DE602005001291T2

DE602005001291T2 - Verfahren zum Kodieren digitaler Signale und Vorrichtung dazu unter Benutzung mehrerer Nachschlagetabellen

Info

Publication number: DE602005001291T2
Application number: DE602005001291T
Authority: DE
Inventors: Kim 306-303 Siny Hwaseong-si Dohyung; Kim Gangseo-gu Junghoe; Seo 504-603 Suji Yongin-si Yangseock; Lee 6-613 Seocho Seocho-gu Shihwa; Kim 1006-905 Kac Sangwook
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: DE602005001291D1; JP4628861B2; US7650278B2; US20050254588A1; JP2005328542A; EP1596366B1; KR20050108180A; KR100723400B1; EP1596366A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen, die die Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß den Merkmalen von Eingangssignalen erzeugen, eine Nachschlagetabelle aus der Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einem Eingangssignal auswählen und adaptiv die Anzahl an Bits pro Frequenzband aus der ausgewählten Nachschlagetabelle zuweisen.
Digitale Übertragung ist viel weniger empfindlich auf Umgebungsgeräusche als analoge Übertragung. Damit kann die akustische Qualität bei digitaler Audioübertragung sehr deutlich wiedergegeben werden. Entsprechend der Zunahme der zu übertragenden Datenmenge, stellen sich jedoch verschiedene Probleme, wie eine Zunahme der Speicherkapazität und Übertragungsleitungskapazität.
Zur Lösung dieser Probleme ist eine Datenkompressionstechnik notwendig. Im Falle von Audiodaten sollte der wiedergegebene Schall fast oder ganz gleich dem ursprünglichen Schall sein, wenn ursprünglicher Schall komprimiert, übertragen und wiedergegeben wird. Hierfür muss eine relativ geringe Informationsmenge übertragen werden.
Es wird typischerweise ein psychoakustisches Modell für die Kodierung von Audiosignalen verwendet. Unter Verwendung eines Maskierungseffekts und eines kritischen Bands akustischer Merkmale kann, obwohl ein Audiosignal mit einer kleineren Anzahl von Bits kodiert wird, als ein ursprüngliches Schallsignal, Schallqualität auf fast dem selben Niveau wie der ursprüngliche Schall erhalten werden, indem Signale eliminiert werden, die Menschen nicht hören können, wobei nur notwendige Signale kodiert werden und den kodierten Signale Bits zugewiesen werden.
Hier gibt der Maskierungseffekt einen Effekt an, dass Menschen Audiosignale nicht wahrnehmen können, obwohl sie das Audiosignal hören, indem aufgrund von Interferenz der Audiosignale untereinander, ein Signal ein anderes Signal maskiert. Das kritische Band ist eine Art Einheit, die Menschen verwenden, um Schallfrequenzen zu unterscheiden, und wird typischerweise in 24 Bänder unterteilt. Da eine Bandbreite in einer höheren Frequenz in einem logarithmischen Maßstab größer wird, kann eine Person ein Signal mit höherer Frequenz von einem Signal mit niedrigerer Frequenz nicht unterscheiden.
Zur Zuweisung von Bits unter Verwendung der akustischen Merkmale werden ein Signal-Rauschverhältnis (SNR, signal-to-noise ratio) und ein Signal-Maskierungsverhältnis (SMR, signal-to-mask ratio) ermittelt, und ein Maskierungs-Rauschverhältnis (MNR, mask-to-noise ratio) aus dem SNR und dem SMR berechnet. Hier gibt ein Maskierungswert ein minimales Signal an, das Menschen nicht wahrnehmen können, obwohl sie hören. Deshalb brauchen Signalen unter dem Maskierungsniveau keine Bits zugewiesen werden.
Nachdem das NMR ermittelt ist, werden Bits basierend auf dem MNR wiederholt zugewiesen. Es ist jedoch viel Zeit erforderlich, um das MNR zu ermitteln, und dies bedeutet, dass eine Echtzeitverzögerung in einer Kodiereinrichtung hoch ist. Dementsprechend steigt die Notwendigkeit für eine Reduzierung der Komplexität der Berechnung.
1 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung eines psychoakustischen Modells im MPEG-1-Standard. Mit Bezug zu 1 beinhaltet die Vorrichtung eine Frequenzabbildungseinheit 100, ein psychoakustisches Modell 110, eine Bitzuweisungseinrichtung 120, eine Quantisierungseinrichtung 130 und einen Bitstromgenerator 140.
Die Frequenzabbildungseinheit 100 wandelt ein Eingangssignal in der Zeitdomäne in Signale in bestimmten Frequenzbändern um, wobei ein Bandauflösungsfilter verwendet wird. Das psychoakustische Modell 110 ist ein Teil, in dem die Komplexität der Berechnung in der Vorrichtung am größten ist, und es berechnet und gibt ein SMR aus, das ein Standard für eine Bitzuweisung pro Frequenzband ist. Der SMR-Wert wird gemäß einer folgenden Reihe von Operationen berechnet. Erstens wird unter Verwendung einer Fourier-Transformation (FFT) ein Audiosignal in der Zeitdomäne in ein Signal in einer Frequenzdomäne umgewandelt. Zweitens wird das Schalldruckniveau jedes Bandes wie in Gleichung 1 gezeigt berechnet.
[Gleichung 1]

SPL = MAX{Stärke, 20log(scf × 32768)} dB

Drittens wird ein absoluter Maskierungsschwellenwert berechnet. Viertens werden tonale und nicht tonale Schallkomponenten des Audiosignals bestimmt. Fünftens wird eine Maskierung bestimmt. Sechstens wird jeder Maskierungsschwellenwert berechnet. Siebtens wird ein gesamter Maskierungsschwellenwert berechnet. Achtens wird ein minimaler Maskierungsschwellenwert für jedes Band berechnet. Schließlich wird ein SMR-Wert für jedes Band berechnet.
