DE69532932T2 - Method for non-linear quantization of an information signal - Google Patents

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Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung bezieht sich auf die Signalkompression, bei der ein Informationssignal unter Heranziehung einer verminderten Anzahl von Bits dargestellt wird, sowie auf eine Signaldehnung, bei der die Anzahl von Bits, welche das Informationssignal darstellen, wieder hergestellt wird.The The invention relates to signal compression in which an information signal using a reduced number of bits as well as a signal stretching in which the number of bits, which represent the information signal is restored.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Wenn ein digitales Informationssignal zur Speicherung und/oder Übertragung bei einer verringerten Bitrate komprimiert wird, werden die Abtastproben des Informationssignals häufig unter Heranziehung einer verringerten Wortlänge requantisiert. Die Verringerung der Wortlänge, durch die die Abtastproben jeweils dargestellt sind, verringert die Anzahl der Bits, die zur Darstellung der Information erforderlich sind, auf Kosten einer Zunahme der Quantisierungsfehler. Die Requantisierung erfolgt üblicherweise linear durch gleichmäßige Verteilung von Quantisierungswerten entsprechend den verfügbaren Quantisierungspegeln über den Bereich von Werten des Informationssignals und durch Requantisierung jeder Abtastprobe des Informationssignals am dichtesten bzw. nächsten Quantisierungswert. Dieselbe Technik bzw. dasselbe Verfahren kann zur Requantisierung von Transformationskoeffizienten herangezogen werden, welche das Informationssignal darstellen.If a digital information signal for storage and / or transmission is compressed at a reduced bit rate, the samples become the information signal often requantized using a reduced word length. The reduction the word length, by which the samples are respectively shown reduced the number of bits required to represent the information are at the expense of an increase in quantization errors. The requantization usually takes place linear through even distribution of quantization values corresponding to the available quantization levels over the Range of values of the information signal and by requantization each sample of the information signal closest to nearest quantization value. The same technique or procedure can be used for requantization of transformation coefficients are used, which is the Represent information signal.

Bei einigen Anwendungen, wie beim so genannten ISO/MPEG-Schicht-3-Audiocodierungsstandard, werden bzw. sind die Quantisierungswerte entsprechend den verfügbaren Quantisierungspe geln ungleichmäßig verteilt. Die ungleichmäßige Verteilung der Quantisierungswerte ermöglicht, dass gewisse Werte des Informationssignals genauer als andere Werte quantisiert werden. Dies liefert bessere Ergebnisse als eine lineare Quantisierung, wenn beispielsweise die Werte, die genauer quantisiert werden, häufiger auftreten als die Werte, die mit geringerer Genauigkeit quantisiert werden, oder es sind Fehler in den Werten, die genauer quantisiert werden, stärker bemerkbar. Beide dieser Möglichkeiten können bei einer Audio-Kompression mit niedriger Bitrate auftreten.at some applications, such as the so-called ISO / MPEG Layer 3 audio coding standard, are or are the quantization values according to the available quantization levels distributed unevenly. The uneven distribution allows the quantization values, that certain values of the information signal are more accurate than other values be quantized. This gives better results than a linear one Quantization, for example, the values that quantizes more accurately become, more often occur as the values that are quantized with less accuracy or there are errors in the values that are quantized more accurately become, stronger noticeable. Both of these possibilities can occur during low-bit-rate audio compression.

Viele Audiokompressionssysteme nehmen vor einer Quantisierung eine orthogonale Transformation des Audio-Eingangssignals in den Frequenzbereich vor. Wenn dies geschieht, treten bei den gängigsten Eingangssignalen eine geringe Amplitude aufweisende Spektralkoeffizienten häufiger auf als eine hohe Amplitude besitzende Spektralkomponenten. Da das psychoakustische Phänomen des gleichzeitigen Maskierens zwischen den Gliedern einer Gruppe von aufeinander folgenden bzw. aneinandergrenzenden Spektralkoeffizienten auftritt, ist darüber hinaus ein Rauschen aufgrund von Quantisierungsfehlern bei Vorhandensein von eine große Amplitude aufweisenden Koeffizienten mit geringerer Wahrscheinlichkeit zu hören als bei Vorhandensein von eine geringe Amplitude aufweisenden Koeffizienten. Aus diesem Grunde kann ein nichtlineares Quantisierungssystem, welches mehr Quantisierungspegel bei geringen Amplituden konzentriert, zu einer signifikanten Verbesserung in der Klangqualität führen.Lots Audio compression systems take an orthogonal quantization before Transformation of the audio input signal into the frequency domain in front. When this happens, one of the most common input signals will occur low amplitude spectral coefficients more frequently as high amplitude spectral components. Because the psychoacoustic phenomenon concurrent masking between the members of a group of consecutive spectral coefficients is beyond that noise due to quantization errors in the presence from a big one Amplitude having lower likelihood coefficients to listen as in the presence of low amplitude coefficients. Out For this reason, a nonlinear quantization system, which more quantization level at low amplitudes concentrated, too lead to a significant improvement in sound quality.

Eine nichtlineare Quantisierung wird normalerweise dadurch realisiert, dass eine lineare Quantisierung auf eine nichtlinearisierte Version der Daten angewandt wird, die Gegenstand der Quantisierung sind. Die Daten, die zu quantisieren sind, sind normalerweise ein Block oder ein Satz von Daten, wie ein Satz von Spektralkoeffizienten, die unter Heranziehung derselben Anzahl von Quantisierungspegeln, oder derselben Wortlänge zu quantisieren sind. Bei der nichtlinearen Quantisierung werden die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, durch eine nichtlineare Funktion vorverarbeitet, und die resultierenden vorverarbeiteten Daten werden dann unter Heranziehung von gleichmäßig in Abstand voneinander vorgesehenen Quantisierungswerten quantisiert. Falls Q[x] eine lineare Quantisierung von x angibt und f(x) eine nichtlineare Funktion von x darstellt, dann kann somit die nichtlineare Quantisierung dargestellt werden als Q[f(x)]. Dieses Verfahren ist beispielsweise durch den ISO/MPEG-Schicht-3-Audiocodierungsstandard spezifiziert.A Non-linear quantization is usually realized by that a linear quantization to a non-linearized version of the data that is the subject of quantization. The data to be quantized is usually a block or a set of data, such as a set of spectral coefficients, using the same number of quantization levels, or the same word length to be quantized. In the case of nonlinear quantization the data that is the subject of quantization by a nonlinear Function preprocessed, and the resulting preprocessed Data then becomes uniformly spaced apart quantization values provided. If Q [x] is a linear Quantization of x and f (x) indicates a nonlinear function of x, then the non-linear quantization can be represented as Q [f (x)]. This method is exemplified by the ISO / MPEG Layer 3 audio coding standard specified.

1 veranschaulicht ein bekanntes lineare Quantisierungssystem Q[x] mit fünf Quantisierungspegeln. 1 zeigt dabei die Beziehung zwischen dem Datenwert x der Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, und den resultierenden Quantisierungspegeln. Die fünf möglichen Quantisierungspegel sind durch in Kreisen befindliche ganze Zahlen oberhalb der horizontalen Achse angegeben. Jeder Quantisierungspegel weist einen entsprechenden Quantisierungswert auf. So weist beispielsweise in 1 der Quantisierungspegel 2 einen Quantisierungswert von 1,0 auf, und der Quantisierungspegel –1 weist einen Quantisierungswert von –0,5 auf. Der Datenwert x der Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, und der Quantisierungspegel der Quantisierungswerte sind in 1 unterhalb der horizontalen Achse durch die Werte –1,0, –0,5, 0,5 und 1,0 angegeben. 1 illustrates a known linear quantization system Q [x] with five quantization levels. 1 shows the relationship between the data value x of the data subject to quantization and the resulting quantization levels. The five possible quantization levels are indicated by circles in integers above the horizontal axis. Each quantization level has a corresponding quantization value. For example, in 1 the quantization level 2 has a quantization value of 1.0, and the quantization level -1 has a quantization value of -0.5. The data value x of the data subject to quantization and the quantization level of the quantization values are in 1 indicated below the horizontal axis by the values -1.0, -0.5, 0.5 and 1.0.

Bei dem in 1 dargestellten linearen Quantisierungssystem wird der Datenwert x zum Quantisierungspegel mit einem Quantisierungswert quantisiert, der am dichtesten bei x liegt. In 1 sind die Entscheidungswerte zwischen benachbarten Quantisierungswerten durch gestrichelte Linien angedeutet. So gibt beispielsweise die gestrichelte Linie D01 den Entscheidungswert zwischen den Quantisierungswerten 0 und 0,5 an. Die Datenwerte zwischen benachbarten Entscheidungswerten sind alle auf denselben Quantisierungspegel quantisiert und folglich auf denselben Quantisierungswert.At the in 1 In the linear quantization system shown, the data x is quantized to the quantization level with a quantization value closest to x. In 1 the decision values between adjacent quantization values are indicated by dashed lines. For example, the dashed Li never D 01 the decision value between the quantization values 0 and 0.5. The data values between adjacent decision values are all quantized to the same quantization level and thus to the same quantization value.

Die Datenwerte der Daten, die der Quantisierung unterzogen werden, können auf den Bereich zwischen –1,0 und 1,0 beschränkt sein. Alternativ können die Daten Datenwerte außerhalb dieses Bereiches aufweisen; in diesem Falle werden Datenwerte, die größer sind als der höchste Entscheidungswert D12, zum höchsten Quantisierungspegel quantisiert, und Datenwerte, die niedriger sind als der niedrigste Entscheidungswert D–1–2 werden zum niedrigsten Quantisierungspegel quantisiert. Bei dem in 1 dargestellten Quantisierungssystem fallen die Entscheidungswerte halbwegs zwischen die Quantisierungswerte als Ergebnis davon, dass die Datenwerte zum nächsten Quantisierungswert quantisiert werden.The data values of the data undergoing quantization may be limited to the range between -1.0 and 1.0. Alternatively, the data may have data values outside this range; in this case, data values greater than the highest decision value D 12 are quantized to the highest quantization level, and data values lower than the lowest decision value D -1-2 are quantized to the lowest quantization level. At the in 1 As the result of the quantization system shown, the decision values fall halfway between the quantization values as a result of the data values being quantized to the next quantization value.

Wie oben erwähnt, kann ein nichtlineares Quantisierungssystem gemäß dem Stand der Technik durch eine erste Vorverarbeitung oder Transformation der Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, unter Heranziehung einer nichtlinearen Funktion und durch sodann erfolgendes linearen Quantisieren der resultierenden vorverarbeiteten Daten realisiert werden. Falls f() die nichtlineare Funktion ist und die lineare Quantisierung von x ausgedrückt wird als Q[x], dann kann die nichtlineare Quantisierung von x ausgedrückt werden als Q[f(x)].As mentioned above, may be a nonlinear quantization system according to the prior art by a first preprocessing or transformation of the data object quantization, using a nonlinear function and then linearly quantizing the resulting preprocessed data can be realized. If f () is the nonlinear Is function and the linear quantization of x is expressed as Q [x], then the nonlinear quantization of x can be expressed as Q [f (x)].

In 2 ist ein Blockdiagramm einer bekannten nichtlinearen Quantisierungseinrichtung dargestellt. Gemäß 2 werden die Daten, die Gegenstand einer Quantisierung sind, über den Eingangsanschluss 10 dem Vorprozessor 21 zugeführt, der bei diesem Beispiel die nichtlineare Funktion f() von dem nichtlinearen Funktionsblock 23 her erhält. Der Vorprozessor nimmt eine Vorverarbeitung der jeweiligen Daten vor, die Gegenstand der Quantisierung sind, und zwar entsprechend der nichtlinearen Funktion, die er von dem nichtlinearen Funktionsblock zugeführt erhält. Die vorverarbeiteten Daten werden von dem Vorprozessor 21 der linearen Quantisierungseinrichtung 22 zugeführt. Die lineare Quantisierungseinrichtung 22 verwendet einen Satz von gleichmäßig beabstandeten Quantisierungswerten gemäß den vom Eingangsanschluss 11 her empfangenen Daten, wel che die Anzahl der Quantisierungspegel angeben. Die lineare Quantisierungseinrichtung 22 quantisiert die vorverarbeiteten Daten zu dem am nächsten kommenden, gleichmäßig beabstandeten Quantisierungswert und gibt die resultierenden nichtlinear quantisierten Daten an den Ausgangsanschluss 14 ab.In 2 Fig. 12 is a block diagram of a known non-linear quantizer. According to 2 For example, the data that is subject to quantization will be passed through the input port 10 the preprocessor 21 in this example, the non-linear function f () from the non-linear function block 23 get here. The preprocessor pre-processes the respective data that is subject to quantization according to the non-linear function that it receives from the non-linear function block. The preprocessed data is from the preprocessor 21 the linear quantizer 22 fed. The linear quantization device 22 uses a set of equally spaced quantization values according to those from the input terminal 11 received data indicating wel the number of quantization levels. The linear quantization device 22 quantizes the preprocessed data to the closest equally spaced quantization value and outputs the resulting nonlinear quantized data to the output port 14 from.

Es sei darauf hingewiesen, dass die lineare Quantisierung ein Spezialfall der gerade beschriebenen nichtlinearen Quantisierung darstellt. Falls die nichtlineare Funktion f() definiert ist als f(x) = x, dann werden die Daten linear quantisiert, wie dies in 3 veranschaulicht ist. Gemäß 3 wird der Datenwert a zunächst durch die lineare Funktion f(x) = x vorverarbeitet, und der resultierende vorverarbeitete Datenwert a' auf der vertikalen Achse wird dann durch Q[] linear quantisiert. Da die Funktion f(x) linear mit einer Steigung von 1,0 verläuft, ist das Ergebnis von Q[f(x)] dasselbe wie Q[x]. Bei dem in 3 veranschaulichten Beispiel ist der vorverarbeitete Datenwert größer als der Entscheidungswert D12 zwischen den Quantisierungspegeln 1 und 2, weshalb der Datenwert a mit einem Quantisierungspegel von 2 quantisiert wird.It should be noted that linear quantization is a special case of the nonlinear quantization just described. If the nonlinear function f () is defined as f (x) = x, then the data is linearly quantized as in 3 is illustrated. According to 3 First, the data a is preprocessed by the linear function f (x) = x, and the resulting preprocessed data a 'on the vertical axis is then linearly quantized by Q []. Since the function f (x) is linear with a slope of 1.0, the result of Q [f (x)] is the same as Q [x]. At the in 3 For example, the pre-processed data value is greater than the decision value D 12 between the quantization levels 1 and 2, and therefore the data a is quantized to a quantization level of 2.

Wenn f(x) eine nichtlineare Funktion ist, wird das Quantisierungssystem Q[f(x)] ein nichtlineares Quantisierungssystem gemäß dem Stand der Technik. 4 veranschaulicht ein Beispiel dieser Form der nichtlinearen Quantisierung. Wie bei dem Beispiel der oben unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen linearen Quantisierung werden die Daten durch die Funktion f(x) einer Vorverarbeitung unterzogen, und die vorverarbeiteten Daten werden dann in dem nichtlinearisierten Bereich, wie er an der vertikalen Achse in 4 veranschaulicht ist, linear quantisiert. In diesem Falle ist die Funktion f(x) jedoch nichtlinear.If f (x) is a nonlinear function, the quantization system Q [f (x)] becomes a nonlinear quantization system according to the prior art. 4 illustrates an example of this form of nonlinear quantization. As in the example of the above with reference to 3 As described above, the data is preprocessed by the function f (x) and the preprocessed data is then stored in the non-linearized region as shown on the vertical axis in FIG 4 is illustrated, linearly quantized. In this case, however, the function f (x) is nonlinear.

Eine Vorverarbeitung unter Heranziehung der nichtlinearen Funktion f(x) hat die Wirkung einer Änderung des Quantisierungswertes im Eingangsbereich (der horizontalen Achse in 4) jedes der Quantisierungspegel. 5 veranschaulicht das Ergebnis dieses Effekts. In 5 ist dasselbe Quantisierungssystem wie in 4 dargestellt, allerdings mit der Ausnahme, dass der jeweilige Quantisierungswert q aus dem transformierten Bereich (der vertikalen Achse in 5) in den Eingangsbereich (das ist die horizontale Achse) durch die inverse Größe g(q) der nichtlinearen Funktion f(x) invers zurücktransformiert worden ist. Somit zeigt 5 den Pegel im Eingangsbereich des Quantisierungswertes jedes Quantisierungspegels in dem transformierten Bereich. Dabei kann ersehen werden, dass die Quantisierungswerte im transformierten Bereich gleichmäßig beabstandet sind, im Eingangsbereich jedoch nicht gleichmäßig beabstandet sind. Da bei diesem Beispiel die Steigung der nichtlinearen Funktion f(x) für Datenwerte, die nahe Null liegen, größer ist als für Datenwerte nahe 1,0 und –1,0, ist das dargestellte nichtlineare Quantisierungssystem für kleine Datenwerte genauer.A preprocessing using the nonlinear function f (x) has the effect of changing the quantization value in the input area (the horizontal axis in FIG 4 ) each of the quantization levels. 5 illustrates the result of this effect. In 5 is the same quantization system as in 4 shown, with the exception that the respective quantization value q from the transformed area (the vertical axis in 5 ) has been inversely transformed back into the input area (that is, the horizontal axis) by the inverse magnitude g (q) of the nonlinear function f (x). Thus shows 5 the level in the input range of the quantization value of each quantization level in the transformed range. It can be seen that the quantization values are uniformly spaced in the transformed region, but are not uniformly spaced in the input region. In this example, since the slope of the nonlinear function f (x) is greater for data values that are close to zero than for data values near 1.0 and -1.0, the illustrated non-linear quantization system is more accurate for small data values.

6 veranschaulicht die Quantisierungswerte von 5 im selben Format wie 1, und zwar unter Heranziehung lediglich des Eingangsbereichs. 6 veranschaulicht außerdem die entsprechenden Entscheidungswerte. Die Entscheidungswerte werden in derselben Weise berechnet, in der die Quantisierungswerte in 5 berechnet sind, das heißt durch inverse Transformation der Entscheidungswerte im transformierten Bereich (der vertikalen Achse von 5) zurück in den Eingangsbereich (das ist die horizontale Achse von 5). Dabei kann ersehen werden, dass die Entscheidungswerte nicht mehr halbwegs zwischen den Quantisierungswerten im Eingangsbereich liegen. Mit Rücksicht hierauf können gewisse Datenwerte nicht mit einem minimalen Quantisierungsfehler quantisiert werden. 6 illustrates the quantization values of 5 in the same format as 1 , using only the entrance area. 6 also illustrates the corre sponding lowing decision values. The decision values are calculated in the same way as the quantization values in 5 that is, by inverse transforming the decision values in the transformed area (the vertical axis of 5 ) back to the entrance area (this is the horizontal axis of 5 ). It can be seen that the decision values are no longer halfway between the quantization values in the input range. With this in mind, certain data values can not be quantized with a minimum quantization error.

Die durch den oben erwähnten ISO/MPEG-Schicht-3-Audiocodierungsstandard vorgeschriebene nichtlineare Quantisierungseinrichtung weist zusätzliche Nachteile auf. Zum Ersten variieren die Quantisierungseffekte einer vorgegebenen nichtlinearen Funktion f() entsprechend der Anzahl der zur Quantisierung der Datenwerte verwendeten Quantisierungspegel, nachdem diese ent sprechend der nichtlinearen Funktion f() vorverarbeitet worden sind. Die durch den betreffenden Standard bzw. die betreffende Norm vorgeschriebene Quantisierungseinrichtung ändert jedoch die Anzahl der Quantisierungspegel, während eine feste nichtlineare Funktion f() genutzt wird. In einer Quantisierungseinrichtung, in der sich die Anzahl der Quantisierungspegel dynamisch ändert, wie in den meisten hoch-effizienten Kompressionssystemen, führt eine Vorverarbeitung unter Heranziehung einer festen nichtlinearen Funktion f() nicht zu optimalen Ergebnissen für sämtliche Werte der Anzahl von Quantisierungspegeln.The by the above-mentioned ISO / MPEG Layer 3 audio coding standard prescribed nonlinear quantization device has additional Disadvantages. First, the quantization effects vary predetermined nonlinear function f () according to the number the quantization level used to quantize the data values, after having preprocessed the nonlinear function f () accordingly have been. By the standard or the concerned Norm prescribed quantizer changes the number of Quantization level while a fixed nonlinear function f () is used. In a quantization device, in which the number of quantization levels changes dynamically, such as In most high-efficient compression systems, one performs Preprocessing using a fixed nonlinear function f () does not produce optimal results for all values of the number of Quantization levels.

Zum Zweiten kann die Berechnung von f(x) bezüglich der jeweiligen Daten für die nichtlineare Funktion f() zu viel Zeit und/oder Signalverarbeitungsleistung erfordern. Um Zeit oder Verarbeitungsleistung einzusparen, können die Datenwerte unter Heranziehung einer einfacheren, jedoch weniger optimalen nichtlinearen Funktion f() vorzuverarbeiten sein.To the Second, the calculation of f (x) with respect to the respective data for the non-linear function f () too much time and / or signal processing power require. To save time or processing power, the Data values using a simpler, but less optimal nonlinear function f () must be preprocessed.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Quantisierung von Daten bereit, die ein Informationssignal darstellen, um daraus das Informationssignal darstellende entsprechende quantisierte Daten unter Verwendung von weniger Bits zu erzeugen. Die jeweiligen Daten werden in dem Fall, dass sie quantisiert sind bzw. werden, durch einen Quantisierungspegel dargestellt, der aus einer Anzahl von Quantisierungspegeln ausgewählt ist. Bei dem Verfahren werden die Daten und eine Wortlängeninformation, welche die Anzahl der Quantisierungspegel angibt, empfangen. Ein Satz von Quantisierungstabellen ist vorgesehen. Der Satz der Quantisierungstabellen enthält eine Quantisierungstabelle für jede mögliche Anzahl von Quantisierungspegeln. Jede Quantisierungstabelle enthält einen Tabelleneintrag für jeden Quantisierungspegel in der betreffenden Anzahl von Quantisierungspegeln. Die Quantisierungstabelle für die Anzahl der Quantisierungspegel, welche durch die Wortlängeninformation angegeben sind, wird aus dem Satz der Quantisierungstabellen ausgewählt. Schließlich wird der Quantisierungspegel, dessen Tabelleneintrag dem Datenwert der jeweiligen Daten entspricht, aus der Quantisierungstabelle als entsprechende Daten der quantisierten Daten ausgewählt.The Invention provides a method for quantizing data which represent an information signal in order to derive the information signal representing corresponding quantized data using to produce fewer bits. The respective data will be in the case that they are quantized, represented by a quantization level, which is selected from a number of quantization levels. In the method, the data and word length information, which indicates the number of quantization levels received. One Set of quantization tables is provided. The set of quantization tables contains a quantization table for every possible one Number of quantization levels. Each quantization table contains one Table entry for each quantization level in the respective number of quantization levels. The quantization table for the number of quantization levels indicated by the word length information are selected from the set of quantization tables. Finally will the quantization level whose table entry matches the data value of the corresponding data from the quantization table as appropriate Data of the quantized data selected.

