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Die
Erfindung betrifft ein hocheffizientes Kodierverfahren und -gerät zum Komprimieren
und Quantisieren von Eingangssignalen, insbesondere ein hocheffizientes
Kodierverfahren und -gerät
zum simultanen Komprimieren von Eingangssignalen mehrerer Kanäle und zu
ihrer Quantisierung.
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Es
sind vielfältige
Verfahren für
die hocheffiziente Kodierung von Audiosignalen oder Sprachsignalen
bekannt. So ist z. B. in M. A. Kransner MIT, "The critical band coder – digital
encoding of the perceptual requirements of the auditory system", ICASSP 1980, ein
Verfahren mit fester Bitzuteilung bekannt, bei dem der Verdeckungseffekt
des Gehörsinns
ausgenutzt wird, um die erforderlichen Signal-Rauschverhältnisse
für eine
Anzahl von Frequenzbändern
zu liefern. Da bei diesen Verfahren die Bitzuteilung für den Fall,
daß die
Eigenschaften mit einem sinusförmigen
Eingangssignal gemessen werden, jedoch fest ist, ist es nicht möglich, gute
Kennwerte zu erzielen.
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Zur
Lösung
dieses Problems wird ein hocheffizientes Kodiergerät vorgeschlagen,
bei dem alle für die
Bitzuteilung nutzbaren Bits aufgeteilt werden in Bits für ein festes
Bitzuteilungsmusters, das für
jeden aus einer Anzahl von kleinen Datenblöcken im voraus festgelegt wird,
und in Bits für
eine von den Magnituden der Signale in den betreffenden Blöcken abhängige Bitzuteilung,
so daß das
Aufteilungsverhältnis
von einem auf ein Eingangssignal bezogenes Signal abhängig gemacht
werden kann und so das Aufteilungsverhältnis für das feste Bitzuteilungsmuster größer sein
kann, wenn das Spektrum des Signals glatter wird.
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Wenn
die Signalenergie bei einer spezifischen Spektralkomponente konzentriert
ist, wie dies bei einem sinusförmigen
Eingangssignal der Fall ist, kann läßt sich bei diesem Verfahren
durch Zuteilung einer größeren Bitzahl
zu einem Block, der diese Spektralkomponente enthält, das
gesamte Signal-/Rauschverhalten markant verbessern. Im allgemeinen
ist der menschliche Gehörsinn
extrem empfindlich für
ein Signal, das eine steil ansteigende Spektralkomponente aufweist.
Deshalb führt
die Verbesserung in dem Signal-/Rauschverhalten durch ein solches
Verfahren nicht nur zu einer Verbesserung der gemessenen numerischen
Werte, sondern bewirkt auch vom Standpunkt des Gehörsinns eine
Verbesserung der Tonqualität.
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Wenn
die Bitzuteilung in Abhängigkeit
von den Eingangssignalen jedoch einfach auf der Basis einer Verbesserung
des Signal-/Rauschverhaltens durchgeführt wird und versucht wird,
ein Signal, das wie z. B. der Klang eines Triangels, das eine große Zahl
von steil ansteigenden Spektralkomponenten enthält, mit einer niedrigen Bitrate
zu komprimieren, können
den den betreffenden Spektralkomponenten entsprechenen Blöcken nicht
genügend
viele Bits zugeteilt werden, so daß vom Standpunkt des Gehörsinns keine
ausreichend gute Tonqualität
erreichbar ist.
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Im
Hinblick auf die obigen Ausführungen
hat die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung in der US-Patentanmeldung
S. N. 08/011 376, eingereicht am 29. Januar 1993, ein Verfahren
vorgeschlagen, bei dem alle für
die Bitzuteilung verfügbaren
Bits für die
Benutzung aufgeteilt werden in Bits eines festen Bitzuteilungsmusters,
das für
ein kurzes Zeitintervall im voraus festgelegt wird, und Bits für eine Bitzuteilung
in Abhängigkeit
von den Magnituden der Signale der betreffenden Blöcke, so
daß die
Bitzuteilung in der Weise erfolgt, daß für die von den Magnituden der
Signale der betreffenden Blöcke
abhängige
Bitzuteilung eine Gewichtung nach Maßgabe der entsprechenden Blockbänder sowie
der festen Bitzuteilungsmuster vorgenommen wird.