Die Bitzuweisungseinrichtung 120 ermittelt einen Bitzuweisungsbetrag für jedes Band durch wiederholte Durchführung einer folgenden Reihe von Operationen ausgehend von den SMR-Werten, die aus dem psychoakustischen Modell 110 erhalten sind. Erstens wird die Anzahl an Bits, die ursprünglich jedem Band zugewiesen sind, auf 0 gesetzt. Zweitens wird ein MNR-Wert für jedes Band ermittelt. Hier wird der MNR-Wert durch Subtrahieren eines SMR-Werts von einem SNR-Wert ermittelt. Drittens wird die Anzahl an zugewiesenen Bits eines Bandes mit einem minimalen MNR-Wert aus den für Bänder ermittelten MNR-Werten um 1 erhöht. Schließlich werden, wenn die Anzahl an für jedes Band erforderlichen Bits nicht erfüllt ist, die zweite und dritte Operation für die ungenügenden Bänder wiederholt.
Die Quantisierungseinrichtung 130 quantisiert das Eingangsignal gemäß einer folgenden Reihe von Operationen. Erstens ist X ein Wert, der durch Teilen einer Abtastung in jedem Band durch einen Skalenfaktor ermittelt wird. Zweitens wird A·X + B (hier sind A und B Werte in einer bestimmten Tabelle) berechnet. Drittens werden so viele Bits wie es der Anzahl an zugewiesenen Bits entspricht, die in einem Bitzuweisungsprozess ermittelt sind, aus den berechneten Werten ermittelt. Schließlich wird das signifikanteste Bit (MSB, most significant bit) invertiert.
Der Bitstromgenerator 140 erzeugt einen Bitstrom unter Verwendung des quantisierten Eingangssignals.
Wie oben beschrieben, benötigt die herkömmliche Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung eines psychoakustischen Modells neun Verfahrensschritte, um die SMR-Werte zu ermitteln. Dementsprechend ist die Komplexität der Berechnung hoch, was die Ausführungszeit verlängert. Ebenso wird, da die MNR-Werte unter Verwendung der SMR-Werte berechnet werden und basierend auf den MNR-Werten eine Bitzuweisungsschleife wiederholt ausgeführt wird, in diesem Prozess eine Zeitverzögerung erzeugt.
2 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Nachschlagetabelle. Die Vorrichtung verwendet eine herkömmliche Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung eines psychoakustischen Modells. Mit Bezug zu 2 beinhaltet die Vorrichtung eine Frequenzabbildungseinheit 200, eine Nachschlagetabelle 210, einen Extraktor 220 zugewiesener Bitan zahlen, eine Quantisierungseinrichtung 230 und einen Bitstromgenerator 240.
Die Frequenzabbildungseinheit 200 wandelt unter Verwendung eines Bandauflösungsfilters ein Eingangssignal in der Zeitdomäne in Signale in bestimmten Frequenzbändern um. Die Nachschlagetabelle 210 speichert Anzahlen zugewiesener Bits zum Kodieren von Frequenzbändern in Adressen entsprechend Merkmalen der Frequenzbänder.
Der Extraktor 220 zugewiesener Bitanzahlen berechnet einen Adresswert jedes Frequenzbands des Eingangssignals und extrahiert die Anzahl an zugewiesenen Bits jeder Adresse mit dem berechneten Adresswert aus der Nachschlagetabelle 210. Die Quantisierungseinrichtung 230 quantisiert das Eingangssignal unter Verwendung der Anzahl an Bits, die jedem Frequenzband zugewiesen sind. Der Bitstromgenerator 240 erzeugt einen Bitstrom unter Verwendung des quantisierten Eingangssignals.
Wie oben beschrieben, kann durch Extrahieren der Anzahl an zugewiesenen Bits für jedes Frequenzband, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind, und unter Verwendung der Anzahl an zugewiesenen Bits zum Kodieren die herkömmliche Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Nachschlagetabelle die Komplexität der Berechnung und eine erzeugte Zeitverzögerung unter Verwendung des psychoakustischen Modells vermeiden. Da jedoch Eingangssignale mit unterschiedlichen Merkmalen unter Verwendung der selben Nachschlagetabelle kodiert werden, ist eine adaptive Kodierung gemäß den Merkmalen von Eingangssignalen eingeschränkt.
US 5,864,802 beschreibt ein digitales Audiokodierverfahren unter Verwendung von Nachschlagetabellen und eine Vorrichtung dafür. Das Signal wird in gleiche Frequenzbänder unterteilt und die Adressen in der Nachschlagetabelle werden gemäß der relativen Größen der Audiosequenzmerkmale für die geteilten Frequenzbänder entschieden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen zur Verfügung, die gemäß den Merkmalen von Eingangssignalen erzeugt sind, die eine Nachschlagetabelle aus der Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einem Merkmal eines Eingangssignals auswählen und adaptiv die Anzahl an Bits pro Frequenzband aus der ausgewählten Nachschlagetabelle zuweisen, um digitale Signale gemäß den Merkmalen von Eingangssignalen adaptiv zu kodieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kodieren digitaler Signale nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Das Merkmal des Eingangssignals kann die Anzahl an Frequenzbändern bei den Frequenzbändern des Eingangssignals sein, dessen Belegungsrate kleiner oder größer ist als ein bestimmter Standardwert. Ebenso kann die Belegungsrate jedes Frequenzbandes ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband sein.
Jede Adresse der Nachschlagetabelle kann eine Dispersion jedes Frequenzbandes, ein Skalenfaktor jedes Frequenzbandes, ein Quadrat eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes, ein Mittelwert von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, eine mittlere Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Bele gungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband sein.
Das Verfahren kann ferner, nach dem Zuweisen von Anzahlen von Bits, Vergleichen der Anzahl an Bits, die einem gesamten Eingangssignal tatsächlich zugewiesen sind und der Anzahl an Bits, die für das gesamte Eingangssignal erforderlich sind, und Einstellen der Anzahl an zugewiesenen Bits gemäß dem Vergleichsergebnis umfassen.
