DE69211452T2 - Kodieranordnung und Kodierverfahren mit einem Unterbandkoder zum Unterbandkodieren eines Breitband-Digitalsignals, das aus einer ersten und einer zweiten Signalkomponente aufgebaut ist - Google Patents
Kodieranordnung und Kodierverfahren mit einem Unterbandkoder zum Unterbandkodieren eines Breitband-Digitalsignals, das aus einer ersten und einer zweiten Signalkomponente aufgebaut istInfo
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Description
- Codieranordnung und Codierverfahren mit einem Teilbandcodierer zum Teilbandcodieren eines Breitband-Digitassignals, das aus einer ersten und einer zweiten Signalkomponente aufgebaut ist
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Codiersystem mit einem Teilbandcodierer zum Teilbandeodieren eines digitalen Breitbandsignals, beispielsweise eines digitalen Stereo-Tonsignals, das durch wenigstens einen ersten und einen zweiten Signalanteil gebildet wird, die je mit einer spezifischen Abtastfrequenz Fs abgetastet werden, wobei der Teilbandcodierer Signalspaltmittel aufweist zum in Antwort auf das breitbandige digitale Signal Erzeugen einer Anzalil von M Teilbandsignalen mit Abtastfrequenzverringerung, wozu die Spaltmittel das breitbandige digitale Signal in Teilbandsignale aufteilt, die mit dem Inhalt des Breitbandsignals in Beziehung stehen, und die vorhanden sind in aufeinanderfolgenden Teilbändern mit Bandnummern m aufteilen, die mit der Frequenz zunehmen, wobei für m gilt: 1 ≤ m ≤ M, und wobei jedes Teilbandsignal aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Teilbandsignalteil aufgebaut ist, wobei die Codiereinrichtung weiterhin Quantisiermittel aufweist zum blockweisen Quantisieren der ersten und zweiten Teilbandsignalteile eines Teilbandsignals in Teilbändern, wobei ein quantisierter Signalteil aus aufeinanderfolgenden Signalblöcken aufgebaut ist, wobei jeder Signalblock q Abtastwerte aufweist, wobei die q Abtastwerte in einem Signalblock des ersten oder des zweiten quantisierten Teilbandsignalteils in einem Teilband SBm, je mit nm1 bzw. nm2 Bits dargestellt sind, wobei die Quantisierungsmittel Bitzuordnungsmittel aufweisen zum Zuordnen der verfligbaren Bitmenge zu Abtastwerten in den jeweiligen Signalblöcken in den Teilbändern, damit die Werte nm1 und nm2 für die entsprechenden Signalblöcke in den Teilbändern SBm erhalten werden, und auf ein Codierverfanren zur Teilbandcodierung des digitalen Breitbandsignals.
- Ein Codierungssystem der eingangs beschriebenen Art ist aus dem Europäischen Patentdokument Nr.402.973 (Dokument 2 in dem Literaturverzeichnis) bekannt. In einer früher eingereichten Europäischen Patentanmeldung Nr. 457.390, die zu dem bekannten Stand der Technik gehört, wie in Art. 54 (3) EPC definiert) Dokument (6a) in dem Literaturverzeichnis, beschreibt weiterhin, wie die Bitbedarfsbestimmungsmittel und die Bitzuordnungsmittel bei einem derartigen Codierungssystem verwirklicht werden. Es kann sich dabei um ein einziges Teilbandsignal in jedem der Teilbänder, beispielsweise ein Mono-Signal, oder um zwei oder mehr Signale in jedem der Teilbänder handeln. Bei zwei Signal läßt sich an ein Stereo-Signal denken, bei drei Signalen an ein Links- ein Rechts- und ein Mittensignal denken, und bei vier Signalen läßt sich beispielsweise an ein Quadrophoniesignal denken.
- Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, die Bitzuordnung beim Codieren eines Teilbandsignals, das aus zwei oder mehr Teilbandsignalteilen in jedem der Teilbänder aufgebaut ist, zu verbessern.
- Das erfindungsgemäße Codierungssystem weist dazu das Kennzeichen auf, daß die Quantisierungsmittel mit Bestimmungsmitteln versehen sind, die dazu eingerichtet sind, für einen Signalblock des ersten Teilbandsignalteils in dem Teilband SBm zu bestimmen, ob in den Bitverteilungsmitteln unabhängig von dem dem Signalblock zugeordneten und in Bitbedarfsbestimmungsmitteln bestimmten Bitbedarf, eine Ausgangszuordnung einer Anzahl Bits zu den Abtastwerten in dem Signalblock verwirklicht werden muß, und die dazu eingerichtet sind, abhängig davon ein ersten Steuersignal abzugeben und daß die Bitverteilungsmittel dazu eingerichtet sind, unter dem Einfluß des ersten Steuersignals den Abtastwerten des Signalblocks eine Anzhl Bits zuzuordnen, sowie den Abtastwerten des entsprechenden Signalblocks wenigstens des zweiten Teilbandsignalteils in dem Teilband SBm eine Anzahl Bits zuzuordnen, unabhängig von dem dem entsprechenden Signalblock zugeordneten Bitbedarf, zu mindestens dem zweiten Teilbandsignalteil. In dem bereits genannten Dokument (6a) wird beschrieben, daß in dem Bitzuordnungsschritt im voraus einem Signalblock Bits zugeordnet werden können. Damit wird erreicht, daß mit Gewißheit dieser Signalblock mit wenigstens der Anzahl Bits, die dem Signalblock in dem Ausgangs-Bitzuordnungsschriu zugeordnet worden sind, codiert werden kann. Nicht beschrieben ist, wie beim Codieren beispielsweise eines Stereo-Signals, wobei sich also ein erster und ein zweiter Teilbandsignalteil in einem Teilband befinden, die Ausgangsbitzuordnung für die beiden Teilbandsignalteile verwirklicht werden kann. In dem Dokument (6a) wird nur beschrieben, wie für ein einzelnes Teilbandsignal aus der Leistung vi(t) in einem Signalblock die maskierte Quantisierungsleistung wi(t) in dem Signalblock und die Art und Weise der Bitzuordnung für vorhergehende Signalblöcke des Teilbandsignals bestimmt werden kann, ob eine Ausgangsbitzuordnung ggf. erforderlich ist.
- Nach der Erfindung gibt es nun eine Interaktion zwischen der Ausgangsbitzuordnungsbestimmung für entsprechende Signalblöcke in einem Teilband, in dem Sinne, daß wenn für einen der entsprechenden Signalblöcke ermittelt wird, daß eine Ausgangsbitzuordnung erforderlich ist, auch mindestens ein zweiter entsprechender Signalblock zunächst Bits zugeordnet bekommt. Vorzugsweise werden vorher den beiden oder mehreren Signalblöcken ggf. Bits zugeordnet. Versuche haben gezeigt, daß eine derartige Interaktion eine gehörmäßige Verbesserung in der Codierung ergibt.
- Gibt es außerdem die Möglichkeit, zu ermitteln, ob einem Teilbandsignal bei der Bitzuordnung überhaupt keine Bits zugeordnet werden dürfen, so gibt es im wesentlichen drei Möglichkeiten. Bei den Bestimmungsmitteln läßt sich nun nämlich ermitteln, ob einem Signalblock (a) zunächst Bits zugeordnet werden müssen, oder ob nicht zunächst (b) Bits zugeordnet werden müssen, oder aber ob (c) bei der Bitzuordnung überhaupt keine Bits zugeordnet werden dürfen. Die Erfindung, wie oben beschrieben, geht also davon aus, daß, wenn die Situation (a) für wenigstens einen der Teilbandsignalteile auftritt, mindestens zwei Teilbandsignalteilen zunächst Bits zugeordnet werden. Das bedeutet, daß der Hauptgedanke davon ausgeht, daß es wenigstens eine Interaktion gibt falls die Situation (a) auftritt für einen der entsprechenden Teilbandsignalteile in einem Teilband.
- Dieser Grundgedanke einer Interaktion kann ggf. auch für die Situation (b) angewandt werden. Wenn nun vorausgesetzt wird, daß für mindestens zwei entsprechende Teilbandsignalteile in dem Teilband die Situation (b) für mindestens einen der Teilbandsignalteile auftritt, während die Situation (a) für keinen der Signalteile auftritt, so werden all diesen Teilbandsignalteilen Bits zugeordnet, und zwar auf eine Art und Weise, wie in dem Dokument (6a) beschrieben ist.