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Bei
allen oben beschriebenen Verfahren wird die Quantisierung allerdings
nur für
Eingangssignale des jeweiligen Kanals durchgeführt. Wenn die obigen Verfahren
jedoch auf ein Gerät
mit mehreren Kanälen angewendet
wird, die die gleiche Kompressionsrate haben wie im Fall eines einzelnen
Kanals, erhält
man folgende Ergebnisse. Während
gute Ergebnisse erreicht werden können, wenn die Eingangssignale
der betreffenden Kanäle
stark korreliert sind, können
zwischen Kanälen,
in denen die Signale schwach korreliert sind, Differenzen in den
Quantisierungsfehlern auftreten, so daß die stationäre Qualität des Klangbilds
beeinträchtigt
wird.
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ICASSP '89, Band 3, Mai 1989,
NY, USA, Seiten 1993–1996,
Johnston "Perceptual
Transform Coding of Wideband Stereo Signals" beschreibt einen Stereosignal-Kodierer,
in dem die Eingangssignale der Kanäle L und R in L + R- und L – R-Signale umgewandelt
werden, die dann gefenstert, einer Fourier-Transformation unterzogen
und quantisiert werden. Die L + R-und L – R-Signale werden jeweils unter
Anwendung der gleichen Wahrnehmungsschwelle quantisiert.
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Im
Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein hocheffizientes Kodierverfahren und -gerät zur Verfügung zu stellen,
bei dem die Größe des Quantisierungsgeräuschs zwischen
den Kanälen
gesteuert wird, wenn den mehreren Kanälen Eingangssignale zugeführt werden,
und dadurch eine optimale stationäre Qualität des Klangbilds verwirklicht
wird.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung ist ein hocheffizientes Kodierverfahren
vorgesehen zum Komprimieren und Quantisieren von Eingangssignalen
aus mehreren Kanälen,
wobei das Verfahren umfaßt:
Durchführen einer
Quantisierung mit einer Bitzuteilung, die unter Berücksichtigung
der Korrelation der Eingangssignale während der Komprimierung der Eingangssignale
der jeweiligen Kanäle
bestimmt wird,
und dadurch gekennzeichnet ist,
daß das Verfahren
ferner den Verfahrensschritt umfaßt, daß die Korrelation angepaßt wird,
um eine Modifizierung der spektralen Leistung herbeizuführen, um
optimale Korrelation auf der Basis der spektralen Daten auf der
Frequenzachse der jeweiligen Kanäle aufrechtzuerhalten.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung sieht ein hocheffizientes Kodierverfahren
nach dem ersten Aspekt vor, bei dem die Eingangssignale Sprachsignale sind
und das Verfahren die Eigenschaften des menschlichen Gehörsinns ausnutzt.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung sieht eine hocheffiziente Kodiervorrichtung
vor zum Komprimieren und Quantisieren von Eingangssignalen aus mehreren
Kanälen,
wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zur Durchführung einer
Quantisierung mit einer Bitzuteilung, die unter Berücksichtigung
der Korrelation der Eingangssignale während der Komprimierung der
Eingangssignale der jeweiligen Kanäle bestimmt wird,
und
dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Vorrichtung ferner eine
Einrichtung aufweist zum Anpassen der Korrelation, um eine Modifizierung
der spektralen Leistung herbeizuführen, um optimale Korrelation
auf der Basis der spektralen Daten auf der Frequenzachse der jeweiligen
Kanäle
aufrechtzuerhalten.
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Ein
vierter Aspekt der Erfindung sieht ein hocheffizientes Kodiergerät nach dem
dritten Aspekt vor, bei dem die Eingangssignale Sprachsignale sind und
das Gerät
die Eigenschaften des menschlichen Gehörsinns ausnutzt.
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Die
Korrelation zwischen den Kanälen,
die bei dieser Bitzuteilung ausgenutzt wird, ist vorzugsweise als
numerischer Wert gegeben, der von den Eingangssignalen abhängig ist.