Das Verfahren kann ebenso umfassen: Vorbereiten einer bestimmten Anzahl an Eingangssignalen, die in Eingangssignale mit dem selben Merkmal klassifiziert sind, Berechnen der Anzahl an zugewiesenen Bits pro Frequenzband in Bezug auf die Eingangssignale mit dem selben Merkmal unter Verwendung eines psychoakustischen Modells und Erzeugen einer Nachschlagetabelle durch Speichern der berechneten Anzahlen an zugewiesenen Bits in Adressen der Frequenzbänder und Wiederholen der obigen beiden Operationen in Bezug auf jedes Merkmal der Eingangssignale.
Das Verfahren kann umfassen: Vorbereiten einer bestimmten Anzahl an Eingangssignalen, Klassifizieren der Eingangssignale in Eingangssignale mit dem selben Merkmal, Berechnen der Anzahl an zugewiesenen Bits pro Frequenzband in Bezug auf die Eingangssignale mit dem selben Merkmal unter Verwendung eines psychoakustischen Modells und Erzeugen einer Nachschlagetabelle durch Speichern der berechneten Anzahlen an zugewiesenen Bits in Adressen der Frequenzbänder und Wiederholen der Klassifizierung der Eingangssignale und der Erzeugung der Nachschlagetabelle in Bezug auf jedes Merkmal der Eingangssignale.
Das Verfahren kann Adressen aus der Nachschlagetabelle ausschließen, in denen die Anzahl an zugewiesenen Bits 0 beträgt, und wenn die Anzahl an zugewiesenen Bits aufeinanderfolgender Adressen alle gleich sind, kann das Verfahren nur Adressen in der Nachschlagetabelle speichern, in denen die Anzahl an zugewiesenen Bits sich ändert.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale nach Anspruch 14 zur Verfügung gestellt.
Das Merkmal des Eingangssignals kann die Anzahl an Frequenzbändern bei den Frequenzbändern des Eingangssignals sein, dessen Belegungsrate kleiner oder größer ist als ein bestimmter Standardwert. Ebenso kann die Belegungsrate jedes Frequenzbandes ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband sein.
Jede Adresse der Nachschlagetabelle kann eine Dispersion jedes Frequenzbandes, ein Skalenfaktor jedes Frequenzbandes, ein Quadrat eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes, ein Mittelwert von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, eine mittlere Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen jedes Frequenzbandes oder ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband sein.
Die Vorrichtung kann ferner eine Bitanzahleinstelleinrichtung zum Vergleichen der Anzahl von Bits, die vom Extraktor zugewiesener Bitanzahlen einem gesamten Eingangssignal zugewiesen sind, und der für das gesamte Eingangssignal erforderlichen Bitanzahl und Einstellen der Anzahl von Bits, die jedem Frequenzband zugewiesen werden, gemäß dem Vergleichsergebnis umfassen.
Es wird ebenso ein computerlesbares Medium mit einem darauf aufgezeichneten computerlesbaren Programm zum Durchführen eines Verfahrens zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen zur Verfügung gestellt.
Es wird ebenso ein computerlesbares Medium mit einem darauf aufgezeichneten computerlesbaren Programm zum Durchführen eines Verfahrens zum Erzeugen einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen zur Verfügung gestellt.
Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich durch eine ausführliche Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung eines psychoakustischen Modells ist;
2 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Nachschlagetabelle ist;
3 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Flussbild eines Verfahrens zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5 ein detailliertes Flussbild eines Verfahrens zum Zuweisen der Anzahl an zugewiesenen Bits zu jedem Frequenzband von 4 ist;
6 ein detailliertes Flussbild eines Verfahrens zum Auswählen einer aus einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen von 4 ist;
7A ein Graph ist, der Belegungsraten von Frequenzbändern von Eingangssignalen mit einem allgemeinen Merkmal zeigt;
7B ein Graph ist, der Belegungsraten von Frequenzbändern von Eingangssignalen mit einem in einem spezifischen Frequenzband konzentrierten Merkmal zeigt;
8 ein Flussbild eines Verfahrens zum Erzeugen einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
9 ein Flussbild eines Verfahrens zum Erzeugen einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 ein Beispiel eines Verfahrens zum Festsetzen von Adressen einer Nachschlagetabelle ist; und
11 eine Tabelle ist, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Erzeugen einer Nachschlagetabelle darstellt.
Nachfolgend werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genauer mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind.
3 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug zu
3 beinhaltet die Vorrichtung eine Mehrzahl von Nachschlagetabellen 300, 310 und 320, eine Frequenzabbildungseinheit 330, eine Nachschlagetabellenauswahleinheit 340, einen Extraktor 350 zugewiesener Bitanzahlen, eine Quantisierungseinheit 370 und einen Bitstromgenerator 380.
Die Mehrzahl von Nachschlagetabellen 300, 310 und 320 werden gemäß den Merkmalen von Eingangssignalen und Speicherzahlen zugewiesener Bits zum Kodieren von Frequenzbändern der Eingangssignale in einer bestimmten Anzahl an Adressen erzeugt. Das Merkmal des Eingangssignals kann auf die Anzahl an Frequenzbändern bei den Frequenzbändern des Eingangssignals gesetzt werden, dessen Belegungsrate kleiner oder größer ist als ein bestimmter Standardwert. Die Belegungsrate jedes Frequenzbands kann auf einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke jedes Frequenzbandes gesetzt werden. Ebenso werden Adressen der Nachschlagetabellen auf Werte festgesetzt, die Merkmale der Frequenzbänder angeben. Das heißt, jede Adresse der Nachschlagetabelle kann auf eine Dispersion jedes Frequenzbandes, einen Skalenfaktor jedes Frequenzbandes, ein Quadrat eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes, einen Mittelwert von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, eine mittlere Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband festgesetzt werden. Die Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes SR_scf, die Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband SR_mitt, die Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors je des Frequenzbandes SR_{quad_scf} und die Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband SR_{mitt_stärke} können wie in Gleichung 2 gezeigt berechnet werden.
