DE4035207A1

DE4035207A1 - Masking of burst type errors in PCM digital audio signals - expanding signal section in time domain followed by smooth bending and recombination of signals

Info

Publication number: DE4035207A1
Application number: DE19904035207
Authority: DE
Inventors: Marc Dipl Ing Barberis
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 1992-05-07

Abstract

An audio signal transmitted in digital form has a periodic pattern and within a specific interval (F) can contain distortions resulting in errors. A masking process is used to eliminate the signal distortion section (C) from the signal. On either side of the section there are regions defined as blending periods that allow a smooth transition to be obtained. Over the blending periods the signals are linearly weighted (d) to allow a smooth recombination to be obtained and an accurate reproduction of the original is achieved. USE/ADVANTAGE - E.g. for satellite radio broadcasting. Improved correction quality without introduction of noise.

Description

Bei der Übertragung oder Speicherung eines digitalen Audiosi gnals treten statistisch verteilt auch solche Störungen auf, die trotz vieler Korrektureinrichtungen bei der Wiedergabe stark hörbar werden können. Mehrere Möglichkeiten stehen zur Verfügung, um die verlorene Information wieder herzustellen.When transferring or storing a digital audio Such disturbances also occur statistically distributed, which despite many correction devices during playback can be very audible. There are several options Available to restore the lost information.

Bei PCM-Tonsignalen z. B. können einige Samples gestört und durch eine Interpolation mit den vorhandenen Samples ohne Verschlechterung der Qualität rekonstruiert werden. Andere Signale werden jedoch mit einem niedrigeren Aufwand übertra gen. Um die Datenrate zu verringern, benutzt die heutige Technik zur Datenreduktion Block-orientierte Kodierungen (subband-coding, transform-coding). Für diesen Fall werden Korrekturverfahren entwickelt, die eine bestimmte Anzahl von Fehlern durch hinzugefügte Redundanz korrigieren können. Wenn die Fähigkeit solch eines Verfahrens wegen zahlreicher Störungen überschritten wird, geht der ganze betroffene Block verloren. Daraus entsteht der Verlust von Hunderten aufeinanderfolgenden Abtastwerten. Die einzige Lösung be steht dann darin, eine Fehlerverschleierung durchzuführen.For PCM audio signals such. B. some samples can be disturbed and through an interpolation with the existing samples without Deterioration in quality can be reconstructed. Other However, signals are transmitted with less effort To reduce the data rate, use today's Data reduction technology Block-oriented coding (subband coding, transform coding). For this case Correction procedures developed that a certain number of Can correct errors by adding redundancy. If the ability of such a procedure because of numerous Interference is exceeded, the whole affected goes Block lost. This results in the loss of hundreds successive samples. The only solution be is then to conceal an error.

Ein Ansatz zur Verschleierung der oben beschriebenen Fehler, ist das Verfahren zur Verringerung der Wahrnehmbarkeit von Fehlern in einem digitalen Audiosignal nach der EP 01 85 692. An approach to disguise the errors described above, is the process of reducing the noticeability of Errors in a digital audio signal according to EP 01 85 692.

Bei dieser EP wird gemäß der erfindungsgemäßen Lösung der Signalabschnitt, in dem das Signal gestört ist, eliminiert, d. h. die Abtastwertfolge kurz vor Beginn der Fehlerzeit wird mit der ungestörten Abtastwertfolge kurz nach Ende der Fehlerzeit fortgesetzt. Die ungestörten Signalabschnitte au ßerhalb der Fehlerzeiten werden also etwa um die Fehlerzeit zu einem lückenlosen Signal zusammengezogen. Auf die Informa tion des Signals während der Fehlerzeit wird vollkommen verzichtet. Anschließend wird das Signal wieder entsprechend der Kontaktionslänge gedehnt.In this EP the Signal section in which the signal is disturbed is eliminated, d. H. the sample sequence shortly before the start of the error time with the undisturbed sample sequence shortly after the end of the Error time continued. The undisturbed signal sections au So outside of the error times are around the error time contracted into a seamless signal. On the informa tion of the signal during the error time becomes perfect waived. Then the signal becomes corresponding again the contact length stretched.