- Für Teilbänder, die in der Intensitätsmode codiert werden, werden der erste und der zweite Teilbandsignalteil für den Quantisierungsschritt zu einem kombinierten Teilbandsignal kombiniert. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Teilbandsignalteile zusammenzufügen. Für eine Beschreibung dieses Kombinationsschrittes für die zwei Teilbandsignalteile in einem Teilband sei auf die bereits früher eingereichte Europäische Veröffentlichung Nr.497.413, Dokument (3) verwiesen, das zu dem Stand der Technik gehört, wie definiert in Art. 54(3) EPC. Auch für dieses kombinierte Teilbandsignal kann, bevor die Bitzuordnung bei den Teilbandsignalen angewandt wird, eine Ausgangsbitzuordnung erforderlich sein. Auf dieselbe M und Weise wie oben für die ersten und die zweiten Signalteile in einem Teilband beschrieben, läßt sich nun ermitteln, ob eine Ausgangsbitzuordnung für das kombinierte Teiibandsignal erforderlich ist. Wenn ja, so werden dem Signalblock des kombinierten Teilbandsignals vorher eine Anzahl Bits zugeordnet. Ist es auch hier möglich, vorher zu ermitteln, ob einem Signalblock eines Teilbandsignalteils keine Bits zugeordnet werden dürfen, so ist die Erweiterung des Grundgedankens der Interaktion auf die bereits beschriebenen Situationen (b) und (c) notwendig um für den kombinierten Teil ermitteln zu können, ob Ausgangsbitzuordnung für den Signalblock des kombinierten Teilbandsignals erforderlich ist oder nicht, oder ob dem Signalblock des kombinierten Teilbandsignals überhaupt keine Bits zugeordnet werden dürfen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 die Codiereinrichtung
- Fig. 1a die aus Signalblöcken von q Abtastwerten aufgebauten linken und rechten Teilbandsignalteile als Funktion der Zeit,
- Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Bestimmungsmittel,
- Fig, 3, 4 und 5 die jeweiligen Zuordnungsphasen je nach der Leistung vi eines Signalblocks eines Teilbandsignalteils,
- Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel,
- Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel der Bestimmungsmittel und
- Fig. 8 eine Einrichtung zum in einer Intensitätsmode Codieren eines ersten und eines zweiten Teilbandsignalteils in einem Teilband SBp.
- Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Codiereinrichtung zum Codieren eines Stereo-Tonsignals. Dem Eingang 1 werden beispielsweise 16 Bits Abtastwerte des linken Signalteils des Tonsignals mit einer Abtastfrequenz von 44 kHz angeboten. Das Tonsignal wird einem Teilbandspaltmittel 2 angeboten. Das Teilbandspaltmittel 2 verteilt das linke Tonsignal über M Teilbänder mittels M Filter, und zwar mittels eines Tiefpaßfiters LP, M-2 Bandpaßfilter BP und eines Hochpaßfilters HP. M ist beispielsweise gleich 32. Die M linken Teilbandsignale werden in den durch 9 bezeichneten Blöcken in der Abtastfrequenz verringert. Darin wird die Abtastfrequenz um einen Faktor M verringert. Die auf diese Weise erhaltenen Signale werden an den Ausgängen 3.1, 3.2, ... 3.M angeboten. An dem Ausgang 3.1 wird das Signal in dem niedrigsten Teilband SB&sub1; angeboten. An dem Ausgang 3.2 wird das Signal in dem zweitniedrigsten Teilband SB&sub1; angeboten. An dem Ausgang 3.M wird das Signal in dem höchsten Teilband SBM angeboten. Die Signale an den Ausgängen 3.1 bis einschließlich 3.M sind in Form aufeinanderfolgender Abtastwerte, die in 16 oder mehr, beispielsweise 24 Bits Zahlen ausgedrückt sind. An den Ausgängen 3.1 bis einschließlich 3.M in Fig. 1 erscheinen also die Abtastwerte der linken Teilbandsignalteile. Diese Abtastwerte werden durch 1[k] bezeichnet.
- Dem Eingang 11 werden 16 Bits Abtastwerte des rechten Signalteils des Tonsignals mit einer Abtastfrequenz von 44 kHz angeboten. Das Signal wird einem Teilbandspaltmittel 12 angeboten, das den rechten Tonsignalteil in M rechte Teilbandsignalteile verteilt, und zwar mittels M Filter, die den Filtern in dem Spaitmittel 2, was ihre Wirkung anbelangt, entsprechen. Daraufhin werden die M rechten Teilbandsignalteile in den durch 19 bezeichneten Blöcken in der Abtastfrequenz verringert. Die auf diese Weise erhaltenen Signale werden an den Ausgängen 13.1 bis 13.M angeboten. An dem Ausgang 13.1 wird das Signal in dem niedrigsten Teilband SB&sub1; angeboten und an dem Ausgang 13.M wird das Signal in dem höchsten Teilband SBM angeboten. Die Signale sind ebenfalls in Form von Abtastwerten mit entsprechenden Anzahlen Bits wie die Signale an den Ausgängen 3.1 bis 3.M. Die Abtastwerte werden durch r[k] bezeichnet.
- Fig. 1a zeigt die zwei Signalanteile in jedem Teilband in der Zeit aufgetragen. Der Signalstrom aufeinanderfolgender Abtastwerte in den beiden Signalanteilen in jedem Teilband werden zu Signalblöcken mit q Abtastwerten kombiniert, wie aus Fig. 1a ersichtlich. Dabei ist q beispielsweise gleich 12.
- Bei der vorliegenden Ausführungsform haben die Teilbänder SB&sub1; bis SBM alle gleiche Breite. Dies ist aber nicht notwendig. In der bekannten Veröffentlichung (4), Krasner, ist beispielsweise eine Aufteilung in eine Anzahl Teilbänder gegeben, deren Bandbreiten annähernd denen der kritischen Bänder des menschlichen Ohrs in den betreffenden Frequenzgebieten entsprechen.
- Die Wirkungsweise der Teilbandspaltmittel 2 und 12 wird nicht näher beschrieben, da diese bereits fruher eingehend beschrieben worden ist. Dazu sei auf die bekannten Dokumente (1), (4) und (5) verwiesen.
- Die entsprechenden Signalblöcke von q aufeinanderfolgenden Abtastwerten der linken Teilbandsignalteile werden zugeordneten Quantisierern Q1lbis QMl zugefrhrt. In einem Quantisierer Qml werden die Abtastwerte in einem Signalblock zu quantisierten Abtastwerten mit einer Anzahl Bits nml quantisiert, die kleiner ist als 16.
- Auf gleiche Weise werden die entsprechenden Signalblöcke der rechten Teilbandsignalteile zugeordneten Quantisierern Q1r bis QMr zugeführt. In einem Quantisierer Qmr werden die Abtastwerte in einem Signalblock zu quantisierten Abtastwerten mit einer Anzahl Bits nmr quantisiert, die kleiner ist als 16.
- Vor dem Quantisieren werden die q Abtastwerte in einem Signalblock zunächst normiert. Diese Normierung erfolgt dadurch, daß die Amplituden der q Abtastwerte durch die Amplitude des Abtastwertes mit dem größten Absolutwert in dem Signalblock geteilt wird. Die Amplitude des Abtastwertes mit der größten Amplitude in dem Signalblock liefert den Skalenfaktor SF, siehe das Dokument (2). Daraufhin werden die Amplituden der normierten Abtastwerte, die nun in einem Amplitudenbereich von -1 bis +1 liegen, quantisiert.
- In dem bekannten Dokument (2) ist diese Quantisierung eingehend beschrieben, siehe die Fig. 24, 25 und 26 und die zugehörende Beschreibung in diesem Dokument.
- Die quantisierten Abtastwerte der linken Signalteile in den Teilbändern SB&sub1; bis einschließlich SBM werden danach an den betreffenden Ausgängen 4.1 bis einschließlich 4.M angeboten. Die quantisierten Abtastwerte der rechten Signalteile in den Teilbändern SB&sub1; bis einschließlich SBM werden an den betreffenden Ausgängen 14.1 bis einschließlich 14.M angeboten.