Die Tabelleneinträge in den Quantisierungstabellen können eine nichtlineare Quantisierungscharakteristik bereitstellen, und sie können aus einer einzigen nichtlinearen Funktion abgeleitet sein, die die nichtlineare Quantisierungscharakteristik bestimmt.The table entries in the quantization tables provide a non-linear quantization characteristic, and you can be derived from a single nonlinear function that the nonlinear quantization characteristic.

Die Tabelleneinträge in den Quantisierungstabellen können eine unterschiedliche nichtlineare Quantisierungscharakteristik in unterschiedlichen Quantisierungstabellen bereitstellen. In diesem Falle können die Tabelleneinträge in den Quantisierungstabellen für mehr Quantisierungspegel eine stärker nichtlineare Quantisierungscharakteristik bereitstellen als die Tabelleneinträge in den Quantisierungstabellen für weniger Quantisierungspegel.The table entries in the quantization tables a different non-linear quantization characteristic in different quantization tables. In this Trap can the table entries in the quantization tables for more quantization level a more nonlinear one Provide quantization characteristics as the table entries in the Quantization tables for less quantization level.

Die Tabelleneinträge können einen Quantisierungswert oder einen Eingangsbereich für jeden Quantisierungspegel enthalten. Wenn der Quantisierungswert enthalten ist, wird der Quantisierungspegel des Tabelleneintrags, bei dem der Quantisierungswert dem Datenwert der einen Daten am nächsten ist, ausgewählt. Wenn der Eingangsbereich enthalten ist, wird der Quantisierungspegel des Tabelleneintrags ausgewählt, bei dem der Eingangsbereich den Datenwert der betreffenden einen Daten umfasst.The table entries can a quantization value or an input range for each quantization level contain. If the quantization value is included, the quantization level becomes of the table entry where the quantization value is the data value closest to one data is, selected. If the input range is included, the quantization level becomes of the table entry selected, where the input range is the data value of the one concerned Includes data.

Das Verfahren kann zusätzlich eine Zeit-Frequenz-Analyse auf das Informationssignal hin ausführen, um die Daten zu erzeugen.The Procedure may additionally perform a time-frequency analysis on the information signal to to generate the data.

Das Verfahren kann außerdem zusätzlich die Ausübung eines Blockgleitens auf die Daten umfassen, um durch ein Blockglei ten verarbeitete Daten zu erzeugen; in diesem Falle wird der Quantisierungspegel, dessen Tabelleneintrag dem durch Blockgleiten verarbeiteten Datenwert der jeweiligen durch Blockgleiten verarbeiteten Daten entspricht, als entsprechend quantisierte Daten ausgewählt.The Procedure can also additionally the exercise block gliding on the data to block through a Blockglei to generate processed data; in this case the quantization level, whose table entry is the block-sliced data value corresponds to the respective data processed by block gliding, selected as appropriately quantized data.

Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur nichtlinearen Quantisierung von Daten bereit, die ein Informationssignal darstellen, um entsprechend quantisierte Daten zu erzeugen, welche das Informationssignal unter Verwendung von weniger Bits darstellen. Die jeweiligen Daten werden, wenn sie nichtlinear quantisiert sind, durch einen Quantisierungspegel dargestellt, der aus einer Anzahl von Quantisierungspegeln ausgewählt ist. Bei dem Verfahren wird ein Satz von nichtlinearen Funktionen bereitgestellt. Die nichtlinearen Funktionen definieren jeweils eine nichtlineare Quantisierungscharakteristik. Die Daten und die Wortlängeninformation, welche die Anzahl der Quantisierungspegel angibt, werden empfangen. Eine der nichtlinearen Funktionen wird aus dem Satz der nichtlinearen Funktionen ausgewählt, vorzugsweise auf das Wortlängen-Eingangssignal hin. Die Daten werden einer Vorverarbeitung unterzogen, um vorverarbeitete Daten zu erzeugen, indem die Daten jeweils mit der ausgewählten nichtlinearen Funktion multipliziert werden, um entsprechende vorverarbeitete Daten zu erzeugen. Schließlich werden die vorverarbeiteten Daten auf die Wortlängeninformation hin linear quantisiert, um die quantisierten Daten zu erzeugen.The invention also provides a method of nonlinear quantization of data representing an information signal to produce correspondingly quantized data representing the information signal using fewer bits. The respective data will be, if not are linearly quantized, represented by a quantization level selected from a number of quantization levels. The method provides a set of non-linear functions. The nonlinear functions each define a non-linear quantization characteristic. The data and the word length information indicating the number of quantization levels are received. One of the non-linear functions is selected from the set of non-linear functions, preferably the word-length input signal. The data is preprocessed to generate preprocessed data by multiplying the data by the selected nonlinear function to produce corresponding preprocessed data. Finally, the preprocessed data is linearly quantized in response to the word length information to produce the quantized data.

Für jede Anzahl der Quantisierungspegel im zulässigen Bereich der Anzahl von Quantisierungspegeln kann eine unterschiedliche nichtlineare Funktion bereitgestellt werden.For every number the quantization level in the permissible Range of the number of quantization levels can be a different be provided non-linear function.

Die nichtlinearen Funktionen können in der Nichtlinearität variieren; in diesem Falle weist die eine ausgewählte Funktion der nichtlinearen Funktionen eine stärkere Nichtlinearität auf, wenn die Wortlängeninformation mehr Quantisierungspegel angibt als die eine ausgewählte Funktion der nichtlinearen Funktion, wenn die Wortlängeninformation weniger Quantisierungspegel angibt.The nonlinear functions can in nonlinearity vary; in this case, the one selected function indicates the nonlinear Functions a stronger one nonlinearity on, if the word length information indicates more quantization levels than the one selected function of the nonlinear function when the word length information has less quantization level indicates.

Eine stückweise lineare Approximation einer nichtlinearen Funktion kann als jeweilige Funktion der nichtlinearen Funktionen in dem nichtlinearen Funktionssatz vorgesehen sein. Eine stückweise Approximation einer nichtlinearen Funktion würde für jede Anzahl von Quantisierungspegeln im zulässigen Bereich der Anzahl von Quantisierungspegeln bereitstehen. Jede stückweise lineare Approximation enthält eine Vielzahl von Knoten, an denen die stückweise nichtlineare Approximation mit der nichtlinearen Funktion koinzidiert. Die Knoten sind in der Anzahl gleich der entsprechenden Anzahl von Quantisierungspegeln. Jede stückweise lineare Approximation weist außerdem lineare Segmente auf, welche aufeinander folgende Knoten verbinden. Das Ersetzen der nichtlinearen Funktion durch die stückweisen linearen Approximationen der nichtlinearen Funktionen selbst vermindert die durch dieses Verfahren erzeugten Quantisierungsfehler.A piecemeal linear approximation of a nonlinear function can be considered as respective Function of the nonlinear functions in the nonlinear function set be provided. One piece at a time Approximation of a nonlinear function would be for any number of quantization levels within the permissible range the number of quantization levels available. Each piecewise contains linear approximation a plurality of nodes involving the piecewise nonlinear approximation coincident with the nonlinear function. The knots are in the Number equal to the corresponding number of quantization levels. Each piecewise In addition, linear approximation points linear segments connecting successive nodes. Replacing the nonlinear function by the piecewise linear approximations of the nonlinear functions themselves diminished the quantization error generated by this method.

Die durch die stückweisen linearen Approximationen approximierten nichtlinearen Funktionen können in der Nichtlinearität variieren; in diesem Falle sind die nichtlinearen Funktionen, die durch die stückweisen linearen Approximationen approximiert sind, für größere Zahlen von Quantisierungspegeln vorzugsweise stärker nichtlinear als die nichtlinearen Funktionen, die durch stückweise lineare Approximationen für kleinere Zahlen von Quantisierungspegeln approximiert sind. Alternativ können die stückweisen linearen Approximationen alle dieselbe nichtlineare Funktion approximieren.The through the piecewise linear approximations of approximated nonlinear functions can be found in of nonlinearity vary; in this case, the nonlinear functions are the through the piecewise linear approximations are approximated, for larger numbers of quantization levels, preferably stronger nonlinear as the nonlinear functions by piecewise linear approximations for smaller numbers of quantization levels are approximated. alternative can the piecewise linear Approximations all approximate the same nonlinear function.

Das Verfahren kann zusätzlich die Ausführung einer Zeit-Frequenz-Analyse auf das Informationssignal hin umfassen, um die Daten zu erzeugen.The Procedure may additionally execution include a time-frequency analysis on the information signal, to generate the data.

Das Verfahren kann außerdem zusätzlich die Ausübung eines Blockgleitens auf die Daten umfassen, um durch Blockgleiten verarbeitete Daten zu erzeugen; in diesem Falle werden die vorverarbeiteten Daten dadurch erzeugt, dass die jeweils durch Blockgleiten verarbeitete Daten mit der gewählten nichtlinearen Funktion multipliziert werden.The Procedure can also additionally the exercise block glide on the data to be processed by block sliding Generate data; in this case, the preprocessed data generated by the fact that each processed by block sliding Data with the selected nonlinear function multiplied.

Schließlich stellt die Erfindung ein Verfahren zur Dequantisierung der durch das gerade beschriebene Verfahren nichtlinear quantisierten Daten zur Verfügung. Bei dem Verfahren wird ein Satz von inversen nichtlinearen Funktionen bereitgestellt. Die inversen nichtlinearen Funktionen entsprechen jeweils einer der zur Quantisierung der Daten benutzten Vielzahl von nichtlinearen Funktionen. Die nichtlinear quantisierten Daten und die Wortlängeninformation, welche die Anzahl der Quantisierungspegel angibt, mit der die nichtlinear quantisierten Daten quantisiert sind, werden empfangen. Die nichtlinear quantisierten Daten werden auf die Wortlängeninformation hin linear dequantisiert, um nichtlineare Daten zu erzeugen. Aus dem Satz der nichtlinearen Funktionen wird eine der inversen nichtlinearen Funktionen ausgewählt. Schließlich werden die nichtlinearen Daten einer Nachverarbeitung unterzogen, um die dequantisierten Daten zu erzeugen, indem die ausgewählte inverse nichtlineare Funktion auf die jeweiligen nichtlinearen Daten angewandt wird, um entsprechende dequantisierte Daten zu erzeugen.Finally, poses the invention a method for dequantization of the straight described method nonlinear quantized data available. at The method becomes a set of inverse nonlinear functions provided. The inverse nonlinear functions correspond each one of the plurality used to quantize the data of nonlinear functions. The nonlinear quantized data and the word length information, which indicates the number of quantization levels with which the nonlinear Quantized data are quantized are received. The nonlinear quantized data becomes linear in response to the word length information dequantized to produce non-linear data. From the sentence of Nonlinear functions become one of the inverse nonlinear functions selected. After all the non-linear data undergoes post-processing, to generate the dequantized data by selecting the selected inverse nonlinear function applied to the respective nonlinear data to generate corresponding dequantized data.

Die eine der inversen nichtlinearen Funktionen kann auf die Wortlängeninformation hin ausgewählt werden.The one of the inverse nonlinear functions may be on the word length information selected become.

Die inversen nichtlinearen Funktionen können in der Nichtlinearität variieren; in diesem Falle wird die ausgewählte eine der inversen nichtlinearen Funktionen vorzugsweise eine stärkere Nichtlinearität aufweisen, wenn die Wortlängeninformation mehr Quantisierungspegel angibt, als in dem Fall, dass die Wortlängeninformation weniger Quantisierungspegel angibt.The inverse nonlinear functions may vary in nonlinearity; in this case, the selected one of the inverse nonlinear functions preferably has a stronger nonlinearity, if the word length information indicates more quantization levels than in the case that the word length information indicates less quantization level.

Auf die dequantisierten Daten kann nach der Nachverarbeitung zusätzlich eine Auflösung des Blockgleitens angewandt werden.On the dequantized data can be additionally postprocessed resolution block gliding.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

1 veranschaulicht in einem Eingangsbereichs-Diagramm eine lineare Quantisierung gemäß dem Stand der Technik. 1 Figure 11 illustrates in an input domain diagram a linear quantization according to the prior art.

2 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine nichtlineare Quantisierungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik, bei der Daten vor einer linearen Quantisierung einer nichtlinearen Transformation unterzogen werden. 2 Fig. 13 is a block diagram showing a prior art nonlinear quantization device in which data is subjected to nonlinear transformation prior to linear quantization.

3 veranschaulicht in einem Eingangs-/Ausgangsdiagramm eine lineare Quantisierung auf der Grundlage eines nichtlinearen Quantisierungsmodells. 3 Figure 11 illustrates in an input / output diagram a linear quantization based on a nonlinear quantization model.

4 veranschaulicht in einem Eingangs-/Ausgangsdiagramm eine nichtlineare Quantisierung gemäß dem Stand der Technik. 4 Fig. 11 illustrates in an input / output diagram a nonlinear quantization according to the prior art.

5 veranschaulicht in einem Eingangs-/Ausgangsdiagramm den Quantisierungswert des durch eine nichtlineare Quantisierung gemäß dem Stand der Technik erzeugten jeweiligen Quantisierungspegels. 5 Fig. 11 illustrates in an input / output diagram the quantization value of the respective quantization level generated by non-linear quantization according to the prior art.

6 veranschaulicht in einem Eingangsbereichs-Diagramm die Quantisierungswerte und die Entscheidungswerte, die durch das in 5 veranschaulicht nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß dem Stand der Technik erzeugt werden. 6 FIG. 4 illustrates, in an input range diagram, the quantization values and the decision values represented by the in. FIG 5 illustrates nonlinear quantization methods according to the prior art.

7 zeigt ein Blockdiagramm einer nichtlinearen Quantisierungseinrichtung. 7 shows a block diagram of a non-linear quantization device.

8 veranschaulicht in einem Flussdiagramm die Berechnung der Quantisierungswerte für den jeweiligen Quantisierungspegel. 8th illustrates in a flow chart the calculation of the quantization values for the respective quantization level.

9 veranschaulicht in einer Kurvendarstellung eine beispielhafte nichtlineare Funktion, die durch das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren genutzt werden könnte, wobei die Kurvendarstellung außerdem eine lineare Funktion für einen Vergleich zeigt. 9 Fig. 3 is a graph illustrating an exemplary nonlinear function that could be used by the first non-linear quantization method, the graph also showing a linear function for comparison.

10A veranschaulicht in einer Kurvendarstellung den Absolutwert der aus der nichtlinearen Quantisierung mit drei Quantisierungspegeln resultierenden Quantisierungsfehler. 10A Fig. 9 is a graph showing the absolute value of the quantization error resulting from the non-linear quantization with three quantization levels.

10B veranschaulicht in einer Kurvendarstellung den Absolutwert der aus der nichtlinearen Quantisierung mit sieben Quantisierungspegeln resultierenden Quantisierungsfehler. 10B FIG. 4 is a graph showing the absolute value of the quantization error resulting from nonlinear quantization with seven quantization levels. FIG.

11 veranschaulicht in einem Blockdiagramm ein Audio-Übertragungs- oder -Aufzeichnungssystem, in welchem das Audiosignal unter Heranziehung der nichtlinearen Quantisierungsverfahren vor der Übertragung oder Aufzeichnung komprimiert wird. 11 Fig. 11 is a block diagram of an audio broadcasting or recording system in which the audio signal is compressed using the non-linear quantization techniques prior to transmission or recording.

12 veranschaulicht in einem Blockdiagramm die Audio-Kompressionsvorrichtung des in 11 dargestellten Audiosignal-Übertragungssystems, wobei die betreffende Audio-Kompressionsvorrichtung eine die nichtlinearen Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung umfasst. 12 illustrates in a block diagram the audio compression device of the in 11 audio signal transmission system shown, wherein the audio compression device concerned comprises a non-linear quantization device embodying the non-linear quantization method.

13 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine Zeit-Frequenz-Analysiereinrichtung in der Audio-Kompressionsvorrichtung des in 11 dargestellten Audiosignal-Übertragungssystems. 13 FIG. 16 is a block diagram illustrating a time-frequency analyzing means in the audio compression apparatus of FIG 11 represented audio signal transmission system.

14 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine ein zweites nichtlineares Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung. 14 Fig. 11 is a block diagram illustrating a nonlinear quantization device embodying a second non-linear quantization method.

15 zeigt ein Beispiel der Quantisierungstabelle für fünf Quantisierungspegel, die bei dem zweiten nichtlinearen Quantisierungsverfahren verwendet werden. 15 FIG. 12 shows an example of the quantization table for five quantization levels used in the second non-linear quantization method.

16A veranschaulicht in einer Kurvendarstellung eine stückweise lineare Approximation einer nichtlinearen Funktion für fünf Quantisierungspegel zur Anwendung in bzw. bei dem nichtlinearen Quantisierungsverfahren. 16A Figure 4 is a graph illustrating a piecewise linear approximation of a nonlinear function for five quantization levels for use in the non-linear quantization method.

16B veranschaulicht in einer Kurvendarstellung eine stückweise lineare Approximation einer nichtlinea ren Funktion für sieben Quantisierungspegel zur Anwendung in bzw. bei dem nichtlinearen Quantisierungsverfahren. 16B Figure 4 is a graph illustrating a piecewise linear approximation of a non-linear function for seven quantization levels for use in the non-linear quantization method.

17 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine nichtlineare Quantisierungseinrichtung. 17 illustrates in a block diagram a non-linear quantization device.

18 veranschaulicht in einem Eingangsbereichs-Diagramm Quantisierungswerte und Entscheidungswerte. 18 illustrates quantization values and decision values in an input domain diagram.

19 veranschaulicht in einem Kurvendiagramm einen beispielhaften Satz von nichtlinearen Funktionen für die Anwendung bei dem vierten nichtlinearen Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung. 19 Figure 4 is a graph illustrating an exemplary set of non-linear functions for use in the fourth non-linear quantization method according to the invention.

20 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine das nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung. 20 Fig. 13 is a block diagram showing a nonlinear quantization device embodying the non-linear quantization method according to the invention.

21 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine das nichtlineare Dequantisierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpernde nichtlineare Dequantisierungseinrichtung. 21 Fig. 12 is a block diagram illustrating a nonlinear embodying the non-linear dequantization method according to the invention re dequantization device.

22 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine Audio-Dehnungsvorrichtung des in 11 dargestellten Audiosignal-Übertragungs- oder -Aufzeichnungssystems. 22 Fig. 11 is a block diagram showing an audio-stretching device of the present invention 11 represented audio signal transmission or recording system.

Detaillierte Beschreibung der Erfindungdetailed Description of the invention

In 7 ist ein Blockdiagramm einer ein nichtlinearen Quantisierungsverfahren verkörpernden nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 30 veranschaulicht. Die nichtlineare Quantisierungseinrichtung 30 und die anderen hier beschriebenen nichtlinearen Quantisierungseinrichtungen und nichtlinearen Dequantisierungseinrichtungen sind als Blockdiagramme dargestellt. Die funktionalen Elemente dieser Blockdiagramme können in der Praxis unter Verwendung von geeigneten LSI-Schaltungen (das sind Schaltungen hohen Integrationsgrades) oder durch Verwendung von einen geringeren Integrationsgrad aufweisenden integrierten Schaltungen oder durch diskrete Komponenten realisiert sein. Alternativ können die funktionalen Elemente der nichtlinearen Quantisierungseinrichtungen und Dequantisierungseinrichtungen durch Programmierung eines geeigneten Mikrocomputers oder eines digitalen Signalprozessors und unter Verwendung von solchen zusätzlichen Schaltungen, wie sie erforderlich sein können, realisiert sein.In 7 Fig. 10 is a block diagram of a non-linear quantizer embodying a non-linear quantization method 30 illustrated. The nonlinear quantization device 30 and the other non-linear quantizers and non-linear dequantizers described herein are shown as block diagrams. The functional elements of these block diagrams may be implemented in practice using appropriate LSI circuits (that is, high-density circuits) or by using lower-integrated integrated circuits or by discrete components. Alternatively, the functional elements of the non-linear quantizers and dequantizers may be implemented by programming a suitable microcomputer or digital signal processor and using such additional circuitry as may be required.

In der nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 30 nimmt die Quantisierungseinrichtung 32 die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, über den Eingangsanschluss 10 auf, quantisiert die jeweiligen Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, auf den Quantisierungspegel, der dem nächsten Quantisierungspegel in dem Satz der nicht gleichmäßig beabstandeten Quantisierungswerte entspricht, die von dem Quantisierungswert-Rechner 31 zugeführt werden, und gibt die resultierenden quantisierten Daten an den Ausgangsanschluss 14 ab. Die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind und die über den Eingangsanschluss 10 aufgenommen werden, sind normalerweise ein Datenblock oder Datensatz, wie ein Satz von Spektralkoeffizienten, die unter Heranziehung derselben Anzahl von Quantisierungspegeln oder derselben Wortlänge zu quantisieren sind.In the non-linear quantizer 30 takes the quantizer 32 the data that is the subject of the quantization, via the input terminal 10 on, the respective data subject to quantization quantizes to the quantization level corresponding to the next quantization level in the set of non-uniformly spaced quantization values from the quantization value calculator 31 are supplied, and outputs the resulting quantized data to the output terminal 14 from. The data that is the subject of quantization and that is the input terminal 10 are usually a data block or data set, such as a set of spectral coefficients to be quantized using the same number of quantization levels or word length.