Die Korrelation kann jedoch auch einen festen Wert annehmen oder
einen Wert, der unter Berücksichtigung
eines von den Eingangssignalen abhängigen Werts und des festen Werts
in einem konstanten oder einem variablen Verhältnis erzeugt wird. Außerdem können auch
gute Ergebnisse auch erzielt werden, indem die betreffenden Koeffizienten
für eine
Bitzuteilung geändert
werden.
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Die
Korrelation, die bei dieser Koeffizientenänderung benutzt wird, kann
aus Spektraldaten auf der Frequenzachse des Eingangssignals oder aus
Koeffizientendaten bei der orthogonalen Transformation ermittelt
werden, oder sie kann aus der Floating-Information als Teil der
Quantisierungsergebnisse ermittelt werden.
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Gemäß vorliegender
Erfindung kann bei der Realisierung einer effizienten Bitzuteilung
unter Berücksichtigung
des Gehörsinns
bei der Kodierung von Eingangssignalen mehrerer Kanäle eine
Verschlechterung der stationären
Qualität
des Tonbilds aufgrund der Differenz der Quantisierungsfehler zwischen
den betreffenden Kanälen
reduziert oder vermieden werden. Außerdem können wegen der Tendenz, daß das erzeugte
Quantisierungsgeräusch
an einer Position konzentriert ist, in der auch die stationäre Qualität des Klangbilds
konzentriert ist, Maskiereffekte effizienter genutzt werden als
zuvor. Es ist dementsprechend möglich,
mit niedrigerer Bitrate Musiksignale mit hoher Qualität zu kodieren.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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1 zeigt ein Blockschaltungsdiagramm eines
Ausführungsbeispiels
eines hocheffizienten Kodiergeräts
gemäß der Erfindung,
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2 zeigt eine Ansicht, aus
der die Frequenz- und Zeitteilung eines Signals in dem Gerät hervorgeht,
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3 zeigt ein Beispiel für den Algorithmus einer
Korrelationsanpassungsschaltung in dem Gerät,
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4 zeigt ein Beispiel für eine für jeden
Kanal getrennt berechnete Bitzuteilung zur Erläuterung der Funktion der Korrelationsanpassungsschaltung des
Geräts,
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5 zeigt ein Beispiel für eine unter
Berücksichtigung
der Korrelationsinformation zwischen den Kanälen berechnete Bitzuteilung
zur Erläuterung der
Funktion der Korrelationsanpassungsschaltung des Geräts.
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Im
folgenden wird anhand der anliegenden Zeichnungen ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel des
hocheffizienten Kodierverfahrens und -geräts gemäß der Erfindung beschrieben.
Zunächst
wird anhand von 1 ein
Verfahren zur hocheffizienten Kodierung von digitalen Eingangssignalen,
wie PCM-Audiosignalen, unter Verwendung von Verfahren mit sogenannter
Subband-Kodierung (SBC), adaptiver Transformationskodierung (ATC)
und adaptiver Bitzuteilung (APC-AB) erläutert.
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In
dem hocheffizienten Kodiergerät
gemäß der Erfindung
wird bei der simultanen Komprimierung von PCM-Eingangsaudiosignalen
mehrerer Kanäle eine
Quantisierung durchgeführt, die
die Korrelation zwischen den betreffenden Kanälen berücksichtigt. Die Korrelation
zwischen den betreffenden Kanälen kann
ermittelt werden, indem sie konstant aus den Eingangssignalen berechnet
wird, oder sie kann aus Spektraldaten der Eingangssignale auf der
Zeitachse oder aus Koeffizientendaten bei der orthogonalen Transformation
ermittelt werden, oder sie kann aus der Floating-Information eines
anderen Kanals ermittelt werden. Die Quantisierung kann auch ohne
Berücksichtigung
der Eingangssignale auf der Basis einer konstanten Korrelation durchgeführt werden.
Außerdem
kann die Quantisierung durchgeführt
werden, indem die von den Eingangssignalen abhängige Korrelation und die konstante
Korrelation in einem variablen Verhältnis berücksichtigt werden.