- Die Ausgänge 3.1 bis einschließlich 3.M sind weiterhin mit den betreffenden Eingängen 5.1 bis einschließlich 5.M einer zu den Bitbedarfsbestimmungsmitteln 6 gehörenden Einheit 16.1 verbunden. Die Ausgänge 13.1 ble 13.M sind weiterhin mit den betreffenden Eingängen 15.1 ble 15.M einer zu den Bitbedarfsbestimmungsmitteln 6 gehörenden Einheit 16.r verbunden. Die Einheiten 16.1 und 16.r bestimmen für in der Zeit gesehen entsprechende Signalblöcke von q Abtastwerten der linken und der rechten Teilbandsignalteile in den Teilbändern SB&sub1; bis einschließlich SBM den Bitbedarf bml und bmr. Der Bitbedarf bml und bmr sind je Zahlen, die sich auf die Anzahl Bits beziehen, mit denen die q Abtastwerte in einem Signalblock von q Abtastwerten des linken und des rechten Teilbandsignalteils in einem Teilbandsignal des Teilbandes m quantisiert werden müßten.
- Der Bitbedarf b&sub1;&sub1; bis einschließlich bMl und b1r bis einschließlich bMr, durch die Bitbedrrfsbestimmungsmittel 6 hergeleitet, werden Bitverteilungsmitteln 7 zugeführt. Die Bitverteilungsmittel 7 bestimmen ausgehend von dem Bitbearf die reelle Anzahl Bits n1l bis einschließlich nMl und n1r bis einschließlich nMr, mit denen die q Abtastwerte der entsprechenden Signalblöcke der linken und rechten Teilbandsignalteile in den Teilbandsignalen SB&sub1; bis einschließlich SBM quantisiert werden. Steuersignale entsprechend den Zahlen n&sub1;&sub1; bis einschließlich nMl werden über die Leitungen 8.1 bis einschließlich 8.M den jeweiligen Quantisierern Q1l bis einschließlich QMl zugeführt, so daß die Quantisierer die Abtastwerte mit der richtigen Anzahl Bits quantisieren können. Auf gleiche Weise werden Steuersignale entsprechend den Zahlen n1r bis einschließlich nMr über die Leitungen 18.1 b/e 18.M zugehörenden Quantisierern Q1r ble QMr für die rechten Teilbandsignalteile zugeführt, so daß aus diese Quantisierer die Abtastwerte der rechten Teilbandsignalteile mit der richtigen Anzhl Bits quantisieren können.
- In den bereits eingereichten Dokumenten (6a) und (6b) des Bezugsmaterials, die beide zu dem Stand der Technik gehören, wie in Art. 54(3) EPC definiert, ist eingehend beschrieben, wie die Bitbedarfsbestimmungsmittel 6 und die Bitverteilungsmittel 7 funktionieren können.
- Die Dokumenten (6a) und (6b) beschreiben, wie die Leistungen Vml und die Größen Wml von den Abtastwerten in den entsprechenden Signalblöcken der linken Teilbandsignalteile hergeleitet werden können und wie der Bitbedarf bml von den Größen wml und den Skalenfaktoren SFml hergeleitet werden kann. Die Größe wml steht dabei für die Leistung des maskierten Quantisierungsrauschens in einem Signalblock des linken Teilbandsignalteils in dem Teilband SBm. Auf gleiche Weise bestimmt die Einheit 16.r, ausgehend von den Abtastwerten in den entsprechenden Signalblöcken der rechten Teilbandsignalteilen die leistungen Vmr und die Größen Wmr und aus den Größen Wmr und den Skalenfaktoren SFmr den Bitbedarf bmr. Die Größe Wmr steht dabei für die leistung des maskierten Quantisierungsrauschens in einem Signalblock des rechten Teilbandsignalteils in dem Teilband Sbm.
- In den Dokumenten wird danach die Bitzuordnung beschrieben, wie diese in den Bitzuordnungsmitteln 7 durchgeführt wird. Die Bitzuordnung ist hauptsächlich für ein Mono-Signal beschrieben worden. In dem beschriebenen Bitzuordnungsalgorithmus werden ausgehend von dem jeweiligen berechneten Bitbedarf b&sub1; b/e bM die verfügbare Anzahl Bits B über die Abtastwerte in den entsprechenden Signalblöcken in den Teilbändern verteilt, dies zum Erhalten der Größen n&sub1; b/e nM. Bei dem beschriebenen Verfahren wird dabei in einer Anzahl Schritte jeweils der größte Bitbedarf bi bestimmt und danach werden dem Signalblock in dem Teilband SBi eine Anzahl Bits p je Abtastwert zugeordnet. Ist es das erste Mal, daß dem Signalblock in dem Teilband SBi Bits zugeordnet werden, so ist p beispielsweise gleich 2. Wird in einem späteren Schritt wieder dem Signalblock in dem Teilband i Bits zugeordnet, so hat p einen kleineren Wert. p ist dann beispielsweise gleich 1.
- In den obengenannten Dokumenten wird auch angegeben, daß sich mit den Mitteln 7 Stereo-Signale bearbeiten lassen. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit ist die folgende.
- Die Bitzuordnung wird bei dieser Möglichkeit an den linken und rechten Teilbandsignalteilen einzeln durchgeführt. Bei dem oben beschriebenen Verfahren wurde bei der Bitzuordnung der Wert B verwendet. B war dabei gleich der Anzahl verfügbarer Bits. Es dürfte einleuchten, daß in dem vorliegenden Fall bei der Bestimmung von n1l b/e nMl für B gerade die Hälfte dieser Anzahl verfügbarer Bits genommen wird. Die andere Hälfte der Anzahl verfügbarer Bits wird nämlich zur Bitzuordnung zu den rechten Teilbandsignalen benutzt werden, dies zum Erhalten der Werte n1r b/e nMr.
- Im Gegensatz zu der ersten Möglichkeit, bei der die Bitzuordnung also für die linken und rechten Teilbandsignale einzeln durchgeführt wurde, werden bei der zweiten Möglichkeit die 2M Bitbedüffnisse n1l b/e bMl und b1r b/e bMr einer Bitzuordnungseinheit, wie der Einheit 7, zugeführt. In dieser Einheit werden dann auf eine Art und Weise entsprechend der für Mono-Ausführung in den zwei Dokumenten beschrieben ist, die 2M Zahlen n1l b/e nMl und nlr b/e nMr hergeleitet, ausgehend von der wirklichen Anzahl verfügbarer Bits B.
- Die obengenannten Dokumente (6a) und (6b) beschreiben nun ein Ausführungsbeispiel von Bestimmungsmitteln, wie diese in dem Codierungssystem vorgesehen sind. Mit diesen Bestimmungsmitteln entsteht die Möglichkeit, daß eine Ausgangsbitzuordnung zu Signalblöcken in eihigen Teilbändern erfolgen kann. Dazu sei auf die Beschreibung der Fig. 11 bis 14 der obengenannten Dokumente verwiesen. Darin ist für die Mono-Ausführung beschrieben, wie, ausgehend von den Leistungen v&sub1; b/e vM die Größen w&sub1; b/e wM für aufeinanderfolgende zeitintervalle, in denen entsprechende Signalblöcke aus den Teilbändern codiert werden, bestimmt werden kann, ob an einem Signalblock eine Ausgangsbitzuordnung erfolgen muß, oder ob keine Ausgangsbitzuordnung stattfinden muß, oder aber, ob überhaupt keine Bitzuordnung zum Signalblock durchgeführt werden darf.
- Man könnte selbstverständlich das beschriebene Verfanren einzeln bei jedem der Teilbandsignalteile anwenden, damit auf diese Art und Weise für die Stereo- Ausführung festgestellt werden kann, ob eine Ausgangsbitzuordnung ggf. notwendig ist und ob dem Signalblock überhaupt keine Bits zugeordnet werden dürfen.
- Fig. 2 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bestimmungsmittel. Das Ausführungsbeispiel enthält zwei gestrichelt dargestellte Teile 20.1 und 20.2. Die Teile sind einander gleich. Ein Teil, wie der Teil 20.1 wurde bereits in den obengenannten Dokumenten beschrieben und dargestellt, siehe die Beschreibung bei Fig. 11 in diesen Dokumenten. Untenstehend folgt eine Beschreibung des Teils 20.1. Bei dieser Beschreibung wird von den Situationen ausgegangen, wie diese in den Fig. 3, 4 und 5 der vorliegenden Anmeldung gegeben sind.