Die Eliminierung der Fehlerzeit, d. h. die zeitliche Zusam menschiebung der Signale verändert die Zeitbasis der gesam ten Tondarbietung; denn diese wird etwa um die Summe aller Fehlerzeiten verkürzt. Das lückenlose Zusammenziehen von Si gnalteilen wird oft auch über einen längeren Zeitraum vom menschlichen Ohr nicht wahrgenommen. Die Wahrnehmbarkeit sol cher Zusammenziehungen und die damit verbundene Störwirkung ist auf jeden Fall geringer als bei einer bekannten Stumm schaltung, bei der jeweils das Signal während der Fehlerzeit ausgetastet ist. Gemäß der EP 01 85 692 wird das Audiosignal laufend einer Analyseschaltung zugeführt. Diese ermittelt, ob es sich jeweils um einen periodischen oder um eine nicht periodischen (regellosen) Signalabschnitt handelt. Eine sol che Analyseschaltung enthält vorzugsweise einen sogenannten Pitch-Detektor, z. B. nach der AMDF-Methode (Vergleiche Be schreibung "Average Magnitude Funktion Pitch Ectractor" von Myron J. Ross et al. auf den Seiten 353 bis 362 "IEEE Tran sactions on Acoustic, Speech, and Signal Processing", Band ASSP-22, Nr. 5, Oktober 1974).The elimination of the error time, i. H. the time together Shifting the signals changes the overall time base ten sound performance; because this is about the sum of all Shortened error times. The complete contraction of Si Signal parts are often used over a longer period of time not perceived by the human ear. The perceptibility sol contractions and the associated disruptive effect is definitely less than a known mute circuit, in each case the signal during the error time is blanked out. According to EP 01 85 692, the audio signal continuously fed to an analysis circuit. This determines whether it is periodic or not periodic (random) signal section. A sol che analysis circuit preferably contains a so-called Pitch detector, e.g. B. according to the AMDF method (compare Be spelling "Average Magnitude Function Pitch Ectractor" by Myron J. Ross et al. on pages 353 to 362 "IEEE Tran "Actions on Acoustic, Speech, and Signal Processing", Volume ASSP-22, No. 5, October 1974).

Während eines nicht-periodischen und damit regellosen und rauschartigen Signalabschnittes ist in dem Signal keine Peri odendauer erkennbar. Bei einem solchen Signal kann der erste fehlerhafte Abtastwert durch den nächsten nicht gestörten Abtastwert ersetzt werden, so daß alle Abtastwerte nach dem Fehler exakt um die Anzahl der fehlerhaften Abtastwerte, d. h. um die Dauer des Fehlers verschoben sind. Gemäß der oben genannten EP 01 856 392 erfolgt der Übergang zwischen den Si gnalabschnitten vor und nach der Fehlerzeit vorzugsweise an Nullstellen des Signals, wobei die Nulldurchgänge der beiden Signale gleiche Nulldurchgangsrichtung aufweisen.During a non-periodic and therefore random and noisy signal section is no peri in the signal recognizable by duration. With such a signal, the first incorrect sample by the next undisturbed Sample are replaced so that all samples after the Errors exactly by the number of incorrect samples, i. H. are delayed by the duration of the error. According to the above mentioned EP 01 856 392 the transition between the Si gnal sections before and after the error time preferably on Zeroing the signal, with the zero crossings of the two Signals have the same zero crossing direction.