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Bei
dem in 1 konkret dargestellten
hocheffizienten Kodiergerät
wird ein digitales Eingangssignal frequenzmäßig mit Hilfe von Filtern in
mehrere Frequenzbänder
unterteilt, und für
jedes der betreffenden Frequenzbänder
wird eine orthogonale Transformation durchgeführt, wobei eine adaptive Bitzuteilung
erfolgt und die resultierenden spektralen Daten auf der Frequenzachse
für jedes
sogenannte kritische Band kodiert werden, wie dies weiter unten beschrieben
wird, wobei die Eigenschaften des menschlichen Gehörsinns berücksichtigt
werden. Natürlich
kann die Frequenzband-Unterteilungsbreite einer blockfreien Unterteilung
mit Hilfe von Filtern eine gleichförmige Unterteilungsbreite sein.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird außerdem
die Blockgröße (Blocklänge) in
Abhängigkeit
von dem Eingangssignal vor der orthogonalen Transformation adaptiv
geändert,
und für
jedes kritische Band oder für
jeden Block, der durch weitere Unterteilung des kritischen Bandes
in dem höheren Frequenzbereich
gebildet wird, wird eine Floating-Verarbeitung durchgeführt. Das
kritische Band ist ein Frequenzband, das unter Berücksichtigung der
Eigenschaften des menschlichen Gehörsinns unterteilt ist, d. h.,
ein Band mit Schmalbandrauschen, wenn ein reiner Ton durch dieses
Rauschen maskiert wird, das in der Nähe der Frequenz des reinen
Tons die gleiche Intensität
hat wie dieser. In diesem kritischen Band wird die Bandbreite in
Richtung auf höhere
Frequenzen größer, und
das gesamte Audiofrequenzband von 0~20 kHz ist z. B. in 25 kritische
Bänder
unterteilt.
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In
der Anordnung von 1 wird
einem Eingang 10 z. B. ein PCM-Audiosignal mit 0~20 kHz
zugeführt.
Dieses Eingangssignal wird mit Hilfe eines Bandteilungsfilters 11,
z. B. eines sogenannten QMF-Filters frequenzmäßig in ein Frequenzband von 0~10
kHz und ein Frequenzband von 10 kHz~20 kHz unterteilt, und das Signal
in dem Frequenzband von 0~10 kHz wird mit Hilfe eines Frequenzteilungsfilters 12,
z. B. eines sog. QMF-Filters, weiter unterteilt in ein Frequenzband
von 0~5 kHz und ein Frequenzband von 5 kHz~10 kHz. Das Signal in
dem Frequenzband von 10 kHz~20 kHz aus dem Frequenzbandfilter 11 wird
einer Schaltung zur modifizierten diskreten Cosinustransformation
(MDTC-Schaltung) 13 zugeführt, die ein Beispiel für eine orthogonale Transformationsschaltung
darstellt, und das Signal in dem Frequenzband von 5 kHz~10 kHz aus
dem Frequenzteilungsfilter 12 wird einer MDCT-Schaltung 14 zugeführt, während das
Signal in dem Frequenzband von 0~5 kHz aus dem Frequenzteilungsfilter 12 einer MDCT-Schaltung 15 zugeführt wird.
Auf diese Weise werden diese Signale jeweils individuell einer MDCT-Verarbeitung
unterzogen. Ein konkretes Beispiel für Blockgrößen der betreffenden MDCT-Schaltungen 13, 14, 15 ist
in 2 dargestellt. In
dem konkreten Beispiel von 2 wird
auf der Seite höherer Frequenzen
des Spektrums die Frequenzbandbreite vergrößert und die zeitliche Auflösung verbessert (die
Blocklänge
wird verkürzt.
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Das
heißt,
in dem Beispiel von 2 wird
die MDCT-Verarbeitung für
Blöcke
bH1, bH2 des Signals
in dem Frequenzband von 10 kHz~20 kHz auf der Seite höherer Frequenzen
insgesamt zweimal durchgeführt,
während
die MDCT-Verarbeitung für
einen Block bL eines Signals im Frequenzband
von 0~5 kHz auf der Seite niedrigerer Frequenzen und für einen Block
bM eines Signals in dem Frequenzband von
5 kHz~10 kHz in dem mittleren Frequenzbereich durchgeführt wird.