Der Quantisierungswert-Rechner 31 empfängt die nichtlineare Funktion f() von dem nichtlinearen Funktionsblock 33, und er empfängt von dem bzw. über den Eingangsanschluss 11 ein Eingangssignal, welches die Anzahl der Quantisierungspegel angibt, mit der die Daten, die einer Quantisierung zu unterziehen sind, zu quantisieren sind. Der Quantisierungswert-Rechner berechnet einen Quantisierungswert für den jeweiligen Quantisierungspegel und gibt die resultierenden Quantisierungswerte an die Quantisierungseinrichtung 32 ab. Die Anzahl der berechneten Quantisierungswerte ist gleich der Anzahl der Quantisierungspegel, die durch das Eingangssignal angegeben sind, welches die Anzahl der Quantisierungspegel angibt. Der Quantisierungswert-Rechner 31 kann über den Eingangsanschluss 11 ein Eingangssignal, welches die Wortlänge angibt, mit der die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, quantisiert wer den, anstelle des Eingangssignals aufnehmen, welches die Anzahl der Quantisierungspegel angibt.The quantization value calculator 31 receives the non-linear function f () from the non-linear function block 33 , and it receives from or via the input port 11 an input signal indicating the number of quantization levels at which the data to be quantized is to be quantized. The quantization value calculator calculates a quantization value for the respective quantization level, and outputs the resulting quantization values to the quantizer 32 from. The number of calculated quantization values is equal to the number of quantization levels indicated by the input signal indicating the number of quantization levels. The quantization value calculator 31 can via the input port 11 an input signal indicating the word length with which the data subject to quantization is quantized, in place of the input signal indicating the number of quantization levels.

8 erläutert in einem Flussdiagramm in weiteren Einzelheiten die Berechnung des Quantisierungswertes des jeweiligen Quantisierungspegels durch den Quantisierungswert-Rechner 31. Bei der in 8 veranschaulichten Verarbeitung wird zuerst der entsprechende lineare Quantisierungswert x in dem transformierten Bereich für den jeweiligen Quantisierungspegel i berechnet. Sodann wird der entsprechende Quantisierungswert q[i] im Eingangsbereich als q[i] = g(x) berechnet, wobei g() die inverse Funktion der nichtlinearen Funktion f() ist, das heißt, es gilt g(f(x)) = x. 8th illustrates in a flowchart in more detail the calculation of the quantization value of the respective quantization level by the quantization value calculator 31 , At the in 8th 1, the corresponding linear quantization value x in the transformed region is first calculated for the respective quantization level i. Then, the corresponding quantization value q [i] in the input range is calculated as q [i] = g (x), where g () is the inverse function of the nonlinear function f (), that is, g (f (x)) = x.

Die Verarbeitung beginnt beim Schritt S0. Beim Schritt S1 wird von dem nichtlinearen Funktionsblock 33 ein Eingangssignal empfangen, welches die nichtlineare Funktion f() angibt. Beim Schritt S2 wird aus der nichtlinearen Funktion f() die inverse Funktion g() der Funktion f() berechnet. Beim Schritt S3 wird über den Eingangsanschluss 11 ein Eingangssignal aufgenommen, welches die Anzahl der Quantisierungspegel lev angibt. Beim Schritt S4 wird der Quantisierungspegel i auf den niedrigsten Quantisierungspegel unter Heranziehung der Gleichung (1) initialisiert: i = –(lev – 1)/2 (1) The processing starts at step S0. In step S1, the non-linear function block is used 33 receive an input signal indicating the nonlinear function f (). In step S2, the inverse function g () of the function f () is calculated from the nonlinear function f (). At step S3, via the input terminal 11 an input signal indicating the number of quantization levels lev. At step S4, the quantization level i is initialized to the lowest quantization level using equation (1): i = - (lev - 1) / 2 (1)

Der Quantisierungswert q[i] im Eingangsbereich für den jeweiligen Quantisierungspegel i wird dann durch die Schleife berechnet, welche aus den Schritten S5, S6, S7 und S8 besteht, bis beim Schritt S7 bestimmt wird, dass die Quantisierungswerte für sämtliche Quantisierungspegel berechnet worden sind.Of the Quantization value q [i] in the input range for the respective quantization level i is then calculated by the loop resulting from the steps S5, S6, S7 and S8 until it is determined at step S7 that the quantization values for all Quantization levels have been calculated.

Beim Schritt S5 wird der lineare Quantisierungswert x in dem transformierten Bereich für den Quantisierungspegel i unter Heranziehung der Gleichung (2) berechnet: x = (2 × i)/(lev – 1) (2) At step S5, the linear quantization value x in the transformed range for the quantization level i is calculated by using equation (2). x = (2 × i) / (lev-1) (2)

Beim Schritt S6 wird der Quantisierungswert q[i] im Eingangsbereich aus dem Quantisierungswert in dem transformierten Bereich und der inversen Funktion g() unter Heranziehung der Gleichung (3) berechnet. q[i] = g(x) (3) At step S6, the quantization value q [i] in the input region is calculated from the quantization value in the transformed region and the inverse function g () using equation (3). q [i] = g (x) (3)

Beim Schritt S7 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Quantisierungswerte für sämtliche Quantisierungspegel berechnet worden sind, indem bestimmt wird, ob der Wert von i dem durch die Gleichung (4) höchsten Quantisierungspegel entspricht: i = (lev – 1)/2 (4) At step S7, a test is performed to determine whether the quantization values for all quantization levels have been calculated by determining whether the value of i equals the highest quantization level through equation (4): i = (lev - 1) / 2 (4)

Falls beim Schritt S7 bestimmt wird, dass der Wert von i nicht dem höchsten Quantisierungspegel entspricht, geht die Ausführung weiter zum Schritt S8, bei dem der Wert von i um 1 inkrementiert wird, und sodann geht es weiter zum Schritt S5, bei dem die Schleife wiederholt wird.If at step S7, it is determined that the value of i does not correspond to the highest quantization level, the execution goes proceed to step S8, where the value of i increments by one and then proceeds to step S5 where the loop is repeated.

Falls beim Schritt S7 bestimmt wird, dass der Wert von i dem höchsten Quantisierungspegel entspricht, zeigt dies an, dass Quantisierungswerte für sämtliche Quantisierungspegel bestimmt worden sind, und die Ausführung geht weiter zum Schritt S8. Beim Schritt S8 werden die durch den Quantisierungswert-Rechner 31 berechneten Quantisierungswerte der Quantisierungseinrichtung 32 zur Verwendung bei der Quantisierung der Daten zugeführt, die der Quantisierung unterzogen werden. Die Verarbeitung geht dann weiter zum Schritt S9, bei dem die Steuerung zur Hauptroutine zurückkehrt.If it is determined in step S7 that the value of i corresponds to the highest quantization level, this indicates that quantization values have been determined for all the quantization levels, and execution proceeds to step S8. In step S8, the values determined by the quantization value calculator 31 calculated quantization values of the quantization device 32 for use in quantizing the data undergoing quantization. The processing then proceeds to step S9, at which control returns to the main routine.

Die Quantisierungseinrichtung 32 quantisiert die jeweiligen Daten, die der Quantisierung unterzogen werden, dadurch, dass dem Ausgangsanschluss 14 ein Quantisierungspegel zugeführt wird, der aus der Anzahl der Quantisierungspegel ausgewählt ist, die durch das Eingangssignal bezeichnet sind, welches die Anzahl der Quantisierungspegel (oder die Anzahl der Quantisierungspegel entsprechend der eingangsseitigen Wortlänge) angibt, welche über den Eingangsanschluss 11 erhalten werden. Die Quantisierungseinrichtung 32 erhält außerdem einen Quantisierungswert für jeden Quantisierungspegel vom Quantisierungswert-Rechner 31 zur Nutzung bei der Quantisierung der Daten, die der Quantisierung zum nächsten Quantisierungswert unterzogen werden. Die Quantisierungseinrichtung 32 kann beispielsweise bestimmen, welcher der Quantisierungswerte, die von dem Quantisierungswert-Rechner 31 erhalten sind, am nächsten im Wert zu den jeweiligen Daten ist, die der Quantisierung unterzogen werden, und sie wird den dem betreffenden Quantisierungswert entsprechenden Quantisierungspegel an den Ausgangsanschluss 14 als die einen quantisierten Daten abgeben. Jeder dem Ausgangsanschluss 14 zugeführte Quantisierungspegel weist die Anzahl von Bits auf, die durch das Wortlängen-Eingangssignal angegeben ist (oder er besitzt die Anzahl von Bits, die dem Eingangssignal entsprechen, welches die Anzahl von Quantisierungspegeln angibt), welches durch die Quantisierungseinrichtung 32 vom Eingangsanschluss 11 aufgenommen wird. Die Quantisierungseinrichtung 32 kann bestimmen, welcher der Quantisierungswerte im Wert den jeweiligen Daten am nächsten ist, die der Quantisierung unterzogen werden, und zwar beispielsweise dadurch, dass Differenzen zwischen den einen Daten und den jeweiligen Quantisierungswerten bestimmt werden und dass dem Ausgangsanschluss 14 derjenige Quantisierungspegel zugeführt wird, der dem Quantisierungswert entspricht, bezüglich dessen die Differenz am niedrigsten ist.The quantization device 32 quantizes the respective data subjected to the quantization by connecting the output terminal 14 a quantizing level selected from the number of quantizing levels designated by the input signal indicative of the number of quantizing levels (or the number of quantizing levels corresponding to the input word length) supplied through the input terminal 11 to be obtained. The quantization device 32 also obtains a quantization value for each quantization level from the quantization value calculator 31 for use in quantizing the data subjected to the quantization to the next quantization value. The quantization device 32 For example, it may determine which of the quantization values obtained by the quantization value calculator 31 is closest to the respective data subjected to the quantization, and becomes the quantization level corresponding to the quantization value concerned at the output terminal 14 when they submit a quantized data. Each the output terminal 14 The quantization level supplied is the number of bits indicated by the word length input signal (or has the number of bits corresponding to the input signal indicative of the number of quantization levels) which is output by the quantization device 32 from the input terminal 11 is recorded. The quantization device 32 may determine which of the quantization values is closest in value to the respective data undergoing quantization, for example, by determining differences between the one data and the respective quantization values, and that the output terminal 14 the quantization level corresponding to the quantization value with respect to which the difference is lowest is supplied.

Die bezüglich der Quantisierungspegel durch den Quantisierungswert-Rechner 31 ausgeführte Verarbeitung resultiert in Quantisierungswerten, die mit Quantisierungswerten koinzidieren, wie sie in 5 von einer bekannten nichtlinearen Quantisierungseinrichtung unter Heranziehung derselben nichtlinearen Funktion f() veranschaulicht sind. Die durch das Quanti sierungsverfahren ausgeführte nichtlineare Quantisierung unterscheidet sich jedoch von der in 5 dargestellten Verarbeitung, da die Quantisierungseinrichtung 32 im Eingangsbereich arbeitet und die jeweiligen Daten, die einer Quantisierung unterzogen werden, zu dem Quantisierungspegel quantisiert, der dem nächsten ungleichmäßig beabstandeten Quantisierungswert entspricht. Dies führt zu Entscheidungsdaten, die auf den Mittelpunkten zwischen benachbarten Quantisierungswerten liegen, und zwar im Unterschied zu den Entscheidungswerten bei der oben unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschriebenen bekannten nichtlinearen Quantisierungseinrichtung. Infolgedessen erzeugt das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren Quantisierungsfehler, die kleiner als die oder gleich den Quantisierungsfehler(n) sind, welche durch die bekannte nichtlineare Quantisierung erzeugt werden.The quantization levels by the quantization value calculator 31 executed processing results in quantization values that coincide with quantization values as shown in FIG 5 are illustrated by a known nonlinear quantization device using the same nonlinear function f (). However, the nonlinear quantization performed by the quantization method differs from that in 5 represented processing, since the quantization device 32 operates in the input domain and quantizes the respective data undergoing quantization to the quantization level corresponding to the next unevenly spaced quantization value. This results in decision data lying on the midpoints between adjacent quantization values, as distinct from the decision values in the above with reference to FIGS 5 and 6 described known non-linear quantization device. As a result, the first nonlinear quantization method produces quantization errors that are less than or equal to the quantization error (s) generated by the known nonlinear quantization.

Die voll ausgezogene Linie in 9 zeigt eine beispielhafte nichtlineare Funktion; die gestrichelte Linie gibt eine lineare Funktion zum Vergleich an. Die 10A und 10B zeigen die Quantisierungsfehler, die durch das nichtlineare Quantisierungsverfahren (volle Linie) erzeugt werden, und zwar im Vergleich zu den Quantisierungsfehlern, die durch die bekannte nichtlineare Quantisierung (gestrichelte Linie) erzeugt werden, wenn beide Quantisierungen mit der in 9 durch die volle Linie dargestellten beispielhaften nichtlinearen Funktionen arbeiten. 10A zeigt die Quantisierungsfehler, die sich ergeben, wenn die Datenwerte im Bereich von –1,0 bis +1,0 unter Heranziehung von drei Quantisierungspegeln quantisiert werden. Dabei kann ersehen werden, dass das nichtlineare Quantisierungsverfahren signifikant kleinere Quantisierungsfehler für Datenwerte in der Nähe von –0,4 und +0,4 erzeugt. 10B zeigt die Quantisierungsfehler, die sich ergeben, wenn Datenwerte im selben Bereich unter Heranziehung von sieben Quantisierungspegeln quantisiert werden. In beiden dargestellten Fällen sind die durch das nichtlineare Quantisierungsverfahren erzeugten Quantisierungsfehler geringer als die oder gleich den Quantisierungsfehler(n), die durch die bekannte nichtlineare Quantisierung erzeugt werden.The fully extended line in 9 shows an exemplary nonlinear function; the dashed line indicates a linear function for comparison. The 10A and 10B The quantization errors generated by the nonlinear quantization method (full line), as compared to the quantization errors produced by the known nonlinear quantization (dashed line), show both quantizations with the in 9 working through the full line exemplary nonlinear functions. 10A Figure 12 shows the quantization errors that result when the data values in the range -1.0 to +1.0 are quantized using three quantization levels. It can be seen that the non-linear quantization method produces significantly smaller quantization errors for data values near -0.4 and +0.4. 10B Figure 12 shows the quantization errors that result when data values are in the same range using seven quantization levels be quantized. In both illustrated cases, the quantization errors produced by the non-linear quantization method are less than or equal to the quantization errors (n) produced by the known nonlinear quantization.

Als Alternative zur Abgabe des Quantisierungswerts für den jeweiligen Quantisierungspegel an die Quantisierungseinrichtung 32 kann der Quantisierungswert-Rechner 31 einen Eingangsbereich für jeden Quantisierungspegel in der Anzahl von Quantisierungspegeln berechnen und der Quantisierungseinrichtung 32 zuführen. Dies ermöglicht es, die Quantisierungseinrichtung 32 zu vereinfachen. Der Quantisierungswert-Rechner 31 kann aus den Quantisierungswerten, die, wie oben beschrieben, berechnet sind, einen Entscheidungswert in der Mitte zwischen benachbarten Quantisierungswerten bestimmen. Die Festlegung des Entscheidungswertes in der Mitte zwischen benachbarten Quantisierungswerten minimiert die Quantisierungsfehler. Der Quantisierungswert-Rechner kann dann einen Eingangsbereich für jeden Quantisierungspegel aus den berechneten Entscheidungswerten von benachbarten Quantisierungspegeln ableiten. Der Quantisierungswert-Rechner kann den berechneten Eingangsbereich für den jeweiligen Quantisierungspegel an die Quantisierungseinrichtung 32 anstelle des jeweiligen Quantisierungswertes abgeben. Die Quantisierungseinrichtung 32 kann dann die Daten, die der Quantisierung unterzogen werden, dadurch einfach quantisieren, dass bestimmt wird, welcher der von dem Quantisierungswert-Rechner erhaltenen Eingangsbereiche den Datenwert der jeweiligen Daten umfasst, die der Quantisierung unterzogen werden, und sie kann den jeweiligen Quantisierungspegel an den Ausgangsanschluss 14 abgeben.As an alternative to the output of the quantization value for the respective quantization level to the quantization device 32 can the quantization value calculator 31 calculate an input range for each quantization level in the number of quantization levels and the quantizer 32 respectively. This allows the quantizer 32 to simplify. The quantization value calculator 31 can determine a decision value in the middle between adjacent quantization values from the quantization values calculated as described above. The determination of the decision value in the middle between adjacent quantization values minimizes the quantization errors. The quantization value calculator may then derive an input range for each quantization level from the calculated decision values of adjacent quantization levels. The quantization value calculator may apply the calculated input range for the respective quantization level to the quantization device 32 in place of the respective quantization value. The quantization device 32 Then, the data subjected to the quantization can be simply quantized by determining which of the input ranges obtained from the quantization value calculator comprises the data value of the respective data subjected to the quantization, and can supply the respective quantization level to the output terminal 14 submit.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die 11 bis 13 ein Beispiel der Anwendung eines das nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernden nichtlinearen Quantisierungseinrichtung in einem Übertragungs- oder Aufzeichnungssystem für ein Audiosignal beschrieben. Das nichtlineare Quantisierungsverfahren ist indessen nicht auf diese Anwendung beschränkt. Das nichtlineare Quantisierungsverfahren wird die oben beschriebenen Vorteile mit sich bringen, wenn es in anderen nichtlinearen Quantisierungsanwendungen angewandt wird. So kann das nichtlineare Quantisierungsverfahren beispielsweise zur nichtlinearen Quantisierung der Koeffizienten herangezogen werden, die aus einer orthogonalen Transformation eines quadratischen oder viereckigen Blockes aus einem Bewegtbildsignal oder aus einem quadratischen oder viereckigen Block von Fehlern resultieren, welche sich aus der Ausführung einer Bewegungskompensation bezüglich eines Bewegtbildes ergeben.Now, referring to the 11 to 13 an example of the application of a non-linear quantization device embodying the non-linear quantization method in an audio signal transmission or recording system. The non-linear quantization method, however, is not limited to this application. The non-linear quantization method will provide the advantages described above when used in other non-linear quantization applications. For example, the non-linear quantization method can be used for nonlinear quantization of the coefficients resulting from orthogonal transformation of a square or quadrilateral block from a motion picture signal or from a square or quadrilateral block of errors resulting from motion compensation with respect to a motion picture.

11 veranschaulicht den generellen Aufbau des Übertragungs- oder Aufzeichnungssystems 110 für ein Audiosignal. In dem dargestellten System wird das Audio-Eingangssignal vor der Aufzeichnung oder Übertragung komprimiert, um die Speicherkapazitätsanforderungen bezüglich des Aufzeichnungsmediums und/oder die Bitratenanforderungen des Übertragungsmediums zu reduzieren. Das Audio-Eingangssignal wird durch den Audio-Kompressor bzw. -Presser 111 komprimiert, um ein komprimiertes Signal bereitzustellen, welches dem Übertragungs- oder Aufzeichnungsmedium 113 zugeführt wird. Das von dem Übertragungs- oder Aufzeichnungsmedium wiedergegebene komprimierte Signal wird dann durch die Audio-Dehnungseinrichtung 112 gedehnt, um ein Audio-Ausgangssignal bereitzustellen. Das System 110 arbeitet normalerweise entsprechend der psychoakustischen Kennlinie des menschlichen Gehörsinns, um die Hörbarkeit von Fehlern zu minimieren, die sich aus dem Prozess des Komprimierens und Dehnens des Audio-Eingangssignals ergeben. 11 illustrates the general structure of the transmission or recording system 110 for an audio signal. In the illustrated system, the audio input signal is compressed prior to recording or transmission to reduce the storage capacity requirements for the recording medium and / or the bit rate requirements of the transmission medium. The audio input signal is through the audio compressor 111 compressed to provide a compressed signal to the transmission or recording medium 113 is supplied. The compressed signal reproduced from the transmission or recording medium is then passed through the audio-stretching device 112 stretched to provide an audio output. The system 110 usually works according to the psychoacoustic characteristic of the human sense of hearing to minimize the audibility of errors resulting from the process of compressing and stretching the audio input signal.

12 zeigt ein Blockdiagramm des Audio-Kompressors 111, der entsprechend der psychoakustischen Kennlinie des menschlichen Gehörsinns arbeitet. Die Zeit-Frequenz-Analysiereinrichtung 121 empfängt das Audio-Eingangssignal und teilt das Audio-Eingangssignal in der Zeit und in der Frequenz in Sätze von Spektralkomponenten auf. Die Zeit-Frequenz-Analysiereinrichtung kann beispielsweise das Audio-Eingangssignal in der Zeit in Blöcke unterteilen und sodann eine orthogonale Transformation der Abtastproben des Audio-Eingangssignals im jeweiligen Block vom Zeitbereich in den Frequenzbereich vornehmen, um die Sätze von Spektralkomponenten zu erzeugen. Alternativ kann die Zeit-Frequenz-Analysiereinrichtung das Audio-Eingangssignal in eine Vielzahl von Frequenzbändern unterteilen, beispielsweise unter Verwendung einer Vielzahl von Filtern, und sie kann die Signalkomponente in jedem der Frequenzbänder in der Zeit in Sätze von Spektralkomponenten aufteilen. Die Zeit-Frequenz-Analysiereinrichtung 121 gibt die Sätze der Spektralkomponenten an die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 und die Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 ab. 12 shows a block diagram of the audio compressor 111 which works according to the psychoacoustic characteristic of the human sense of hearing. The time-frequency analyzer 121 receives the audio input signal and divides the audio input signal in time and in frequency into sets of spectral components. For example, the time-frequency analyzer may divide the audio input signal into blocks in time and then orthogonally transform the samples of the audio input signal in the respective block from the time domain to the frequency domain to produce the sets of spectral components. Alternatively, the time-frequency analyzing means may divide the audio input signal into a plurality of frequency bands using, for example, a plurality of filters, and may divide the signal component in each of the frequency bands into sets of spectral components over time. The time-frequency analyzer 121 gives the sets of spectral components to the bit allocation device 122 and the spectral quantizer 123 from.