- Fig. 3, 4 und 5 zeigen für die aufeinanderfolgenden Signalblöcke eines Teilbandsignalteils in einem Teilband i die Situationen, in denen, ggf., Ausgangsbitzuornung zu dem Teilbandsignalteil erfolgt. Die Figuren zeigen die aufeinanderfolgenden Zeitintervalle ΔT, in denen entsprechende Signalblöcke aus den M Teilbändern verarbeitet werden. In jedem Zeitintervall wird für jeden Teilbandsignalteil in jedem Teilband SBi die leistung vi(t) und die Größe wi(t) bestimmt. Für den ersten Teilbandsignalteil in dem Teilband Sbi werden auf diese Weise die Größen vi1 und wi2 berechnet. Ist vi1(t) größer als wl&sub1;(t), so werden dem ersten Teilbandsignalteil in dem Teilband SBi zunächst Bits zugeordnet. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, gilt dies für Zeiten vor t = t&sub1;. Fig. 2 zeigt mit dem Teil 20.1 eine Schaltungsanordnung, mit der ausgehend von den Größen vi1 und wi1, Steuersignale hergeleitet werden können, die angeben, ob für den ersten Teilbandsignalteil eine Ausgangsbitzuordnung stattfinden soll; in dem Fall ist der Ausgang der SR-Flip-Flop-Schaltung 140 "hoch" oder "logisch 1", ob keine Bitzuordnung erfolgt, in dem Fall ist der Ausgang der ST-Flip-Flop-Schaltung 141 "hoch", oder ob keine Ausgangsbitzuordnung erfolgt, in dem Fall ist der Ausgang eines Zählers 142 "hoch". Im letzteren Fall können dem ersten Teilbandsignalteil zwar noch Bits zugeordnet werden, diese Zuordnung erfolgt aber später, und zwar in dem Block 54 und ggf. auch in dem Block 56, entsprechend dem Verfahren nach Fig. 5 der oben genannten Dokumente.
- Zum Zeitpunkt t=t&sub1; wird vi1(t) kleiner als wi1(t). Der Ausgang 144 der Vergleichsschaltung 143 wird nun "niedrig", während der Ausgang 145 dieser Vergleichsschaltung "hoch" wird. Über das ODER-Gatter 147 wird dieses "hohe" Signal dem UND-Gatter 148 zugeführt, so daß Taktimpulse mit einer Frequenz f gleich 1/ΔT zum UND-Gatter 149 durchgelassen werden. Da über den Inverter 150 dem anderen Eingang des UND-Gatters 149 ein "hohes" Signal zugeführt wird, werden die Taktimpulse zu dem Eingang 151 durchgelassen. Der Zähler 142 zählt nun unter dem Einfluß der Taktimpulse abwärts von dem Ausgangsstand 5 (dezimal), siehe Fig. 3. Da der Ausgang des Zählers 142 niedrig bleibt, ändert sich der Zustand der Flip-Flop- Schaltung 140 nicht, so daß die Ausgangsbitzuordnung beibehalten wird.
- Ein Zeitintervall später ist vi1(t) wieder größer als wi1(t). Der Ausgang 144 der Vergleichsschaltung 143 wird wieder hoch, was bedeutet, daß die Anstiegsflanke über das ODER-Gatter 152 dem Setzeingang des Zählers 142 zugeführt wird. Der Zählerstand des Zählers 142 wird wieder auf 5 (dezimal) gesetzt. Zu dem Zeitpunkt t&sub2;, siehe Fig. 3, wird vi1(t) wieder kleiner als wi1(t). Vi1(t) bleibt nun lange genug kleiner als wi1(t), damit der Zähler 142 völlig zurückzählt, bis der Zählerstand 0 (dezimal) erreicht ist. Das ist zum Zeitpunkt t=t&sub3;, siehe Fig. 3. Zu diesem zeitpunkt wird der Ausgang des Zählers 142 "hoch". Die Flip-Flop-Schaltung 140 wird nun rückgestellt. Über den Inverter 150 und das UND-Gatter 149 wird das Zählen des Zählers 142 gesperrt, so daß dieser den Zählerstand 0 beibehält.
- Dem ersten Teilbandsignalteil werden nun nicht mehr Ausgangsbits zugeordnet. Zu dem Zeitpunkt t=t&sub4; wird vi1(t) wieder größer als wi1(t). Der Zähler 142 wird wieder auf den zählerstand 5 gesetzt und außerdem wird die Flip-Flop- Schaltung 140 gesetzt, so daß wieder Ausgangsbits zugeordnet werden.
- Fig. 4a zeigt eine Situation, in der vi1(t) noch bevor der zähler 142 auf "0" gesetzt ist, bereits niedriger wird als ein bestimmter Schwellenwert Vthr. Zu dem Zeitpunkt t=t&sub5; wird also der Ausgang 145 der Vergleichsschaltung 143 wieder "niedrig" und der Ausgang 146 wird "hoch". Dadurch, daß der Inverter 153 dem einen Eingang des UND-Gatters 154 ein "hohes" Signal liefert, wird das "hohe" Signal an dem Ausgang 146 über das UND-Gatter 154 und das ODER-Gatter 147 zu dem UND- Gatter 148 weitergeleitet. Der Zähler 142 zählt also nach wie vor weiter. Die Ausgangsbitzuordnungsphase wird also beibehalten, bis der Zählerstand 0 (dezimal) erreicht wird. Der Ausgang des Zählers 142 wird nun kurze Zeit hoch. Das führt dazu, daß über das UND-Gatter 155 die Flip-Flop-Schaltung 141 gesetzt wird. Das hohe Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung 141 wird über das UND-Gatter 156 und das ODER-Gatter 152 dem Setzeingang des Zählers 142 zugeführt, der auf diese Weise unmittelbar danach in den Stand 5 (dezimal) gelangt. Außerdem wird nun das weitere Herunterzählen des Zählers 142 dadurch gesperrt, daß der Inverter 153 nun dem einen Eingang des UND-Gatters 154 ein "niedriges" Signal zuführt. Dem ersten Teilbandsignalteil werden nun von dem Zeitpunkt t&sub6; überhaupt keine Bits mehr zugeordnet.
- Fig. 4b zeigt die Situation, in der yi1(t) lange genug in dem gebiet zwischen vthr und wi1(t) geblieben ist, so daß die "Nicht-Ausgangsbitzuordnungs"-Phase eingetreten ist. Zu dem Zeitpunkt t&sub7; wird Vi1 kleiner als vthr. Zu dem Zeitpunkt wird der Ausgang 145 "niedrig" und der Ausgang 146 "hoch".
- Zu diesem Zeitpunkt wird über das UND-Gatter 155 die Flip-Flop- Schaltung 141 gesetzt und über das UND-Gatter 156 und das ODER-Gatter 152 wird der Zähler 142 wieder in den zählerstand 5 gesetzt. Der Ausgang des Zählers 142 wird also "niedrig" und der Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 141 wieder "hoch". Dem ersten Teilbandsignalteil werden keine Bits zugeordnet.
- Fig. 5 zeigt die Situation, in der vi1(t) wieder größer wird. Zu dem Zeitpunkt t&sub8; wird vi1(t) größer als vthr. Der Ausgang 145 wird nun "hoch", so daß der Zähler 142 nun abwärts zählen kann. Ein Zeitintervall später ist vi1(t) wieder kleiner als vthr. Der Ausgang 146 wird wieder "hoch", so daß über das UND-Gatter 156 und das ODER-Gatter 152 der Zähler wieder in den Stand 5 gesetzt wird. Ist vi(t) lange genug größer als vthr, so kann der Zähler 142 zu dem Stand Null zurückzählen. Bei t=t&sub8; wird der Ausgang des Zählers 142 "hoch". Über das UND-Gatter 159, das über den Inverter 158 ein "hohes" Signal zugeführt bekommt, wird die Flip-Flop-Schaltung 141 rückgesetzt, so daß zu dem Zeitpunkt die "keine Bitzuordnung"-Phase beendet wird und in die "keine Ausgangsbitzuordnung"-Phase übergeht.