[Gleichung 2]
Hier bezeichnet scf einen Skalenfaktor, mitt bezeichnet einen Mittelwert, ch bezeichnet einen linken Kanal oder einen rechten Kanal, dessen Belegungsrate in einem Audiosignal berechnet ist, und sb bezeichnet ein Frequenzband mit der Belegungsrate.
Die Frequenzabbildungseinheit 330 unterteilt ein Eingangssignal in der Zeitdomäne in Signale in bestimmten Frequenzbändern unter Verwendung eines Bandauflösungsfilters.
Die Nachschlagetabellenauswahleinheit 340 wählt eine der Mehrzahl von Nachschlagetabellen 300, 310 und 320 gemäß dem Merkmal des Eingangssignals. Das bei der Erzeugung der Mehrzahl von Nachschlagetabellen 300, 310 und 320 berücksichtigte Merkmal des Eingangssignals kann auf die Anzahl an Frequenzbändern bei den Frequenzbändern des Eingangssignals gesetzt sein, deren Belegungsrate kleiner oder größer ist als ein bestimmter Standardwert. Die Belegungsrate jedes Frequenzbandes kann auf einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen jedes Frequenzbandes oder einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, die in Gleichung 2 berechnet werden, gesetzt sein.
Der Extraktor 350 zugewiesener Bitanzahlen berechnet Adresswerte der Frequenzbänder der Eingangssignale, extrahiert Anzahlen zugewiesener Bits entsprechend den berechneten Adresswerten aus der gewählten Nachschlagetabelle in Bezug auf die Frequenzbänder und weist die Anzahlen an Bits den Frequenzbändern zu. Die Adressen der Frequenzbänder werden festgesetzt, wenn die Mehrzahl von Nachschlagetabellen 300, 310 und 320 erzeugt werden. Dafür berechnet der Extraktor 350 zugewiesener Bitanzahlen Werte, die auf Merkmale der Frequenzbänder der Eingangssignale hinweisen, als Adresswerte und jeder der Adresswerte kann eine Dispersion jedes Frequenzbandes, ein Skalenfaktor eines Frequenzbandes, ein Quadrat eines Skalenfaktor jedes Frequenzbandes, ein Mittelwert von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, eine mittlere Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband sein.
Die Quantisierungseinrichtung 370 quantisiert die Eingangssignale unter Verwendung der Anzahlen an Bits, die den Frequenzbändern zugewiesen sind. Der Bitstromgenerator 380 erzeugt einen Bitstrom unter Verwendung der quantisierten Eingangssignale.
Die Vorrichtung kann ferner eine Bitanzahleinstelleinrichtung zum Berechnen der Anzahl an zugewiesenen Bits eines gesamten Eingangssignals beinhalten, die eine Summe der Anzahl an Bits, die jedem Frequenzband vom Extraktor 350 zugewiesener Bitanzahlen zugewiesen sind, zum Vergleichen der Anzahl von Bits des gesamten Eingangssignals, die durch eine Kodierrate bestimmt ist, die von der Vorrichtung gefordert ist, und der berechneten Anzahl an zugewiesenen Bits, und zum Einstellen der Anzahl an zugewiesenen Bits für jedes Frequenzband gemäß dem Vergleichsergebnis beinhalten.
4 ist ein Flussbild eines Verfahrens zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug zu den 3 und 4 wandelt die Frequenzabbildungseinheit 330 ein Eingangssignal in der Zeitdomäne unter Verwendung eines Bandauflösungsfilters in Operation 400 in Signale in bestimmten Frequenzbändern um. Der Extraktor 350 zugewiesener Bitanzahlen berechnet Adresswerte der Frequenzbänder der Eingangssignale in Operation 410. Die Adresswerte der Frequenzbänder geben Merkmale der Frequenzbänder an, die als Adressen festgesetzt werden, wenn die Mehrzahl von Nachschlagetabellen 300, 310 und 320 erzeugt werden, und jeder der Adresswerte kann eine Dispersion jedes Frequenzbandes, ein Skalenfaktor jedes Frequenzbandes, ein Quadrat eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes, ein Mittelwert von Eingangssignalen in jedem Frequenz band, eine mittlere Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband sein. Nun werden Korrelationen zwischen Merkmalen von Frequenzbändern, die als Adresswerte festgesetzt werden können, und der Anzahl an zugewiesenen Bits pro Frequenzband beschrieben. Ein Dispersionsmerkmal zeigt wie nahe eine Verteilung eines Eingangssignals in Bezug auf eine mittlere Verteilung verteilt ist. Wenn die Dispersion groß ist, ist ein dynamischer Bereich des Eingangssignals groß. Dementsprechend müssen mehr Bits zugewiesen werden, um Quantisierungsrauschen zu reduzieren. Wenn die Dispersion relativ gering ist, wird nicht so viel Quantisierungsrauschen erzeugt, obwohl der Umfang der Bitzuweisung gering ist. Im Allgemeinen gilt, wenn ein Mittelwert eines Eingangssignals ermittelt wird, ist im Falle einer Sinuswelle der Mittelwert 0. Dementsprechend wird ein mittlerer Stärkewert als Merkmal eines Frequenzbandes verwendet und es werden einem Frequenzband, in dem ein mittlerer Stärkewert hoch ist, mehr Bits zugewiesen. Der Skalenfaktor ist als größter Abtastwert pro Frequenzband definiert und es werden einem Frequenzband, bei dem ein Skalenfaktor hoch ist, mehr Bits zugewiesen.