Auf diese Weise wird die Zahl der Block-Abtastproben der orthogonalen
Transformation in den betreffenden Bändern gleich groß gemacht und
das Gerät
dadurch vereinfacht, und gleichzeitig wird auf der Seite niedrigerer
Frequenzen, wo die kritische Bandbreite klein ist, die Frequenzauflösung verbessert,
während
auf der Seite höherer
Frequenzen, wo zahlreiche Komponenten enthalten sind, die über einem
transienten Signal liegen, die zeitliche Auflösung verbessert wird. Außerdem können bei
der vorliegenden Erfindung die betreffenden Bänder adaptiv in zwei Blöcke oder
vier Blöcke
unterteilt werden, wenn die zeitliche Änderung des Signals groß ist.
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Es
sei noch einmal auf 1 Bezug
genommen. Die Spektraldaten oder die MDCT-Koeffizientendaten auf
der Frequenzachse, die durch die MDCT-Verarbeitung in den betreffenden MDCT-Schaltungen 13, 14, 15 erzeugt
werden, werden für
jedes kritische Band oder für
jedes der durch weitere Unterteilung des kritischen Bandes gebildeten
Bänder
kombiniert. Die so kombinierten Daten werden Pegelkorrekturschaltungen 22, 23, 24,
Korrelationsanpassungsschaltungen 28, 29, 30 und
einer Schaltung 31 für
die Übertragung
zu anderen Kanälen
zugeführt.
Die Korrelationsanpassungsschaltungen 28, 29, 30 führen eine
Modifizierung durch, um auf der Basis der über einen Eingang 38 gewonnenen
Spektraldaten auf der Frequenzachse des anderen Kanals und der MDCT-Koeffizientendaten
eine gewünschte
Korrelation aufrechtzuerhalten, und übertragen sie dann zu den Schaltungen 16, 17, 18 zur
adaptiven Bitzuteilung. Für
diese Modifizierung kann die dem Eingangssignal entsprechende Korrelation
oder ein festes Muster benutzt werden.
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Die
Schaltung 31 zur Übertragung
zu anderen Kanälen
gibt an einem Ausgang 39 die Spektraldaten auf der Frequenzachse
jedes Bandes oder die MDCT-Koeffizientendaten als Korrelationsinformation
entsprechend einem Datenformat für
die Verwendung in den Korrelati onsanpassungsschaltungen und für die zeitliche
Abstimmung aus. Der Ausgang 39 ist mit dem Eingang 38 des
anderen Kanals verbunden. Die zu dem anderen Kanal zu übertragende Korrelationsinformation
kann auf der Basis der an den Ausgängen 35, 36, 37 ausgegebenen
Floating-Information erzeugt werden. Die Schaltungen 16, 17, 18 zur
adaptiven Bitzuteilung teilen die Bitzahl zu, um die Bitrate zu
erzeugen, die für
jedes kritische Band benötigt
wird oder für
jedes Band, das auf der Seite höherer
Frequenzen durch weitere Unterteilung des kritischen Bands gebildet
wird, und übertragen die
Daten zu den Pegelkorrekturschaltungen 22, 23, 24 und
Kodierschaltungen. In den Pegelkorrekturschaltungen werden aus der
von den Schaltungen zur adaptiven Bitzuteilung zugeteilen Bitzahl
die Quantisierungsfehler ermittelt, und dementsprechend werden die
Spektraldaten auf der Frequenzachse oder die Koeffizientendaten
fehlerkorrigiert und zu den Kodierschaltungen übertragen.
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Die
Kodierschaltungen requantisieren die pegelkorrigierten Spektraldaten
auf der Frequenzachse oder die MDCT-Koeffizientendaten entsprechend
der von den Schaltungen zur adaptiven Bitzuteilung zugeteilten Bitzahl.
Die so kodierten Daten werden an Ausgängen 32, 33, 34 ausgegeben. Gleichzeitig
werden die Floating-Information, die angibt, für welche Magnitude des Signals
die Normierung durchgeführt
wird, und die Bitlängeninformation, die
angibt, mit welcher Bitlänge
die Quantisierung durchgeführt
wird, simultan über
die Ausgänge 35, 36, 37 übertragen.
