DE4222150C2 - Verfahren zur Übertragung und/oder Speicherung digitaler Audiosignale nach dem ISO-MPEG-Audio-Standard mit erweiterten Abtastfrequenzen und Bitraten - Google Patents
Verfahren zur Übertragung und/oder Speicherung digitaler Audiosignale nach dem ISO-MPEG-Audio-Standard mit erweiterten Abtastfrequenzen und BitratenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung und/oder Speiche
rung digitaler Audiosignale gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Datenreduktions-Verfahren werden eingesetzt, wenn bei der Speiche
rung und/oder Übertragung von Audiosignalen zwar eine störungsfreie hohe
Tonqualität erreicht werden soll, aber keine so hohe Übertragungs- oder
Speicherbandbreite, wie beispielsweise bei einer Compact Disc (CD) zur Verfü
gung steht.
Beispiele sind der geplante digitale terrestrische Rundfunk, der Tonkanal von di
gitalen Videorecordern oder Bandaufzeichnungsgeräte mit stationärem
Tonkopf, die Übertragung von hochwertigen Musiksignalen in
Übertragungssystemen mit niedrigen Datenraten, z. B. im digitalen Telefonnetz
ISDN.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der Veröffentlichung "ASPEC Coding",
Proceedings of the 10th International AES Conference, London 1991, S. 71-80,
beschrieben. Bei diesem Verfahren erfolgt die Codierung der quantisierten
Spektralwerte mit einem Optimalcodierer, bei dem das zur Codierung
verwendete Codewort umso kürzer ist, je häufiger der Spektralkoeffizient auftritt.
Dabei wird der Code einer Tabelle entnommen, deren Länge der Anzahl der
Codewörter entspricht (Huffmancode). Mit Hilfe des Verfahrens ist es gelungen,
Musik mit Bitraten von nur 64 kbit/sec pro Kanal in CD-Qualität zu übertragen,
wobei Unterschiede zwischen dem Original-Signal und dem übertragenen Signal
praktisch nicht wahrnehmbar sind. Es stehen Abtastfrequenzen von 32 bis 48
kHz und Übertragungsraten von 32 bis 192 kbit/s zur Verfügung.
Die MPEG-Gruppe (Moving Pictures Experts Group) der ISO (International
Standardisation Organisation) hat einen weltweiten Standard für die Komprimie
rung für Audiodaten vorgeschlagen. Dieser Vorschlag: "Coding of moving
pictures and associated audio for digital storage media at up to 1,5 mbit/s"
(ISO/MPEG Standard 11172-3) umfaßt drei verschiedene Formate (Layer) der
Datenreduktion, die für unterschiedliche Anwendungsfälle optimale
Eigenschaften sicherstellen.
Für jedes Format ist die Codierung der Audiodaten und der Bitstrom festgelegt.
Der Bitstrom enthält 2 Bit für die Zuordnung von Abtastwerten, wobei drei der
möglichen Einstellungen für die Werte 44,1, 48 und 32 kHz vergeben sind, die
vierte Einstellung ist noch offen.
Weiterhin enthält der Bitstrom 4 Bit für die Zuordnung von Bitraten zur Übertra
gung der codierten Daten, die für die verschiedenen Formate in Tabellen fest
gelegt sind.
Für die Festlegung der vierten Einstellung der Abtastfrequenz liegen mehrere,
unterschiedliche Vorschläge vor, die je nach Anwendungsfall im Bereich von 12
bis 24 kHz liegen. Mit dem bekannten Verfahren kann jedoch nur einer der
gewünschten Abtastwerte realisiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur
Übertragung und/oder Speicherung digitaler Audiosignale derart weiterzubilden,
daß die Einstellung der Abtastwerte und Bitraten erweitert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird der vierten, noch nicht vergebenen Einstellung für eine
Abtastfrequenz nicht ein zusätzlicher Frequenzwert zugeordnet, sondern es wird
eine Umdefinition der Bitratentabelle festgelegt.
Wenn bei der Anwendung des Verfahrens dieser Einstellwert für die Abtastfre
quenz ausgewählt wird, erfolgt automatisch eine Umschaltung von der Tabelle
der möglichen Bitraten auf eine Tabelle, die Kombinationen mehrerer Abtastfre
quenzen und Bitraten enthält.
Bei dieser neuen Tabelle wird zugunsten der Erweiterung der möglichen Abtast
frequenzen auf einen Teil der vorgesehenen Bitraten verzichtet.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen gekennzeichnet.
Das Verfahren nach Anspruch 2 ist zu dem ISO/MPEG-Standard kompatibel, da
es die dort vorgegebene Bit-Zahl zur Darstellung der Abtastfrequenz und der
Bitrate einsetzt. Dieses Verfahren ist somit vorteilhaft einsetzbar, wenn der
Weltstandard für die Codierung von Audiosignalen verwendet wird.
Nach Anspruch 3 werden den im ISO/MPEG-Standard vorgesehenen
Abtastfrequenzen die weiteren Werte 24, 22,05,16 und 12 kHz hinzugefügt.
Diese Abtastfrequenzen werden vorteilhaft eingesetzt, wenn Audio-Daten mit
begrenztem Frequenzumfang (z. B. 6 bis 10 kHz) übertragen oder gespeichert
werden sollen. Ein reduzierter Frequenzumfang ist zum Beispiel bei der
Übertragung der menschlichen Stimme auch bei hohen Qualitätsanforderungen
ausreichend.