Die Nachschlagetabellenauswahleinheit 340 wählt eine der Mehrzahl von Nachschlagetabellen 300, 310 und 320 gemäß dem Merkmal des Eingangssignals in Operation 420 aus. Das Merkmal des Eingangssignals, das ein Standard der Nachschlagetabellenauswahl ist, wird berücksichtigt, wenn die Mehrzahl von Nachschlagetabellen 300, 310 und 320 erzeugt werden und kann auf die Anzahl an Frequenzbändern bei den Frequenzbändern des Eingangssignals gesetzt werden, deren Belegungsrate kleiner oder größer ist als ein bestimmter Standardwert. Die Belegungsrate jedes Frequenzbandes kann auf einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, die in Gleichung 2 berechnet werden, gesetzt sein.
Der Extraktor 350 zugewiesener Bitanzahlen extrahiert in Operation 430 Anzahlen an zugewiesenen Bits mit den Adresswerten von Frequenzbändern, die in Operation 410 berechnet sind, aus der gewählten Nachschlagetabelle als Adressen, und weist in Operation 440 die Anzahlen an Bits den Frequenzbändern zu. Die Quantisierungseinrichtung 370 quantisiert die Eingangssignale unter Verwendung der Anzahlen an den Frequenzbändern zugewiesenen Bits in Operation 450. Der Bitstromgenerator 380 erzeugt einen Bitstrom unter Verwendung der quantisierten Eingangssignale in Operation 460.
Zum Abgleichen der Anzahl an insgesamt zugewiesenen Bits eines Eingangssignals, das nach dem oben beschriebenen Verfahren kodiert ist, mit der Anzahl an Bits, die nach einem Kompressionsverhältnis erforderlich sind, kann, nachdem Operation 440 durchgeführt ist, die Anzahl der insgesamt erforderlichen Bits des Eingangssignals und die berechnete Anzahl an zugewiesenen Bits und Einstellen der Anzahl an zugewiesenen Bits zu jedem Frequenzband gemäß dem Vergleichsergebnis verglichen werden.
5 ist ein detailliertes Flussbild eines Verfahrens zum Zuweisen der Anzahl an zugewiesenen Bits zu jedem Frequenzband von 4. Mit Bezug zu 5 werden die Anzahlen an zugewiesenen Bits von Frequenzbändern, die aus der Nachschlagetabelle extrahiert sind, den Fre quenzbändern in Operation 500 zugewiesen, und die Anzahl an einem gesamten Eingangssignal tatsächlich zugewiesenen Bits wird durch Summieren der Anzahl an zugewiesenen Bits in Operation 510 berechnet.
Es wird in Operation 520 bestimmt, ob die berechnete Anzahl an Bits, die tatsächlich dem gesamten Eingangssignal zugewiesen ist, gleich der Anzahl an erforderlichen Bits ist, die von einem Kompressionsverhältnis bestimmt ist, das zum Kodieren erforderlich ist, zum Beispiel beträgt die Anzahl an gesamten Bits des Eingangssignals 100 und die Anzahl an erforderlichen Bits 50, wenn das Kompressionsverhältnis 50% ist. Wenn die Anzahl an zugewiesenen Bits gleich der Anzahl an erforderlichen Bits ist, werden Frequenzbändern so viele Bits zugewiesen, wie es der in Operation 500 zugewiesenen Anzahl an Bits entspricht.
Wenn die Anzahl an zugewiesenen Bits nicht gleich der Anzahl an erforderlichen Bits ist, wird in Operation 530 bestimmt, ob die Anzahl an zugewiesenen Bits größer ist als die Anzahl an erforderlichen Bits. Wenn die Anzahl an zugewiesenen Bits größer ist als die Anzahl an erforderlichen Bits, wird in Operation 540 eine Untersuchung vom höchsten Frequenzband durchgeführt, und ein Band, dessen Belegungsrate am niedrigsten ist und dem mehr als ein Bit zugewiesen ist, wird vermindert, indem ein Bit eliminiert wird, bis die Anzahl an zugewiesenen Bits gleich der Anzahl an erforderlichen Bits ist. Hier werden alle Bänder gleichmäßig vermindert, indem dem um ein Bit verminderten Band die niedrigste Priorität zugeordnet wird. Ebenso wird Verminderung eines Hochfrequenzbandes vorgenommen, weil bedeutende Information hauptsächlich bei niedrigen Frequenzen konzentriert ist.
Wenn zuweisbare zusätzliche Bits vorhanden sind, da die Anzahl an zugewiesenen Bits kleiner ist als die Anzahl an erforderlichen Bits, wird in Operation 550 eine Untersuchung vom niedrigsten Frequenzband vor genommen, und ein Band, dessen Belegungsrate am höchsten ist und dem die Anzahl an Bits von weniger als einem Maximalwert zugewiesen ist, wird um Zuweisung eines Bits erhöht, bis die Anzahl an zugewiesenen Bits gleich der Anzahl an erforderlichen Bits ist.
6 ist ein detailliertes Flussbild eines Verfahrens zum Auswählen einer aus einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen von 4. Mit Bezug zu 6 werden ein Skalenfaktor jedes Frequenzbandes und eine mittlere Stärke von Eingangssignalen jedes Frequenzbandes in Operation 600 berechnet, und eine Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und eine Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband werden, wie in Gleichung 2 gezeigt, in Operation 610 berechnet.
Ein höherer Wert zwischen den berechneten Belegungsraten wird als Belegungsrate jedes Frequenzbandes in Operation 620 gewählt. Die Anzahl an Frequenzbändern (LP), deren gewählte Belegungsrate niedriger ist als eine bestimmte Belegungsrate, und die Anzahl an Frequenzbändern (HP), deren gewählte Belegungsrate höher ist als die bestimmte Belegungsrate, werden in Operation 630 berechnet.