Bei dem in 12 dargestellten Audio-Kompressor ist die Genauigkeit, mit der die Spektralkomponenten in jedem Satz der Spektralkomponenten unter Heranziehung einer bestimmten Anzahl von Bits dargestellt werden, dadurch gesteigert, dass eine Blockgleitverarbeitung auf jeden Satz der Spektralkomponenten vor deren Quantisierung angewandt wird. Die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 bestimmt einen Skalierungsfaktor für jeden Satz, und die Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 teilt die jeweilige Spektralkomponente in dem Satz durch den Skalierungsfaktor. Die resultierenden Mantissen werden dann quantisiert. In der Praxis werden, wie dies unten in weiteren Einzelheiten beschrieben wird, die Spektralkomponenten in jedem Satz von Spektralkomponenten durch die Frequenz in Frequenzbänder unterteilt, und die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 bestimmt einen Skalierungsfaktor für das jeweilige Frequenzband. Die Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 wendet eine Blockgleitverarbeitung auf die Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband unter Heranziehung des jeweiligen Skalierungsfaktors an.At the in 12 In the audio compressor shown in FIG. 1, the accuracy with which the spectral components in each set of spectral components are represented using a certain number of bits is increased by applying block-slip processing to each set of spectral components before their quantization. The bit allocation device 122 determines a scaling factor for each set, and the spectral quantizer 123 divides the respective spectral component in the sentence by the scaling factor. The resulting mantissas are then quantized. In practice, like this will be described in more detail below, dividing the spectral components in each set of spectral components by the frequency into frequency bands, and the bit allocation means 122 determines a scaling factor for the respective frequency band. The spectral quantizer 123 applies block sliding processing to the spectral components in the respective frequency band using the respective scaling factor.

Die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 bestimmt adaptiv die Wortlänge und den Skalierungsfaktor zur Quantisierung der Spektralkoeffizienten im jeweiligen Satz der Spektralkomponenten und sie gibt den Skalierungsfaktor und die Wortlänge an die Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 ab. Die Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 nutzt den Skalierungsfaktor und die Wortlänge zur nichtlinearen Quantisierung der Spektralkomponenten im jeweiligen Satz der Spektralkomponenten, indem bei spielsweise die Blockgleitverarbeitung und die nichtlineare Quantisierung angewandt werden, um einen Satz von nichtlinear quantisierten Spektralkomponenten zu erzeugen. Schließlich gibt die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 die Bitzuweisungsparameter ab, und die Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 gibt den jeweiligen Satz der nichtlinear quantisierten Spektralkomponenten an den Multiplexer 125 ab. Der Multiplexer nimmt eine Multiplexverarbeitung der Bitzuweisungsparameter und der nichtlinear quantisierten Spektralkomponenten vor, um das komprimierte Signal zur Abgabe an das Aufzeichnungs- oder Übertragungsmedium 113 zu bilden.The bit allocation device 122 It adaptively determines the word length and scaling factor to quantize the spectral coefficients in the respective set of spectral components and gives the scaling factor and word length to the spectral quantizer 123 from. The spectral quantizer 123 uses the scaling factor and word length for non-linear quantization of the spectral components in the respective set of spectral components, for example, by using block-slip processing and non-linear quantization to generate a set of nonlinear quantized spectral components. Finally, the bit allocation means 122 the bit allocation parameters, and the spectral quantizer 123 gives the respective set of nonlinear quantized spectral components to the multiplexer 125 from. The multiplexer multiplexes the bit allocation parameters and the nonlinear quantized spectral components to obtain the compressed signal for delivery to the recording or transmission medium 113 to build.

Um zu gewährleisten, dass das Quantisierungsrauschen, welches aus der durch die spektrale Quantisierungseinrichtung 123 ausgeführten nichtlinearen Quantisierung resultiert, für den Zuhörer subjektiv unhörbar bleibt oder minimal hörbar ist, wird die durch die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 ausgeführte Bit-Zuweisungsverarbeitung auf der Grundlage eines psychoakustischen Modells ausgeführt, welches schematisch durch das psychoakustische Modell 124 dargestellt ist. Das durch die Bitzuweisungsverarbeitung genutzte psychoakustische Modell könnte in typischer Weise solche Daten umfassen, wie Schwellwert-Detektierkurven, Kurven gleicher Lautstärke, Kennlinien gleichzeitiger Maskierung und Kennlinien temporärer Maskierung.To ensure that the quantization noise resulting from the quantization by the spectral quantization 123 The result is a nonlinear quantization that is subjectively inaudible to the listener, or is minimally audible, through the bit allocation facility 122 executed bit allocation processing is performed on the basis of a psychoacoustic model, which is schematically represented by the psychoacoustic model 124 is shown. The psychoacoustic model used by the bit allocation processing could typically include such data as threshold detection curves, equal volume curves, simultaneous masking characteristics, and temporal masking characteristics.

In dem Audio-Kompressor 111 kann die in 12 dargestellte Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 das nichtlineare Quantisierungsverfahren anwenden, wie es oben unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben worden ist. Andere Ausführungsformen des nichtlinearen Quantisierungsverfahrens, die unten beschrieben werden, können ebenfalls für das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren in der Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 eingesetzt werden. Die Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 wird nunmehr unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.In the audio compressor 111 can the in 12 illustrated spectral quantization device 123 apply the non-linear quantization method as described above with reference to 7 and 8th has been described. Other embodiments of the non-linear quantization method described below may also be used for the first non-linear quantization method in the spectral quantizer 123 be used. The spectral quantizer 123 will now be with reference to 12 described.

In der Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 empfängt der Blockgleitprozessor 132 die Sätze der Spektralkomponenten von der Zeit-/Frequenz-Analysiereinrichtung 121 und er empfängt den jeweiligen Skalierungsfaktor für den jeweiligen Satz von der Bit-Zuweisungseinrichtung 122. Der Blockgleitprozessor 132 wendet eine Blockgleitverarbeitung auf den jeweiligen Satz der Spektralkomponenten dadurch an, dass die Spektralkomponenten in dem Satz durch den jeweiligen Skalierungsfaktor dividiert werden. Die resultierenden Sätze der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten werden der nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 133 über den Eingangsanschluss 10 zugeführt. Die nichtlineare Quantisierungseinrichtung 133 erhält außerdem die Wortlänge für den jeweiligen Satz der Spektralkomponenten von der Bit-Zuweisungseinrichtung 122 über den Eingangsanschluss 11 zugeführt und sie führt eine nichtlineare Quantisierung des jeweiligen Satzes der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten auf die Wortlänge hin aus. Die nichtlineare Quantisierungseinrichtung gibt den resultierenden Satz der quantisierten Spektralkomponenten über den Ausgangsanschluss 14 an den Multiplexer 125 ab.In the spectral quantizer 123 the block sliding processor receives 132 the sets of spectral components from the time / frequency analyzer 121 and it receives the respective scaling factor for the particular set from the bit allocator 122 , The block sliding processor 132 applies block-slip processing to the respective set of spectral components by dividing the spectral components in the set by the respective scale factor. The resulting sets of the block-glide processed spectral components become the non-linear quantizer 133 via the input connection 10 fed. The nonlinear quantization device 133 also obtains the word length for the particular set of spectral components from the bit allocator 122 via the input connection 11 and performs a nonlinear quantization of the respective set of the spectral components processed by block gliding for the word length. The non-linear quantizer gives the resulting set of quantized spectral components over the output port 14 to the multiplexer 125 from.

Wenn die oben unter Bezugnahme auf 7 beschriebene und das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung als nichtlineare Quantisierungseinrichtung 133 angewandt wird, quantisiert die Quantisierungseinrichtung 32 jede der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten in dem Satz der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten, welche von dem Blockgleitprozessor 132 über den Eingangsanschluss 10 aufgenommen sind. Die Quantisierungseinrichtung 32 quantisiert die durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten zum nächsten Quantisierungswert in der Anzahl der Quantisierungswerte, die durch den Quantisierungswert-Rechner 31 berechnet sind. Der Quantisierungswert-Rechner 31 berechnet die Anzahl der Quantisierungswerte unter Heranziehung der nichtlinearen Funktion von dem nichtlinearen Funktionsblock 33 und von dem die jeweilige Wortlänge angebenden Eingangssignal, das über den Eingangsan schluss 11 aufgenommen worden ist. Die Quantisierungseinrichtung 32 gibt den resultierenden Satz der quantisierten Spektralkomponenten über den Ausgangsanschluss 14 an den Multiplexer 125 ab.If the above with reference to 7 described nonlinear quantization device embodying the first non-linear quantization method as a non-linear quantization device 133 is applied quantizes the quantization device 32 each of the block gliding processed spectral components in the set of block gliding spectral components processed by the block glide processor 132 via the input connection 10 are included. The quantization device 32 quantizes the spectral components processed by block gliding to the next quantization value in the number of quantization values generated by the quantization value calculator 31 are calculated. The quantization value calculator 31 calculates the number of quantization values using the nonlinear function of the nonlinear function block 33 and from the respective word length indicative input signal via the Eingangsan circuit 11 has been recorded. The quantization device 32 gives the resulting set of quantized spectral components over the output port 14 to the multiplexer 125 from.

In dem Audio-Kompressor 111 kann die Zeit-Frequenz-Analysiereinrichtung 121 auf einer hybriden Form der Transformation und Subbandcodierung basieren, obwohl sie auf eine solche Struktur nicht beschränkt ist. Ein Beispiel der Zeit-Frequenz-Analysiereinrichtung 121 unter Einbeziehung der ATRAC-Hybrid-Codierungstechnik, die beispielsweise zur Kompression eines PCM-Audiosignals herangezogen wird, um das komprimierte Signal zur Aufzeichnung auf einer MiniDisc zu erzeugen, ist in 13 veranschaulicht. Dem Eingangsanschluss 151 wird ein PCM-Audio-Eingangssignal im Frequenzbereich von beispielsweise 0 Hz bis 20 kHz zugeführt. Das Audio-Eingangssignal wird durch das Frequenzbereichs-Unterteilungsfilter 153 in ein Frequenzbereichssignal im Frequenzbereich von 0 Hz bis 10 kHz und in ein Signal eines hohen Frequenzbereichs von 10 bis 20 kHz aufgeteilt. Das Frequenzbereichssignal im Frequenzbereich von 0 Hz bis 10 kHz wird durch das Frequenzbereichs-Unterteilungsfilter 155 weiter in ein Signal eines unteren Frequenzbereichs von 0 Hz bis 5 kHz und in ein Signal eines mittleren Frequenzbereichs von 5 bis 10 kHz aufgeteilt. Als Frequenzbereichs-Unterteilungsfilter 153 und 155 werden vorzugsweise Quadratur-Spiegelfilter (QMFs) verwendet.In the audio compressor 111 can the time-frequency analyzer 121 Although based on a hybrid form of transformation and subband coding, it is not limited to such a structure. An example of the time-fre frequency analyzer 121 incorporating the ATRAC hybrid coding technique, which is used, for example, to compress a PCM audio signal to produce the compressed signal for recording on a MiniDisc, is disclosed in US Pat 13 illustrated. The input connection 151 a PCM audio input signal in the frequency range of, for example, 0 Hz to 20 kHz is supplied. The audio input signal is passed through the frequency domain split filter 153 divided into a frequency domain signal in the frequency range of 0 Hz to 10 kHz and in a signal of a high frequency range of 10 to 20 kHz. The frequency domain signal in the frequency range of 0 Hz to 10 kHz is provided by the frequency domain split filter 155 further divided into a signal of a lower frequency range of 0 Hz to 5 kHz and into a signal of a middle frequency range of 5 to 10 kHz. As a frequency domain subdivision filter 153 and 155 Preferably, quadrature mirror filters (QMFs) are used.

Alternativ umfasst in dem Fall, dass das PCM-Audio-Eingangssignal einen Frequenzbereich von 0 Hz bis 22 kHz besitzt, das Signal des hohen Frequenzbereichs einen Frequenzbereich von 11 kHz bis 22 kHz, das Signal des mittleren Frequenzbereichs umfasst einen Frequenzbereich von 5,5 kHz bis 11 kHz, und das Signal des unteren Frequenzbereichs umfasst einen Frequenzbereich von 0 Hz bis 5,5 kHz.alternative in the case that the PCM audio input signal comprises a frequency range of 0 Hz to 22 kHz, the signal of the high frequency range has a Frequency range from 11 kHz to 22 kHz, the signal of the middle Frequency range covers a frequency range from 5.5 kHz to 11 kHz, and the lower frequency range signal includes a frequency range from 0 Hz to 5.5 kHz.

Das Frequenzbereichssignal im hohen Frequenzbereich wird von dem Frequenzbereichs-Teilungsfilter 153 an die orthogonale Transformationsschaltung 157 für die hohe Frequenz abgegeben; das Frequenzbereichssignal im mittleren Frequenzbereich wird von dem Frequenzbereichs-Teilungsfilter 155 an die orthogonale Transformationsschaltung 159 für die mittlere Frequenz abgegeben, und das Frequenzbereichssignal im unteren Frequenzbereich wird von dem Frequenzbereichs-Teilungsfilter 159 an die orthogonale Transformationsschaltung 161 für die untere Frequenz abgegeben.The frequency domain signal in the high frequency range is from the frequency domain split filter 153 to the orthogonal transformation circuit 157 delivered for the high frequency; the frequency domain signal in the middle frequency range is from the frequency domain split filter 155 to the orthogonal transformation circuit 159 for the middle frequency, and the frequency domain signal in the lower frequency range is output from the frequency domain dividing filter 159 to the orthogonal transformation circuit 161 delivered for the lower frequency.

Die orthogonalen Transformationsschaltungen 157, 159 und 161, die vorzugsweise modifizierte diskrete Kosinustransformationsschaltungen (MDCT) sind, nehmen eine orthogonale Transformation von Rahmen der jeweiligen Frequenzbereichssignale zur kollektiven Erzeugung entsprechender Sätze von Spektralkomponenten für die Abgabe an die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 und die Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 vor. Die durch die orthogonalen Transformationsschaltungen 157, 159, 161 kollektiv erzeugten Sätze von Spektralkomponenten werden dem Ausgangsanschluss 165 zugeführt, von dem sie der Bit-Zuweisungseinrichtung 122 und der Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 zugeführt werden.The orthogonal transformation circuits 157 . 159 and 161 , which are preferably Modified Discrete Cosine Transform (MDCT) circuits, take an orthogonal transform of frames of the respective frequency domain signals to collectively generate corresponding sets of spectral components for output to the bit allocator 122 and the spectral quantizer 123 in front. Those through the orthogonal transformation circuits 157 . 159 . 161 collectively generated sets of spectral components become the output port 165 supplied by the bit allocation device 122 and the spectral quantizer 123 be supplied.

Das von dem Eingangsanschluss 151 her empfangene Audio-Eingangssignal wird annahmegemäß in Rahmen aus einer bestimmten Anzahl von Abtastproben unterteilt. Die orthogonalen Transformationsschaltungen 157, 159 und 161 nehmen eine orthogonale Transformation der Rahmen der drei Frequenzbereichssignale vor, die aus dem jeweiligen Rahmen des Audio-Eingangssignals abgeleitet sind, um kollektiv einen Satz von Spektralkomponenten zu erzeugen. Um weitere Flexibilität bereitzustellen und hörbare Zeitbereichs-Artefakte zu eliminieren, wie eine Rauschmodulation, nehmen die orthogonalen Transformationsschaltungen 157, 159 und 161 eine orthogonale Transformation des jeweiligen Rahmens der Frequenzbereichssignale in Blöcke mit einer variablen Blocklänge vor. Die Blocklänge, in die das jeweilige Frequenzbereichssignal orthogonal transformiert wird, ist gleich der Rahmenlänge dividiert durch 2n, wobei n eine positive ganze Zahl ist, die gleich oder größer als Null ist. Die Blocklängen, in die der jeweilige Rahmen des Audio-Eingangssignals in die drei Frequenzbereiche orthogonal transformiert wird, werden durch den Blocklängen-Entscheidungsblock 163 auf der Grundlage der dynamischen Spektralcharakteristiken des digitalen Eingangssignals entschieden. Generell wird das Signal des hohen Frequenzbereichs in Blöcke orthogonal transformiert, die eine kürzere Blocklänge aufweisen als die Signale des unteren und mittleren Frequenzbereichs. Der Blocklängen-Entscheidungsblock 163 verringert außerdem die Blocklängen in Rahmen des digitalen Eingangssignals, in welchem der Pegel des digitalen Eingangssignals sich im Vergleich zu Rahmen des digitalen Eingangssignals ändert, in welchem der Pegel relativ konstant bleibt.That from the input terminal 151 The received audio input signal is assumed to be divided into frames of a certain number of samples. The orthogonal transformation circuits 157 . 159 and 161 Orthogonal transform the frames of the three frequency domain signals derived from the respective frame of the audio input signal to collectively produce a set of spectral components. To provide further flexibility and eliminate audible time domain artifacts, such as noise modulation, the orthogonal transform circuits take 157 . 159 and 161 an orthogonal transformation of the respective frame of the frequency domain signals into blocks with a variable block length. The block length to which the respective frequency domain signal is orthogonally transformed is equal to the frame length divided by 2 n , where n is a positive integer equal to or greater than zero. The block lengths into which the respective frame of the audio input signal is orthogonally transformed into the three frequency ranges are determined by the block length decision block 163 based on the dynamic spectral characteristics of the digital input signal. In general, the signal of the high frequency range is orthogonally transformed into blocks having a shorter block length than the signals of the lower and middle frequency ranges. The block length decision block 163 Also reduces the block lengths in frames of the digital input signal in which the level of the digital input signal changes in comparison to frames of the digital input signal in which the level remains relatively constant.

Bei einer anderen möglichen Konfiguration der Zeit-Frequenz-Analysiereinrichtung 121 in dem Audio-Kompressor 112 wird eine Zeit-Frequenz-Transformation ähnlich jener angewandt, die durch den MPEG-Schicht-3-Audiocodierungsstandard spezifiziert ist. In diesem Falle wird das Audio-Eingangssignal durch einen Satz von Filtern in 32 Subbänder gleicher Breite aufgeteilt, gefolgt von einer MDCT-Transformation.In another possible configuration of the time-frequency analyzer 121 in the audio compressor 112 For example, a time-frequency transform similar to that specified by the MPEG Layer 3 audio coding standard is used. In this case, the audio input signal is divided by a set of filters into 32 subbands of equal width, followed by an MDCT transform.

In dem oben beschriebenen Audio-Kompressor 111 können die Spektralkomponenten in den Sätzen der Spektralkomponenten vor der Quantisierung durch die Spektral-Quantisierungseinrichtung 123 in Frequenzbänder aufgeteilt sein. In diesem Falle wird die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 einen Skalierungsfaktor und eine Wortlänge zur Quantisierung der Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband zuweisen, und der Blockgleitprozessor 132 wird eine Blockgleitverarbeitung auf die Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband anwenden; die nichtlineare Quantisierungseinrichtung wird die Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband auf die jeweilige Wortlänge für das Band hin nichtlinear quantisieren. Wenn die nichtlineare Quantisierungseinrichtung 133 das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpert, berechnet der Quanti sierungswert-Rechner 31 darin einen Quantisierungswert für jeden Pegel aus der Anzahl der Quantisierungspegel, die durch die jeweilige Wortlänge im jeweiligen Frequenzband angegeben ist, und die Quantisierungseinrichtung 32 darin quantisiert die einer Blockgleitverarbeitung unterzogenen Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband zum nächsten Quantisierungswert, der für das Band durch den Quantisierungswert-Rechner 31 bestimmt ist.In the audio compressor described above 111 For example, the spectral components in the sets of spectral components may be quantized by the spectral quantizer 123 be divided into frequency bands. In this case, the bit allocation device becomes 122 assign a scale factor and a word length to quantize the spectral components in the respective frequency band, and the block sliding processor 132 will apply block-slip processing to the spectral components in the respective frequency band; the nonlinear quantization device will not line up the spectral components in the respective frequency band to the respective word length for the band quantize ar. When the non-linear quantizer 133 The first non-linear quantization method according to the invention embodies the quantization value calculator 31 therein a quantization value for each level from the number of quantization levels indicated by the respective word length in the respective frequency band, and the quantization means 32 in it, the spectral components subjected to block-slip processing in the respective frequency band quantizes to the next quantization value, that for the band by the quantization value calculator 31 is determined.

In dem Audio-Übertragungs- oder -Aufzeichnungssystem 110 nimmt die Dehnungseinrichtung 112 eine genaue Dehnung des von dem Aufzeichnungs- oder Übertragungsmedium 113 wiedergegebenen komprimierten Signals vor, solange die nichtlineare Dequantisierungseinrichtung in der Dehnungsvorrichtung die inverse Funktion der nichtlinearen Funktion nutzt, die von der nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 133 in dem Kompressor 111 verwendet ist. Soweit die Dehnungseinrichtung betroffen ist, ist es irrelevant, ob die quantisierten Spektralkomponenten in dem komprimierten Signal unter Heranziehung der nichtlinearen Quantisierung oder gemäß dem Stand der Technik quantisiert wurden, da die Quantisierungswerte der Quantisierungspegel in beiden Fällen dieselben sind. Wenn jedoch die quantisierten Spektralkomponenten im komprimierten Signal durch das nichtlineare Quantisierungsverfahren nichtlinear quantisiert worden sind, werden indessen die Quantisierungsfehler, die sich ergeben, wenn die Dehnungseinrichtung 112 das komprimierte Signal dehnt, kleiner als dann, wenn die nichtlineare Quantisierung gemäß dem Stand der Technik ausgeführt worden ist. Der Grund hierfür liegt darin, dass die nichtlineare Quantisierung Entscheidungswerte nutzt, die verschieden sind von jenen, die bei der bekannten nichtlinearen Quantisierung unter Heranziehung derselben nichtlinearen Funktion verwendet worden sind.In the audio transmission or recording system 110 takes the stretching device 112 a precise elongation of that of the recording or transmission medium 113 as long as the non-linear dequantizing device in the expander device utilizes the inverse function of the nonlinear function provided by the non-linear quantizer 133 in the compressor 111 is used. As far as the expander is concerned, it is irrelevant whether the quantized spectral components in the compressed signal were quantized using nonlinear quantization or the prior art, since the quantization values of the quantization levels are the same in both cases. However, when the quantized spectral components in the compressed signal have been nonlinearly quantized by the non-linear quantization method, however, the quantization errors that result when the expander becomes 112 the compressed signal stretches smaller than when the nonlinear quantization has been performed according to the prior art. The reason for this is that the non-linear quantization uses decision values different from those used in the known non-linear quantization using the same nonlinear function.

