DE4308175C2

DE4308175C2 - Method for reproducing a single or multi-channel digital, block-coded audio signal

Info

Publication number: DE4308175C2
Application number: DE4308175A
Authority: DE
Inventors: Guenther Theile; Martin Link; Andreas Brefort
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2013-03-16
Also published as: DE4308175A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 36 39 753 A1 bekannt.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1 Such a method is known from DE 36 39 753 A1.

Es ist bekannt (G. Dickopp, E. Schröder, Der Telefunken-Kompander, in: Rundfunktechnische Mitteilungen Jg. 22, 1978, S. 63-74), die Dynamik eines Tonsignals, d. h., den Unterschied zwischen den lautesten und leisesten Tonsignalpassagen, mit Hilfe geeigneter Prozessoren vor oder nach der Übertragung bzw. Speicherung zu verändern, um sie dem Signal-Rauschabstand der Übertragungsstrecke oder einer durchschnittlichen Abhörsituation anzupassen. Die hieraus resultierende Dynamik entspricht jedoch in vielen Fällen nicht den individuellen Wünschen des Hörers. So ist beispielsweise beim Abhören in einem fahrenden Kraftfahrzeug die Dynamik wegen des Geräuschpegels im Fahrzeug erheblich zu groß, wohingegen beispielsweise beim Abhören über Kopfhörer in einer ruhigen Umgebung die übertragene Dynamik zu gering ausfällt.It is known (G. Dickopp, E. Schröder, The Telefunken Compander, in: 22, 1978, pp. 63-74), the Dynamics of a sound signal, d. that is, the difference between the loudest and quietest sound signal passages, with the help of suitable processors before or after Change transmission or storage to match the signal-to-noise ratio the transmission path or an average listening situation. In many cases, however, the resulting dynamic does not match that individual wishes of the listener. For example, when listening in on one moving motor vehicle the dynamics because of the noise level in the vehicle considerably too large, whereas listening in via headphones, for example the transmitted dynamics are too low in a quiet environment.

Um die Tonsignalwiedergabe zu verbessern, ist es wünschenswert, die Dynamik individuell am Ort der Wiedergabe den Wünschen des Hörers anpassen zu können. Hierfür ist es bekannt (G. Plenge, G. Spikofski, G. Theile, Variable Dynamik - Ein Konzept für verbesserte Versorgung im Hörfunk und Fernsehen, in: Rundfunktechnische Mitteilungen, Jg. 30, Heft 4, 1986, Seiten 158 bis 167), von dem Programmsignal vor der Übertragung bzw. Speicherung ein Stellsignal abzuleiten und synchron mit dem Programmsignal zu übertragen. Dieses Stellsignal "Variable Dynamik" wird mit Hilfe verhältnismäßig aufwendiger Kompressoren gewonnen, und es beschreibt die für eine Dynamikeinengung erforderlichen Verstärkungsänderungen.In order to improve the sound signal reproduction, it is desirable to improve the dynamics adapt individually to the listener's wishes at the location of the playback can. It is known for this (G. Plenge, G. Spikofski, G. Theile, Variable Dynamics - A concept for improved coverage on radio and television, in: Broadcasting communications, volume 30, issue 4, 1986, pages 158 to 167) of the program signal before transmission or storage to derive a control signal and synchronized with the Transmit program signal. This control signal "Variable Dynamics" is with Help obtained relatively expensive compressors, and it describes the gain changes required for a dynamic narrowing.

Der Vorteil einer stellsignalabhängigen variablen Dynamik liegt darin, daß mit relativ geringem Aufwand auf der Wiedergabeseite eine hohe Qualität der Dynamikeinengung erzielbar ist. Darüber hinaus wird mit Hilfe des übertragenen Stellsignals die freie Wahl der Dynamik an beliebiger Stelle der Übertragungskette ermöglicht. Beispielsweise können für Rundfunkanwendungen vor der Ausstrahlung in üblicher Weise Verstärkungsänderungen im Sinne einer Dynamikeinengung vorgenommen werden, welche der Hörer bei inverser Nutzung des Stellsignals im Sinne einer vollständigen oder teilweisen Wiederherstellung der Originaldynamik wieder rückgängig machen kann. Der Hörer kann anstelle dessen bei Bedarf, z. B. bei lauter Umgebung im Kraftfahrzeug, die Dynamikeinengung auch vergrößern.The advantage of a control signal-dependent variable dynamics is that with relatively low effort on the playback side a high quality of Dynamic narrowing is achievable. In addition, with the help of the transferred Control signal the free choice of dynamics at any point of the Transmission chain enables. For example, for broadcast applications before broadcast in the usual way changes in gain in the sense of a Dynamic narrowing can be made which the listener at inverse Use of the control signal in the sense of a complete or partial Can restore the original dynamics. Of the Instead, listeners can if necessary, e.g. B. in a noisy environment Motor vehicle, the dynamic narrowing also increase.

