dauer einer detektierten Störung.

Claims (8)

1. Verfahren zum Übertragen digitalisierter, stereo­ foner Tonsignale über störbehaftete Rundfunkkanä­ le, bei dem empfangsseitig Übertragungsfehler de­ tektiert und ggfs. korrigiert oder verschleiert werden, dadurch gekennzeich­ net, daß im Falle solcher Störungen, die we­ der korrigiert noch verschleiert werden können, der gestörte Signalabschnitt durch einen zeit­ gleichen, ungestörten Signalabschnitt aus einem anderen Kanal des stereofonen Gesamtsignals er­ setzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des übernommenen Tonsignalabschnitts an den Pegel des gestörten Signals angeglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Pegelangleich ein Referenzsignal des gestörten Signals, z.B. ein mitübertragener Ska­ lenfaktor, herangezogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer notwendigen, sehr starken Erhöhung des Pegels des einzufügenden Signals der dem gestörten Signalabschnitt voran­ gegangene Signalabschnitt in demselben Kanal eingefügt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer notwendigen, sehr starken Erniedrigung des Pegels des einzufügenden Signals für die Dauer der Störung kein Signal ein­ gefügt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einfügung an ihren Übergängen gleitend im Sinne einer Ein- und Aus­ blendung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das eine Signal gegen­ über dem anderen Signal um eine beträchtliche Zeit bei der Aussendung verzögert wird (ca. 500 ms) und daß diese Verzögerung der beiden Signale im Empfänger durch Verzögern des voreilenden Signals wieder ausgeglichen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß im Falle einer Korre­ lation beider Signale nahe dem Wert Null der dem gestörten Signalabschnitt vorangegangene Signal­ abschnitt in demselben Kanal eingefügt wird.
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