Die nichtlineare Quantisierungseinrichtung, welche das oben unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschriebene nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpert, nutzt eine feste nichtlineare Funktion f() und berechnet die Quantisierungswerte je weils erneut, wenn die Wortlänge oder die Anzahl der Quantisierungspegel geändert wird. Dies kann erhebliche Rechenleistung verbrauchen. Überdies können sich die Quantisierungswirkungen einer vorgegebenen nichtlinearen Funktion f() entsprechend der Anzahl der Quantisierungspegel ändern.The non-linear quantization device which uses the above with reference to FIGS 7 and 8th describes nonlinear quantization methods, uses a fixed non-linear function f (), and recalculates the quantization values each time the word length or the number of quantization levels is changed. This can consume considerable computing power. Moreover, the quantization effects of a given nonlinear function f () may change according to the number of quantization levels.

Demgemäß verwendet eine ein zweites nichtlineares Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung eine Nachschlagtabelle, die einen Eingangsbereich x mit einem quantisierten Ausgangs- bzw. Abgabewert T[x] für jeden Quantisierungspegel definiert bzw. festlegt. Es braucht keine Vorverarbeitung unter Heranziehung der nichtlinearen Funktion f() während der Quantisierungsverarbeitung ausgeführt zu werden. Stattdessen wird die Nichtlinearität der Quantisierung durch die Verteilung der in T[] spezifizierten Eingangsbereiche bestimmt. Diese Eingangsbereiche können beliebig festgelegt sein, ohne die Komplexität des Quantisierungsprozesses zu ändern. Eine gesonderte Nachschlagtabelle T[] muss für jede mögliche Anzahl von Quantisierungspegeln spezifiziert werden. Wenn die Eingangsbereiche und die Quantisierungswerte in der jeweiligen Nachschlagtabelle T[] auf einer einzigen nichtlinearen Funktion f() basieren, dann können die Eingangsbereiche und die Quantisierungswerte in einer solchen Weise gewählt werden, dass eine das zweite nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung geringere Quantisierungsfehler erzeugt als eine bekannte nichtlineare Quantisierungseinrichtung auf der Grundlage derselben nichtlinearen Funktion.Accordingly used a non-linear one embodying a second non-linear quantization method Quantization means a look-up table, which has an input range x with a quantized output value T [x] for each Quantization level defines or defines. It does not need preprocessing using the nonlinear function f () during the Quantization processing to be executed. Instead becomes the nonlinearity quantization by the distribution of those specified in T [] Input ranges determined. These input areas can be arbitrary be fixed without the complexity of the quantization process to change. A separate lookup table T [] must be used for each possible number of quantization levels be specified. When the input ranges and the quantization values in the respective lookup table T [] on a single nonlinear Function f () based, then you can the input ranges and the quantization values in such Chosen way be that one the second non-linear quantization method embodying non-linear quantization device lower quantization errors generated as a known nonlinear quantization device based on the same nonlinear function.

In 14 ist ein Blockdiagramm einer das zweite nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernden nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 40 veranschaulicht. Bei diesem zweiten nichtlinearen Quantisierungsverfahren werden die Daten, die einer Quantisierung unterzogen werden, unter Heranziehung einer Nachschlagtabelle nichtlinear quantisiert, welche aus einem Satz von Nachschlagtabellen ausgewählt ist, um die nichtlinear quantisierten Daten zu erzeugen.In 14 Fig. 10 is a block diagram of a non-linear quantizer embodying the second non-linear quantization method 40 illustrated. In this second non-linear quantization method, the data subjected to quantization is non-linearly quantized by using a look-up table selected from a set of look-up tables to generate the nonlinear quantized data.

In 14 empfängt die Tabellen-Quantisierungseinrichtung 42 in der nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 40 die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, über den Eingangsanschluss 10, quantisiert die jeweiligen Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, unter Heranziehung einer Nachschlagtabelle, die von der Tabellen-Auswahleinrichtung 42 erhalten worden ist, um die jeweiligen nichtlinear quantisierten Daten zu erzeugen, und gibt die resultierenden quantisierten Daten an den Ausgangsanschluss 14 ab. Die Daten, die der Quantisierung unterzogen werden und die über den Eingangsanschluss 10 aufgenommen worden sind, stellen normalerweise einen Block oder einen Satz von Daten dar, wie einen Satz von Spektralkoeffizienten, die unter Heranziehung derselben Anzahl von Quantisierungspegeln oder derselben Wortlänge zu quantisieren sind.In 14 receives the table quantizer 42 in the non-linear quantizer 40 the data that is the subject of the quantization, via the input terminal 10 , quantizes the respective data that is the subject of quantization using a look-up table provided by the table selector 42 has been obtained to generate the respective nonlinear quantized data, and outputs the resulting quantized data to the output terminal 14 from. The data subjected to the quantization and that via the input terminal 10 normally represent a block or set of data, such as a set of spectral coefficients to be quantized using the same number of quantization levels or word length.

Die Tabellen-Auswahleinrichtung 41 speichert einen Satz von Nachschlagtabellen zur Nutzung durch die Tabellen-Quantisierungseinrichtung 42. Die Tabellen-Auswahleinrichtung 41 empfängt über den Eingangsanschluss 11 ein Eingangssignal, welches die Anzahl der Quantisierungspegel angibt, die zur Quantisierung der der Quantisierung zu unterziehenden Daten heranzuziehen sind. Auf das Eingangssignal hin, welches die Anzahl an Quantisierungspegeln angibt, wählt die Tabellenauswahleinrichtung 41 eine der Nachschlagtabellen aus dem Satz der darin gespeicherten Nachschlagtabellen aus und gibt die ausgewählte Nachschlagtabelle an die Tabellen-Quantisierungseinrichtung 42 ab. Die Tabellen-Auswahleinrichtung 41 kann anstelle des die Anzahl der Quantisierungspegel angebenden Eingangssignals alternativ ein Eingangssignal aufnehmen, welches die zur Quantisierung der Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, zu verwendende Wortlänge angibt.The table selector 41 stores a set of lookup tables for use by the table quantizer 42 , The table selector 41 receives via the input port 11 an input signal indicating the number of quantization levels which are to be used to quantify the data to be subjected to quantization. In response to the input signal indicating the number of quantization levels, the table selector selects 41 one of the lookup tables from the set of lookup tables stored therein, and passes the selected lookup table to the table quantizer 42 from. The table selector 41 For example, instead of the input signal indicating the number of quantization levels, an input signal indicating the word length to be used for quantizing the data that is the subject of the quantization may alternatively be included.

Die Nachschlagtabellen in dem Satz der in der Tabellen-Auswahleinrichtung 41 gespeicherten Nachschlagtabellen werden normalerweise von einer nichtlinearen Funktion f() abgeleitet, die in 14 schematisch durch den nichtlinearen Funktions block 43 angegeben ist. Der Satz der in der Tabellen-Auswahleinrichtung 41 gespeicherten Nachschlagtabellen für eine vorgegebene nichtlineare Funktion besteht aus einer eindeutigen Nachschlagtabelle für jeden möglichen Wert der Anzahl von Quantisierungspegeln (oder Wortlänge). Jede Nachschlagtabelle besteht aus einem Tabelleneintrag für den jeweiligen Quantisierungspegel in der Anzahl der Quantisierungspegel, die durch die über den Eingangsanschluss 11 aufgenommenen Quantisierungspegeldaten angegeben sind. Jeder Tabelleneintrag besteht aus dem Eingangsbereich und dem abgegebenen quantisierten Wert für den Quantisierungspegel.The lookup tables in the set of the in the table selector 41 stored lookup tables are usually derived from a nonlinear function f () written in 14 schematically by the non-linear function block 43 is specified. The set of the in the table selector 41 stored lookup tables for a given nonlinear function consists of a unique lookup table for each possible value of the number of quantization levels (or word length). Each look-up table consists of a table entry for the respective quantization level in the number of quantization levels that pass through the input terminal 11 recorded quantization level data are specified. Each table entry consists of the input range and the output quantized quantized level.

Die Vereinigung der Eingangsbereiche für sämtliche Tabelleneinträge in jeder Nachschlagtabelle muss den Bereich von Datenwerten der Daten umfassen, die Gegenstand der Quantisierung sind, so dass ein Tabelleneintrag für jeden möglichen Datenwert im Bereich der Datenwerte existiert. Darüber hinaus darf keine Überlappung der Eingangsbereiche der Tabelleneinträge in der jeweiligen Nachschlagtabelle vorhanden sein, so dass nicht mehr als ein Tabelleneintrag für jeden möglichen Datenwert im Bereich der Datenwerte existiert. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass in jeder Nachschlagtabelle ein und nur ein Tabelleneintrag vorhanden sein darf bzw. muss, der einen Eingangsbereich aufweist, welcher dem jeweils möglichen Datenwert im Bereich der Datenwerte entspricht.The Combining the input areas for all table entries in each Lookup table must span the range of data values of the data which are the subject of quantization, making a table entry for each potential Data value in the range of data values exists. Furthermore must not overlap the input ranges of the table entries in the respective lookup table be present, so no more than one table entry for each potential Data value in the range of data values exists. In other words, this means that in every lookup table one and only one table entry may or must be present, which has an entrance area, which each possible Data value in the range of data values corresponds.

In 15 ist ein Beispiel der Nachschlagtabelle für fünf Quantisierungspegel veranschaulicht. Um die Tabelle zu vereinfachen, sind die Eingangsdatenbereiche durch Dezimalzahlen mit einer Auflösung von 0,01 anstelle von Binärzahlen mit einer Auflösung des niederwertigsten Bits dargestellt. In der Praxis würden die Eingangsbereiche durch Binärzahlen mit einer Anzahl von Bits dargestellt werden, die gleich oder größer ist als die Anzahl von Bits in den jeweiligen Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind. Um sicherzustellen, dass die Eingangsbereiche den gesamten Bereich von Datenwerten ohne Überlappung abdecken, würde das Maximum des jeweiligen Datenbereichs vom Minimum des nächst höheren Eingangsbereichs um das niederwertigste Bit differieren.In 15 an example of the lookup table for five quantization levels is illustrated. To simplify the table, the input data ranges are represented by decimal numbers with a resolution of 0.01 instead of binary numbers with a resolution of the least significant bit. In practice, the input ranges would be represented by binary numbers having a number of bits equal to or greater than the number of bits in the respective data that are the subject of the quantization. To ensure that the input ranges cover the entire range of data values without overlapping, the maximum of the respective data range would differ from the minimum of the next higher input range by the least significant bit.

Zurückkommend auf 14 sei nunmehr angemerkt, dass die Tabellen-Auswahleinrichtung 41 die in Frage kommende Nachschlagtabelle aus dem Satz der darin gespeicherten Nachschlagtabellen auf das Eingangssignal hin auswählt, welches über den Eingangsanschluss 11 aufgenommen worden ist und welches die Anzahl der Quantisierungspegel zur Quantisierung der Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, angibt, wobei die betreffende Auswahleinrichtung die ausgewählte Nachschlagtabelle der Tabellen-Quantisierungseinrichtung 42 zuführt. Sodann bestimmt die Quantisierungseinrichtung für die jeweiligen Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, den einen Bereich der Eingangsbereiche in der ausgewählten Nachschlagtabelle, in den der Datenwert fällt, und sie stellt den entsprechenden abgegeben quantisierten Wert aus der Nachschlagtabelle als die jeweiligen einen nichtlinear quantisierten Daten der nichtlinear quantisierten Daten zur Verfügung.Coming back to 14 It should now be noted that the table selector 41 selects the candidate look-up table from the set of look-up tables stored therein for the input signal that passes through the input port 11 which indicates the number of quantization levels for the quantization of the data subject to the quantization, wherein the selection means concerned is the table look-up table of the quantization means 42 supplies. Then, the quantizing means for the respective data subject to the quantization determines the one range of the input ranges in the selected lookup table into which the data value falls, and sets the corresponding output quantized value from the lookup table as the respective one nonlinear quantized data nonlinear quantized data available.

Die in 14 dargestellte nichtlineare Quantisierungseinrichtung 40 liefert eine große Portion an Flexibilität, da sie eine Quantisierung unter Heranziehung irgendeiner nichtlinearen Funktion f() ausführen kann und da ihre Komplexität nicht mit zunehmender Komplexität der nichtlinearen Funktion f() zunimmt.In the 14 illustrated non-linear quantization device 40 provides a great deal of flexibility, since it can perform quantization using some nonlinear function f () and because its complexity does not increase with increasing complexity of the nonlinear function f ().

Bei der Erzeugung der in der Tabellen-Auswahleinrichtung 41 gespeicherten Nachschlagtabellen können die Grenzen der Eingangsbereiche in irgendeiner gewünschten Weise bestimmt werden, beispielsweise durch Umwandlung von einer nichtlinearen Funktion f() oder durch direkte Berechnung.When creating the in the table selector 41 stored look-up tables, the boundaries of the input areas may be determined in any desired manner, for example by conversion from a nonlinear function f () or by direct calculation.

Wenn die Eingangsbereiche direkt berechnet werden, erzeugt die nichtlineare Quantisierungseinrichtung 40 die geringeren Quantisierungsfehler, die durch das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren bereitgestellt werden, welches mit derselben nichtlinearen Funktion arbeitet. Diese Quantisierungsfehler sind geringer als bei der in 2 dargestellten bekannten nichtlinearen Quantisierungseinrichtung, die mit derselben nichtlinearen Funktion arbeitet. Wie in 6 veranschaulicht, liegen die Entscheidungswerte zwischen den Quantisierungspegeln bei der in 2 dargestellten bekannten nichtlinearen Quantisierungseinrichtung nicht an bzw. auf den Mittelpunkten zwischen den Quantisierungswerten. Infolgedessen werden einige Datenwerte nicht zum nächsten Quantisierungswert quantisiert. Dies stellt ein Artefakt der bekannten nichtlinearen Quantisierungseinrichtungen dar. Die das zweite Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung gestattet es andererseits, die Eingangsbereiche in den Nachschlagtabellen so zu wählen, dass die Entscheidungswerte veranlasst sind, exakt auf die Mittelpunkte zwischen den Quantisierungswerten zu fallen. Wenn dies geschieht, sind die durch das zweite nichtlineare Quantisierungsverfahren erzeugten Quantisierungsfehler so, wie dies in 10A und 10B durch die voll ausgezogenen Linien veranschaulicht ist, und zwar für eine 3-Pegel- bzw. 7-Pegel-Quantisierung. Die durch die bekannte nichtlineare Quantisierung erzeugten Quantisierungsfehler sind in diesen Zeichnungsfiguren zum Vergleich durch gestrichelte Linien dargestellt.When the input ranges are calculated directly, the non-linear quantizer generates 40 the lower quantization errors provided by the first non-linear quantization method operating with the same nonlinear function. These quantization errors are lower than those in 2 The known nonlinear quantization device which operates with the same nonlinear function. As in 6 illustrates the decision values between the quantization levels at the in 2 The known nonlinear quantization device shown does not appear at or at the midpoints between the quantization values. As a result, some data values are not quantized to the next quantization value. This represents an artifact of the known nonlinear quantization devices. The second quanti On the other hand, the non-linear quantization device embodying the invention allows the input ranges in the look-up tables to be selected such that the decision values are made to fall exactly at the midpoints between the quantization values. When this happens, the quantization errors produced by the second non-linear quantization method are as in 10A and 10B is illustrated by the solid lines, for a 3-level and 7-level quantization. The quantization errors produced by the known non-linear quantization are shown by dashed lines in these drawing figures for comparison.

Wie oben erwähnt, kann die das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung 30 durch die das zweite nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung 40 als nichtlineare Quantisierungseinrichtung 133 in dem Kompressor 111 des in 11 bis 13 dargestellten Audiosignal-Übertragungs- oder -Aufzeichnungssystems ersetzt werden. Das zweite nichtlineare Quantisierungsverfahren bringt die oben beschriebenen Vorteile mit sich, wenn es in anderen nichtlinearen Quantisierungsanwendungen genutzt wird.As mentioned above, the nonlinear quantization device embodying the first non-linear quantization method 30 by the nonlinear quantization device embodying the second non-linear quantization method 40 as a non-linear quantizer 133 in the compressor 111 of in 11 to 13 replaced audio signal transmission or recording system. The second non-linear quantization method brings the advantages described above when used in other non-linear quantization applications.

Wenn eine das zweite nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung als nichtli neare Quantisierungseinrichtung 133 verwendet wird, empfängt die Tabellen-Auswahleinrichtung 41 die Wortlänge für jeden Satz von Spektralkomponenten von der Bit-Zuweisungseinrichtung 122 über den Eingangsanschluss 11, und die Tabellen-Quantisierungseinrichtung 42 empfängt die Sätze der einer Blockgleitverarbeitung unterzogenen Spektralkomponenten von dem Blockgleitprozessor 132 über den Eingangsanschluss 10. Die Tabellen-Quantisierungseinrichtung quantisiert sodann die durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten im jeweiligen Satz unter Heranziehung der durch die Tabellen-Auswahleinrichtung 41 ausgewählten Nachschlagtabelle auf die Wortlänge für den von der Bit-Zuweisungseinrichtung 122 hin empfangenen Satz. Die Tabellen-Quantisierungseinrichtung gibt den resultierenden Satz der quantisierten Spektralkomponenten über den Ausgangsanschluss 14 an den Multiplexer 125 ab.When a nonlinear quantization device embodying the second non-linear quantization method is a nonlinear quantization device 133 is used receives the table selector 41 the word length for each set of spectral components from the bit allocation device 122 via the input connection 11 , and the table quantizer 42 receives the sets of the spectral components subjected to block-slip processing from the block floating-point processor 132 via the input connection 10 , The table quantizer then quantizes the block-sliced spectral components in each sentence using the table selector 41 selected look-up table to the word length for that of the bit allocation device 122 received sentence. The table quantizer gives the resulting set of quantized spectral components over the output port 14 to the multiplexer 125 from.

Falls die Sätze der Spektralkomponenten vor der Quantisierung in Frequenzbänder aufgeteilt werden, wird die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 einen Skalierungsfaktor und eine Wortlänge zur Quantisierung der Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband zuweisen, und der Blockgleitprozessor 132 wird eine Blockgleitverarbeitung auf die Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband ausüben. In diesem Falle wird die Tabellen-Auswahleinrichtung 41 eine Nachschlagtabelle für jedes Frequenzband zur Abgabe an die Tabellen-Quantisierungseinrichtung 42 auswählen, und die Tabellen-Quantisierungseinrichtung 42 wird die der Blockgleitverarbeitung unterzogenen Spektralkomponenten im jeweiligen Band unter Heranziehung der von der Tabellen-Auswahleinrichtung erhaltenen Nachschlagtabelle für das Band quantisieren. Alternativ kann die Tabellen-Auswahleinrichtung 41 eine Nachschlagtabelle entsprechend jeder der unterschiedlichen Wortlängen auswählen, mit denen der Satz der Spektralkomponenten zu quantisieren ist, und sie kann diese Nachschlagtabellen an die Tabellen-Quantisierungseinrichtung 42 zusammen mit Korrelationsdaten abgeben, die angeben, welche Nachschlagtabelle zur Quantisierung jedes der Frequenzbänder zu nutzen ist. Die Tabellen-Quantisierungseinrichtung würde dann die Spektralkomponenten in jedem der Frequenzbänder unter Heranziehung der durch die Korrelationsdaten bezeichneten Nachschlagtabelle quantisieren.If the sets of the spectral components are divided into frequency bands before quantization, the bit allocation means becomes 122 assign a scale factor and a word length to quantize the spectral components in the respective frequency band, and the block sliding processor 132 will perform block-slip processing on the spectral components in the respective frequency band. In this case, the table selector becomes 41 a look-up table for each frequency band for delivery to the table quantizer 42 and the table quantizer 42 is used to quantize the spectral components subjected to the block sliding processing in the respective band by using the band look-up table obtained from the table selector. Alternatively, the table selector 41 It may select a look-up table corresponding to each of the different word lengths with which to quantize the set of spectral components, and may pass those look-up tables to the table quantizer 42 along with correlation data indicating which look-up table to use to quantize each of the frequency bands. The table quantizer would then quantize the spectral components in each of the frequency bands using the look-up table designated by the correlation data.