Bei der Übertragung eines Stellsignals "Variable Dynamik" ist indessen die lückenlose Generierung und die durchgängige, störungsfreie Übertragung dieses Stellsignals notwendig, was jedoch aus praktischen und technischen Gründen nicht für beliebige Anwendungsbereiche realisierbar ist. Beispielsweise ist die Übertragung des Stellsignals im zukünftigen digitalen Hörrundfunk (DAB) vorgesehen, doch werden in digitalen Aufzeichnungsmedien z. B. DAT- Recordern, DCC-Recordern und der Mini-Disc, das als Zusatzsignal übertragene Stellsignal "Variable Dynamik" nicht aufgezeichnet, mit der Folge, daß der Hörer nach Aufzeichnung eines digitalen Hörfunksignals keine individuelle Dynamikwahl vornehmen kann. Auch läßt sich nicht gewährleisten, daß das Stellsignal "Variable Dynamik" unter allen Umständen erzeugt wird und zur Verfügung steht. Schließlich erfordert die Übertragung des Stellsignals "Variable Dynamik" wegen dessen dynamischer Signaleigenschaften eine relativ hohe Datenrate und einen wirksamen Fehlerschutz. Die relativ hohe Datenrate gibt sich dadurch, daß für positive Pegelsprünge des Tonsignals die Einschwingzeit des Kompressors sehr kurz sein muß, um Verfälschungen der Signaleinschwingvorgänge zu vermeiden, so daß eine entsprechende schnelle Änderung des Stillsignals, d. h. , eine entsprechend hohe Abtastrate, vorzusehen ist. Ferner darf die Auflösung der Abtastwerte 0,5 dB nicht überschreiten. Insgesamt ergibt sich eine erforderliche Netto-Datenrate von etwa 330 bit/s. Diese Datenrate beansprucht beispielsweise 17% der Kapazität eines Kanals für programmbezogene Daten ("PAD") im zukünftigen digitalen Hörrundfunk.When transmitting a control signal "variable dynamics" is however seamless generation and seamless, trouble-free transmission of this Control signal necessary, but for practical and technical reasons is not feasible for any application. For example, the Transmission of the control signal in future digital radio broadcasting (DAB) provided, but in digital recording media such. B. DAT- Recorders, DCC recorders and the mini disc, which is transmitted as an additional signal Control signal "variable dynamics" not recorded, with the result that the No individual listener after recording a digital radio signal Can make dynamic selection. Nor can it be guaranteed that the Control signal "variable dynamics" is generated under all circumstances and for Available. Finally, the transmission of the control signal requires "variable Dynamic "because of its dynamic signal properties a relatively high Data rate and effective error protection. The relatively high data rate there is characterized in that the settling time for positive level jumps of the sound signal the compressor must be very short to avoid adulteration Avoid signal transients, so that a corresponding fast Change in the breastfeeding signal, d. H. to provide a correspondingly high sampling rate is. Furthermore, the resolution of the samples must not exceed 0.5 dB. Overall, the required net data rate is around 330 bit / s. For example, this data rate takes up 17% of the capacity of a channel for program-related data ("PAD") in future digital radio broadcasting.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches die Vorteile der stellsignalabhängigen variablen Dynamik, insbesondere den geringen Aufwand auf der Wiedergabeseite, aufweist, jedoch eine Übertragung von dynamischen Verstärkungsänderungen vermeidet.The object of the invention is a method of the aforementioned Type to create, which the advantages of the control signal dependent variable Dynamics, especially the low effort on the playback side, has, however, a transmission of dynamic gain changes avoids.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a method according to the preamble of claim 1 according to the invention by the characterizing features of Claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention Procedures result from the subclaims.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figure 1 is a block diagram of an arrangement for performing the method according to the invention.

