DE4229372C2

DE4229372C2 - Verfahren zum Übertragen oder Speichern der Quantisierungsinformation bei einer bitratenreduzierenden Quellcodierung

Info

Publication number: DE4229372C2
Application number: DE19924229372
Authority: DE
Inventors: Robert Sedlmeyer; Andreas Brefort; Jens Groh; Gerhard Stoll; Martin Link
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1992-09-03
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2012-09-04
Also published as: DE4229372A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Übertragen oder Speichern der Quantisierungsinformation bei einer bitratenreduzierenden Quellcodierung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der WO 88/04117 bekannt.

Üblicherweise werden bei bitratenreduzierenden Codierverfahren für Tonsignale Auflösungsabstufungen von 1 Bit gewählt, d. h., daß die Teilbandsignale bzw. spektralen Komponenten mit einem, zwei, drei bis n Bit übertragen werden können. Bei komplexeren bitratenreduzierenden Verfahren können auch kleinere Auflösungsabstufungen verwendet werden.

Bei einem derartigen, aus der WO 88/04 117 bekannten Verfahren werden coderseitig die Maxima der Abtastpegel in Skalenfaktoren klassifiziert und diese als alleinige Nebeninformation zur eigentlichen Datenübertragung verwendet. Dadurch ist zwar die Datenmenge der Nebeninformation gering, doch erfordert diese Vorgehensweise im Decoder einen hohen Rechenaufwand zur Bildung der Rück-Quantisierungsanweisungen aus den Skalenfaktoren. Zur Reduzierung dieses Aufwandes im Decoder wird in der selben Durchschrift als Alternativlösung vorgeschlagen, als Nebeninformation nicht nur die Skalenfaktoren sondern zusätzlich auch die aus diesen und den Abtastwerten im Coder nach psychoakustischen Gesichtspunkten errechneten Quantisierungsanweisungen zu übertragen. Da die verfügbare Datenkapazität zur Übertragung der Teilbandsignale bzw. spektralen Komponenten um die Menge der Nebeninformation verringert wird, führt die zusätzliche Übertragung der Quantisierungsanweisungen zu einer Qualitätsminderung des codierten Signals.

Aus der US 47 34 767 ist es bekannt, die Signalpegel von digitalisierten Videosignalen zu klassifizieren und ein der Klassifizierung entsprechendes Steuersignal als Nebeninformation zu übertragen. Im Prinzip entspricht diese Klassifizierung der aus der eingangs erwähnten Druckschrift bekannten Skalenfaktorberechnung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Beibehaltung des Vorteils eines geringen Aufwandes auf der Decoderseite die Menge der zu übertragenden bzw. zu speichernden Nebeninformation zu verringern, um so die Qualität des codierten Signals bei unveränderter Kanalkapazität zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Quellcodierers zur Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Quelldecodieres zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem Blockschaltbild nach Fig. 1 wird das eingangsseitige digitalisierte Tonsignal 1 im Falle einer Teilbandcodierung einer Polyphasen-Filterbank 10 zugeführt, welche Teilband-Abtastwerte 2 erzeugt. Im Falle einer Transformationscodierung wird die Filterbank 10 durch eine Zeit/Frequenz-Transformationsstufe ersetzt, welche diskrete spektrale Abtastwerte erzeugt, z. B. entsprechend einer Cosinus- oder einer Fast-Fourier-Transformation. Die Abtastwerte 2 werden in einer Quantisierungsstufe 20 entsprechend ihres zulässigen Quantisierungsrauschens nach Maßgabe eines in einer Stufe 80 decodierten Umquantisierungs-Steuerungssignals 7 umquantisiert. Das Umquantisierungs-Steuerungssignal 7 wird zusammen mit den umquantisierten Abtastwerten 3 dem Multiplexer 70 zugeführt, welcher die Signale 3 und 7 je nach angewandter Bitratenreduktion in einen Zeitmultiplexrahmen einfügt, um das Ausgangssignal 8 zu bilden.

Das eingangsseitige, digitalisierte Tonsignal 1 wird ferner einer Transformationsstufe 40 zugeführt, welche im Falle einer Teilbandcodierung diskrete, spektrale Abtastwerte 5 erzeugt. Im Falle einer Transformationscodierung können wahlweise auch die in der Zeit/Frequenz-Transformationsstufe ermittelten spektralen Abtastwerte als Abtastwerte 5 verwendet werden (gestrichelt eingezeichneter Pfad 2a).

Bei einer Teilbandcodierung werden aus den Abtastwerten 2 zusätzlich die maximalen Signalpegel 4 in den einzelnen Teilbändern durch eine Stufe 30 ermittelt.