Der Quantisierungswert für den jeweiligen Quantisierungspegel kann in den Tabellen in der Tabellen-Auswahleinrichtung 41 anstelle des Eingangsbereichs für den jeweiligen Quantisierungswert gespeichert werden. In diesem Falle wird die Tabellen-Quantisierungseinrichtung die jeweiligen Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, zum nächsten Quantisierungswert quantisieren.The quantization value for the respective quantization level can be found in the tables in the table selector 41 stored instead of the input range for the respective quantization value. In this case, the table quantizer will quantize the respective data that is the subject of the quantization to the next quantization value.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die 16A, 16B und 17 eine ein drittes nichtlineares Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung 50 beschrieben. Die nichtlineare Quantisierungseinrichtung 50 basiert auf der in 2 dargestellten nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 10, und die Daten, die Gegenstand einer Quantisierung sind, werden gemäß einer nichtlinearen Funktion vorverarbeitet, bevor sie unter Heranziehung einer linearen Quantisierungseinrichtung quantisiert werden. In der nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 50 werden Quantisierungsfehler in Bezug auf jene, die durch die in 2 dargestellte nichtlineare Quantisierungseinrichtung 10 hervorgerufen werden, dadurch verringert, dass die zur Vorverarbeitung der Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, benutzte nichtlineare Funktion durch eine ausgewählte stückweise lineare Approximation der nichtlinearen Funktion ersetzt wird. Die ausgewählte stückweise lineare Approximation hängt von der Anzahl der Quantisierungspegel (oder der Wortlänge) ab, mit denen bzw. der die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, auf die Vorverarbeitung hin quantisiert werden. Die vorverarbeiteten Daten, die aus der Vorverarbeitung der Daten, welche Gegenstand der Quantisierung sind, mit der ausgewählten stückweisen linearen Approximation resultieren, werden dann mit der entsprechenden Anzahl von Quantisierungspegeln linear quantisiert, die gleichmäßig beabstandete Quantisierungswerte auf weisen, um die nichtlinear quantisierten Daten zu liefern. Das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren liefert geringere Quantisierungsfehler als die bekannte nichtlineare Quantisierung unter Heranziehung desselben Prototyps von nichtlinearer Funktion.Now, referring to the 16A . 16B and 17 a nonlinear quantizer embodying a third non-linear quantization method 50 described. The nonlinear quantization device 50 based on the in 2 illustrated nonlinear quantization device 10 and the data subject to quantization are pre-processed according to a nonlinear function before being quantized using a linear quantizer. In the non-linear quantizer 50 are quantization errors with respect to those caused by the in 2 illustrated non-linear quantization device 10 is reduced by replacing the non-linear function used for preprocessing the data that is the subject of the quantization with a selected piecewise linear approximation of the non-linear function. The selected piecewise linear approximation depends on the number of quantization levels (or word length) at which the data subject to quantization is quantized to pre-processing. The preprocessed data resulting from preprocessing the data that is the subject of quantization with the selected piecewise linear approximation is then linearly quantized with the appropriate number of quantization levels, the equally spaced quantization values to provide the nonlinear quantized data. The third non-linear quantization method provides lower quantization errors than the known non-linear quantization using the same non-linear function prototype.

In Übereinstimmung mit der Quantisierung unter Heranziehung verschiedener Zahlen von Quantisierungspegeln (oder verschiedenen Wortlängen) ist ein Satz von stückweisen linearen Approximationen der nichtlinearen Prototypfunktionen vorgesehen. Jede stückweise lineare Approximation der nichtlinearen Funktion in dem Satz stellt eine unterschiedliche stückweise lineare Approximation der nichtlinearen Prototyp-Funktion entsprechend der jeweiligen Anzahl von Quantisierungspegeln (oder der jeweiligen Wortlänge) dar. Jede stückweise lineare Approximation der nichtlinearen Funktion ist gleich der nichtlinearen Prototyp-Funktion bei jedem der Quantisierungswerte, und sie ist zwischen aufeinander folgenden Quantisierungswerten linear. Die 16A und 16B veranschaulichen eine beispielhafte nichtlineare Prototyp-Funktion, die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, und durch die voll ausgezogene Linie ist die entsprechende stückweise lineare Approximation für fünf Quantisierungspegel bzw. sieben Quantisierungspegel angegeben.In accordance with quantization using different numbers of quantization levels (or different word lengths), a set of piecewise linear approximations of the nonlinear prototype functions is provided. Each piecewise linear approximation of the nonlinear function in the set represents a different piecewise linear approximation of the nonlinear prototype function corresponding to the respective number of quantization levels (or word length). Each piecewise linear approximation of the nonlinear function is equal to the nonlinear prototype function each of the quantization values, and is linear between successive quantization values. The 16A and 16B illustrate an exemplary nonlinear prototype function indicated by the dashed line, and the solid line indicates the corresponding piecewise linear approximation for five quantization levels and seven quantization levels, respectively.

17 zeigt ein Blockdiagramm der das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernden nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 50. In der nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 50 werden die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, über den Eingangsanschluss 10 dem Vorprozessor 21 zugeführt. Die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, sind normalerweise ein Block oder Satz von Daten, wie ein Satz von Spektralkoeffizienten, die unter Heranziehung derselben Anzahl von Quantisierungspegeln oder derselben Wortlänge zu quantisieren sind. Der Vorprozessor 21 nimmt eine Vorverarbeitung der jeweiligen Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, entsprechend der stückweisen linearen Approximation der nichtlinearen Funktion vor; diese Approximation wird von dem für die stückweise lineare Approximation vorgesehenen Approximator 51 erhalten, und der betreffende Vorprozessor gibt die resultierenden vorverarbeiteten Daten an die lineare Quantisierungseinrichtung 22 ab. Die linearen Quantisierungseinrichtung 22 nutzt die gleichmäßig beabstandeten Quantisierungswerte, die entsprechend einem Eingangssignal festgelegt sind, welches über den Eingangsanschluss 11 aufgenommen wird und die Anzahl er Quantisierungspegel angibt. Die lineare Quantisierungseinrichtung 22 quantisiert die vorverarbeiteten Daten zum Quantisierungspegel entsprechend dem nächsten gleichmäßig beabstandeten Quantisierungswert und gibt die resultierenden nichtlinear quantisierten Daten an den Ausgangsanschluss 14 ab. 17 FIG. 10 is a block diagram of the non-linear quantizer embodying the third non-linear quantization method. FIG 50 , In the non-linear quantizer 50 The data that is the subject of the quantization is passed through the input port 10 the preprocessor 21 fed. The data that is subject to quantization is usually a block or set of data, such as a set of spectral coefficients to be quantized using the same number of quantization levels or word length. The preprocessor 21 preprocesses the respective data subject to quantization according to the piecewise linear approximation of the nonlinear function; this approximation is derived from the approximator provided for the piecewise linear approximation 51 and the subject preprocessor outputs the resulting preprocessed data to the linear quantizer 22 from. The linear quantization device 22 uses the evenly spaced quantization values, which are fixed according to an input signal, which passes through the input terminal 11 is recorded and indicates the number of quantization levels. The linear quantization device 22 quantizes the preprocessed data to the quantization level corresponding to the next evenly spaced quantization value, and outputs the resulting nonlinear quantized data to the output terminal 14 from.

Der eine stückweise lineare Approximation liefernde Approximator 51 erhält die nichtlineare Prototyp-Funktion von dem nichtlinearen Funktionsblock 53 zugeführt, und außerdem erhält er über den Eingangsanschluss 11 ein Eingangssignal zugeführt, welches die für die Quantisierung der Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, zu nutzende Anzahl von Quantisierungspegeln angibt. Auf das Eingangssignal, welches die Anzahl der Quantisierungspegel angibt, und auf die nichtlineare Prototyp-Funktion hin, erzeugt der Approximator 51 die stückweise lineare Approximation der nichtlinearen Funktion entsprechend der Anzahl der Quantisierungspegel (oder der Wortlänge) und gibt diese Approximation an den Vorprozessor 21 ab. Anstelle des Eingangssignals, welches die Anzahl der Quantisierungspegel angibt, können der eine stückweise lineare Approximation bereitstellende Approximator 51 und die lineare Quantisierungseinrichtung 22 alternativ ein Eingangssignal aufnehmen, welches die Wortlänge angibt, mit der die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, quantisiert werden.The approximate linear approximation providing approximator 51 gets the nonlinear prototype function from the nonlinear function block 53 supplied, and also receives it via the input terminal 11 an input signal indicative of the number of quantization levels to be used for the quantization of the data subject to quantization. The approximator generates the input signal indicating the number of quantization levels and the non-linear prototype function 51 the piecewise linear approximation of the nonlinear function corresponding to the number of quantization levels (or word length) and gives this approximation to the preprocessor 21 from. Instead of the input signal indicating the number of quantization levels, the approximator providing a piecewise linear approximation 51 and the linear quantizer 22 alternatively receive an input signal indicative of the word length with which the data subject to quantization is quantized.

Die Herabsetzung der Quantisierungsfehler, die durch das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren hervorgerufen werden, im Vergleich zu der bekannten nichtlinearen Quantisierung unter Heranziehung derselben Prototyp-Funktion kann aus einem Vergleich der Quantisierungswerte und der Entscheidungswerte zwischen aufeinander folgenden Quantisierungswerten im Eingangsbereich ersehen werden. Falls die in 4 dargestellte nichtlineare Funktion als nichtlineare Prototyp-Funktion genutzt wird, würden die Quantisierungswerte per Definition identisch mit jenen Werten sein, die in 5 und 6 dargestellt sind. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass die in 6 durch gestrichelte Linien angegebenen Entscheidungswerte nicht auf den Mittelpunkten zwischen aufeinander folgenden Quantisierungswerten liegen würden. Da die stückweisen linearen Approximationen der durch das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren genutzten nichtlinearen Funktion zwischen aufeinander folgenden Quantisierungswerten linear sind, fallen die Entscheidungswerte indessen auf die Mittelpunkte zwischen aufeinander folgenden Quantisierungswerten, wie dies in 18 veranschaulicht ist. Dies verringert die Quantisierungsfehler ohne Änderung der Nichtlinearität der quantisierten Datenpunkte.The reduction of the quantization errors caused by the third non-linear quantization method compared to the known nonlinear quantization using the same prototype function can be seen from a comparison of the quantization values and the decision values between successive quantization values in the input domain. If the in 4 By using the nonlinear function represented as a nonlinear prototype function, the quantization values would by definition be identical to those values given in 5 and 6 are shown. In other words, this means that the in 6 decision values indicated by dashed lines would not be at the midpoints between successive quantization values. Meanwhile, since the piecewise linear approximations of the non-linear function used by the third non-linear quantization method are linear between successive quantization values, the decision values fall on the centers between successive quantization values as shown in FIG 18 is illustrated. This reduces the quantization errors without changing the nonlinearity of the quantized data points.

Die durch das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren erzeugten quantisierten Daten können unter Heranziehung einer bekannten nichtlinearen Quantisierungseinrichtung auf der Grundlage der inversen Funktion zu der nichtlinearen Prototyp-Funktion dequantisiert werden. Eine derartige Dequantisierung würde zu reduzierten Quantisierungsfehlern führen. Falls beispielsweise die in 9 durch die voll ausgezogene Linie dargestellte nichtlineare Funktion als nichtlineare Prototyp-Funktion benutzt wäre, würden die Quantisierungsfehler so sein, wie dies in 10A und 10B für drei bzw. sieben Quantisierungspegel durch die voll ausgezogene Linie dargestellt ist, wenn die aus der Quantisierung durch das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung resultierenden Daten unter Heranziehung einer bekannten Dequantisierungseinrichtung dequantisiert werden, bei der die inverse Funktion zu der nichtlinearen Prototyp-Funktion angewandt ist. Zum Vergleich sind die Quantisierungsfehler, die aus der Quantisierung der Daten unter Heranziehung der bekannten nichtlinearen Quantisierung resultieren, in 10A und 10B durch ge strichelte Linien angegeben. In sämtlichen Fällen sind die durch das Quantisierungsverfahren erzeugten Quantisierungsfehler geringer als die oder gleich den Quantisierungsfehler(n), die durch die bekannte nichtlineare Quantisierung hervorgerufen werden.The quantized data generated by the third non-linear quantization method can be dequantized to the non-linear prototype function using a known non-linear quantizer based on the inverse function. Such dequantization would result in reduced quantization errors. For example, if the in 9 by the solid line shown nonlinear function as a nonlinear prototype function be would be used, the quantization errors would be as in 10A and 10B for three and seven quantization levels, respectively, by the solid line when the data resulting from the quantization by the third non-linear quantization method according to the invention is dequantized using a known dequantizer in which the inverse function is applied to the non-linear prototype function , For comparison, the quantization errors resulting from the quantization of the data using the known nonlinear quantization are in 10A and 10B indicated by ge dashed lines. In all cases, the quantization errors produced by the quantization method are less than or equal to the quantization errors (n) caused by the known nonlinear quantization.

Wie oben erwähnt, kann die nichtlineare Quantisierungseinrichtung 30, welche das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpert, durch eine das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung als nichtlineare Quantisierungseinrichtung 133 in dem Kompressor 111 des Audio-Signalübertragungs- oder -Aufzeichnungssystems ersetzt werden, wie es in 11 bis 13 dargestellt ist. Das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren ist indessen auf diese Anwendung nicht beschränkt. Das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren bringt die oben beschriebenen Vorteile mit sich, wenn es in bzw. bei anderen nichtlinearen Quantisierungsanwendungen angewandt wird.As mentioned above, the non-linear quantization device 30 , which represents the first non-linear quantization method, by a non-linear quantizer embodying the third non-linear quantization method as a non-linear quantizer 133 in the compressor 111 of the audio signal transmission or recording system, as shown in FIG 11 to 13 is shown. However, the third non-linear quantization method is not limited to this application. The third non-linear quantization method brings the advantages described above when used in other non-linear quantization applications.

Wenn eine das dritte nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung als nichtlineare Quantisierungseinrichtung 133 verwendet wird, empfangen der eine stückweise lineare Approximation bereitstellende Approximator 52 und die lineare Quantisierungseinrichtung 22 die Wortlänge für jeden Satz von Spektralkomponenten von der Bit-Zuweisungseinrichtung 122 über den Eingangsanschluss 11, und der Vorprozessor 21 empfängt die Sätze der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten von dem Blockgleitprozessor 132 über den Eingangsanschluss 10. Der Vorprozessor 21 nimmt eine Vorverarbeitung der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten im jeweiligen Satz unter Heranziehung der stückweisen linearen Approximation der nichtlinearen Funktion vor, die durch den eine stückweise lineare Approximation bereitstellenden Approximator 52 auf die Wortlänge für den von der Bit-Zuweisungseinrichtung 122 erhaltenen Satz hin erzeugt wird. Die lineare Quantisierungseinrichtung 22 nimmt eine lineare Quantisierung der resultierenden vorverarbeiteten Spekt ralkomponenten in dem Satz vor, um einen Satz von nichtlinear quantisierten Spektralkomponenten zu erzeugen. Die lineare Quantisierungseinrichtung gibt den Satz der nichtlinear quantisierten Spektralkomponenten über den Ausgangsanschluss 14 an den Multiplexer 125 ab.When a nonlinear quantization device embodying the third non-linear quantization method is a nonlinear quantization device 133 is used to receive the piecewise linear approximation approximator 52 and the linear quantizer 22 the word length for each set of spectral components from the bit allocation device 122 via the input connection 11 , and the preprocessor 21 receives the sets of the block glide processed spectral components from the block sliding processor 132 via the input connection 10 , The preprocessor 21 performs preprocessing of the block glide processed spectral components in the respective set using the piecewise linear approximation of the nonlinear function provided by the piecewise linear approximation approximator 52 to the word length for that of the bit allocation device 122 obtained sentence is generated. The linear quantization device 22 performs linear quantization of the resulting preprocessed spectral components in the set to produce a set of non-linear quantized spectral components. The linear quantizer provides the set of nonlinear quantized spectral components across the output port 14 to the multiplexer 125 from.

Falls die Sätze der Spektralkomponenten vor der Quantisierung hinsichtlich der Frequenz in Frequenzbänder unterteilt werden, wie dies oben erwähnt worden ist, wird die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 einen Skalierungsfaktor und eine Wortlänge zur Quantisierung der Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband zuweisen, und der Blockgleitprozessor 132 wird eine Blockgleitverarbeitung auf die Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband ausüben. In diesem Falle wird der eine stückweise lineare Approximation bereitstellende Approximator 52 eine stückweise lineare Approximation der nichtlinearen Funktion für das jeweilige Frequenzband zur Abgabe an den Vorprozessor 21 erzeugen, und der Vorprozessor 21 wird die durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband unter Heranziehung der von dem betreffenden Approximator erhaltenen stückweisen linearen Approximation für das Band vorverarbeiten.If the sets of the spectral components are frequency-divided into frequency bands before quantization as mentioned above, the bit allocation means becomes 122 assign a scale factor and a word length to quantize the spectral components in the respective frequency band, and the block sliding processor 132 will perform block-slip processing on the spectral components in the respective frequency band. In this case, the approximator providing a piecewise linear approximation 52 a piecewise linear approximation of the nonlinear function for each frequency band for delivery to the preprocessor 21 generate, and the preprocessor 21 the block spectral processed spectral components in the respective frequency band are pre-processed using the piecewise linear approximation for the band obtained from the respective approximator.

Die oben beschriebenen nichtlinearen Quantisierungseinrichtungen und die nichtlinearen Quantisierungseinrichtungen gemäß dem Stand der Technik nutzen dieselbe nichtlineare Funktion f() unabhängig von der Anzahl der Quantisierungspegel (oder der Wortlänge). Dies begrenzt die Leistung der Quantisierungseinrichtung, da die Quantisierungseffekte einer vorgegebenen Funktion sich entsprechend der Anzahl der Quantisierungspegel (oder der Wortlänge) ändern, die zur Quantisierung der Daten genutzt werden. Bei einer ein nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpernden nichtlinearen Quantisierungseinrichtung wird die nichtlineare Funktion f() aus einer Reize von nichtlinearen Funktionen entsprechend der Anzahl von Quantisierungspegeln (oder der Wortlänge) ausgewählt, die zur Quantisierung der Daten zugeteilt werden bzw. wird. Der Satz der nichtlinearen Funktionen kann aus einem Satz von stückweisen linearen Approximationen der jeweiligen nichtlinearen Prototyp-Funktionen bestehen, die sich entsprechend der Anzahl der zur Quantisierung der Daten zugeteilten Quantisierungspegel unterscheiden.The described above nonlinear quantization and the non-linear quantization devices according to the prior art The technique uses the same nonlinear function f () independently of the number of quantization levels (or word length). This limits the performance of the quantizer since the quantization effects a predetermined function corresponding to the number of quantization levels (or the word length) that change be used to quantize the data. One is a nonlinear one Quantization method according to the invention embodying nonlinear ones Quantizer turns off the nonlinear function f () a stimulus of nonlinear functions according to the number of quantization levels (or word length) selected for quantization the data is or will be allocated. The set of nonlinear ones Functions may consist of a set of piecewise linear approximations of the respective non-linear prototype functions that exist corresponding to the number of quantization levels allocated for quantizing the data differ.

19 veranschaulicht eine beispielhafte Reihe von nichtlinearen Funktionen für die Verwendung in bzw. bei dem nichtlinearen Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung. Die betreffende Reihe enthält sieben Glieder und ist daher für ein Quantisierungssystem geeignet, in welchem die Anzahl der Quantisierungspegel sieben zulässige Werte aufweist. Alternativ kann diese Reihe von nichtlinearen Funktionen auch in einem nicht linearen Quantisierungssystem genutzt werden, in welchem die Anzahl der Quantisierungspegel mehr als sieben zulässige Werte aufweist, falls zwei oder mehr der Werte aus der Anzahl der Quantisierungspegel dieselbe nichtlineare Funktion nutzen. 19 FIG. 12 illustrates an exemplary set of non-linear functions for use in the non-linear quantization method according to the invention. The row in question contains seven terms and is therefore suitable for a quantization system in which the number of quantization levels has seven permissible values. Alternatively, this series of nonlinear functions may also be used in a non-linear quantization system in which the number of quantization levels has more than seven allowable values if two or more of the values are off the number of quantization levels use the same non-linear function.

In der in 19 dargestellten Reihe von nichtlinearen Funktionen würde die Funktion, die einer linearen Funktion am nächsten ist, mit der geringsten Anzahl von Quantisierungspegeln bevorzugt verwendet werden, das heißt mit der kürzesten Quantisierungswortlänge. Zunehmend größere Werte in der Anzahl der Quantisierungspegel oder größere Quantisierungswortlängen würden nichtlineare Funktionen auswählen, die zunehmend stärker nichtlinear sind. Dies ermöglicht in starkem Maße die Durchführung einer nichtlinearen Quantisierung unter Heranziehung von großen Quantisierungswortlängen, während die starke Verzerrung verhindert ist, die sich ergeben würde, falls eine stark: nichtlineare Funktion mit geringen Quantisierungswortlängen angewandt wäre.In the in 19 The set of non-linear functions represented in FIG. 1 would preferably use the function closest to a linear function with the least number of quantization levels, that is, the shortest quantization word length. Increasingly larger values in the number of quantization levels or larger quantization word lengths would select non-linear functions that are increasingly more nonlinear. This greatly facilitates the performance of nonlinear quantization using large quantization word lengths while avoiding the high distortion that would result if a strongly: nonlinear function with small quantization word lengths were used.

So könnte beispielsweise eine nichtlineare Funktion, wie y = x0,55 mit einer Wortlänge von etwa 2 oder 3 Bits angewandt werden, und eine nichtlineare Funktion, wie y = x0,4 könnte mit einer Wortlänge von 4 Bits angewandt werden.For example, a nonlinear function such as y = x 0.55 having a word length of about 2 or 3 bits could be used, and a nonlinear function such as y = x 0.4 could be applied with a word length of 4 bits.

20 zeigt ein Blockdiagramm einer nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 60, welche das nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpert. In der Quantisierungseinrichtung 60 werden die Daten, die Gegenstand einer Quantisierung sind, durch den Vorprozessor 21 entsprechend einer nichtlinearen Funktion vorverarbeitet, die von der die nichtlineare Funktion bereitstellenden Auswahleinrichtung 62 erhalten wird. Die resultierenden vorverarbeiteten Daten werden dann von dem Vorprozessor 21 an die lineare Quantisierungseinrichtung 22 abgegeben, die die betreffenden Daten linear quantisiert, um die nichtlinear quantisierten Daten zu erzeugen, die sie an den Ausgangsanschluss 14 abgibt. 20 shows a block diagram of a non-linear quantization device 60 which embodies the non-linear quantization method according to the invention. In the quantization device 60 For example, the data that is the subject of quantization is the preprocessor 21 preprocessed according to a nonlinear function that is selected by the non-linear function selecting means 62 is obtained. The resulting preprocessed data is then received by the preprocessor 21 to the linear quantizer 22 which linearly quantizes the data in question to produce the nonlinear quantized data that it sends to the output port 14 emits.