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Details der Anordnung nach Fig. 1; FIG. 2 shows a block diagram of a detail of the arrangement according to FIG. 1;

Fig. 3A bis Fig. 3F Beispiele von Dynamikvorgaben in Form statischer Kennlinien für die Signalkompression beim erfindungsgemäßen Verfahren; Figs. 3A to 3F are examples of dynamic requirements in the form of static characteristics for the signal compression process of the invention.

Fig. 4 den zeitlichen Pegelverlauf eines blockcodierten Tonsignals mit und ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen; Fig. 4 shows the time course of a level block coded sound signal with and without the measures according to the invention;

Fig. 5 und 6 Blockschaltbilder von Weiterentwicklungen des Details gemäß Fig. 2, und FIGS. 5 and 6 are block diagrams of further developments of the detail according to Fig. 2, and

Fig. 7 den frequenzabhängigen Verlauf einer Dynamikkompression. Fig. 7 shows the frequency-dependent course of a dynamic compression.

Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte Wiedergabeanordnung weist einen Demultiplexer 10 auf, welchem ein m-kanaliges, digitales, blockweise codiertes Tonsignal zugeführt wird. Im betrachteten Beispielsfall enthält jeder Tonkanal p Teilbandsignale, wobei jedem Block des Teilbandsignals ein Skalenfaktor SCF zugeordnet ist. Der Skalenfaktor SCF klassiert jeweils den Spitzenwert der digitalen Abtastwerte innerhalb des zugehörigen Blocks und wird im Demultiplexer 10 aus den Datenstrom des zugeführten Tonsignals abgetrennt. Insgesamt liegen an entsprechenden Ausgängen des Demultiplexers 10 n=p·m Skalenfaktoren SCF₁ bis SCF_n vor. Die ferner an entsprechenden n Ausgängen des Demultiplexers 10 anliegenden Teilbandsignale der m Kanäle werden je Kanal und je Teilband in einer Stufe 11-1 bis 11-m invers quantisiert; die daraus resultierenden, blockweise normierten Teilbandsignale der m Ton-kanäle werden je Kanal und je Teilband in einer weiteren Stufe 12-1 bis 12-m invers normiert, wobei die Stufen 12-1 bis 12-m jeweils einen Steuereingang aufweisen, an welchem ein zugeordneter, erfindungsgemäß veränderter Skalenfaktor SCF_1k bis SCF_nk angelegt ist. Zur Ableitung der veränderten Skalenfaktoren SCF_1k bis SFC_nk wird aus den vom Datenstrom abgetrennten Skalenfaktoren SCF₁ bis SCF_n mittels einer Signalpegelstufe 1 eine Information L über den Gesamtpegel der n = m·p Teilbandsignale gewonnen. In einem nachfolgenden Signalprozessor 2 wird nach Maßgabe der Pegelinformation L und in Abhängigkeit von einer Dynamikwahlinformation D, die von einer Dynamikwahlstufe 4 vorgegeben wird, ein Koeffizient K (L, D) festgelegt, welcher als gemeinsames Steuersignal Gewichtungsstufen 3-1 bis 3-n zugeführt wird. Jeder Gewichtungsstufe 3-1 bis 3- n wird einer der n Skalenfaktoren SCF₁ bis SCF_n zugeführt, welcher in der betreffenden Gewichtungsstufe 3-1 bis 3-n mit dem Koeffizienten K (L, D) gewichtet wird. Die gewichteten Skalenfaktoren SCF_1k bis SCF_nk steuern, wie erwähnt, über die Stufen 12-1 bis 12-m die Pegel bzw. die Verstärkung der blockweise normierten Teilbandsignale im Sinne einer inversen Normierung.The reproduction arrangement schematically illustrated in FIG. 1 has a demultiplexer 10 , to which an m-channel, digital, block-coded audio signal is supplied. In the example considered, each sound channel contains p subband signals, a scale factor SCF being assigned to each block of the subband signal. The scale factor SCF classifies the peak value of the digital samples within the associated block and is separated in the demultiplexer 10 from the data stream of the supplied audio signal. Overall, there are 10 n = p · m scale factors SCF 1 to SCF _n at corresponding outputs of the demultiplexer. The subband signals of the m channels which are also present at corresponding n outputs of the demultiplexer 10 are inversely quantized in a stage 11-1 to 11 -m for each channel and for each subband; the resulting sub-band signals of the m sound channels, standardized in blocks, are inversely normalized per channel and sub-band in a further stage 12-1 to 12 -m, the stages 12-1 to 12 -m each having a control input at which a assigned scale factor SCF _1k to SCF _nk changed _according to the invention. To derive the changed scale factors SCF _1k to SFC _nk , information L about the total level of the n = m · p subband signals is obtained from the scale factors SCF 1 to SCF _n separated from the data stream by means of a signal level stage 1 . In a subsequent signal processor 2 , a coefficient K (L, D) is determined in accordance with the level information L and as a function of dynamic selection information D, which is specified by a dynamic selection stage 4 , and which is supplied with weighting stages 3-1 to 3- n as a common control signal becomes. Each weighting level 3-1 to 3- n is supplied with one of the n scale factors SCF₁ to SCF _n , which is weighted in the relevant weighting level 3-1 to 3- n with the coefficient K (L, D). As mentioned, the weighted scale factors SCF _1k to SCF _nk control the levels or the amplification of the subband signals normalized in blocks in the sense of an inverse normalization via the stages 12-1 to 12 -m.