Bei einem periodischen oder stimmhaften Signal ist in dem Signal eine Periodendauer erkennbar (Pitch). Bei einem sol chen Signal erfolgt zusätzlich zu den Bedingungen bei einem nichtperiodischen Signal der Abbruch des Signals vor der Feh lerzeit und der Einsatz des Signals nach der Fehlerzeit an der gleichen Stelle relativ zum jeweiligen Anfang einer Peri ode. Das bedeutet, daß das Zeitintervall, um den die Abtast wertfolgen vor und nach dem Fehler zeitlich zusammengezogen werden, gleich einem ganzzeiligen Vielfachen der Periodendau er ist. Die Vorziehung eines ungestörten Signals nach einer Fehlerzeit bzw. ein zeitlicher Vorgriff auf ein an sich erst später kommendes Signal ist bei der digitalen Übertragungs technik möglich, wenn die digitalen Signale zunächst in ei nem Pufferspeicher eingelesen werden. Mit diesem Speicher ist es möglich, bei einer Störung zur Realisierung der Erfin dung ohne Verzögerung auf Signalwell-Abtastwerte überzuge hen, die an sich in etwa um die Dauer der Fehlerzeit ist, später liegen. In Abhängigkeit vom Speicherfüllzustand kann der Speicher nach dem Überspringen eines Adressbereiches durch Änderung des Einlesetaktes aufgefüllt werden. Das Ver fahren ist also bei Aufzeichnungsgeräten mit steuerbaren Ein lesetakt als auch für Übertragungsverfahren mit festem Einle setakt (z. B. Satellitenrundfunk, Broadcast) einsetzbar.In the case of a periodic or voiced signal, the Signal recognizes a period (pitch). With a sol Chen signal is in addition to the conditions at a non-periodic signal the termination of the signal before the mis time and the use of the signal after the error time the same place relative to the beginning of a peri ode. This means that the time interval over which the sample Sequences of values before and after the error are equal to a full-line multiple of the period he is. The preference of an undisturbed signal after a Error time or an anticipation of a time in itself later signal is in the digital transmission technology possible if the digital signals are initially in egg be read in a buffer memory. With this store it is possible in the event of a disruption to realize the Erfin to signal wave samples without delay hen, which in itself is about the duration of the error time, lie later. Depending on the memory fill status the memory after skipping an address range be filled up by changing the reading cycle. The Ver So driving is with recorders with controllable on reading cycle as well as for transmission methods with fixed insertion setakt (e.g. satellite broadcasting, broadcast) can be used.

Um Zeitprobleme zu vermeiden, ist in der EP 01 85 692 vorgese hen, das dem Signalspeicher entnommene Signal in Abschnitten vor oder nach dem gestörten Abschnitt in einer in der Zeit achse etwa um die Länge des eliminierten Zeitsignalteils be züglich des in den Signalspeicher eingegebenen Signals zu dehnen. Dabei werden verschiedene Möglichkeiten zur Dehnung des Signals vorgeschlagen wie z. B. die Verlängerung von Si gnalpausen eines Tonsignals, daß Signaldehnungen nur in re gellosen (Rauschen) Signalteilen beginnen und in denselben oder in einem anderen regellosen Signalteil enden, daß in periodischen Signalen die Dehnung konstant ist oder nur ge ringe Änderungen aufweist, daß die Signaldehnung mechanisch durch Interpolation erfolgt, oder daß an der Stelle des eli minierten Signalteiles Signalteile vor oder nach dem Signal wiederholt werden. Die Dehnung des Signals erfolgt also vor zugsweise in regellosen Signalteilen.To avoid time problems, EP 01 85 692 provides for this hen, the signal taken from the latch in sections before or after the disturbed section in one in time axis about the length of the eliminated time signal part regarding the signal input to the latch stretch. There are different ways to stretch the signal proposed such. B. the extension of Si gnalpausen a sound signal that signal stretches only in right dull (noise) signal parts begin and in the same or end in another random signal part that in periodic signals the strain is constant or only ge Rings changes that signal stretching is mechanical by interpolation, or that in place of the eli mined signal part signal parts before or after the signal be repeated. The signal is therefore stretched before preferably in random signal parts.

Bei der Verarbeitung von mehreren zeitlich kohärenten Signa len, z. B. zwei Stereo-Tonsignalen wird vorgeschlagen, zur Vermeidung von verursachten Laufzeitfehlern, an einem Signal erforderliche Signalzusammenziehung innerhalb einer ver gleichsweise geringen Zeit aus zu einer gleich langen, den Zeitversatz kompensierenden Zusammenziehung im anderen Si gnal durchzuführen. Diese kompensatorische Zusammenziehung im nicht betroffenen Signal wird zweckmäßiger Weise in einem nicht periodischen Abschnitt dieses Signales erfolgen.When processing several time-coherent Signa len, e.g. B. two stereo sound signals is proposed for Avoidance of runtime errors caused on a signal required signal contraction within a ver equally short time from an equally long time Time offset compensating contraction in the other Si gnal to perform. This compensatory contraction in the signal not affected is expediently in a non-periodic section of this signal.