Aus den Abtastwerten 5 und ggf. den maximalen Signalpegeln 4 berechnet eine Stufe 50 die teilbandmäßige Zuweisung der Quantisierung 6 (= Auflösung), wie sie sich aus psychoakustischen Gesichtspunkten ergibt. Die Berechnung der Quantisierung aus der globalen Mithörschwelle, welche als Zwischenschritt in Stufe 50 berechnet wird, ist in Fig. 3, Informationsblöcke 5.5 und 5.3 der eingangs erwähnten WO 88/04117 beschrieben, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird. Und zwar wird in dem dortigen Informationsblock 5.5 das Verhältnis zwischen maximal auftretendem (maskierendem) Teilbandpegel und minimaler, globaler Mithörschwelle (entsprechend zulässigem Quantisierungsrauschen) bestimmt, aus welchem in dem nachfolgenden Informationsblock 5.3 die teilbandmäßige Zuweisung der Quantisierung (= Auflösung), wie sie sich aus psychoakustischen Gesichtspunkten ergibt, berechnet wird.

Aus den mit Hilfe der Psychoakustik ermittelten Quantisierungsanweisungen 6 wird nun in einer Stufe 60 entsprechend der Lehre des Patentanspruchs 1 das Umquantisierungs-Steuerungssignal 7 berechnet, welches neben den psychoakustischen Anforderungen auch die Anforderungen des zeitlich gemultiplexten Ausgangssignales 8 berücksichtigt.

Bei dem Blockschaltbild nach Fig. 2 wird aus dem zeitlich gemultiplexten Eingangssignal 8 in einer Stufe 70′ das Umquantisierungs-Steuerungssignal 7 und die umquantisierten Abtastwerte 3 ermittelt. Die umquantisierten Abtastwerte 3 werden in einer Quantisierungsstufe 20′ nach Maßgabe des in einer Stufe 80 decodierten Umquantisierungs-Steuerungssignal 7 in Teilband-Abtastwerte 2′ zurückquantisiert. Das Signal 2′ wird im Falle einer Teilbandcodierung einer inversen Polyphasen-Filterbank 10′ zugeführt, welche die ausgangsseitigen Abtastwerte 1′ erzeugt. Im Falle einer Transformationscodierung wird die inverse Filterbank 10′ durch eine Frequenz/Zeit-Transformationsstufe ersetzt, welche aus den diskreten spektralen Abtastwerten 2′ die ausgangsseitigen Abtastwerte 1′ erzeugt.

Claims

1. Verfahren zum Übertragen oder Speichern der Quantisierungsinformation bei einer bitratenreduzierenden Quellcodierung von digitalisierten Tonsignalen, wobei aus den Abtastwerten des digitalisierten Tonsignals und gegebenenfalls dessen maximalen Pegeln Quantisierungsanweisungen (6) für die Teilbänder bzw. spektralen Komponenten des Tonsignals nach psychoakustischen Gesichtspunkten errechnet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß aus den Quantisierungsanweisungen (6) ein Umquantisierungs-Steuerungssignal (7) gemäß folgender Verfahrensschritte (Stufe 60) berechnet wird:

a) Die Quantisierungsanweisungen (6) werden encoderseitig in eine Anzahl zugelassener, typisierter Quantisierungsinformationen klassifiziert, wobei die Anzahl der zugelassenen Quantisierungsinformationen der Teilbänder bzw. spektraler Komponenten den psychoakustischen Merkmalen der Teilbänder bzw. spektralen Komponenten angepaßt wird, und
b) aus den klassifizierten Quantisierungsanweisungen werden Indexinformationen gebildet, welche das Umquantisierungs-Steuerungssignal (7) repräsentieren;

daß das Umquantisierungs-Steuerungssignal (7) encoderseitig zur Adressierung von gespeicherten, typisierten Quantisierungsinformationen verwendet wird (Stufe 80; Fig. 1), wobei die adressierten, gespeicherten Quantisierungsinformationen zur Quantisierung der digitalisierten Tonsignale verwendet werden (Stufe 20);
daß das Umquantisierungs-Steuerungssignal (7) anstelle der Quantisierungsinformationen zusammen mit den quantisierten Tonsignalen übertragen bzw. gespeichert wird;
daß das übertragene bzw. ausgelesene Umquantisierungs-Steuerungssignal (7) decoderseitig zur Adressierung von dort gespeicherten, typisierten Quantisierungsinformationen verwendet wird (Stufe 80, Fig. 2), und
daß die adressierten, gespeicherten Quantisierungsinformationen zur Umquantisierung der quellcodierten Tonsignale verwendet werden (Stufe 20′).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Quantisierungsmöglichkeiten eines Teilbandes bzw. einer spektralen Komponente so gewählt wird, daß sie einer Zahl 2^m möglichst nahe kommt bzw. entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahlen der Quantisierungsmöglichkeiten mehrerer Teilbänder bzw. mehrerer spektraler Komponenten so zusammengefaßt werden, daß sie zusammen einer Zahl 2^m möglichst nahe kommen bzw entsprechen.