Gemäß Anspruch 4 sind gegenüber dem derzeitigen ISO/MPEG-Standard
zusätzlich die Bitraten 24, 16 und 12 kbit/s vorgesehen. Auf diese Bitraten kann
ausgewichen werden, wenn nur geringe Übertragungskapazitäten vorhanden
sind oder wenn viele Kanäle gleichzeitig übertragen werden sollen.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Einsatzfähigkeit des
Verfahrens zur Übertragung und/oder Speicherung digitaler Audiosignale we
sentlich erweitert wird, und daß das Verfahren flexibler angewendet werden
kann.
Bei den bekannten Verfahren kann jeder Einstellung in der Tabelle der Abtast
frequenzen jeweils nur ein Frequenzwert zugeordnet werden. Mit Festlegen der
für die Auswahl der Abtastfrequenzen verfügbaren Bit-Zahl ist die Zahl der
auswählbaren Abtastfrequenzen beschränkt. Beim ISO/MPEG-Standard stehen
deshalb nur vier Abtastfrequenzen zur Verfügung.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch eine bestimmte Einstellung in
der Tabelle der Abtastfrequenzen die Möglichkeit eröffnet, mittels einer neu defi
nierten Tabelle aus einer Vielzahl von Kombinationen von Abtastfrequenzen und
Bitraten zu wählen.
Insbesondere bei niedrigen Abtastfrequenzen und niedrigen Bitraten ergeben
sich große Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren, da bisher in diesem
Bereich nur wenige Werte realisierbar sind. Durch die zusätzlichen Abtastwerte
und Bitraten kann das Verfahren beispielsweise in der Telekommunikation oder
bei der Übertragung mehrsprachiger Stereo-Tonkanäle für Fernseh-Sendungen
eingesetzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher be
schrieben.
Als Ausgangspunkt dienen Verfahren, denen der ISO/MPEG-Standard 11172-3
zugrunde liegt. Bei einem solchen Verfahren sind im Bitstrom des codierten
Signals die ersten 32 Bit für Systemdaten reserviert.
Davon stehen vier Bit für den sogenannten Bitraten-Index zur Verfügung, der für
die verschiedenen Formate die möglichen Bitraten vergibt.
Dem Bitraten-Index sind folgende Bitraten zugeordnet:
Zwei Bit der Systeminformation dienen der Einstellung der Abtastfrequenz. Da
durch ist die Zahl der möglichen Abtastfrequenzen auf vier beschränkt.
Folgende Abtastfrequenzen stehen zur Auswahl:
Wenn beispielsweise im Bitstrom die Folgen "0001" für die Bitrate und "10" für die
Abtastfrequenz enthalten sind, beträgt die Bitrate 32 kbit/s bei einer Abtastfre
quenz von 32 kHz.
Der vierte Wert, "reserved", für die Abtastfrequenz ist noch nicht festgelegt.
Erfindungsgemäß wird bei der Wahl dieses Wertes, also bei der Wahl "11", die
oben angeführte Tabelle der Bitraten durch eine Tabelle ersetzt, in welcher
einem Tabellenindex eine Kombination einer Abtastfrequenz und einer Bitrate
zugeordnet ist.
Für das Format III (Layer III) des ISO/MPEG-Standards wird beispielsweise fol
gende Tabelle gewählt:
Bei der Bitfolge "0001" und "11" im Bitstrom für Bitrate und Abtastfrequenz be
trägt die Bitrate im gewählten Beispiel 64 kbit/s bei einer Abtastfrequenz von 24
kHz.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden auf diese Weise zusätzliche
Werte für die Abtastfrequenz realisiert.
Claims (5)
1. Verfahren zur Übertragung und/oder Speicherung digitaler Audiosignale,
bei welchem ein digitales Audiosignal mit einer auswählbaren Abtastfre
quenz abgetastet und aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich abge
bildet wird und aus dem Signal im Frequenzbereich unter Ausnutzung des
psychoakustischen Verdeckungseffektes irrelevante bzw. redundante In
formationen ausgeschieden werden und bei welchem das Signal
quantisiert und codiert wird und als Bitstrom mit auswählbarer Bitrate einer
Übertragungs- oder Speichereinrichtung zugeführt wird und das Signal
nach Auslesen aus dem Speicher und/oder Übertragung decodiert und
aus dem Frequenzbereich in den Zeitbereich abgebildet wird und bei
welchem im Bitstrom n Bit für die Darstellung der Abtastfrequenz und m Bit
für die Darstellung der Bitrate vorgesehen sind, wobei die maximal 2n
Einstellungen der Abtastfrequenzen und die maximal 2m Einstellungen der
Bitraten mit Hilfe von Tabellen festgelegt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine Einstellung der Abtastfrequenzen eine Umdefinition
der Bitratentabelle derart festlegt, daß über die Tabelle 2m vorgebbare
Kombinationen von Abtastfrequenzen und Bitraten zur Verfügung gestellt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Darstellung der Abtastfrequenz zwei Bit und für die Darstellung
der Bitrate vier Bit vorgesehen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Abtastfrequenzen 24, 22, 05, 16 und 12 kHz auswählbar sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Bitraten die Werte 24, 16 und 12 kbit/s auswählbar sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bitratentabelle derart umdefiniert wird, daß folgende Kombinatio
nen von Abtastfrequenzen und Bitraten zur Verfügung gestellt werden:
Priority Applications (1)
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EP1020998B1 (de) * | 1999-01-12 | 2009-03-18 | Thomson Licensing | Verfahren und Vorrichtung zu Kodierung von Audiorahmendaten |
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Also Published As
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