Die Gewichtung der Skalenfaktoren in den Stufen 3-1 bis 3-n erfolgt in Abhängigkeit von der Information D und damit gemäß der gewünschten Änderung der Tonsignaldynamik und/oder der gewünschten Kompression oder Expansion der blockcodierten Tonsignale. Das statische und dynamische Verhalten der Verstarkungssteuerung mittels der Stufen 12-1 bis 12-m wird dabei im Signalprozessor 2 festgelegt. Der Signalprozessor 2 besteht im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 aus einer ersten Stufe 21, welche das statische Verhalten bestimmt, und aus einer nachgeschalteten zweiten Stufe 22, welche für das dynamische Verhalten verantwortlich ist. Das statische Verhalten der Verstärkungssteuerung ist über die der Stufe 21 eingegebene Dynamikwahlinformation D1 wählbar und läßt sich beispielsweise mit Hilfe von Kennlinien bzw. Koeffiziententabellen festlegen. Eine Auswahl verschiedener Kennlinientypen für die Gewichtung der Skalenfaktoren und daraus resultierend für die Kompression der blockcodierten Teilbandsignale ist in den Fig. 3A bis 3F angegeben, wobei die Fig. 3E und 3F Kennlinienscharen der Typen gemäß Fig. 3B und 3C für unterschiedliche Kompressionsgrade veranschaulichen. Die mit durchgezogener Linie dargestellten Kennlinien geben die Verläufe mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen an, wohingegen die mit gestrichelter Linie eingezeichneten Kennlinien die Verläufe ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen zeigen. Die Kennlinien lassen sich auf einfache Weise mit Hilfe entsprechender koeffizienten Tabellen realisieren.The weighting of the scale factors in the stages 3-1 to 3- n takes place depending on the information D and thus according to the desired change in the tone signal dynamics and / or the desired compression or expansion of the block-coded tone signals. The static and dynamic behavior of the gain control by means of the stages 12-1 to 12 -m is determined in the signal processor 2 . In the case of the exemplary embodiment according to FIG. 2, the signal processor 2 comprises a first stage 21 , which determines the static behavior, and a downstream second stage 22 , which is responsible for the dynamic behavior. The static behavior of the gain control can be selected via the dynamic selection information D1 entered in stage 21 and can be determined, for example, with the aid of characteristic curves or coefficient tables. A selection of different characteristic curve types for the weighting of the scale factors and, as a result, for the compression of the block-coded subband signals is given in FIGS . 3A to 3F, wherein FIGS. 3E and 3F illustrate characteristic curve families of the types according to FIGS. 3B and 3C for different degrees of compression. The characteristic curves shown with a solid line indicate the courses with the measures according to the invention, whereas the curves drawn with dashed lines show the courses without the measures according to the invention. The characteristic curves can be implemented in a simple manner with the aid of appropriate coefficient tables.