Die Qualität dieser beschriebenen Lösung ist nur bei bestimm ten Anzahlen von Signalstörungen befriedigend. Häufig ver sagt das Verfahren auch völlig. Außerdem gibt der beschriebe ne Vorschlag zur Einfügung von Abtastwerten kein gutes Ergeb nis.The quality of this solution described is only determined by satisfactory numbers of signal interference. Often ver says the procedure completely. In addition, there is the description ne suggestion to insert samples not a good result nis.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Qualität der Korrek tur zu verbessern, die wiederum keine wahrnehmbare Störung verursachen darf. Außerdem sollen auftretende burstartige Fehler möglichst unwahrnehmbar gemacht werden. It is therefore an object of the invention to ensure the quality of the correction tur to improve, which in turn is not a noticeable disturbance may cause. In addition, occurring burst-like Mistakes are made as imperceptible as possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with a method Claim 1 solved. Advantageous further developments are in the Subclaims described.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, die Einfügung von Abtastwerten in ein digitales Audiosignal nicht in Signaltei len vorzunehmen, die in der Regel nicht periodisch sind, son dern die Einfügung von Abtastwerten in Signalteilen, die ei ne zeitliche Regelmäßigkeit aufweisen, durchzuführen. Mit zeitlicher Regelmäßigkeit ist insbesondere die Existenz der Grundfrequenz und die nahezu Konstanz der Amplitude gemeint. Von der einfachen Ausblendung eines Fehlers und dem einfa chen Ansetzen des Bereichs nach dem Fehler an dem Bereich vor dem Fehler löst sich die Erfindung völlig. Statt die zwei fehlerfreien Signalstücke einfach aneinander zu setzen, führt man eine Überblendung der Signalteile durch.The invention is based on the knowledge that the insertion of Samples in a digital audio signal not in signal part len, which are usually not periodic, son the insertion of samples in signal parts, the egg ne regularity to perform. With Regularity is particularly the existence of the Fundamental frequency and the almost constant amplitude are meant. From the simple hiding of an error and the simple Fixing the area after the error on the area the invention completely resolves before the error. Instead of that simply put two error-free signal pieces together, one fades the signal parts.

Zur Dehnung oder Aufweitung des Audiosignals sieht das Ver fahren folgende Schritte vor:Ver. Sees the expansion or expansion of the audio signal do the following:

a) In an area in which the audio signal is a temporal The Au is regularity - that is, voiced diosignal separated into a first part and a second Part, both parts of the Si than an identical, overlapping area sen, which is called the overlap length below.
b) The second part is timed compared to the first part shifted, whereby the overlap length is shortened.
c) The first and the second part of the signal are by means of Cross-fading reunited along the overlap.

Vorzugsweise erfolgt die Überblendung mittels einer linearen Gewichtung der beiden überlappenden Signalteile, wobei die Überlappungslänge in etwa 800-1000 Abtastwerte umfaßt (Ab tastfrequenz 44-48 kHz).The cross-fading is preferably carried out by means of a linear one Weighting of the two overlapping signal parts, the Overlap length includes approximately 800-1000 samples (Ab duty cycle 44-48 kHz).

Weiterhin wird ein Verfahren zur zeitlichen Zusammenziehung des Audiosignals vorgeschlagen, das sich unter anderem durch die Überblendung von 2 Signalteilen auszeichnet. Bei diesem Verfahren zur Verschleierung von burstartigen Fehlern in ei nem Audiosignal, bei dem während einer Fehlerzeit eine mit anderen Mitteln nicht korrigierbare Signalstörung auftritt und die während der Fehlerzeit auftretenden Signale elimi niert werden, wobei im Sinne einer zeitlichen lückenlosen Zusammenziehung der ungestörten Signalabschnitte vor und nach der Signalstörung hieraus die Signalwerte am Beginn (A) der Fehlerzeit (F) ohne zeitliche Unterbrechung mit den Si gnalwerten (A) ab dem Ende (B) der Fehlerzeit (F) fortge setzt werden und die zeitliche Zusammenziehung im digitalen Signalweg erfolgt, ist dadurch gekennzeichnet, daß Signaltei le am Beginn (A) der Fehlerzeit (F) mit Signalteilen am Ende (B) der Fehlerzeit (F) überblendet werden.Furthermore, a procedure for temporal contraction of the audio signal proposed, which is characterized inter alia by distinguishes the fading of 2 signal parts. With this Method for concealing burst-like errors in egg nem audio signal, with which during an error time other means non-correctable signal interference occurs and the elimi signals occurring during the error time be kidneyed, in the sense of a timeless gap Contraction of the undisturbed signal sections before and after the signal disturbance from this the signal values at the beginning (A) the error time (F) without interruption with the Si signal values (A) from the end (B) of the error time (F) be set and the temporal contraction in the digital Signal path takes place, is characterized in that Signaltei le at the beginning (A) of the error time (F) with signal parts at the end (B) the error time (F) can be faded.