- Soweit die Beschreibung der Wirkungsweise des Teils 20.1. Die Wirkung des Teils 20.2 entspricht dem Obenstehenden völlig. Die Schaltungsanordnung des Teils 20.2 entspricht folglich der des Teils 20.1, wobei die Bezugszeichen der entsprechenden Elemente in den Teilen 20.1 und 20.2 mit einer 1 bzw. einer 2 anfangen, jedoch weiterhin denselben Wert haben. Mit der beschriebenen Wirkung könnte also durch die Teile 20.1 und 20.2 einzeln für den ersten bzw. zweiten Teilbandsignalteil festgelegt werden, welche Ausgangsbitzuordnungsphase für die zwei Teilbandsignalteile erforderlich ist. Nach der Erfindung ist jedoch eine Interaktion vorgesehen, die durch den mit dem Bezugszeichen 25 bezeichneten Teil verwirklicht wird. Der Teil 25 enthält ein ODER-Gatter 30, in dem die Ausgänge der Flip-Flop-Schaltung 140 und 240, beide die "Ausgangsbitzuordnungsphase" für die beiden Teilbandsignalteile in dem Teilband SB&sub1; bezeichnend, kombiniert werden. Das Ausgangssignal IBA des ODER-Gatters 30 gibt, falls "hoch", an, daß für die beiden Teilbandsignalteile eine Ausgangsbitzuordnung gilt. Das ist so, wenn die Flip-Flop-Schaltung 149, oder die Flip-Fiop-Schaltung 240 oder aber die beiden Flip-Flop-Schaltungen ein "hohes" Ausgangssignal haben. Der Ausgang des ODER-Gatters 30 ist über einen Inverter 32 mit einem Eingang der UND-Gatter 34, 36, 38 und 40 gekoppelt. Wenn der Ausgang des ODER-Gatters 30 also "hoch" ist, werden über den Inverter 32 die UND-Gatter 34, 36, 38 und 40 gesperrt und haben dann ein "niedriges" Ausgangssignal.
- Der Ausgang des Zählers 142 ist mit einem zweiten Eingang des UND- Gatters 34 gekoppelt. Der Ausgang des Zählers 242 ist mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 38 gekoppelt. Der Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 141 ist mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 36 gekoppelt und der Ausgang der Flip-Flop- Schaltung 241 ist mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 40 gekoppelt.
- Sind die Ausgänge der Flip-Flop-Schaltungen 140 und 240 "niedrig", so ist der Ausgang des Zählers 142 oder der Flip-Flop-Schaltung 141 "hoch, ist der Ausgang des Zählers 242 oder der Flip-Flop-Schaltung 241 "hoch", und ist der Ausgang des ODER-Gatters 30 "niedrig". Die UND-Gatter in dem Teil 25 sind nun entsperrt und die können die Signale an den Ausgängen der Zähler 142 und 242 und an den Ausgängen der Flip-Flop-Schaltungen 141 und 241 als Steuersignal "no IBA1", "no IBA2", "no BA1" bzw. "no BA2" durchlassen. Ist der Ausgang eines der UND-Gatter 34 und 38 "hoch", so bedeutet dies, daß für den ersten bzw. zweiten Teilbandsignalteil keine Ausgangsbitzuordnung erfolgt, aber möglicherweise werden in der späteren Bitzuordnung dem betreffenden Teilbandsignalteil Bits zugeordnet. Ist der Ausgang eines der UND-Gatter 36 und 40 "hoch", so bedeutet dies, daß für den ersten bzw. zweiten Teilbandsignalteil überhaupt keine Bitzuordnung erfolgt.
- Die in Fig. 2 dargestellten Bestimmungsmittel können in der Einheit 6 in dem System nach Fig. 1 vorgesehen sein. In dem fall gibt es je Teilband fünf Signalleitungen von der Einheit 6 zu der Einheit 7, über welche die Ausgangssignale des ODER- Gatters 30 und der UND-Gatter 34, 36, 38 und 40 der Einheit 7 zugeführt werden können. Auch ist es selbstverständlich möglich, daß die Bestimmungsmittel sich in der Einheit 7 befinden. In dem fall gibt zwischen der Einheit 6 und der Einheit 7 es vier Signalleitungen je Teilband, über welche die Größen vi1, wi1, vi2 uns wi2, die für j4des Teilband in der Einheit 6 bestimmt werden, den Bestimmungsmitteln zugeführt werden können.
- In der Einheit 7 erfolgt dann die richtige Ausgangsbitzuordnung bei den Signalblöcken in den Teilbändem, wobei die Steuersignale der Bestimmungsmittel berücksichtigt werden.
- Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weitgehend entspricht. Die Bestimmungsmittel nach Fig. 6 enthalten wieder die Teile 20.1 und 20.2. Das Element 25 ist hier jedoch anders ausgebildet und deswegen mit dem Bezugszeichen 25' bezeichnet. Das Steuersignal IBA für die Ausgangsbitzuordnung bei den beiden Teilbandsignalteile des Teilbandes SBi wird von dem Element 25' auf dieselbe Art und Weise wie in Fig. 2, nnmlich mittels des ODER- Gatters 30, hergeleitet. Das Element 35' weist dazu weiterhin ein ODER-Gatter 50 auf, in de4m die Ausgangssignale der Zähler 142 und 242 kombiniert werden. Der Ausgang des ODER-Gatters so ist mit einem Eingang des UND-Gatters 34 gekoppelt und über einen Inverter 52 mit einem Eingang des UND-Gatters 36 gekoppelt. Weiterhin ist der Ausgang des ODER-Gatters 30- wieder über den Inverter 32 mit einem zweiten Eingang der UND-Gatter 34 und 36 gekoppelt.
- Ist der Ausgang des ODER-Gatters 30 "niedrig", so ist das UND-Gatter 34 entsperrt und kann das Signal des ODER-Gatters 50 über das UND-Gatter 34 durchgelassen werden. Ist dieses "no IBA"-Signal "hoch", so bedeutet dies, daß bei den Signalblöcken der beiden Teilbandsignalteil keine Ausgangsbitzuordnung erfolgt. Sind die Ausgänge der ODER-Gatter 30 und 50 beide "niedrig", so wird das Signal an dem Ausgang des UND-Gatters 36 "hoch", so daß in dem Fall dem Signalblock der beiden Teilbandsignalteile kein Bit zugeordnet wird.
- Ein drittes, in der Figur nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel wird an dieser Stelle nur kurz beschrieben. Diese dritte Ausführungsbeispiel entspricht dem Beispiel nach Fig. 2 weitgehend, mit dem Unterschied jedoch, daß das Element 25 fehlt und stattdessen ein Maximalwertbestimmungselement vorgesehen ist. Dieses Element erhält über einen ersten Eingang den Zählerstand des Zählers 142 zugeführt, und über einen zweiten Eingang den Zählerstand des Zählers 242. Das obengenannte Element bestimmt den größeren der beiden Zählerstände und führt diesen einem Ausgang zu. Dieser Ausgang ist mit Ladeeingängen der Zähler 142 und 242 gekoppelt. Nach jedem Codierungsvorgang, d.h. nach jedem Zeitintervall ΔT, wird der höhere Zählerstand in den beiden Zählern gespeichert. Die Ausgangssignal IBA1 und IBA2 entsprechen einander nun immer. Dasselbe gilt auch für die Ausgangssignale "no IBA1" und "no IBA2" bzw. "no BA1" und "no BA2".
- Fig. 7 zeigt wieder ein anderes Ausführungsbeispiel Die Vergleichsschaltungen 143 und 243 entsprechen wieder den Vergleichsschaltungen mit denselben Bezugszeichen in Fig. 2. Die Bestimmungsmittel nach Fig. 7 enthalten weiterhin den Teil 20.1 aus Fig. 2. Zwischen den Vergleichsschaltungen 143 und 243 und dem Teil 20.1 gibt es eine Koppeleinrichtung 65. Die Ausgänge 146 und 246 der Vergleichsschaltungen 143 und 243 werden nun nicht verwendet. Die Ausgänge 144 und 244 der Vergleichsschaltungen 143 und 243 werden in dem ODER-Gatter 70 kombiniert. Der Ausgang des ODER-Gatters 70 ist einerseits mit dem ODER-Gatter 152 und andererseits über einen Inverter 71 mit einem ersten Eingang von UND-Gattern 72, 73 und 76 gekoppelt. Die Ausgänge 145 und 245 der Vergleichsschaltungen 143 bzw. 243 sind mit einem zweiten Eingang der UND-Gatter 72 bzw. 73 gekoppelt. Die Ausgänge dieser UND-Gatter 72 und 73 sind in einem ODER-Gatter 74 kombiniert. Der Ausgang des ODER-Gatters 74 ist einerseits mit einem Eingang des ODER-Gatters 147 und andererseits über einen Inverter 75 mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 76 gekoppelt. Der Ausgang dieses UND-Gatters 76 ist mit dem Inverter 158 und mit den UND- Gattern 154 und 156 gekoppelt. Die Ausgänge der Flip-Flop-Schaltungen 149 und 141 und des Zählers 142 bilden nun unmittelbar die Steuersignale "IBA", "no BA" und "no IBA", die bei den Mitteln 7 zur Bitzuordnung benutzt werden können.