Es wird in Operation 640 eine aus einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß der Anzahlen an Frequenzbändern (LP und HP), die in Operation 630 berechnet sind, gewählt, die ein Merkmal eines Eingangssignals darstellen. Wenn die Anzahl an Frequenzbändern (LP), deren Belegungsrate niedriger ist als eine bestimmte Belegungsrate, groß ist, sind Eingangssignale konzentriert in einem spezifischen Frequenzband verteilt. Dementsprechend wird eine Nachschlagetabelle gewählt, in der mehr Bits den Frequenzbändern zugewiesen sind, in denen Eingangssignale verteilt sind. Ebenso sind, wenn die Anzahl an Frequenzbändern (HP), deren gewählte Belegungsrate höher ist als die bestimmte Belegungsrate, klein ist, Eingangssignale konzentriert in ei nem spezifischen Frequenzband verteilt. Dementsprechend wird eine Nachschlagetabelle gewählt, in der mehr Bits den Frequenzbändern zugewiesen sind, in denen Eingangssignale verteilt sind.
Die 7A und 7B sind Graphen, die Belegungsraten von Frequenzbändern von Eingangssignalen zeigen. 7A zeigt Eingangssignale mit einem allgemeinen Merkmal. Mit Bezug zu 7A wird eine Nachschlagetabelle gewählt, in der zugewiesene Bits in jedem Frequenzband gleichmäßig verteilt sind, da LP klein und HP groß ist.
7B zeigt Eingangssignale mit einem in einem spezifischen Frequenzband konzentrierten Merkmal. Mit Bezug zu 7B wird eine Nachschlagetabelle gewählt, in der zugewiesene Bits in einem spezifischen Frequenzband gelegen sind, da LP groß und HP klein ist.
8 ist ein Flussbild eines Verfahrens zum Erzeugen einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug zu 8 werden in Operation 800 eine bestimmte Anzahl an Eingangssignalen mit verschiedenen Signalmerkmalen und klassifiziert in Signale mit gleichen Merkmalen vorbereitet. Das Merkmal des Eingangssignals kann die Anzahl an Frequenzbändern bei den Frequenzbändern des Eingangssignals sein, deren Belegungsrate kleiner oder größer ist als ein bestimmter Standardwert. Die Belegungsrate jedes Frequenzbandes kann auf einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, die in Gleichung 2 berechnet sind, gesetzt werden.
Ein Merkmal der Merkmale der Eingangssignale wird gewählt und eines der Eingangssignale mit dem gewählten Merkmal wird in Operation 810 in Frequenzbänder unterteilt. In Bezug auf das Eingangssignal wird die Anzahl an zugewiesenen Bits jedes Frequenzbandes unter Verwendung eines psychoakustischen Modells in Operation 820 berechnet. Da ein Verfahren zum Berechnen der Anzahl an zugewiesenen Bits gleich wie bei einer Operation des in 1 gezeigten psychoakustischen Modells 110 ist, wird eine Beschreibung des Verfahrens ausgelassen.
Adresswerte von Frequenzbändern des Eingangssignals werden in Operation 830 berechnet. Die Adresswerte können auf Werte gesetzt werden, die Merkmale der Frequenzbänder des Eingangssignals angeben, und jeder Wert kann durch Festsetzen auf eine Dispersion jedes Frequenzbandes, einen Skalenfaktor jedes Frequenzbandes, ein Quadrat eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes, einen Mittelwert von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, eine mittlere Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und eine Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und eine Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband berechnet werden.
Die Anzahlen der zugewiesenen Bits, die in Operation 820 berechnet sind, werden in entsprechenden Adressen mit den in Operation 830 berechneten Adresswerten der Frequenzbänder gespeichert und Frequenzen, in denen die Anzahlen an zugewiesenen Bits bei den entsprechenden Adressen gespeichert sind, werden in Operation 840 aufgezeichnet.
Die Operationen 810 bis 840 werden in Operation 850 wiederholt, bis die Operationen 810 bis 840 für alle Eingangssignale mit dem gewählten Merkmal durchgeführt sind.
Nachdem die Operationen 810 bis 840 für alle Eingangssignale mit dem gewählten Merkmal durchgeführt sind, wird durch Speichern jedes Werts mit einer höchsten Frequenz unter den Anzahlen an zugewiesenen Bits, die bei jeder Adresse jedes Frequenzbandes als Anzahl an zugewiesenen Bits gespeichert sind, in Operation 860 eine Nachschlagetabelle erzeugt. Der Umfang der Nachschlagetabelle kann durch Ausschließen von Adressen aus der erzeugten Nachschlagetabelle, deren Anzahl an zugewiesenen Bits 0 ist, oder durch Speichern nur der Adressen, bei denen die Anzahl an zugewiesenen Bits in der erzeugten Nachschlagetabelle verändert ist, wenn die Anzahlen an zugewiesenen Bits aufeinanderfolgender Adressen gleich sind, reduziert werden.
Es wird in Operation 870 bestätigt, ob Nachschlagetabellen für alle Merkmale von Eingangssignalen, die in Operation 800 vorbereitet sind, erzeugt sind, und die Operationen 810 bis 860 werden wiederholt, bis alle Nachschlagetabellen erzeugt sind.
9 ist ein Flussbild eines Verfahrens zum Erzeugen einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug zu 9 werden in Operation 900 eine bestimmte Anzahl an Eingangssignalen mit verschiedenen Merkmalen vorbereitet. Die Eingangssignale werden gemäß einer bestimmten Anzahl an Merkmalen in Operation 910 klassifiziert. Das Merkmal eines Eingangssignals kann die Anzahl an Frequenzbändern bei den Frequenzbändern des Eingangssignals sein, deren Belegungsrate kleiner oder größer ist als ein bestimmter Standardwert. Die Belegungsrate jedes Frequenzbandes kann auf einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, die in Gleichung 2 berechnet werden, gesetzt werden.