Der nichtlineare Funktionsblock 63 speichert eine Reihe von unterschiedlichen nichtlinearen Funktionen. Der nichtlineare Funktionsblock kann alternativ eine stückweise lineare Approximation der jeweiligen nichtlinearen Funktion anstelle der nichtlinearen Funktion selbst speichern. Die Anwendung der stückweisen linearen Approximation der nichtlinearen Funktion anstelle der nichtlinearen Funktion selbst verringert Quantisierungsfehler dadurch, dass die Entscheidungswerte so geändert werden, dass sie am Mittelpunkt zwischen benachbarten Quantisierungswerten auftreten. Der Einfachheit halber bedeuten, soweit nicht anders angegeben, Bezugnahmen unten auf die "nichtlineare Funktion" eine nichtlineare Funktion und eine stückweise lineare Approximation der nichtlinearen Funktion.The nonlinear function block 63 stores a number of different nonlinear functions. Alternatively, the nonlinear function block may store a piecewise linear approximation of the respective nonlinear function instead of the nonlinear function itself. The application of the piecewise linear approximation of the nonlinear function rather than the nonlinear function itself reduces quantization errors by changing the decision values to occur at the midpoint between adjacent quantization values. For simplicity, unless otherwise noted, references below to the "nonlinear function" mean a nonlinear function and a piecewise linear approximation of the nonlinear function.

Die nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung 62 wendet ein bestimmtes nichtlineares Funktionsauswahlverfahren an, um aus der Reihe der in dem nichtlinearen Funktionsblock 63 gespeicherten nichtlinearen Funktionen eine der nichtlinearen Funktionen für die Verwendung zur nichtlinearen Quantisierung der Daten auszuwählen, die Gegenstand der Quantisierung sind. Die nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung 62 gibt die ausgewählte nichtlineare Funktion an den Vorprozessor 21 ab. Der Vorprozessor 21 empfängt die Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, über den Eingangsanschluss 10 und nimmt eine Vorverarbeitung der jeweiligen Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, entsprechend der ausgewählten nichtlinearen Funktion vor, und er gibt die resultierenden vorverarbeiteten Daten an die lineare Quantisierungseinrichtung 22 ab. Die lineare Quantisierungseinrichtung 22 nimmt eine lineare Quantisierung der vorverarbeiteten Daten vor, um die nichtlinear quantisierten Daten bereitzustellen, die die betreffende Einrichtung an den Ausgangsanschluss 14 abgibt.The nonlinear function selector 62 applies a particular non-linear function selection method to select one of the series in the nonlinear function block 63 stored non-linear functions to select one of the non-linear functions for use for non-linear quantization of the data that are the subject of quantization. The nonlinear function selector 62 gives the selected nonlinear function to the preprocessor 21 from. The preprocessor 21 receives the data that is the subject of the quantization via the input terminal 10 and preprocessing the respective data subject to quantization according to the selected nonlinear function, and supplying the resulting preprocessed data to the linear quantizer 22 from. The linear quantization device 22 performs linear quantization of the preprocessed data to provide the non-linear quantized data that the device in question sends to the output port 14 emits.

Bei der allgemeinsten Realisierung der Ausführungsform der nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 60 enthält die Reihe der in dem nichtlinearen Funktionsblock 61 gespeicherten nichtlinearen Funktionen eine nichtlineare Funktion für jede zulässige Anzahl von Quantisierungspegeln (oder jede zulässige Wortlänge). Ein über den Eingangsanschluss 11 aufgenommenes Eingangssignal gibt die Anzahl der für die Quantisierung der Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, zu nutzenden Quantisierungspegel an und wird der linearen Quantisierungseinrichtung 22 und zusätzlich der nichtlinearen Funktionsauswahleinrichtung 62 zugeführt. Auf das Eingangssignal hin, welches die Anzahl der für die Quantisierung der Daten, die Gegenstand der Quantisierung sind, zu verwendenden Quantisierungspegel (oder die Wortlänge) angibt, wählt die nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung 62 eine der in dem nichtlinearen Funktionsblock 63 gespeicherten nichtlinearen Funktionen zur Abgabe an den Vorprozessor 21 aus.In the most general implementation of the embodiment of the non-linear quantization device 60 contains the series of in the nonlinear function block 61 stored nonlinear functions have a non-linear function for each allowed number of quantization levels (or any permissible word length). On via the input connection 11 The input signal received indicates the number of quantization levels to be used for the quantization of the data subject to quantization and becomes the linear quantizer 22 and additionally the non-linear function selector 62 fed. The non-linear function selector selects the input signal indicative of the number of quantization levels (or word length) to be used for the quantization of the data subject to quantization 62 one of the in the nonlinear function block 63 stored nonlinear functions for delivery to the preprocessor 21 out.

Bei einer anderen Realisierung bzw. Implementierung kann die nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung 62 so konfiguriert sein, dass zwei oder mehr mögliche Werte aus der Anzahl der Quantisierungspegel dieselbe nichtlineare Funktion auswählen. Falls eine stückweise lineare Approximation der nichtlinearen Funktion anstelle der nichtlinearen Funktion selbst angewandt wird, muss indessen eine unterschiedliche stückweise Approximation für jeden Wert aus der Anzahl der Quantisierungspegel angewandt werden, obwohl zwei oder mehr mögliche Werte aus der Anzahl der Quantisierungspegel dieselbe nichtlineare Prototyp-Funktion auswählen.In another implementation, the non-linear function selector may 62 be configured so that two or more possible values from the number of quantization levels select the same non-linear function. If a piecewise linear approximation of the nonlinear function is used instead of the nonlinear function itself, however, a different piecewise approximation must be applied for each value of the number of quantization levels, although two or more possible values from the number of quantization levels select the same nonlinear prototype function ,

Wie oben erwähnt, kann die das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung durch eine nichtlineare Quantisierungseinrichtung, die das nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpert, als nichtlineare Quantisierungseinrichtung 133 in dem Kompressor 111 des in 11 bis 13 dargestellten Audiosignal-Übertragungs- oder -Aufzeichnungssystems ersetzt werden. Das nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung ist indessen auf diese Anwendung nicht beschränkt. Das nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung liefert die oben beschriebenen Vorteile, wenn es in bzw. bei anderen nichtlinearen Quantisierungsanwendungen angewandt wird.As mentioned above, the non-linear quantizer embodying the first non-linear quantization method may be replaced by a non-linear quantizer a quantization device embodying the non-linear quantization method according to the invention as a non-linear quantization device 133 in the compressor 111 of in 11 to 13 replaced audio signal transmission or recording system. However, the non-linear quantization method according to the invention is not limited to this application. The non-linear quantization method according to the invention provides the advantages described above when used in other non-linear quantization applications.

Wenn die das nichtlineare Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpernde nichtlineare Quantisierungseinrichtung als nichtlineare Quantisierungseinrichtung 133 verwendet wird, empfängt die nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung 62 die Wortlänge für den jeweiligen Satz bzw. die jeweilige Reihe der Spektralkomponenten von der Bit-Zuweisungseinrichtung 122 über den Eingangsanschluss 11, und der Vorprozessor 21 empfängt die Sätze der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten von dem Blockgleitprozessor 132 über den Eingangsanschluss 10. Der Vorprozessor 21 nimmt eine Vorverarbeitung der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten im jeweiligen Satz unter Heranziehung der nichtlinearen Funktion vor, die durch die nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung 62 auf die Wortlänge für den Satz, der von der Bit-Zuweisungseinrichtung 122 erhalten worden ist, ausgewählt ist. Die lineare Quantisierungseinrichtung 22 nimmt eine lineare Quantisierung der resultierenden vorverarbeiteten Spektralkomponenten in dem Satz vor, um einen Satz von nichtlinear quantisierten Spektralkomponenten zu erzeugen, die die betreffende Einrichtung über den Ausgangsanschluss 14 an den Multiplexer 125 abgibt.When the nonlinear quantization device embodying the non-linear quantization method according to the invention is a non-linear quantization device 133 is used receives the non-linear function selector 62 the word length for the respective sentence or the respective series of spectral components from the bit allocation device 122 via the input connection 11 , and the preprocessor 21 receives the sets of the block glide processed spectral components from the block sliding processor 132 via the input connection 10 , The preprocessor 21 performs preprocessing of the block glide processed spectral components in the respective sentence using the nonlinear function provided by the nonlinear function selector 62 to the word length for the sentence, that of the bit assignment device 122 has been obtained is selected. The linear quantization device 22 performs linear quantization of the resulting preprocessed spectral components in the set to produce a set of nonlinear quantized spectral components that the device in question transmits via the output port 14 to the multiplexer 125 emits.

Falls die Sätze der Spektralkomponenten vor dem Quantisieren hinsichtlich der Frequenz in Frequenzbänder aufgeteilt werden bzw. sind, wie dies oben erwähnt worden ist, weist die Bit-Zuweisungseinrichtung 122 einen Skalierungsfaktor und eine Wortlänge zur Quantisierung der Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband zu, und der Blockgleitprozessor 132 wendet eine Blockgleitverarbeitung auf die Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband an. In diesem Falle wählt die nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung 62 für das jeweilige Frequenzband eine nichtlineare Funktion aus dem Satz der nichtlinearen Funktionen aus, die in dem nichtlinearen Funktionssatz 61 gespeichert sind. Die nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung gibt die für das jeweilige Frequenzband ausgewählte nichtlineare Funktion an den Vorprozessor 21 ab, und der Vorprozessor 21 nimmt eine Vorverarbeitung der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband unter Heranziehung der nichtlinearen Funktion für das Frequenzband vor, die von der nichtlinearen Funktionsauswahleinrichtung her empfangen worden ist.If the sets of spectral components are frequency-divided into frequency bands prior to quantizing, as mentioned above, the bit allocation means 122 a scaling factor and a word length for quantizing the spectral components in the respective frequency band, and the block sliding processor 132 applies block sliding processing to the spectral components in the respective frequency band. In this case, the non-linear function selector selects 62 for the respective frequency band, a nonlinear function from the set of nonlinear functions included in the nonlinear function set 61 are stored. The non-linear function selector supplies the nonlinear function selected for the particular frequency band to the preprocessor 21 off, and the preprocessor 21 performs preprocessing of the block glide processed spectral components in the respective frequency band using the non-linear function for the frequency band received from the non-linear function selector.

Die ersten und zweiten nichtlinearen Quantisierungsverfahren können in Abhängigkeit von der Wortlänge oder der Anzahl der Quantisierungspegel auch unterschiedliche nichtlineare Funktionen anwenden. Bei der das erste nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernden nichtlinearen Quantisierungseinrichtung, die in 7 dargestellt ist, kann das über den Eingangsanschluss 11 aufgenommene Eingangssignal auch dem nichtlinearen Funktionsblock 33 zugeführt werden, wie dies durch die gestrichelte Linie 34 angedeutet ist, und der nichtlineare Funktionsblock 33 kann an den Quantisierungswert-Rechner 31 eine nichtlineare Funktion abgeben, die von der Anzahl der Quantisierungspegel oder der Wortlänge abhängt.The first and second non-linear quantization methods may also apply different non-linear functions depending on the word length or the number of quantization levels. In the nonlinear quantization device embodying the first non-linear quantization method, disclosed in US Pat 7 This can be done via the input port 11 recorded input signal also the non-linear function block 33 be fed as indicated by the dashed line 34 is indicated, and the non-linear function block 33 can to the quantization value calculator 31 give a non-linear function, which depends on the number of quantization levels or the word length.

In der das zweite nichtlineare Quantisierungsverfahren verkörpernden nichtlinearen Quantisierungseinrichtung, wie sie in 14 veranschaulicht ist, können die Dateneinträge in den Tabellen in dem Satz der in der Tabellen-Auswahleinrichtung 41 gespeicherten Tabellen unter Heranziehung unterschiedlicher nichtlinearer Funktionen berechnet werden, die von der Anzahl der Quantisierungspegel abhängen. Die Auswahl der Nachschlagtabelle auf das Eingangssignal hin, welches die Anzahl der Quantisierungspegel (oder die Wortlänge) angibt, und welches über den Eingangsanschluss 11 aufgenommen worden ist, würde dann automatisch eine nichtlineare Funktion auswählen, die sich entsprechend der Anzahl der Quantisierungspegel unterscheidet.In the nonlinear quantization device embodying the second non-linear quantization method, as shown in FIG 14 The data entries in the tables in the set of tables in the table selector can be illustrated 41 stored tables using different nonlinear functions that depend on the number of quantization levels. The selection of the lookup table for the input signal indicating the number of quantization levels (or word length) and which is via the input terminal 11 would then automatically select a non-linear function that differs according to the number of quantization levels.

Die Anwendung unterschiedlicher nichtlinearer Funktionen bei dem dritten nichtlinearen Quantisierungsverfahren gemäß der Erfindung ist oben unter Bezugnahme auf 20 beschrieben.The application of different non-linear functions in the third non-linear quantization method according to the invention is described above with reference to FIG 20 described.

Wenn die quantisierten Daten unter Heranziehung einer nichtlinearen Funktion quantisiert sind, die gemäß der Anzahl der Quantisierungspegel ausgewählt ist, mit denen die Daten quantisiert werden, welche Gegenstand der Quantisierung sind, dann können die quantisierten Daten unter Heranziehung einer bekannten Dequantisierungseinrichtung nicht dequantisiert werden. Der Grund hierfür liegt darin, dass die bekannte Dequantisierungseinrichtung lediglich auf einer einzigen nichtlinearen Funktion basiert. 21 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine nichtlineare Dequantisierungseinrichtung 70, welche das nichtlineare Dequantisierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpert. In der nichtlinearen Dequantisierungseinrichtung 70 erhält die lineare Dequantisierungseinrichtung 71 die nichtlinear quantisierten Daten über den Eingangsanschluss 15 sowie über den Eingangsanschluss 16 einentsprechendes Eingangssignal, welches die Anzahl der Quantisierungspegel (oder die Wortlänge) angibt, mit denen bzw. der die nichtlinear quantisierten Daten quantisiert sind. Das die Anzahl der Quantisierungspegel angebende Eingangssignal wird außerdem der inversen nichtlinearen Funktionsauswahleinrichtung 74 zugeführt. Die lineare Dequantisierungseinrichtung 71 führt eine Dequantisierung der nichtlinear quantisierten Daten entsprechend dem Eingangssignal aus, welches die Anzahl der Quan tisierungspegel angibt, und gibt die resultierenden nichtlinearen Daten an den Nach-Prozessor 72 ab, der eine Nachverarbeitung entsprechend einer ausgewählten inversen nichtlinearen Funktion ausübt und die resultierenden dequantisierten Daten an den Ausgangsanschluss 17 abgibt.If the quantized data is quantized using a non-linear function selected according to the number of quantization levels at which the data subject to quantization is quantized, then the quantized data can not be dequantized using a known dequantizer. The reason for this is that the known dequantizer is based on only a single non-linear function. 21 illustrates in a block diagram a non-linear dequantizer 70 , which embodies the non-linear dequantization method according to the invention. In the non-linear dequantizer 70 receives the linear dequantizer 71 the nonlinear quantized data over the input terminal 15 as well as via the input connection 16 a corresponding input signal indicating the number of quantization levels (or word length) indicates with which the nonlinear quantized data is quantized. The input signal indicating the number of quantization levels also becomes the inverse non-linear function selector 74 fed. The linear dequantizer 71 performs dequantization of the nonlinear quantized data according to the input signal indicating the number of quantization levels, and outputs the resulting nonlinear data to the post processor 72 which performs post-processing according to a selected inverse nonlinear function and the resulting dequantized data to the output terminal 17 emits.

Da die Dequantisierungseinrichtung 70 quantisierte Daten dequantisieren muss, die unter Heranziehung unterschiedlicher nichtlinearer Funktionen quantisiert worden sind, welche entsprechend der Anzahl von Quantisierungspegeln ausgewählt worden sind, enthält die betreffende Dequantisierungseinrichtung 70 den inversen nichtlinearen Funktionsblock 73, in welchem ein Satz aus einer Vielzahl von inversen nichtlinearen Funktionen gespeichert ist. Jede inverse nichtlineare Funktion in dem Satz entspricht einer der nichtlinearen Funktionen, die ursprünglich in dem Kompressor 111 (11) benutzt worden sind, um die Daten zu quantisieren, die Gegenstand der Quantisierung sind. So kann beispielsweise jede der inversen nichtlinearen Funktionen in dem Satz einer der nichtlinearen Funktionen entsprechen, die in dem nichtlinearen Funktionsblock 63 in der Quantisierungseinrichtung 60 (20) gespeichert sind.As the dequantizer 70 To quantize quantized data that has been quantized using different non-linear functions that have been selected according to the number of quantization levels contains the dequantization device in question 70 the inverse nonlinear function block 73 in which a set of a plurality of inverse nonlinear functions is stored. Each inverse nonlinear function in the set corresponds to one of the nonlinear functions originally in the compressor 111 ( 11 ) have been used to quantize the data that is the subject of quantization. For example, each of the inverse nonlinear functions in the set may correspond to one of the nonlinear functions contained in the nonlinear function block 63 in the quantization device 60 ( 20 ) are stored.

Die inverse nichtlineare Quantisierungseinrichtung 70 enthält außerdem die inverse nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung 74, welche eine inverse nichtlineare Funktion des Satzes der inversen nichtlinearen Funktionen, die in den inversen nichtlinearen Funktionsblock 73 gespeichert sind, unter Anwendung desselben Auswahlverfahrens auswählt wie jenem, das zur Auswahl der nichtlinearen Funktion in der Quantisierungseinrichtung angewandt wurde. Die ausgewählte inverse nichtlineare Funktion wird dem Nach- bzw. Post-Prozessor 72 zugeführt, der eine Nachverarbeitung auf die nichtlinearen Daten von der linearen Dequantisierungseinrichtung 71 unter Heranziehung der ausgewählten inversen nichtlinearen Funktion ausübt. Somit wendet bei dem dargestellten Beispiel der Nach- bzw. Post-Prozessor 72 eine Nachverarbeitung auf die nichtlinearen Daten unter Heranziehung der inversen Funktion zu der nichtlinearen Funktion an, die in der Quantisierungseinrichtung 60 angewendet wurde, um die Daten vorzuverarbeiten, die Gegenstand der Quantisierung sind. Der Nach-Prozessor 72 gibt die resultierenden dequantisierten Daten an den Ausgangsanschluss 17 ab.The inverse nonlinear quantization device 70 also contains the inverse non-linear function selector 74 , which is an inverse nonlinear function of the set of inverse nonlinear functions contained in the inverse nonlinear function block 73 are selected using the same selection method as that used to select the nonlinear function in the quantizer. The selected inverse nonlinear function becomes the post or post processor 72 which postprocesses to the non-linear data from the linear dequantizer 71 using the selected inverse nonlinear function. Thus, in the illustrated example, the post or post processor applies 72 post processing on the nonlinear data using the inverse function to the nonlinear function present in the quantizer 60 was used to pre-process the data that is the subject of quantization. The post-processor 72 gives the resulting dequantized data to the output terminal 17 from.

Bei der allgemeinsten Realisierung bzw. Implementierung der nichtlinearen Dequantisierungseinrichtung 70 enthält der Satz der inversen nichtlinearen Funktionen, die in dem inversen nichtlinearen Funktionsblock 73 gespeichert sind, eine inverse nichtlineare Funktion für jeden zulässigen Wert aus der Anzahl der Quantisierungspegel (oder Wortlänge). Das Eingangssignal, welches der linearen Dequantisierungseinrichtung 71 über den Eingangsanschluss 11 zugeführt wird und welches die Anzahl der Quantisierungspegel (oder die Wortlänge) angibt, die zur Quantisierung der nichtlinear quantisierten Daten verwendet sind, wird zusätzlich der inversen nichtlinearen Funktionsauswahleinrichtung 74 zugeführt. Auf das Eingangssignal hin, welches die Anzahl der Quantisierungspegel angibt, die zur Quantisierung der nichtlinearen quantisierten Daten verwendet werden, wählt die inverse nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung eine der in dem inversen nichtlinearen Funktionsblock 73 gespeicherten inversen nichtlinearen Funktionen zur Abgabe an den Nachverarbeitungsblock 72 ab.In the most general implementation of the non-linear dequantization device 70 contains the set of inverse nonlinear functions contained in the inverse nonlinear function block 73 are stored, an inverse nonlinear function for each allowable value of the number of quantization levels (or word length). The input signal, which is the linear dequantizer 71 via the input connection 11 and indicating the number of quantization levels (or word length) used to quantize the nonlinear quantized data, additionally becomes the inverse nonlinear function selector 74 fed. In response to the input signal indicating the number of quantization levels used to quantize the non-linear quantized data, the inverse non-linear function selector selects one of the inverse non-linear function blocks 73 stored inverse non-linear functions for delivery to the post-processing block 72 from.

Bei Ausführungsformen, bei denen in dem Satz der nichtlinearen Funktionen weniger inverse nichtlineare Funktionen vorhanden sind als die Anzahl der zulässigen Werte der Anzahl von Quantisierungspegeln (oder der Wortlänge), erfordert die inverse nichtlineare Funktionsauswahleinrichtung 74 dennoch, dass ein Eingangssignal von dem Anschluss 11 die Anzahl der Quantisierungspegel (oder die Wortlänge) angibt.In embodiments where there are fewer inverse nonlinear functions in the set of nonlinear functions than the number of allowable values of the number of quantization levels (or word length), the inverse nonlinear function selector requires 74 nevertheless, that an input signal from the terminal 11 indicates the number of quantization levels (or word length).

22 veranschaulicht in einem Blockdiagramm ein Beispiel der Anwendung einer das Dequantisierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpernden Dequantisierungseinrichtung in der Audio-Dehnungseinrichtung 112 des in 11 dargestellten Au dio-Übertragungs- oder -Aufzeichnungssystem 110. Das nichtlineare Dequantisierungsverfahren gemäß der Erfindung ist indessen auf diese Anwendung nicht beschränkt. Das Verfahren bringt die oben beschriebenen Vorteile mit sich, wenn es in bzw. bei anderen nichtlinearen Dequantisierungsanwendungen angewandt wird. 22 Fig. 12 is a block diagram showing an example of the application of a dequantizing means embodying the dequantizing method according to the invention in the audio-stretching means 112 of in 11 illustrated audio transmission or recording system 110 , However, the non-linear dequantization method according to the invention is not limited to this application. The method provides the advantages described above when used in other non-linear dequantization applications.