Wie aus Fig. 2 ferner ersichtlich ist, bestimmt die separate Stufe 22 das dynamische Verhalten der Verstärkungssteuerung, welches über die der Stufe 22 eingegebene Dynamikwahlinformation D2 wählbar ist. Sinnvolle Parameter für die Dynamikwahlinformation D2 sind die Ein- und Ausschwingzeiten der Gewichtungsstufen 3-1 bis 3-n in Abhängigkeit vom Signalpegelverlauf, welcher durch die zeitliche Folge der Skalenfaktoren SCF₁ bis SCF_n repräsentiert ist. Das dynamische Verhalten läßt sich auf einfache Weise mit Hilfe geeigneter, in der Stufe 22 programmierter Regeln für die zeitliche Folge der Skalenfaktorgewichtungen realisieren.As can also be seen from FIG. 2, the separate stage 22 determines the dynamic behavior of the gain control, which can be selected via the dynamic selection information D2 entered in the stage 22 . Useful parameters for the dynamic selection information D2 are the settling and decay times of the weighting levels 3-1 to 3- n depending on the signal level curve, which is represented by the time sequence of the scale factors SCF₁ to SCF _n . The dynamic behavior can be implemented in a simple manner with the aid of suitable rules programmed in stage 22 for the temporal sequence of the scale factor weightings.