Ein Merkmal der klassifizierten Merkmale von Eingangssignalen wird gewählt und eines der Eingangssignale mit dem gewählten Merkmal wird in Operation 920 in Frequenzbänder unterteilt. In Bezug auf das Eingangssignal wird die Anzahl an zugewiesenen Bits jedes Frequenzbandes unter Verwendung eines psychoakustischen Modells in Operation 930 berechnet. Da ein Verfahren zum Berechnen der zugewiesenen Bits gleich wie bei einer Operation des in 1 gezeigten psychoakustischen Modells 110 ist, wird eine Beschreibung des Verfahrens ausgelassen.
Adresswerte von Frequenzbändern der Eingangssignale werden in Operation 940 berechnet. Die Adresswerte können auf Werte gesetzt werden, die Merkmale von Frequenzbändern des Eingangssignals angeben, und jeder Wert kann durch Festsetzen auf eine Dispersion jedes Frequenzbandes, einen Skalenfaktor jedes Frequenzbandes, ein Quadrat eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes, einen Mittelwert von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, eine mittlere Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband, einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband oder einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbandes und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband berechnet werden.
Die in Operation 930 berechneten Anzahlen an zugewiesenen Bits werden bei entsprechenden Adressen mit den in Operation 940 berechneten Adresswerten von Frequenzbändern gespeichert und Frequenzen, bei denen die Anzahlen an zugewiesenen Bits bei entsprechenden Adressen gespeichert sind, werden in Operation 950 aufgezeichnet.
Die Operationen 920 bis 950 werden in Operation 960 wiederholt, bis die Operationen 920 bis 950 für alle Eingangssignale mit der gewählten Merkmal durchgeführt sind.
Nachdem die Operationen 920 bis 950 für alle Eingangssignale mit dem gewählten Merkmal durchgeführt sind, wird durch Speichern jedes Werts mit einer höchsten Frequenz unter den Anzahlen an zugewiesenen Bits, die bei jeder Adresse jedes Frequenzbandes als Anzahl an zugewiesenen Bits gespeichert sind, in Operation 970 eine Nachschlagetabelle erzeugt. Der Umfang der Nachschlagetabelle kann durch Ausschließen von Adressen aus der erzeugten Nachschlagetabelle, deren Anzahl an zugewiesenen Bits 0 ist, oder durch Speichern nur der Adressen, bei denen die Anzahl an zugewiesenen Bits in der erzeugten Nachschlagetabelle verändert ist, wenn die Anzahlen an zugewiesenen Bits aufeinanderfolgender Adressen gleich sind, reduziert werden.
Es wird in Operation 980 bestätigt, ob Nachschlagetabellen für alle Merkmale von Eingangssignalen, die in Operation 900 vorbereitet sind, erzeugt sind und die Operationen 920 bis 970 werden wiederholt, bis alle Nachschlagetabellen erzeugt sind.
10 ist ein Beispiel eines Verfahrens zum Festsetzen von Adressen einer Nachschlagetabelle. Das in 10 gezeigte Festsetzungsverfahren verwendet einen höheren Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbands und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke jedes Frequenzbandes als jede Ad resse in der Nachschlagetabelle. Alle Belegungsraten, die entsprechende Adressen in der Nachschlagetabelle sind, weisen Werte zwischen 0 und 1 auf, und die Belegungsraten zwischen 0 und 1 werden auf 127 Adressen festgesetzt.
11 ist eine Tabelle, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Erzeugen einer Nachschlagetabelle darstellt. Das in 11 gezeigte Erzeugungsverfahren ist ein Verfahren zum Erzeugen einer Nachschlagetabelle unter Verwendung von Frequenzen der Anzahlen zugewiesener Bits in Operation 860 von 8 oder in Operation 970 von 9. Mit Bezug zu 11 wird die Anzahl an zugewiesenen Bits pro Adresse für ein Frequenzband in einer Nachschlagetabelle gespeichert. In der Nachschlagetabelle ist 8 mit einer höchsten Frequenz als die endgültige Anzahl an zugewiesenen Bits im Falle einer Adresse 5 gespeichert, 7 mit einer höchsten Frequenz als die endgültige Anzahl an zugewiesenen Bits im Falle einer Adresse 30 gespeichert und 0 mit einer höchsten Frequenz als die endgültige Anzahl an zugewiesenen Bits im Falle einer Adresse 61 gespeichert. Um den Umfang der Nachschlagetabelle zu reduzieren, können Adressen, deren Anzahl an zugewiesenen Bits 0 beträgt, aus der Nachschlagetabelle ausgeschlossen werden, oder wenn die Anzahlen an zugewiesenen Bits bei aufeinanderfolgenden Adressen gleich sind, nur Adressen in der Nachschlagetabelle gespeichert werden, bei denen die Anzahl an zugewiesenen Bits verändert ist.
Die Erfindung kann auch als computerlesbare Kodes auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium verkörpert sein. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann jegliche Datenspeichervorrichtung sein, die Daten speichern kann, die danach von einem Computersystem gelesen werden können. Beispiele von computerlesbaren Aufzeichnungsmedien beinhalten Nurlesespeicher (ROM), Direktzugriffspeicher (RAM), CD-ROMs, Magnetbänder, Floppy-Disks, optische Datenspei chervorrichtungen und Trägerwellen (wie Datenübertragung durch das Internet).
Wie oben beschrieben, kann gemäß einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale unter Verwendung einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Bitmengensteuerung durchgeführt werden, die für ein Merkmal eines Eingangssignals geeignet ist, indem Anzahlen an zugewiesenen Bits von Frequenzbändern aus einer optimalen Nachschlagetabelle extrahiert werden, die gemäß dem Merkmal des Eingangssignals ausgewählt ist. Ebenso kann ein zusätzlicher Rechenaufwand reduziert werden, indem jede Belegungsrate pro Frequenzband gleich jeder Adresse der Nachschlagetabelle als Merkmal des Eingangssignals verwendet wird.