Die Überblendungslänge ist dabei festgelegt, vorzugsweise umfaßt sie einen Bereich von 300-2000 Abtastwerten (44 kHz). Auch hier ist eine lineare Gewichtung der beiden Si gnalteile bei der Überblendung vorteilhaft.The fade length is fixed, preferably it covers a range of 300-2000 samples (44 kHz). Here, too, is a linear weighting of the two Si gnal parts advantageous when fading.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. In the Drawings represent:

Fig. 1(a-e) Zeitverläufe bei der Zusammenziehung eines burstartig gestörten Signals. Fig. 1 (ae) time profiles in the contraction of a burst-like disturbed signal.

Fig. 2(a-d) Zeitverläufe zur Dehnung eines zeitlich zusam mengezogenen Signals. Fig. 2 (ad) time profiles for the expansion of a temporally contracted signal.

Fig. 1 zeigt in 5 Schritten a-e eine der Grundfrequenz ent sprechende Fehlerverschleierung mit Überblendung und zeitli cher Zusammenziehung eines digitalen Audiosignals. Fig. 1a zeigt ein ungestörtes, periodisches also zeitlich regelmäßi ges, Audiosignal mit der Periodendauer T = Pitch (p). Ein solches Signal kann in einer Analyseschaltung mit einem Pi tch-Detektor als periodisches Signal erkannt werden. Fig. 1 shows in 5 steps ae an error concealment corresponding to the fundamental frequency with cross-fading and contraction of a digital audio signal. Fig. 1a shows an undisturbed, periodic, ie temporally regular, audio signal with the period T = pitch (p). Such a signal can be recognized as a periodic signal in an analysis circuit with a pitch detector.

Fig. 1b zeigt das Signal gemäß Fig. 1a mit einer Störung während einer Fehlerzeit F. In Fig. 1b ist angenommen, daß das Signal während der Fehlerzeit F stummgeschaltet ist. FIG. 1b shows the signal according to FIG. 1a with a disturbance during an error time F. In FIG. 1b it is assumed that the signal is muted during the error time F.

Gemäß Fig. 1c wird die Auswertung des Signal vor der Fehler zeit F im Punkt A unterbrochen. Der Abstand des Punktes A zum Beginn der Fehlerzeit F entspricht der Überblendungslän ge, die hier festgelegt ist. Entsprechend der Grundfrequenz des Signals wird ein herauszuschneidender Teil festgelegt. Diese herausgeschnittenen Samples werden vollständig elimi niert. Das Ende des herauszuschneidenden Bereichs wird mit dem Punkt B markiert, der auch gleichzeitig den Anfang des nachfolgend ungestörten Signals zeigt. Vom Punkt B ab wird entsprechend der Überblendungslänge vom Punkt A bis zur Feh lerzeit F ebenfalls eine Überblendungslänge festgelegt, die der Überblendungslänge von A bis zur Fehlerzeit entspricht.Referring to FIG. 1c, the evaluation of the signal is interrupted before the error time F at the point A. The distance from point A to the start of the error time F corresponds to the cross-fade length, which is defined here. A part to be cut out is determined according to the fundamental frequency of the signal. These cut-out samples are completely eliminated. The end of the area to be cut out is marked with point B, which at the same time also shows the beginning of the signal which is subsequently undisturbed. From point B onwards, in accordance with the cross-fading length from point A to fault time F, a cross-fading length is also determined which corresponds to the cross-fading length from A to fault time.

Gemäß Fig. 1d werden die Punkte A und B mit den entsprechen den Signalteilen und entlang der Überblendungslänge überein ander gelegt und mittels einer linearen Gewichtung überblen det und somit wieder zu einem ungestörten Signal vereinigt (Fig. 1e). Wie aus der Darstellung eindeutig zu entnehmen, ist durch dieses Fehlerverschleierungsverfahren das Audiosi gnal um 6 Perioden (6p) verkürzt und somit zeitlich zusammen gezogen worden. According to FIG. 1d, the points A and B with the corresponding signal parts and along the fade length are superimposed on one another and faded by means of a linear weighting and thus combined again to form an undisturbed signal ( FIG. 1e). As can be clearly seen from the illustration, this error concealment method has shortened the audio signal by 6 periods (6p) and has thus been drawn together in time.