- Fig. 8 zeigt denjenigen Teil der Codiereinrichtung, mit dem die zwei Teilbandsignalteile in einem Teilband in einer Intensitätsmode codiert werden können. Der Eingangsklemme 310 werden jeweils Signalblöcke von q Abtastwerten des ersten Teilbandsignalteils in einem Teilband SBp zugeführt. Der Eingangsklemme 311 werden jeweils Signalblöcke von q Abtastwerten des zweiten Teilbandsignalteils, und zwar des rechten Teilbandsignalteils, in dem Teilband SBp zugeführt. Der linke Teilbandsignalteil, durch 1 bezeichnet, wird einer Einheit 312 sowie einem Teiler 314 zugeführt. In der Einheit 312 wird für jeden Signalblock in dem linken Teilbandsignalteil jeweils ein Skalenfaktor SFl bestimmt. Dieser Skalenfaktor entspricht beispielsweise der Amplitude des größten Abtastwertes in dem Signalblock. In dem Teiler 314 werden alle Abtastwerte in dem Signalblock durch den Skalenfaktor SFl geteilt. An dem Ausgang des Teilers 314 erscheinen dann genormte Abtastwerte, durch l[k] bezeichnet, wobei k sich von 1 bis q erstreckt. Die Abtastwerte l[k] werden einem ersten Eingang einer Signalkombiniereinheit 316, in Form eines Addierers, zugeführt. Der rechte Teilbandsignalteil, durch r bezeichnet, wird der Einheit 313 sowie der Einheit 315 zugeführt. In der Einheit 313 wird für jeden Signalblock in dem rechten Teilbandsignalteil ein Skalenfaktor SFr bestimmt, der in diesem Fall ebenfalls der Amplitude des größten Abtastwertes in dem Signalblock entspricht. In dem Teiler 315 werden alle Abtastwerte in dem Signalblock durch den Skalenfaktor SFr geteilt. An dem Ausgang des Teilers 315 erscheinen dann genormte Abtastwerte r[k], die einem zweiten Eingang der Signalkombiniereinheit 316 zugeflihrt werden. k erstreckt sich dabei von 1 bis q. In einem zusätzlichen Teiler 317 werden die summierten Abtastwerte l[k]+r[k] halbiert. Die auf diese Weise erhaltenen Abtastwerte werden dem Quantisierer 318 zugeführt.
- Die Bitbedarfsbestimmungsmittel 6 und die Bitverteilungsmittel 7 bestimmen, wie beispielsweise in den Dokumenten (6a) und (6b) beschrieben ist, die Anzhl Bits npc, mit denen die Abtastwerte in dem Signalblock des zusammengesetzten Teilbandsignals in dem Teilband SBp dargestellt werden müssen. Der in dem Quantisierer 318 quantisierte Signalblock des zusammengesetzten Teilbandsignals wird daraufhin dem Eingang 320 eines Übertragungsmediums 323 angeboten. Auf gleiche Weise werden die Skalenfaktoren SFl und SFr, die den entsprechenden Signalblöcken des linken bzw. rechten Teilbandsignalteils zugeordnet sind, nach Quantisierung in den Quantisierern 336 bzw. 337 Eingängen 319 bzw. 322 des Übertragungsmediums 323 angeboten. Weiterhln wird die Zuordnungsinformation npc, welche die Anzahl Bits bezeichnet, mit denen die Abtastwerte in dem Signalblock des quantisierten zusammengesetzten Teilbandsignal dargestellt sind, nach Quantisierung in dem Quantisierer 335, dem Eingang 321 des Übertragungsmediums 323 zugeführt. Das obenstehend beschriebene Verfahren wird für aufeinanderfolgende entsprechende Signalblöcke in dem linken und rechten Signalteil des Teilbandes SBp wiederholt.
- Das Übertragungsmedium 323 kann in Form einer drahtlosen Übertragung sein, wie beispielsweise ein Funkübertragungskanal. Andere Übertragungsmedien sind aber durchaus möglich. Dabei läßt sich an optische Übertragung, beispielsweise über optische Fasern oder optische Aufzeichnungsträger, wie Compact-Disc-artige Medien, oder eine Übertragung mittels magnetischer Aufzeichnungsträger, wobei beispielsweise RDAT- oder SDAT-artige Aufnahme- und Wiedergabetechniken angewandt werden.
- Empfangsseitig des Übertragungsmediums 323 wird unter dem Einfluß der Zuordnungsinformation npc, die über den Eingang 325 einem Entquantisierer 329 angeboten wird, aus dem Datenstrom der quantisierten Abtastwerte, die über den Eingang 326 ebenfalls dem Entquantisierer 329 angeboten werden, der Signalblock der q Abtastwerte des zusammengesetzten Teilbandsignals in dem Teilbandes SBp hergeleitet. Dieses Verfanren ist in dem Dokument (2) des Beeugsmateri eingehend beschrieben worden. Die auf diese Weise erhaltenen Abtastwerte werden daraufhin Multiplizierern 330 und 331 angeboten. Aus dem Datenstrom, der über das Übertragungsmedium 323 dem Empfänger zugeführt wird, wird ebenfalls die Skalenfaktorinformation hergeleitet. Diese Information enthält die Skalenfaktoren SFl und SFr, die über die Eingänge 327 und 328 ebenfalls den Multiplizierern 330 bzw. 332 zugeführt werden. In den Multiplizierern 330 und 331 werden die Abtastwerte in dem Signalblock des zusammengesetzten Teilbandsignal£ mit SFl bzw. SFr multipliziert. An den Ausgängen 332 und 333 erscheinen dann wieder linke bzw. rechte Teilbandsignalteile in dem Teilband SBp.
- Als Bestimmungsmittel sind in dieser Einrichtung die Bestimmungsmittel nach Fig. 6 oder 7 verwendbar. Ganz allgemein läßt sich folgendes sagen.
- Wenn es bei den Bestimmungsmitteln nur eine Wahl gibt zwischen der etwaigen Anwendung einer Ausgangsbitzuordnung oder nicht, so bedeutet dies, daß bei der Codierung eines ersten und eines zweiten Teilbandsignalteils in einem Teilband SBp in einer Intensitätsmode, nur Bestimmungsmittel verwendbar sind, die zwei Steuersignale, d.h. die Signale "IBA" und "no IBA" erzeugen, die dann die Bitzuordnung für das zusammengesetzte Teilbandsignal bestimmen.
- Wenn es bei den Bestimmungsmitteln eine Wahl wischen einer Ausgangsbitzuordnung (IBA), keiner Ausgangsbitzuordnung (no IBA) oder keiner Bitzuordnung (no BA), bedeutet dies, daß bei der Codierung eines ersten und eines zweiten Teilbandsignalteils in einem Teilband SBp in einer Intensitätsmode nur Bestimmungsmittel verwendbar sind, die drei Steuersignale, und zwar die Signale "IBA", "no IBA" und "no BA" erzeugen, die dann die Bitzuordnung für das zusammengesetzte Teilbandsignal bestimmen.
- Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, daß es sich in allen Fällen um die Codierung eines breitbandigen digitalen Signals handelte, das aus einem ersten und einem zweiten Signalteil aufgebaut ist, beispielsweise eines Stereo-Signals, das aus einem linken und einem rechten Signalteil aufgebaut ist. Das breitbandige digitale Signal kann jedoch auch aus drei oder mehr Signalteilen aufgebaut sein. Bei drei Signalteilen läßt sich an einen linken, einen rechten und einen Mitten-Signalanteil denken. Der linke und der rechte Signalanteil können (Mitten- und) Hochfrequenzsignale sein zum Zuführen zu (Mitten- und) Hochfrequenz- Lautsprechern, die in einer Stereo-Anordnung vorgesehen sind. Der Mitten-Signalanteil kann dann die Summe der niederfrequenten linken und rechten Signalteile sein, die dann einem Tieftonlautsprecher zugeführt werden, der beispielsweise mitten zwischen den in Stereo-Anordnung vorgesehenen (Mitten- und) Hochfrequenz-Lautsprechern vorgesehen ist. Bei vier Signalteilen läßt sich beispielsweise an ein quadro-artiges Signal denken.