Die gemeinsame Wirkung der Stufen 21 und 22 gemäß Fig. 2 ergibt sich beispielhaft aus dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm. Die Zeitachse ist in 24 ms-Zeitabschnitte (Frames) aufgeteilt; jeder Frame enthält drei Blöcke zu je acht ms. Eingetragen sind die Pegel pro Block mit und ohne einer erfindungsgemäßen Signalkompression. Wesentlich ist, daß im Bereich positiver Pegelsprünge (Frame 1 bis 8) die Kompression exakt gemäß der gewählten statischen Kennlinie (hier die Kennlinie gemäß Fig. 3C) verläuft. Im Bereich negativer Pegelsprünge (Frame 9 bis 16) wird die notwendige Rücklaufzeitkonstante durch begrenzte Verstärkungsänderungen je Block, beispielsweise 0,05dB/Block (entsprechend 6,25 dB/s) realisiert. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die relativ hohen Sprünge beim Ausregeln eines Pegelanstieges durch die 8ms-Blöcke bzw. Zeitfenster nicht beeinträchtigt werden. Während leiser Passagen in der Rücklaufphase zu einer höheren Verstärkung ist die entstehende, in Fig. 4 gezeigte Treppenkurve mit der Stufenbreite 8ms gegenüber einer herkömmlichen automatischen Verstärkungssteuerung ungünstig. Betrachtet man jedoch die üblichen Rücklaufzeitkonstanten, so ergeben sich die 8ms Sprünge im wesentlichen im Bereich unter 0,05 dB. Diese Sprünge sind auch im Hinblick auf einen Glättungseffekt bei der in Fig. 1 nicht mehr dargestellten Decodierung der blockweise normierten Teilbandsignale völlig unhörbar.The joint effect of stages 21 and 22 according to FIG. 2 results, for example, from the diagram shown in FIG. 4. The time axis is divided into 24 ms time segments (frames); each frame contains three blocks of eight ms each. The levels per block are entered with and without a signal compression according to the invention. It is essential that in the area of positive level jumps (frames 1 to 8 ) the compression runs exactly according to the selected static characteristic (here the characteristic according to FIG. 3C). In the area of negative level jumps (frames 9 to 16 ), the necessary ramp-down time constant is realized by limited gain changes per block, for example 0.05 dB / block (corresponding to 6.25 dB / s). It must be taken into account that the relatively high jumps when leveling out a level increase are not affected by the 8 ms blocks or time windows. During quiet passages in the return phase to a higher gain, the resulting stair curve shown in FIG. 4 with the step width 8 ms is unfavorable compared to a conventional automatic gain control. However, if one looks at the usual ramp-down time constants, the 8 ms jumps result essentially in the range below 0.05 dB. These jumps are also completely inaudible with regard to a smoothing effect in the decoding of the subband signals normalized in blocks, which is no longer shown in FIG. 1.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Weiterbildung enthalten die Stufen 21 und 22 von einer zusätzlichen, mit den Skalenfaktoren SCF₁ bis SCF_n gespeisten Signalanalysestufe 5 Informationen, welche die Optimierung des statischen und dynamischen Verhaltens der Verstärkungssteuerung ermöglichen. Beispielsweise lassen sich insbesondere im Falle teilbandcodierter Tonsignale aus den Teilband- Skalenfaktoren SCF₁ bis SCF_n Informationen über den momentanten Lautstärkepegel ableiten, so daß die Gewichtung der Skalenfaktoren und damit die Tonsignaldynamik zusätzlich nach Maßgabe dieser Lautstärkeinformation gesteuert werden kann. Weiterhin können in der Signalanalysestufe 5 Analysen im Zeitbereich durch Vergleich der aktuellen Skalenfaktoren mit vorangegangenen erfolgen. Dies ist nicht nur für Ermittlung der Lautstärke bei impulshaltigen Signalen von Interesse, sondern insbesondere für die Vermeidung von unerwünschten Modulationseffekten ("Pump-Effekten"), die bei breitbandiger Kompression auftreten können:
Mit Hilfe der Signalanalysestufe 5 können die Verstärkungsänderungen in den Teilbändern individuell so gesteuert werden, daß Teilbandsignale mit hohem Pegel geringer verstärkt werden als Teilbandsignale mit niedrigem Pegel, wobei zur Vermeidung von Klangfarbenfehlern eine Korrelationsanalyse durchgeführt wird. Die Korrelationsanalyse bewirkt, daß Teilbandsignale mit korrelierenden positiven Pegelsprüngen zusammengefaßt und von den übrigen Teilbandsignalen während eines bestimmten Zeitabschnittes unterschieden werden, dergestalt, daß für die zusammengefaßten Teilbandsignale ein kleinerer Koeffizient K(L, D₁, D₂,) erzeugt wird als für die übrigen Teilbandsignale. Hierdurch wird erreicht, daß transiente hochpegelige Signalanteile, beispielsweise die eines Paukenschlags, welche die quasistationären Signalanteile, beispielsweise die eines leisen, von Streichinstrumenten erzeugten Musik-"Teppichs", nicht verdecken, eine individuelle Verstärkungsabsenkung erfahren, ohne gravierende Klangfarbenänderungen des Paukenschlags und ohne Lautstärkeabsenkung des von den Streichinstrumenten erzeugten Musik-"Teppichs".In the development shown in Fig. 5, the stages 21 and 22 contain an additional, with the scale factors SCF₁ to SCF _n fed signal analysis stage 5 information which enable the optimization of the static and dynamic behavior of the gain control. For example, in particular in the case of subband-coded audio signals from the subband scale factors SCF 1 to SCF _n, information about the current volume level can be derived, so that the weighting of the scale factors and thus the audio signal dynamics can also be controlled in accordance with this volume information. Furthermore, in the signal analysis stage 5, analyzes in the time domain can be carried out by comparing the current scale factors with previous ones. This is of interest not only for determining the volume of signals containing impulses, but in particular for avoiding undesired modulation effects ("pump effects") that can occur with broadband compression:
With the aid of signal analysis stage 5 , the changes in gain in the subbands can be individually controlled so that subband signals with a high level are amplified less than subband signals with a low level, a correlation analysis being carried out to avoid tone color errors. The correlation analysis has the effect that subband signals with correlating positive level jumps are combined and distinguished from the other subband signals during a certain period of time in such a way that a smaller coefficient K (L, D₁, D₂,) is generated for the combined subband signals than for the other subband signals. This ensures that transient high-level signal components, for example that of a timpani, which do not mask the quasi-stationary signal components, for example that of a quiet musical "carpet" produced by string instruments, experience an individual gain reduction, without serious changes in the timbre of the timpani and without lowering the volume musical "carpet" produced by the string instruments.

Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind zusätzlich gegenüber Fig. 2 in den Weg zwischen der Dynamikwahlstufe 4 und den Prozessorstufen 21, 22 Steuerstufen 23 und 24 geschaltet, welche von einer im Tonsignal mitübertragenen, quasi-statischen Stellgröße S gesteuert werden. Durch die Stellgröße S werden die Dynamikwahlinformationen D1, D2 der Stufe 4 modifiziert, so daß auf das statische und dynamische Verhalten des Signalprozessors 2 sendeseitig bzw. encoderseitig eingegriffen werden kann. Dabei ist die notwendige Datenrate für die Übertragung der Stellgröße S sehr klein, da der dynamische Verlauf der Verstärkungsänderungen nicht zu übertragen werden braucht. Beispiele für die Anwendung der quasi-statischen Stellgröße S, welche einzeln oder in Kombination miteinander vorgesehen werden können, sind:In the further embodiment according to FIG. 6, in addition to FIG. 2, the path between the dynamic selection stage 4 and the processor stages 21 , 22 control stages 23 and 24 are switched, which are controlled by a quasi-static manipulated variable S transmitted in the sound signal. The manipulated variable S modifies the dynamic selection information D1, D2 of stage 4 , so that the static and dynamic behavior of the signal processor 2 can be intervened on the transmitter side or on the encoder side. The data rate required for the transmission of the manipulated variable S is very small, since the dynamic course of the gain changes need not be transmitted. Examples of the use of the quasi-static manipulated variable S, which can be provided individually or in combination, are:

- Selection of the static or on the encoder side Compressor characteristic;
- Selection of the degree of compression on the transmission side or on the encoder side;
- Selection of the return time constants for the transmission side or encoder side Gain changes.

In allen Fällen ist es möglich, durch die wiedergabeseitige Wahl der gewünschten Dynamik mittels der Dynamikwahlinformationen D1 und D2 das statische und dynamische Verhalten des Prozessors 2 zusätzlich zu beeinflussen. Beispielsweise kann die encoderseitige Wahl des Kompressionsgrades vollständig oder graduell aufgehoben werden (Expansion); alternativ kann die encoderseitige Kompressionsvorwahl durch eine zusätzliche decoderseitige Kompression verstärkt werden. Wesentlich ist, daß die encoderseitige Kompressionsvorwahl beliebig durch die wiedergabeseitige Dynamikwahl im Sinne einer Kompressions anhebung oder Kompressionsabsenkung überlagert werden kann und daß die Verfügbarkeit der Stellgröße S keine Voraussetzung für variable Wiedergabedynamik darstellt.In all cases, it is possible to additionally influence the static and dynamic behavior of the processor 2 by selecting the desired dynamics on the reproduction side using the dynamic selection information D1 and D2. For example, the encoder-side selection of the degree of compression can be canceled completely or gradually (expansion); alternatively, the compression preselection on the encoder side can be reinforced by an additional compression on the decoder side. It is essential that the encoder-side compression preselection can be superimposed arbitrarily by the playback-side dynamic selection in the sense of a compression increase or compression reduction and that the availability of the manipulated variable S is not a prerequisite for variable playback dynamics.

Darüber hinaus ist es möglich, anstelle einer encoderseitigen Kompressionsvorwahl eine erfindungsgemäße Kompression des gesendeten Tonsignals im Encoder durchzuführen (Vorkompression) und mit Hilfe der Stellgröße S die Kompressionsdaten zu übertragen, so daß durch decoderseitige Expansion die Originalsignaldynamik vollständig wiederhergestellt werden kann. Hierdurch erreicht das erfindungsgemäße Verfahren eine wichtige Eigenschaft der stellsignalabhängigen variablen Dynamik ohne Übertragung der dynamischen Verstärkungsänderungen.It is also possible to use an encoder instead of an encoder Compression preselection a compression according to the invention of the transmitted Perform sound signal in the encoder (pre-compression) and with the help of Control variable S to transmit the compression data, so that by the decoder Expansion the original signal dynamics can be fully restored. The method according to the invention thereby achieves an important property of Control signal dependent variable dynamics without transmission of the dynamic Gain changes.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die frequenzabhängige Kompression durch unterschiedliche Koeffizienten K(L, D, S) für die Gewichtung der Skalenfaktoren SCF₁ bis SCF_n. In Fig. 7 ist der Frequenzverlauf für den minimalen Signalpegel ppk0 des originalen Signals angegeben, gegenüber welchem die beispielhaften Kurven ppk1 und ppk2 angehoben sind. Der jeweilige Dynamikbereich ergibt sich aus der Differenz zwischen den jeweiligen Kurven pp (pianissimo) und dem maximalen Signalpegel ff (fortissimo), der in Fig. 7 ebenfalls eingezeichnet ist. Die Kurve ppk2 zeigt beispielhaft eine reduzierte Kompression der Teilbandsignale für die Teilbänder im oberen Frequenzbereich. Diese reduzierte Kompression stellt eine günstigere Anpassung an die Lärmsituation in einem fahrenden Kraftfahrzeug dar, welche durch den unteren, dunkler dargestellten Bereich der abfallenden Geraden in Fig. 7 angedeutet ist. Im Vergleich zu einer frequenzunabhängigen Kompression gemäß der Kurve ppk1 weist die Kurve ppk2 in den oberen Frequenzbereichen einen etwa gleichbleibenden Abstand zu dem Lärmpegel auf, wodurch eine unnötige Kompression im oberen Frequenzbereich vermieden wird.Another embodiment of the method according to the invention relates to the frequency-dependent compression by different coefficients K (L, D, S) for the weighting of the scale factors SCF 1 to SCF _n . In Fig. 7, the frequency response for the minimum signal level ppk0 of the original signal is indicated, with respect to which the exemplary curves are raised and ppk1 ppk2. The respective dynamic range results from the difference between the respective curves pp (pianissimo) and the maximum signal level ff (fortissimo), which is also shown in FIG. 7. The curve ppk2 shows an example of a reduced compression of the subband signals for the subbands in the upper frequency range. This reduced compression represents a more favorable adaptation to the noise situation in a moving motor vehicle, which is indicated by the lower, darker area of the descending straight line in FIG. 7. Compared to a frequency-independent compression according to curve ppk1, curve ppk2 has an approximately constant distance from the noise level in the upper frequency ranges, as a result of which unnecessary compression in the upper frequency range is avoided.