Versuche haben gezeigt, daß durch dieses Fehlerverschleie rungsverfahren die Verringerung der Wahrnehmbarkeit von burstartigen Fehlern in einem Audiosignal deutlich verbes sert werden konnte, obwohl die Zusammenziehung des Audiosi gnals größer ist als bei bisherigen Verfahren, wie z. B. im EP 01 85 692 beschrieben.Experiments have shown that through this error wear the reduction of the perceptibility of burst-like errors in an audio signal are clearly better could be replaced, although the contraction of the audiosi is larger than in previous processes, such as B. described in EP 01 85 692.

Das Verfahren nach den Fig. 1a-e eignet sich natürlich auch für die Verringerung der Wahrnehmbarkeit von burstarti gen Fehlern bei nichtperiodischen Audiosignalen. Dann wird auf eine Grundfrequenz keine Rücksicht genommen, sondern al lein die Konstanz der Amplitude ist für die Aussendung und Überblendung von Signalteilen entscheidend.The method according to FIGS. 1a-e is of course also suitable for reducing the perceptibility of burstarti errors in non-periodic audio signals. Then no fundamental frequency is taken into account, but only the constancy of the amplitude is decisive for the transmission and cross-fading of signal parts.

Es leuchtet ein, daß ein zeitlich zusammengezogenes Signal anschließend wieder gedehnt werden muß. Jedoch ist die Deh nung auch sonst aus anderen Gründen (z. B. Echo-Effekt, künst lerisches Mittel) manchmal erforderlich. In den Fig. 2a-d wird die Dehnung und Aufweitung des Audiosignals in 3 Ver fahrensschritten aufgezeigt. Vorzugsweise wird die Dehnung des Audiosignals an der Stelle durchgeführt, an der das Au diosignal zusammengezogen wurde bzw. wo sich vorher die Stö rung befand, die eliminiert wurde. Die Dehnung kann aber auch an jeder anderen Stelle im Signal durchgeführt werden, die den entsprechenden Voraussetzungen genügt.It is obvious that a signal that has been contracted in time must then be stretched again. However, the stretch is sometimes also required for other reasons (e.g. echo effect, artistic means). In Figs. 2a-d, the elongation and expansion is shown method steps of the audio signal in 3 Ver. The stretching of the audio signal is preferably carried out at the point at which the audio signal was contracted or where there was previously the interference which had been eliminated. However, the stretching can also be carried out at any other point in the signal that meets the corresponding requirements.

Zunächst zeigt Fig. 2a das Original-Audiosignal. Dieses Si gnal zeichnet sich durch eine zeitliche Regelmäßigkeit bzw. durch die Existenz einer Grundfrequenz und in der Amplitude aus.First 2a shows. The original audio signal. This signal is characterized by a regularity over time or by the existence of a fundamental frequency and in amplitude.

In Fig. 2b wird das Signal aufgetrennt in einen ersten Teil I und einen zweiten Teil II, wobei im Bereich der Trennstel le beide Signale einen identischen und sich überlappenden Bereich aufweisen. Der sich überlappende Bereich wird im fol genden Überlappungslänge genannt. Der zweite Teil wird nun gegenüber dem ersten Teil verschoben, wobei sich die Überlap pungslänge verkürzt. Die Länge der Verschiebung entspricht dem Gewinn der Dehnung, d. h. dem zeitlichen Dehnungsertrag. Die Verschiebungslänge entspricht in etwa 3000-1000 Abtast werten (44 kHz Abtastfrequenz, 48 kHz Abtastfrequenz). Eine längere Einfügung als 2000 Abtastwerte führt zu keinem sinn vollen Ergebnis.In Fig. 2b the signal is separated into a first part I and a second part II, both signals having an identical and overlapping area in the area of the separation point. The overlapping area is called the following overlap length. The second part is now shifted compared to the first part, whereby the overlap length is shortened. The length of the displacement corresponds to the gain in elongation, ie the elongation yield over time. The shift length corresponds to approximately 3000-1000 samples ( 44 kHz sampling frequency, 48 kHz sampling frequency). An insertion longer than 2000 samples leads to no meaningful result.