- Anwendung der Erfindung bei einem aus drei (links, mitten, rechts) Signalteilen aufgebauten breitbandigen digitalen Signal kann bedeuten, daß, wenn für den linken Signalteil das erste Steuersignal erzeugt wird, entweder den entsprechenden Signalblöcken des linken und rechten Signalteils in einem Teilband zunächst Bits zugeordnet werden, ungeachtet des dem rechten oder dem linken Signalteil zugehörenden Bitberfs, oder allen drei entsprechenden Signalblöcken, d.h. auch dem entsprechenden Signalblock des Mitten-Signalteus zunächst Bits zugeordnet werden, ungeachtet des zu dem rechten und dem Mitten-Signalteil zugehörenden Bitbedarfs.
- Im ersten Fall gibt es zwischen den linken und rechten Signalteilen Interaktion und diese Signalteile können dann behandelt werden, wie oben für ein Stereo-Signal beschrieben wurde. Das Mitten-Signal ist dann davon unabhängig. Die Entscheidung, was für eine Bitzuordnung bei diesem Signalteil angewandt werden soll, kann dann auf die Art und weise erfolgen, wie in dem Bezugsmaterial (6a) beschrieben ist.
- In dem zweiten Fall gibt es zwischen den drei Signalteilen eine Interaktion. Das in dieser Anmeldung für ein Stereo-Signal beschriebene Verfahren kann auf einfache Weise derart erweitert werden, daß diese drei Signalteile mit Hilfe der erfindungsgemäßen Codiereinrichtung codiert werden können.
- Ist das breitbandige digitale Signal aus vier Signalteilen aufgebaut, wie beispielsweise bei einem Quadro-Signal, das einen ersten Signalteil (links-vorne), einen zweiten Signalteil (rechts-vorne), einen dritten Signalteil (links-hinten) und einen vierten Signalteil (rechts-hinten) aufweist, so sind mehrere Interaktionen möglich.
- Eine erste Möglichkeit ist, daß es zwischen allen vier Signalteilen eine Interaktion gibt, in dem Sinne, daß wenn für nur einen der Signalteile eine Ausgangsbitzuordnung erforderlich ist, auch bei den anderen drei Signalteilen eine Ausgangsbitzuordnung angewandt wird,ungeachtet des Bitbedarfs bei den drei anderen Signalteilen.
- Eine zweite Möglichkeit ist, daß es zwischen dem ersten und dem zweiten Signalteil eine Interaktion gibt, entsprechend der Interaktion, wie diese oben zur Codierung eines Stereo-Signals beschrieben ist. Die dritten und vierten Signalteile sind unabhängig davon. Die Entscheidung, was für eine Art von Bitzuordnung bei jedem dieser Signalteile stattfinden soll, kann dann wieder getroffen werden auf die Art und Weise, wie in dem Bezugsmaterial (6a) beschrieben ist.
- Eine dritte Möglichkeit ist, daß es zwischen dem ersten und dem zweiten Signalteil eine Interaktion gibt, und daß es zwischen dem dritten und dem vierten Signalteil eine Interaktion gibt. Die beiden Interaktionen können unabhängig voneinander sein und entsprechen dann je der Interaktion, wie diese oben zur Codierung eines Stereo-Signals beschrieben ist.
- In allen Fällen können die oben beschriebenen Schaltungsanordnungen auf einfache Weise derart ausgebaut werden, daß ein breitbandiges digitales Signal codiert werden kann, das aus vier Signalteilen aufgebaut ist.
- (1) Europäisches Patentdokument Nr.289 080
- (2) Europäisches Patentdokument Nr.402 973
- (3) Europäisches Patentdokument Nr.497 413
- (4) IEEE ICASSP 80, Heft 1, 327-331, April 9-11, 1980 M.A. Krasner "The Critical Band Coder ... Digital Enooding of Speech Signals Based on the Perceptual Requirements of the Auditory System".
- (5) Europäisches Patentdokument Nr.400 222
- (6a) Europäisches Patentdokument Nr.457 390
- (6b) Europäisches Patentdokument Nr.457 391
Claims (10)
1. Codiersystem mit einem Teilbandoodierer zum Teilbandoodieren eines
digitalen Breitbandsignals, beispielsweise eines digitalen Stereo-Tonsignals, das durch
wenigstens einen ersten und einen zweiten Signalanteil gebildet wird, die je mit einer
spezifischen Abtastfrequenz Fs abgetastet werden, wobei der Teilbandcodierer
Signalspaltmittel (2, 12) aufweist zum in Antwort auf das breitbandige digitale Signal
Erzeugen einer Anzahl von M Teilbandsignalen mit Abtastfiequenzverringerung, wozu
die Spaltmittel das breitbandige digitale Signal in Teilbandsignale aufteilt, die mit dem
Inhalt des Breitbandsignals in Beziehung stehen, und die vorhanden sind in
aufeinanderfolgenden Teilbändern mit Bandnummern m aufteilen, die mit der Frequenz
zunehmen, wobei 1 ≤ m ≤ M, und wobei jedes Teilbandsignal aus wenigstens einem ersten
und einem zweiten Teilbandsignalteil aufgebaut ist, wobei das Codiersystem weiterhin
Quantisiermittel (Q1l, ..., Q1r, ...) aufweist zum blockweisen Quantisieren der ersten
und zweiten Teilbandsignalteile eines Teilbandsignals in einem Teilband SBm, wobei ein
quantisierter Teilbandsignalteil aus aufeinanderfolgenden Signalblöcken aufgebaut ist,
wobei jeder Signalblock q Abtastwerte aufweist, wobei die q Abtastwerte in einem
Signalblock des ersten oder des zweiten quantisierten Teilbandsignalteils in einem
Teilband SBm, je mit nml bzw. nm2 Bits dargestellt sind, wobei die
Quantisierungsmittel dazu Bitbedarfbestimmungsmittel (6) aufweisen zum Bestimmen eines Bitbedarfs
b für entsprechende Signalblöcke in den Teilbändern, wobei dieser Bitbedarf in einem
Verhältnis steht zu der Anzahl Bits, durch welche die Abtastwerte in einem Signalblock
in einem Teilband SB dargestellt werden sollte, und wobei die Quantisierungsmittel
Bitzuordnungsmittel (7) aufweisen zum Zuordnen der verfügbaren Menge Bits zu
Abtastwerten in den jeweiligen Signalblöcken in den Teilbändern, in Antwort auf den
Bitbedarf, wie dieser in den Bitbedarfbestimmungsmitteln bestimmt werden, damit die
Werte nm1 und nm2 für die entsprechenden Signalblöcke in dem Teilband SBm erhalten
werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Quantisierungsmittel mit Bestimmungsmitteln
(20.1, 20.2, 25) versehen sind, die dazu eingerichtet sind, für einen Signalblock des
ersten Teilbandsignalteils in dem Teilband SBm zu bestimmen, ob in den
Bitzuordnungsmitteln (7) unnbhängig von dem dem Signalblock zugeordneten und in
Bitbedarfsbestimmungsmitteln (6) bestimmten Bitbedarf, eine Ausgangszuordnung einer Anzahl Bits zu
den Abtastwerten in dem Signalblock verwirklicht werden muß, und die dazu
eingerichtet sind, in Antwort darauf (IBA) ein ersten Steuersignal abzugeben und daß die
Bitzuordnungsmittel dazu eingerichtet sind, unter dem Einfluß des ersten Steuersignals
den Abtastwerten des Signalblocks eine Anzahl Bits zuzuordnen, sowie den
Abtastwerten des entsprechenden Signalblocks wenigstens des zweiten Teilbandsignalteils in dem
Teilband SBM zunächst eine Anzahl Bits zuzuordnen, unabhängig von dem Bitbedarf des
entsprechenden Signalblocks wenigstens des zweiten Teilbandsignalteils in Antwort auf
das genannte erste Steuersignal.
2. Codiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bitzuordnungsmittel (7) dazu vorgesehen sind, den Abtastwerten von wenigstens zwei
entsprechenden Signalblöcken in dem Teilband SBM in Antwort auf das erste
Steuersignal zunächst dieselbe Anzahl Bits zuzuordnen, unabhängig von dem Bitbedarf der
wenigstens zwei Signalblöcke.
3. Codiersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bestimmungsmittel (20.1, 20.2, 25) dazu vorgesehen sind, vorher für einen Signalblock
in einem Teilband SBn, wobei 1 ≤ n ≤ M zu bestimmen, daß in den
Bitzuordnungsmitteln den Abtastwerten in einem Signalblock keine Bits zugeordnet werden sollen, daß
die Bestimmungsmittel weiterhin dazu vorgesehen sind, das zweite Steuersignal nur
dann zu erzeugen, wenn wenigstens zwei entsprechenden Signalblöcken in dem teilband
SBN keine Bits zugeordnet werden müssen, und daß die Bitzuordnungsmittel dazu
vorgesehen sind, in Antwort auf das zweite Steuersignal keinem der wenigstens zwei
entsprechenden Signalblöcke Bits zuzuordnen.
4. Codiersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei zur Codierung in einer
Intensitätsmode für wenigstens eines der Teilbänder SBp 1 ≤ p ≤ M, die
Quantisierungsmittel (316, 318) zum Kombinieren entsprechender Abtastwerte des ersten und des
zweiten Teilbandsignalteils in dem Teilband vorgesehen sind, damit ein kombiniertes
Teilbandsignal erhalten wird, und dazu vorgesehen sind, das kombinlerte Teilbandsignal
blockweise zu quantisieren, wobei das quantisierte, kombinierte Teilbandsignal durch
Signalblöcke mit je q Abtastwerten gebildet wird, wobei die q Abtastwerte in einem
Signalblock des quantisierten kombinierten Teilbandsignal je durch Bits dargestent
werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungsmittel dazu vorgesehen sind, ggf.
das erste Steuersignal (IBA) für einen Signalblock des kombinierten Teilbandsignals in
dem Teilband SBp zu erzeugen, und daß die Bitzuordnungsmittel dazu vorgesehen sind,
den Abtastwerten des Signalblocks des kombinierten Teilbandsignals in dem Teilband
SBp in Antwort auf das erste Steuersignal eine Anzahl Bits zuzuordnen.
5. Codiersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bestimmungsmittel dazu vorgesehen sind, ggf. für einen Signalblock des kombinierten
Teilbandsignals in dem Teilband SBp das zweite Steuersignal (no BA) herzuleiten, und
daß die Bitzuordnungsmittel dazu vorgesehen sind, den Abtastwerten des kombinierten
Teilbandsignals in Antwort auf das zweite Steuersignal keine Bits zuzuordnen.
6. Codierverfahren zur Teilbandcodierung eines digitalen Breitbandsignals,
beispielsweise eines digitalen Stereo-Tonsignals, das durch wenigstens einen ersten und
einen zweiten Signalanteil gebildet wird, die je mit einer spezifischen Abtaslfrequenz Fs
abgetastet werden, wobei das Codierverfahren die nachfolgenden Verfanrensschritte
aufweist:
- das Spalten des breitbandigen Digitalsignais zum Erzeugen einer Anzahl von M
Teilbandsignalen mit Abtastfrequenzverringerung, wozu die Spaltmittel das breitbandige
digitale Signal in Teilbandsignale aufteilt, die mit dem Inhalt des Breitbandsignals in
Beziehung stehen, und die vorhanden sind in aufeinanderfolgenden Teilbändern mit
Bandnummern m, die mit der Frequenz zunehmen, wobei 1 ≤ m ≤ M und wobei
jedes Teilbandsignal aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Teilbandsignalteil
aufgebaut ist,
- das blockweise Quantisieren der ersten und zweiten Teilbandsignalteile in einem
Teilband SBm, wo bei ein quantisierter Teilbandsignalteil aus aufeinanderfolgenden
Signalblöcken aufgebaut ist, wobei jeder Signalblock q Abtastwerte aufweist, wobei die
q Abtastwerte in einem Signalblock des ersten oder des zweiten quantisierten
Teilbandsignalteils in einem Teilband SBm, je mit nm1 bzw. nm2 Bits dargestellt sind, wobei der
Quantisierungsschritt dazu die nachfolgenden Teilschritte umfaßt:
- das Bestimmen des Bitbedarfs b für entsprechende Signalblöcke in den Teilbändern,
wobei dieser Bitbedarf in einem Verhältnis steht zu der Anzahl Bits, durch welche die
Abtastwerte in einem Signalblock in einem Teilband SB dargestellt werden sollte, und
- das Zuordnen der verfügbaren Menge Bits zu Abtastwerten in den jeweiligen
Signalblöcken in den Teilbändern, in Antwort auf den Bitberf, wie dieser in dem
Bitbearfbestimmungsteilschritt bestimmt wird, damit die Werte nm1 und nm2 für die
entsprechenden Signalblöcke in dem Teilband SBm erhalten werden, dadurch
gekennzeichnet, daß der Quantisierungsschritt die nachfolgenden Teilschritte aufweist:
- das Bestimmen für einen Signalblock des ersten Teilbandsignalteils in dem Teilband
SBm, ob in den Bitzuordnungsmitteln unabhängig von dem dem Signalblock
zugeordneten und in dem Bitbedarfsbestimmungsschritt bestimmten Bitbedarf, eine
Ausgangszuordnung einer Anzahl Bits zu den Abtastwerten in dem Signalblock verwirklicht
werden muß, und
- das Erzeugen eines ersten Steuersignals in Antwort darauf,
- das Zuordnen zu den Abtastwerten des Signalblocks einer Anzam Bits, und zwar unter
dem Einfluß des ersten Steuersignals, sowie
- das Zuordnen zu den Abtastwerten des entsprechenden Signalblocks wenigstens des
zweiten Teilbandsignalteils in dem Teilband SBm einer Anzahl Bits, unabhängig von
dem Bitbedarf des entsprechenden Signalblocks wenigstens des zweiten
Teilbandsignalteils in Antwort auf das genannte erste Steuersignal.
7. Codierverfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
Ausgangszuordnung einer gleichen Anzahl Bits zu den Abtastwerten wenigstens zweier entsprechender
Signalblöcke in dem teilband SBm in Antwort auf das erste Steuersignal, unabhängig
von dem Bitbedarf der wenigstens zwei Signalblöcke.
8. Codierverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Quantisierungsschritt weiterhin die nachfolgenden Teilschritte umfaßt:
- das Bestimmen vorher für einen Signalblock in einem Teilband SBn, wobei 1 ≤ n ≤
M, daß in dem Bitzuordnungsschritt den Abtastwerten in einem Signalblock keine Bits
zugeordnet werden sollen,
- das Erzeugen eines zweiten Steuersignals nur dann, wenn wenigstens zwei
entsprechenden Signalblöcken in dem Teilband SBn keine Bits zugeordnet werden mussen, und
- den wenigstens zwei entsprechenden Signalblöcken in Antwort auf das zweite
Steuersignal keine Bits zuzuordnen.
9. Codierverfahren nach Anspruch 6,7 oder 8, wobei für eine Codierung in
einer Intensitätsmode für wenigstens eines der Teilbänder SBp 1 ≤ p ≤ M der
Quantisierungsschritt die nachfolgenden Teilschritte umfaßt:
- das Kombinieren entsprechender Abtastwerte des ersten und zweiten
Teilbandsignalteils in dem Teilband zum Erhalten eines kombinierten Teilbandsignals, und
- das blockweise Quantisieren des kombinierten Teilbandsignals, wobei das quantisierte,
kombinierte Teilbandsignal durch Signalblöcke mit je q Abtastwerten gebildet wird,
wobei die q Abtastwerte in einem Signalblock des quantisierten kombinierten
Teilbandsignals je durch npc Bits dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der
Quantisierungsschritt weiterhin die nachfolgenden Teilschritte umfaßt:
- das etwaige Erzeugen des ersten Steuersignals für einen Signalblock des kombinierten
Teilbandsignals in dem teilband SBp, und
- das Zuordnen einer Anzahl Bits zu den Abtastwerten des Signalblocks des
kombinierten Teilbandsignals in dem Teilband SBp in Antwort auf das erste Steuersignal.
10. Codierverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Quantisierungsschritt weiterhin die nachfolgenden Teilschritte umfaßt:
- das etwaige Herleiten des zweiten Steuersignals für einen Signalblock des
kombinierten Teilbandsignals in dem teilband SBp, und
- das nicht Zuordnen von Bits zu den Abtastwerten des kombinierten Teilbandsignals in
Antwort auf das zweite Steuersignal.
Text in der Zeichnung:
Fig. 1 links / rechts
Fig. 3 Zählerstand
Ausgangsbitzuordnung
Fig. 4 Zählerstand
Ausgangsbitzuordnung
keine Bitzuordnung
keine Ausgangsbitzuordnung
Fig. 5 Zählerstand
Ausgangsbitzuordnung
keine Bitzuordnung
keine Ausgangsbitzuordnung
Fig. 7 Zählerstand = 0
Fig.8a Skalenfaktorbestimmungsmittel
Übertragungsmedium
Fig. 8b Übertraungsmedium
Entquantisierer
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