Die Ausgangssignale der in 1 dargestellten
MDCT-Schaltungen 13, 14, 15 werden über den
in 3 dargestellten Eingang 302 einer Schaltung 304 zur
Berechnung der Korrelationsinformation zugeführt. Die dem in 1 dargestellten Eingang 38 zugeführte Information
wird über
den in 3 dargestellten
Eingang 301 der Schaltung 304 zur Berechnung der
Korrelationsinformation zugeführt.
Die Schaltung 304 zur Berechnung der Korrelationsinformation
berechnet die dem Eingangssignal entsprechende Korrelationsinformation
aus dem Signal an dem Eingang 301 und einem Koeffizienten, der
von einer Koeffiziententabelle 306 geliefert wird. Es wird
ein Beispiel für
die Berechnung erläutert,
wobei von einem normalen Zweikanal-Stereosignal ausgegangen wird.
Wenn die n-te Spektralleistung des linken Kanals und die n-te Spektralleistung
des rechten Kanals durch Pl(n) bzw. Pr(n) dargestellt werden, wobei
beide in logarithmischem Maßstab
angegeben sind, und der von der Koeffiziententabelle 306 gelieferte,
der n-ten Spektralleistung entsprechende Koeffizient durch K(n)
dargestellt wird, kann die Korrelationsinformation der betreffenden
Kanäle ΔPl(n), ΔPr(n) nach
den folgenden Gleichungen ermittelt werden: (1) ΔPl(n) = (Pr(n) – Pl(n)) × K(n) (2) ΔPr(n)
= (Pl(n) – Pr(n)) × K(n)
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Wie
aus den Gleichungen (1) und (2) hervorgeht, zeigt die Korrelationsinformation,
daß 0
die stärkste
Korrelation ausdrückt
und ein größerer Absolutwert
des numerischen Werts eine schwächere Korrelation
ausdrückt.
Es wird davon ausgegangen, daß der
Koeffizient K(n) auf den Eigenschaften des menschlichen Gehörsinns basiert,
z. B. den Eigenschaften, die die Richtungswahrnehmung betreffen, die über eine
lange Zeit erforscht wurden, und als deren Faktoren die Intensitätsdifferenz,
die Phasendifferenz und die zeitliche Differenz bei der Ausbreitung eines
Schalls zu den beiden Ohren betrachtet werden, wie dies in Dave,
E. E. Jr., Gutman, N. und v. Bergeijk, W. A.: J. Acoust. Soc. Am.,
31, Seiten 774–784,
(1959) beschrieben ist. Zusätzlich
zu diesen Faktoren werden Anderungen beobachtet, die auf die Frequenz
und Schalldruckpegel zurückzuführen sind.
Außerdem
ist es aus der alltäglichen
Erfahrung bekannt, daß der
Ort eine Schallquelle eines ultratiefen oder ultrahohen Tons schwer
zu identifizieren ist. Auf diese Weise ändert sich die menschliche Richtungswahrnehmung
in Abhängigkeit
von der Frequenz und dem Schalldruck des Tons. Deshalb ist es trotz
eines einzelnen Spektralleistungsverhältnisses erforderlich, eine
der Frequenz und dem Schalldruck entsprechende Korrektur durchzuführen. In diesem
Fall kann bei der Berechnung die Korrelationsinformation für alle Spektraldaten
auf der Frequenzachse ermittelt werden, oder sie kann für jedes Floating-Band
bei der Quantisierung ermittelt werden. Es ist außerdem offensichtlich,
daß die
gleichen Ergebnisse durch die Verwendung der Koeffizienten für das Floating
anstelle der Spektralleistungen gewonnen werden können.
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Die
von der Schaltung 304 zur Berechnung der Korrelationsinformation
ermittelte Korrelationsinformation wird einer Schaltung 305 zur
Festlegung der Korrelationsinformation zugeführt. Die Schaltung 305 zur
Festlegung der Korrelationsinformation synthetisiert die feste Korrelationsinformation,
die durch eine feste Korrelationsinformationstabelle 307 gewonnen
wird, und die von den Eingangssignalen abhängige Korrelation, die aus
der Schaltung 304 zur Berechnung der Korrelationsinformation
gewonnen wird, in einem konstanten oder einem variablen Verhältnis und
führt die
synthetisierte Korrelationsinformation der Leistungsjustierschaltung 308 zu.