In Fig. 1c werden der erste Teil I und der zweite Teil II des Signals mittels Überblendung entlang der restlichen Über lappungslänge - jetzt Überblendungslänge - wieder zu einem Signal vereinigt. Die Überblendung wird wie in Fig. 1c zu sehen durch die lineare Gewichtung beider Signalteile durch geführt.In Fig. 1c, the first part I and the second part II of the signal are combined again by means of cross-fading along the remaining overlap length - now cross-fading length - to form a signal. The crossfade is carried out as seen in Fig. 1c by the linear weighting of both signal parts.

In Fig. 1d ist das gedehnte Signal zu sehen wobei originale Abtaswerte sich von den künstlich durch die Überblendung ge schaffenen Abtastwerten praktisch nicht unterscheiden. Das rührt daher, weil von vornherein die Bedingung gestellt war, die Dehnung in einem periodischen und in der Amplitude konstanten Signalteil durchzuführen. Die Überblendung hat hierbei auch den Vorteil eines sehr weichen Übergangs.In Fig. 1d the stretched signal can be seen, with original sample values practically no different from the sample values created artificially by the cross-fading. This is due to the fact that the condition was met from the outset to carry out the stretching in a periodic signal part with a constant amplitude. The crossfade also has the advantage of a very smooth transition.

Zur Grundfrequenzberechnung wird ein AMDF-Pitch-Extraktor benutzt. Es geht dabei um eine systematische Berechnung der Betragsdifferenz zwischen dem Signal und einem verschobenen Stück: Die möglichen Verschiebungen (I) sind im Bereich (AB). Daraus berechnet man den minimalen (m) und den maxima len (M) Wert.An AMDF pitch extractor is used to calculate the fundamental frequency used. It is about a systematic calculation of the Difference in amount between the signal and a shifted Pieces: The possible displacements (I) are in the range (FROM). The minimum (m) and the maximum are calculated from this len (M) value.

Bemerkung für ein periodisches Signal:Note for a periodic signal:

- m is reached if i the distance between 2 maximum (or minimum) values.
- M is reached if i the distance between a maxima len and a minimum value.

Das heißt, daß die Differenz nur dann berechnet wird, wenn i einem solchen Abstand entspricht. Das ist die Grundidee ei nes neuen Pitch-Extraktors.This means that the difference is only calculated if i corresponds to such a distance. That is the basic idea a new pitch extractor.

Der vereinfachte Pitch-Extraktor gehorcht folgenden Regeln:The simplified pitch extractor obeys the following rules:

- one looks for the maximum and the minimum value.
- one selects the maximum (or minimum) values that greater than 70% of the largest maximum (minimum) value are. The check of about 150 is preferably sufficient the largest maximum (minimum) values.
- you only keep the 8 largest values for the maxima len and minimum values.
- with these 16 values there are theoretically 16.15: 2 = 120 possible distances. But the fundamental frequency is between be agreed boundaries sought.
- sort the 16 values according to size Ai, i = 1 ... 16.
- The number of calculations is artificially limited (e.g. 20). Then the algorithm is: i = 1.15 j = i + 1.16 (Ai, Aj) suitable:
Calculate the difference
Number = number + 1,
If number <20: end.

Wenn es weniger als 8 minimale (bzw. maximale) Werte gibt, werden sie alle behalten. Wenn es weniger als 2 minimale oder 2 maximale Werte gibt, findet keine Einfügung statt. If there are less than 8 minimum (or maximum) values, will keep them all. If there are less than 2 minimum or there are 2 maximum values, no insertion takes place.

Dieser Pitch-Extraktor kann auch für die Korrektur bzw. Feh lerverschleierung angewendet werden. Dann lautet die letzte Bedingung: Wenn es weniger als 2 minimale und weniger als 2 maximale Werte gibt, wird kein Pitch berechnet. Dieser Un terschied liegt darin begründet, daß die Einfügung verscho ben werden kann, die Korrektur oder Fehlerverschleierung aber nicht. Die niedrigste Differenz entspricht einer be stimmten Verschiebung (Fig. 2b). Diese wird als Grundfre quenz genommen. Man rechnet das Verhältnis von der niedrig sten bis zur größten Differenz aus. Dies wird mit einer Schwelle verglichen. Wenn er klein ist, ist das Signal stimm haft (das Prinzip ist dasselbe wie bei dem AMDF-Pitch-Ex trakt). Man trifft dadurch die "stimmhaft/stimmlos" Entschei dung.This pitch extractor can also be used for correction or error concealment. Then the last condition is: If there are less than 2 minimum and less than 2 maximum values, no pitch is calculated. This difference is due to the fact that the insertion can be postponed, but the correction or concealment of errors cannot. The lowest difference corresponds to a certain shift ( Fig. 2b). This is taken as the basic frequency. The ratio from the lowest to the largest difference is calculated. This is compared to a threshold. If it is small, the signal is voiced (the principle is the same as for the AMDF pitch extract). You make the "voiced / unvoiced" decision.