Während die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug zu beispielhaften Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, versteht es sich für die Fachleute, dass verschiedene Veränderungen in Form und Details hierzu vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum Kodieren digitaler Signale umfassend: Vorbereiten einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen (300, 310, 320), die Anzahlen von zugewiesenen Bits zum Kodieren von Frequenzbändern eines Eingangssignals in einer bestimmten Anzahl von Adressen speichern; Teilen (400) eines Eingangssignals im Zeitbereich in Signale in bestimmten Frequenzbändern; Berechnen (410) von Adressenwerten der Frequenzbänder; Auswählen (420) einer der Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einem Merkmal des Eingangssignals; Extrahieren von Anzahlen (430) zugewiesener Bits aus Adressen mit den berechneten Adressenwerten aus der ausgewählten Nachschlagetabelle in Bezug auf die Frequenzbänder und Zuweisen (440) der Bitanzahlen zu den Frequenzbändern; und Erzeugen (460) eines Bitstroms durch Quantisieren (450) des Eingangssignals gemäß den Anzahlen zugewiesener Bits.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Merkmal des Eingangssignals die Anzahl Frequenzbänder unter den Frequenzbändern des Eingangssignals ist, deren Belegungsrate kleiner ist als ein bestimmter Standardwert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Merkmal des Eingangssignals die Anzahl Frequenzbänder unter den Frequenzbändern des Eingangssignals ist, deren Belegungsrate größer ist als ein bestimmter Standardwert.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Belegungsrate jedes Frequenzbands ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbands und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Belegungsrate jedes Frequenzbands ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbands und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Adresse der Nachschlagetabelle von einer Verteilung der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Adresse der Nachschlagetabelle von einem Skalenfaktor der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Adresse der Nachschlagetabelle von einem Quadrat eines Skalenfaktors der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Adresse der Nachschlagetabelle von einem Mittelwert der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Adresse der Nachschlagetabelle von einer mittleren Stärke der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Adresse der Nachschlagetabelle ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors des Frequenzbands und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen im Frequenzband ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Adresse der Nachschlagetabelle ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors des Frequenzbands und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen im Frequenzband ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: nach dem Zuweisen der Bitanzahlen Vergleichen der einem gesamten Eingangssignal tatsächlich zugewiesenen Bitanzahlen und der für das gesamte Eingangssignal erforderlichen Bitanzahl und Einstellen der Anzahl zugewiesener Bits gemäß dem Vergleichsergebnis.
Vorrichtung zum Kodieren digitaler Signale umfassend: eine Mehrzahl von Nachschlagetabellen (300, 310, 320) so ausgebildet, dass sie Anzahlen zugewiesener Bits zum Kodieren von Frequenzbändern eines Eingangssignals in einer bestimmten Anzahl von Adressen speichern; eine Frequenzabbildungseinheit (330) so ausgebildet, dass sie das Eingangssignal im Zeitbereich in Signale in bestimmten Frequenzbändern teilt; eine Nachschlagetabellenauswahleinheit (340) so ausgebildet, dass sie eine der Mehrzahl von Nachschlagetabellen gemäß einem Merkmal des Eingangssignals auswählt; einen Extraktor (350) zugewiesener Bitanzahlen so ausgebildet, dass er Adressenwerte der Bänder der Eingangssignale berechnet, Anzahlen zugewiesener Bits entsprechend den berechneten Adressenwerten aus der ausgewählten Nachschlagetabelle in Bezug auf die Frequenzbänder extrahiert und die Bitanzahlen den Frequenzbändern zuweist; eine Quantisierungseinheit (370) so ausgebildet, dass sie die Eingangssignale unter Verwendung der den Frequenzbändern zugewiesenen Bitanzahlen quantisiert; und einen Bitstromgenerator (380) so ausgebildet, dass er einen Bitstrom unter Verwendung der quantisierten Eingangssignale erzeugt und ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Merkmal des Eingangssignals die Anzahl der Frequenzbänder unter den Frequenzbändern des Eingangssignals ist, deren Belegungsrate kleiner ist als ein bestimmter Standardwert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Merkmal des Eingangssignals die Anzahl der Frequenzbänder unter den Frequenzbändern des Eingangssignals ist, deren Belegungsrate größer ist als ein bestimmter Standardwert.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Belegungsrate jedes Frequenzbands ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors jedes Frequenzbands und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen in jedem Frequenzband ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Belegungsrate jedes Frequenzbands ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors jedes Frequenzbands und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen in jedem Frequenzband ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, worin die Adresse der Nachschlagetabelle von einer Verteilung der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, worin die Adresse der Nachschlagetabelle von einem Skalenfaktor der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, worin die Adresse der Nachschlagetabelle von einem Quadrat eines Skalenfaktors der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, worin die Adresse der Nachschlagetabelle von einem Mittelwert der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, worin die Adresse der Nachschlagetabelle von einer mittleren Stärke der Eingangssignale im Frequenzband berechnet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Adresse der Nachschlagetabelle ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Skalenfaktors des Frequenzbands und einer Belegungsrate eines Mittelwerts von Eingangssignalen im Frequenzband ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Adresse der Nachschlagetabelle ein höherer Wert zwischen einer Belegungsrate eines Quadrats eines Skalenfaktors des Frequenzbands und einer Belegungsrate einer mittleren Stärke von Eingangssignalen im Frequenzband ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, ferner umfassend: eine Bitanzahleinstelleinrichtung zum Vergleichen der Anzahl von Bits, die vom Extraktor zugewiesener Bitanzahlen einem gesamten Eingangssignal zugewiesen sind, und der für das gesamte Eingangssignal erforderlichen Bitanzahl und Einstellen der Anzahl von Bits, die jedem Frequenzband zugewiesen werden, gemäß dem Vergleichsergebnis.
Computerlesbares Medium mit einem darauf aufgezeichneten computerlesbaren Programm, das alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchführt, wenn das Programm auf dem Computer läuft.