Für derartige frequenzabhängige Verstärkungsänderungen in den Teilbändern ist zu beachten, daß die Unterdrückung der Aliaskompenenten benachbarter Teilbänder in den, in Fig. 1 nicht dargestellten, den Stufen 12-1 bis 12-m nachgeschalteten Synthesefiltern ausreichend ist, d. h., daß die maximal zulässigen Verstärkungsdifferenzen in direkt benachbarten Teilbändern durch die maximal zulässigen Aliaskomponenten festgelegt werden. Diese ergeben sich aus dem Verdeckungseffekt des menschlichen Gehörs, welcher schon bei einer irrelevanzmindernden Quellencodierung genutzt wird. Bei geringem Signal in einem Teilband sind auch nur geringe Aliaskompenenten vorhanden und man ist nicht auf die vollständige Auslöschung der Aliaskomponenten für die Erzielung einer guten Qualität angewiesen. Gering ausgesteuerte Teilbänder wirken als Puffer zwischen Teilbändern mit geringem Pegel und solchem mit höherem Pegel.For such frequency-dependent gain changes in the subbands, it should be noted that the suppression of the alias components of adjacent subbands in the synthesis filters connected downstream from stages 12-1 to 12 -m, which are not shown in FIG. 1, is sufficient, that is to say that the maximum permissible gain differences in directly adjacent subbands can be determined by the maximum permissible alias components. These result from the masking effect of the human ear, which is already used with an irrelevance-reducing source coding. With a low signal in a sub-band, only small alias components are present and one does not have to rely on the complete elimination of the alias components in order to achieve good quality. Slightly modulated subbands act as buffers between subbands with a low level and those with a higher level.

Claims

1.Method for reproducing a single-channel or multi-channel digital, block-coded audio signal, in the data stream of which scale factor information is contained, which in each case classifies the peak value of the digital samples as a block within a specific time interval, in which the scale factors which are separated from the data stream are separated Control the level of the digital audio signal to be reproduced in blocks, characterized in that the separated scale factors (SCF₁ to SCF _n ,) are changed prior to their use for level control in accordance with dynamic specifications.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Dynamic specifications can be set individually by the user.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Dynamic specification made or influenced by an additional signal that is contained in the data stream of the sound signal and the like is separated.

4. The method according to claim 3, characterized in that the Additional signal the type and / or the degree of the encoder made Dynamic narrowing identified.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the dynamic specifications the value of a single scale factor or change the values of a chronological sequence of scale factors.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein each channel of the digital audio signal encoded in the form of a plurality of subband signals is and in the data stream of each subband signal the associated Scale factors are included, characterized in that with the The scale factors of the individual subband signals of the affected sound signal channel changed evenly or differently become.

7. The method according to claim 1, characterized in that the change in the separated scale factors (SCF₁ to SCF _n ) is carried out in accordance with an analysis of the scale factors.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the change in the separated scale factors (SCF₁ to SCF _n ) for subband signals with correlating positive level jumps is less than for the other subband signals.