Der vorgeschlagene Pitch-Extraktor ist mit dem AMDF-Pitch-Ex traktor in der Qualität vergleichbar. Die Anzahl der Berech nungen ist aber deutlich niedriger, wenn auch die maximalen und minimalen Werte zusätzlich gesucht werden müssen.The proposed pitch extractor is with the AMDF pitch ex Tractor comparable in quality. The number of comp but is significantly lower, even if the maximum and minimum values have to be searched additionally.

Damit das Audiosignal gedehnt werden kann, muß es folgende Bedingungen erfüllen:In order for the audio signal to be stretched, it must do the following Satisfy conditions:

- it must be coherent: the ratio of the largest to the largest lowest difference must be small.
- It must have a constant amplitude: The variations may must not be too big. You are assigned a parameter A (Amplitude) measured. In a range of P samples (P = pitch) the absolute maximum and minimum are sought. Then the area shifted by P / 2 is examined; and so continue until a length of 2000 or 3000 samples is searched has been. A is then the ratio of the largest maxima len (or minimum) to the smallest maximum (or minimum) Value.
A is greater than 1 and must be less than a certain smolder be le.
- in addition, the distance between 2 insertions is not should be too small.

Es sind also 3 Parameter, die eingestellt werden können bzw. müssen:So there are 3 parameters that can be set or have to:

- the threshold for the "voiced / unvoiced" decision,
- the threshold for the stationarity of the amplitude,
- the minimum distance between 2 insertions.

Die gewünschte Ausdehnung des Signals kann in den meisten Fällen ohne Verschlechterung der Signalqualität erreicht wer den. Die von der Einführung verursachten Störungen sind eben falls sehr viel geringer, als die, die durch die Zusammenzie hung bzw. Fehlerverschleierung eines Fehlers erzeugt werden.The desired extension of the signal can be in most Cases without deterioration in signal quality can be achieved the. The disturbances caused by the introduction are flat if much less than that caused by the contraction hung or error concealment of an error are generated.

Claims

1. Method for the temporal expansion of a digital audio signal characterized by the following steps:

a) In a time range in which the audio signal has a regularity over time, the audio signal is separated into a first part and a second part, with both parts of the signal having an identical, overlapping range in the area of the separation point - hereinafter referred to as the overlap length - exhibit.
b) The second (first) part is postponed in relation to the first (second) part due to the regularity in time, the length of overlap being shortened.
c) The first and the second part of the signal are combined again into a signal by means of cross-fading in the area of the overlap.

2. The method according to claim 1, characterized in that the overlap length is determined and that the ver shift of the second part compared to the first part in about 300 to 1000 samples at 44 kHz sample fre quenz corresponds.

3. Method for concealing burst-like errors in a digital audio signal, during which Error time an uncorrectable by other means Signal interference occurs and that during the error time occurring signal are eliminated, whereby in the sense a gapless contraction of the young interfered with signal sections before and after the signal interference from this the signal values at the beginning (A) of the error time (F) with no interruption in time with the signal values continue from the end (B) of the fault time (F), characterized in that with regard to the time regularity of the signal signal parts at the beginning (A) the error time (F) with signal parts from the end (B) the error time (F) are faded.

4. The method according to claim 3, characterized in that for the cross-fading of the signal parts a cross-fade length is set.

5. The method according to claim 3 and 4, characterized net that the fade length in the range of 300-2000 samples.

6. The method according to claim 4 and 5, characterized in net that the fade length in about 1000 samples at 44 kHz sampling frequency.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cross-fading by means of egg ner linear weighting of the overlapping signal parts ( Fig. 1d, Fig. 2c) is carried out.