Wenn die feste Korrelationsinformation mit Pfix(n) und das Synthetisierverhältnis mit
R(n) bezeichnet wird, wobei 0 ≤ R(n) ≤ 1,0, können die
Ausgangssignale Cl(n), Cr(n) der Schaltung 305 zur Festlegung
der Korrelation durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: (3) Cl(n) = ΔPl(n) × R(n) +
Pfix(n) × (I – R(n)) (4) Cr(n) = ΔPr(n) × R(n) +
Pfix(n) × (I – R(n))
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In
diesem Fall bedeutet die feste Korrelationsinformation eine spezielle
Korrelationsinformation, die in einem Anwendungsbeispiel prädiziert
werden kann, z. B. die Eigenschaft, daß für einen Abschnitt mit relativ
niedriger Frequenz eine starke Korrelation angezeigt wird, wenn
ein Hauptkanal und ein ultratiefer Tonkanal benutzt wird. Dementsprechend kann
die feste Korrelation zwischen Kanälen je nach Anwendungsbeispiel
unvorhersagbar sein. In diesem Fall ist R(n) = 1,0, d. h. zu dem
oben erwähnten
Fall äquivalent,
in welchem die Schaltung 305 zur Festlegung der Korrelationsinformation
und die feste Korrelationsinformationstabelle 307 weggelassen
sind. Wenn die Korrelation hingegen klar im voraus bestimmt wird,
ist R(n) = 0, d. h. äquivalent
zu dem Fall, in welchem die Schaltung 304 zur Berechnung
der Korrelationsinformation und die Koeffiziententabelle 306 weggelassen
sind. Auch das Syntheti sierverhältnis
R(n) kann konstant oder in Abhängigkeit
von den Eingangssignalen, z. B. der Magnitude der Spektralleistung
und der Frequenz, variabel sein.
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Die
Leistungsjustierschaltung 308 justiert die bei der Bitzuteilung
benutzte Spektralleistungsinformation auf der Basis des Ausgangssignals
der Schaltung 305 zur Festlegung der Korrelationsinformation und überträgt die justierte
Spektralleistungsinformation als Ausgangssignal 308 zu
den in 1 dargestellten
adaptiven Bitzuteilungsschaltungen 16, 17, 18.
Wenn die Informationen aus dem Eingang 302 mit Pil, Pir
und die Information an dem Ausgang 309 mit Pol(n), Por(n)
bezeichnet werden, kann die Operation in der Leistungsjustierschaltung 308 durch
die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: (5) Pol(n) = (Cl(n) + 1,0) × Pil(n) (6) Por(n) = (Cr(n) + 1,0) × Pir(n)
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Durch
diese Operation wird das Spektrum von stark korrelierten Signalen
zwischen Kanälen
einer nur geringfügigen
Justierung unterzogen, während
das Spektrum von schwach korrelierten Signalen einer umfangreichen
Justierung unterzogen wird.
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In 4 und 5 ist die Funktion der Korrelationsanpassungsschaltung
in vereinfachten Modellen dargestellt, wobei die Zahl der Quantisierungsbänder gleich
4, die Zahl der Kanäle
gleich 2 und die Differenz zwischen den Kanälen nur das Quantisierungsband
ist. Im Falle einer separaten Berechnung der Bitzuteilungen, wie
sie in 4 dargestellt
ist, unterscheidet sich die Spektralleistung eines Eingangssignals
auf der Frequenzachse nur in dem dritten Quantisierungsband zwischen
dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal, die somit unterschiedlich
starkes Quantisierungsgeräusch
aufweisen. Wenn in diesem Zustand die beiden Kanäle erweitert und z. B. als Zweikanal-Stereo
wiedergegeben werden, besteht die Möglichkeit, daß Abschnitte
mit unterschiedlichem Quantisierungsgeräusch die stationäre Qualität beeinträchtigen.
Die Korrelationsanpassungsschaltung berücksichtigt die Korrelation
zwischen dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal wie in dem Fall,
in dem die Korrelation berücksichtigt
wird, wie dies in 5 dargestellt
ist. Die Korrelationsanpassungsschaltung arbeitet dann so, daß sie die
Stärke des
Quantisierungsgeräuschs
in dem dritten Quantisierungsband steuert und mit hoher stationärer Qualität reproduziert.