In der Dehnungseinrichtung 112 wird das komprimierte Signal von dem Übertragungs- oder Aufzeichnungsmedium mittels des Demultiplexers 225 empfangen. Der Demultiplexer 225 extrahiert die Sätze der quantisierten Spektralkomponenten und die jeweiligen Bitzuweisungsparameter aus dem komprimierten Signal, und außerdem extrahiert er die Wortlänge und den Skalierungsfaktor für den jeweiligen Satz der quantisierten Spektralkomponenten aus den Bitzuweisungsparametern. Der Demultiplexer gibt die Sätze der Spektralkomponenten an den Eingangsanschluss 15 der nichtlinearen Dequantisierungseinrichtung 233 ab, und er liefert die jeweiligen Wortlängen an den Eingangsanschluss 16 der nichtlinearen Quantisierungseinrichtung 233. Der Demultiplexer gibt außerdem die Skalierungsfaktoren an den Blockgleit-Freigabeprozessor 232 ab.In the stretching device 112 the compressed signal is transmitted from the transmission or recording medium by means of the demultiplexer 225 receive. The demultiplexer 225 It extracts the sets of quantized spectral components and the respective bit allocation parameters from the compressed signal, and also extracts the word length and scaling factor for the respective set of quantized spectral components from the bit allocation parameters. The demultiplexer gives the sets of spectral components to the input port 15 the non-linear dequantizer 233 and delivers the respective word lengths to the input terminal 16 the non-linear quantizer 233 , The demultiplexer also supplies the scaling factors to the block-slip enable processor 232 from.

Die nichtlineare Dequantisierungseinrichtung 233 nimmt eine nichtlineare Dequantisierung des jeweiligen Satzes der nichtlinear quantisierten Spektralkomponenten von dem Multiplexer 225 unter Heranziehung der jeweiligen Wortlänge vor, um die lineare Dequantisierung der quantisierten Spektralkomponenten durch die lineare Dequantisierungseinrichtung 71 (21) zu steuern, und sie wählt die durch den Nach-Prozessor 72 verwendete inverse nichtlineare Funktion aus, um eine Nachverabeitung bezüglich der nichtlinearen Spektralkomponenten vorzunehmen, die aus der linearen Dequantisierung durch die lineare Dequantisierungseinrichtung 71 resultieren.The non-linear dequantizer 233 takes a non-linear dequantization of the respective set of nonlinear quantized spectral components from the multiplexer 225 using the respective word length before the linear dequantization of the quantized spectral components by the linear dequantizer 71 ( 21 ), and she chooses those by the post-processor 72 used inverse nonlinear function to perform post-processing on the nonlinear spectral components resulting from linear dequantization by the linear dequantizer 71 result.

Die Sätze der durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten, welche durch die nichtlineare Quantisierungseinrichtung 233 erzeugt sind, werden dem Blockgleit-Freigabeprozessor 232 zugeführt, der die Blockgleitverarbeitung umkehrt, die auf den jeweiligen Satz der Spektralkomponenten im Kompressor ausgeübt worden ist. Der Blockgleit-Freigabeprozessor multipliziert die durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten im jeweiligen Satz mit dem Skalierungsfaktor für den Satz, der vom Demultiplexer 225 erhalten worden ist, um einen Satz von rekonstruierten Spektralkomponenten zu erzeugen.The sets of the block glide processed spectral components produced by the non-linear quantizer 233 are generated, the Blockgleit Freigabeprozessor 232 which reverses the block sliding processing applied to the respective set of spectral components in the compressor. The block-slip enable processor multiplies the block-sliced spectral components in each set by the scaling factor for the set obtained by the demultiplexer 225 has been obtained to produce a set of reconstructed spectral components.

Der Blockgleit-Freigabeprozessor 232 gibt den Satz der rekonstruierten Spektralkomponenten an den Zeit-Frequenz-Synthesizer 221 ab. Der Zeit-Frequenz-Synthesizer 221 transformiert den jeweiligen Satz der rekonstruierten Spektralkomponenten zurück in den Zeitbereich, um einen Block des Audio-Ausgangssignals zu rekonstruieren.The block-slip enable processor 232 returns the set of reconstructed spectral components to the time-frequency synthesizer 221 from. The time-frequency synthesizer 221 transforms the respective set of reconstructed spectral components back into the time domain to reconstruct a block of the audio output signal.

Falls die Sätze der Spektralkomponenten vor der Quantisierung im Kompressor 111 in der Frequenz in Frequenzbänder aufgeteilt sind, extrahiert der Demultiplexer 225 jedes Band der quantisierten Spektralkomponenten und deren jeweiligen Skalierungsfaktor sowie die Wortlänge aus dem komprimierten Signal. Die nichtlineare Dequantisierungseinrichtung 233 nimmt eine nichtlineare Dequantisierung der quantisierten Spektralkomponenten im jeweiligen Frequenzband unter Heranziehung der Wortlänge für das Band vor, und der Blockgleit-Freigabeprozessor 232 löst das Blockgleiten auf, welches auf die jeweils resultierenden, durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten ausgeübt worden ist, um ein Band der rekonstruierten Spektralkomponenten zu erzeugen. Der Zeit-Frequenz-Synthesizer 221 nimmt dann eine orthogonale Transformation der rekonstruierten Spektralkomponenten in sämtlichen Frequenzbändern zurück in den Zeitbereich vor und synthetisiert die resultierenden Blöcke der Frequenzbereichssignale zur Rekonstruierung eines Blockes des Audio-Ausgangssignals.If the sets of spectral components before quantization in the compressor 111 in frequency are divided into frequency bands, the demultiplexer extracts 225 each band of the quantized spectral components and their respective scaling factor and the word length from the compressed signal. The non-linear dequantizer 233 performs non-linear dequantization of the quantized spectral components in the respective frequency band using the word length for the band, and the block-slip enable processor 232 resolves the block slip exerted on the respective resulting spectrally-processed spectral components to produce a band of the reconstructed spectral components. The time-frequency synthesizer 221 Then, an orthogonal transform of the reconstructed spectral components in all the frequency bands back into the time domain and synthesizes the resulting blocks of the frequency domain signals to reconstruct a block of the audio output signal.

Claims (28)

Verfahren zur nichtlinearen Quantisierung von Daten, die ein Informationssignal darstellen, um daraus das Informationssignal darstellende entsprechende quantisierte Daten unter Verwendung von weniger Bits zu erzeugen, wobei die jeweiligen Daten in dem Fall, dass sie nichtlinear quantisiert sind, durch einen Quantisierungspegel (i) dargestellt werden, der aus einer Anzahl von Quantisierungspegeln (lev) ausgewählt wird, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Satzes von nichtlinearen Funktionen (63), die jeweils eine nichtlineare Quantisierungscharakteristik festlegen, Empfangen (10) der Daten, die jeweils einen Datenwert aufweisen, Empfangen (11) einer Wortlängeninformation, die die Anzahl der Quantisierungspegel (lev) angibt, Auswählen (62) einer der nichtlinearen Funktionen aus dem Satz der nichtlinearen Funktionen auf die Wortlängeninformation hin, Vorverarbeiten (21) der Daten zur Erzeugung von vorverarbeiteten Daten durch Anwendung der beim Auswahlschritt (62) ausgewählten nichtlinearen Funktion auf die jeweiligen Daten zur Erzeugung entsprechend vorverarbeiteter Daten und lineares Quantisieren (22) der vorverarbeitete Daten auf die Wortlängeninformation hin zur Erzeugung der quantisierten Daten.A method of nonlinear quantization of data representing an information signal to therefrom generate corresponding quantized data representing the information signal using fewer bits, the respective data being represented by a quantization level (i) in the event that they are non-linearly quantized selected from a number of quantization levels (lev), comprising the steps of: providing a set of nonlinear functions ( 63 ), each defining a non-linear quantization characteristic, receiving ( 10 ) of the data, each having a data value, receiving ( 11 ) word length information indicating the number of quantization levels (lev), selecting ( 62 ) one of the nonlinear functions from the set of nonlinear functions to the word length information, preprocessing ( 21 ) of the data for the generation of preprocessed data by applying the at step ( 62 ) selected nonlinear function on the respective data for generating corresponding preprocessed data and linear quantization ( 22 ) of the preprocessed data on the word length information to produce the quantized data. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es zusätzlich einen Schritt zur Festlegung eines zulässigen Bereiches für die Anzahl der Quantisierungspegel umfasst und wobei beim Schritt der Bereitstellung (63) eines Satzes von nichtlinearen Funktionen eine andere nichtlineare Funktion für jeden Quantisierungspegel aus der Anzahl der Quantisierungspegel (lev) in dem zulässigen Bereich für die Anzahl der Quantisierungspegel (lev) bereitgestellt wird.The method of claim 1, further comprising a step of establishing an allowable range for the number of quantization levels, and wherein at the step of providing ( 63 ) of a set of nonlinear functions, providing a different nonlinear function for each quantization level from the number of quantization levels (lev) in the allowable range for the number of quantization levels (lev). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei beim Schritt der Bereitstellung (63) eines Satzes von nichtlinearen Funktionen die nichtlinearen Funktionen in der Nichtlinearität variieren und wobei beim Auswahlschritt (62) die eine ausgewählte Funktion der nichtlinearen Funktionen eine größere Nichtlinearität aufweist, wenn die Wortlängeninformation mehr Quantisierungspegel (lev) angibt, als die eine ausgewählte Funktion der nichtlinearen Funktionen, wenn die Wortlängeninformation weniger Quantisierungspegel angibt.The method of claim 1 or 2, wherein at the step of providing ( 63 ) of a set of nonlinear functions which vary nonlinearity nonlinear functions, and wherein at the selection step ( 62 ) the selected function of the nonlinear functions has greater nonlinearity when the word length information indicates more quantization levels (lev) than the one selected function of the nonlinear functions when the word length information indicates less quantization levels. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es zusätzlich einen Schritt zur Festlegung eines zulässigen Bereiches für die Anzahl der Quantisierungspegel (lev) umfasst, wobei beim Schritt der Bereitstellung (63) eines nichtlinearen Funktionssatzes als jede der nichtlinearen Funktionen in dem nichtlinearen Funktionssatz eine stückweise lineare Approximation (51) einer nichtlinearen Funktion bereitgestellt wird, wobei eine stückweise Approximation einer nichtlinearen Funktion für jede Anzahl von Quantisierungspegeln (lev) in dem zulässigen Bereich für die Anzahl der Quantisierungspegel (lev) bereitgestellt wird, wobei jede stückweise lineare Approximation (51) eine Vielzahl von Knoten enthält, an denen die stückweise nichtlineare Approximation mit der nichtlinearen Funktion koinzidiert und die in der Anzahl gleich der betreffenden Anzahl von Quantisierungspegeln (lev) sind, und lineare Segmente umfasst, welche aufeinander folgende Knoten der betreffenden Knoten verbinden.The method of claim 1 or 2, wherein it additionally comprises a step for determining a zulässi range for the number of quantization levels (lev), wherein at the step of providing ( 63 ) of a nonlinear function set as each of the nonlinear functions in the nonlinear function set is a piecewise linear approximation ( 51 ) is provided to a nonlinear function, providing a piecewise approximation of a nonlinear function for each number of quantization levels (lev) in the allowable range for the number of quantization levels (lev), each piecewise linear approximation ( 51 ) includes a plurality of nodes at which the piecewise nonlinear approximation coincides with the nonlinear function and which are equal in number to the respective number of quantization levels (lev), and comprises linear segments connecting successive nodes of the respective nodes. Verfahren nach Anspruch 4, wobei beim Schritt der Bereitstellung (63) eines Satzes von nichtlinearen Funktionen die durch die stückweisen linearen Approximationen approximierten nichtlinearen Funktionen (51) in der Nichtlinearität variieren, wobei die nichtlinearen Funktionen, die durch stückweise lineare Approximationen approximiert sind, für größere Zahlen von Quantisierungspegeln (lev) stärker nichtlinear sind als die nichtlinearen Funktionen, die durch stückweise lineare Approximationen für bzw. bei kleinere(n) Zahlen von Quantisierungspegeln (lev) approximiert sind.The method of claim 4, wherein at the step of providing ( 63 ) of a set of nonlinear functions, the nonlinear functions approximated by the piecewise linear approximations ( 51 ) in nonlinearity, where the nonlinear functions approximated by piecewise linear approximations are more nonlinear for larger numbers of quantization levels (lev) than the nonlinear functions represented by piecewise linear approximations for smaller (n) numbers of Quantization levels (lev) are approximated. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei beim Schritt der Bereitstellung eines Satzes von nichtlinearen Funktionen (63) sämtliche stückweisen linearen Approximationen dieselbe nichtlineare Funktion approximieren.A method according to claim 4 or 5, wherein in the step of providing a set of non-linear functions ( 63 ) all piecewise linear approximations approximate the same nonlinear function. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen (43, 41) eines Satzes von Quantisierungstabellen, die von dem genannten Satz der nichtlinearen Funktionen abgeleitet sind, wobei der Satz der Quantisierungstabellen eine Quantisierungstabelle für jede mögliche Zahl von Quantisierungspegeln (lev) aufweist, wobei jede Quantisierungstabelle einen Tabelleneintrag für jeden Quantisierungspegel (lev) in der entsprechenden Zahl der Quantisierungspegel (lev) enthält, Auswählen (41) der Quantisierungstabelle aus dem Satz der Quantisierungstabellen für die Zahl der Quantisierungspegel, die durch die Wortlängeninformation angegeben sind, und Auswählen (42) des Quantisierungspegels aus der beim Auswahlschritt ausgewählten Quantisierungstabelle, dessen Tabelleneintrag dem Datenwert der jeweiligen Daten als einem der quantisierten Daten entspricht.Method according to claim 1, comprising the method steps: providing ( 43 . 41 ) of a set of quantization tables derived from said set of nonlinear functions, the set of quantization tables comprising a quantization table for each possible number of quantization levels (lev), each quantization table comprising a table entry for each quantization level (lev) in the corresponding number contains the quantization level (lev), select ( 41 ) of the quantization table from the set of quantization tables for the number of quantization levels indicated by the word length information and selecting ( 42 ) of the quantization level from the quantization table selected at the selection step, the table entry of which corresponds to the data value of the respective data as one of the quantized data. Verfahren nach Anspruch 7, wobei beim Schritt der Bereitstellung (43, 41) eines Satzes von Quantisierungstabellen die Tabelleneinträge in den Quantisierungstabellen eine unterschiedliche nichtlineare Quantisierungscharakteristik in un terschiedlichen Tabellen der Quantisierungstabellen bereitstellen.The method of claim 7, wherein at the step of providing ( 43 . 41 ) of a set of quantization tables, the table entries in the quantization tables provide a different non-linear quantization characteristic in different tables of the quantization tables. Verfahren nach Anspruch 8, wobei beim Schritt der Bereitstellung (43, 41) eines Satzes von Quantisierungstabellen die Tabelleneinträge in den Quantisierungstabellen für mehr Quantisierungspegel (lev) eine stärker nichtlineare Quantisierungscharakteristik liefern als die Tabelleneinträge in den Quantisierungstabellen für weniger Quantisierungspegel (i).The method of claim 8, wherein at the step of providing ( 43 . 41 ) of a set of quantization tables, the table entries in the quantization tables for more quantization levels (lev) provide a more non-linear quantization characteristic than the table entries in the quantization less quantization tables (i). Verfahren nach Anspruch 7, wobei beim Schritt der Bereitstellung eines Satzes von Quantisierungstabellen jeder Quantisierungspegel (lev) einen entsprechenden Quantisierungswert aufweist, wobei jeder Tabelleneintrag in den Quantisierungstabellen einen Eingabebereich für den jeweiligen Quantisierungspegel (lev) umfasst, wobei der Eingabebereich Werte zwischen Entscheidungswerten in der Mitte zwischen dem Quantisierungswert des Quantisierungspegels und den Quantisierungswerten von benachbarten Quantisierungspegeln einschließt, wobei der Auswahlschritt den Quantisierungspegel des Tabelleneintrags auswählt, und wobei der Eingangsbereich den Datenwert der betreffenden einen Daten einschließt.The method of claim 7, wherein at the step of Providing a set of quantization tables of each quantization level (lev) has a corresponding quantization value, in which each table entry in the quantization tables has an input area for the includes respective quantization level (lev), where the input area Values between decision values in the middle between the quantization value the quantization level and the quantization values of adjacent ones Includes quantization levels, in which the selection step sets the quantization level of the table entry selects and wherein the input area is the data value of the respective one data includes. Verfahren nach Anspruch 7, wobei beim Schritt der Bereitstellung eines Satzes von quantisierten Tabellen jeder Quantisierungspegel (lev) einen entsprechenden Quantisierungswert aufweist und jeder Tabelleneintrag in den Quantisierungstabellen den Quantisierungswert für den betreffenden Quantisierungspegel (lev) aufweist und wobei der Auswahlschritt (42) den Quantisierungspegel im Tabelleneintrag auswählt, wobei der Quantisierungswert im Wert dem Datenwert der betreffenden einen Daten am nächsten ist.The method of claim 7, wherein in the step of providing a set of quantized tables, each quantization level (lev) has a corresponding quantization value and each table entry in the quantization tables has the quantization value for the quantization level (lev) concerned, and wherein the step of selecting ( 42 ) selects the quantization level in the table entry, where the quantization value in value is closest to the data value of the respective one data. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei es zusätzlich einen Schritt zur Ausführung einer Zeit-Frequenz-Analyse (111) bezüglich des Informationssignals zur Erzeugung der Daten umfasst.Method according to one of claims 1 to 11, wherein it additionally comprises a step for carrying out a time-frequency analysis ( 111 ) with respect to the information signal for generating the data. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Informationssignal einen Strom aus einer Vielzahl von Abtastproben umfasst, wobei beim Schritt der Ausführung der Zeit-Frequenz-Analyse (111) die Zeit-Frequenz-Analyse bezüglich eines Blocks der Abtastproben des Informationssignals ausgeführt wird (132), um Daten zu erzeugen, und wobei das Verfahren zusätzlich einen Schritt zur Ableitung (122) der Wortlängeninformation, die beim Schritt des Empfangs der Wortlängeninformation empfangen worden ist, aus dem Block der Abtastproben des Informationssignals umfasst.The method of claim 12, wherein the information signal comprises a stream of a plurality of samples, wherein in the step of performing the time-frequency analysis ( 111 ) the time-frequency analysis is performed with respect to a block of the samples of the information signal ( 132 ) to generate data, and wherein the method additionally includes a step of deriving ( 122 ) of the word length information obtained in the step of receiving the word length information received from the block of samples of the information signal. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Schritt zur Ausführung (111) der Zeit-Frequenz-Analyse die Schritte umfasst: Ableiten (132) eines Satzes von Spektralkomponenten aus dem Block der Abtastproben des Informationssignals, Ableiten (122) eines Skalierungsfaktors aus dem Satz der Spektralkomponenten, Anwenden eines Blockgleitens (122) auf den Satz der Spektralkomponenten unter Heranziehung des Skalierungsfaktors zur Erzeugung der Daten, und wobei der Schritt des Ableitens (122) der Wortlängeninformation einen Schritt zur Ableitung der Wortlängeninformation aus dem Satz der Spektralkomponenten umfasst.Method according to claim 12 or 13, wherein the step of execution ( 111 ) the time-frequency analysis comprises the steps of: deriving ( 132 ) of a set of spectral components from the block of samples of the information signal, deriving ( 122 ) of a scaling factor from the set of spectral components, applying a block glide ( 122 ) to the set of spectral components using the scale factor to generate the data, and wherein the step of deriving ( 122 ) the word length information comprises a step of deriving the word length information from the set of spectral components. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Informationssignal einen Strom aus einer Vielzahl von Abtastproben aufweist, wobei der Schritt zur Ausführung der Zeit-Frequenz-Analyse (111) einen Schritt zur orthogonalen Transformation eines Blockes der Abtastproben des Informationssignals zur Erzeugung der Daten umfasst.The method of any one of claims 12 to 14, wherein the information signal comprises one of a plurality of samples, the step of performing the time-frequency analysis (10). 111 ) comprises a step of orthogonally transforming a block of the samples of the information signal to generate the data. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt der orthogonalen Transformation eines Bockes der Abtastproben zur Erzeugung der Daten die Schritte umfasst: orthogonales Transformieren (153, 155) eines Blockes der Abtastproben zur Erzeugung von Spektralkomponenten, die in Frequenzbänder aufgeteilt sind, Ableiten eines Skalierungsfaktors für die Spektralkomponenten in einem der Frequenzbänder, Anwenden eines Blockgleitens auf die Spektralkomponenten in dem einen Frequenzband der Frequenzbänder auf den Skalierungsfaktor hin und Bereitstellen der resultierenden, durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten als Daten, und wobei das Verfahren zusätzlich einen Schritt zur Ableitung der beim Schritt des Empfangs der Wortlängeninformation empfangenen Wortlängeninformation aus den Spektralkomponenten des einen Frequenzbandes der Frequenzbänder umfasst.The method of claim 15, wherein the step of orthogonally transforming a bucket of the samples to generate the data comprises the steps of: orthogonal transforming ( 153 . 155 ) of a block of the samples for generating spectral components divided into frequency bands, deriving a scaling factor for the spectral components in one of the frequency bands, applying block gliding to the spectral components in the one frequency band of the frequency bands to the scaling factor, and providing the resulting, by block slipping processing spectral components as data, and wherein the method additionally comprises a step of deriving the word length information received in the step of receiving the word length information from the spectral components of the one frequency band of the frequency bands. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Schritt zur Ausführung der Zeit-Frequenz-Analyse (111) einen Schritt zur Filterung (153, 155) des Informationssignals zur Erzeugung einer Folge von Zeitbereichs-Spektralkomponenten in einem Subband einer Vielzahl von Subbändern als Daten umfasst.The method of any one of claims 12 to 14, wherein the step of performing the time-frequency analysis ( 111 ) a step for filtering ( 153 . 155 ) of the information signal for generating a sequence of time-domain spectral components in a sub-band of a plurality of sub-bands as data. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt der Filterung (153, 155) die Schritte umfasst: Ableiten eines Skalierungsfaktors für eine Folge von Zeitbereichs-Spektralkomponenten in dem einen Subband der Vielzahl von Subbändern, Anwenden eines Blockgleitens auf die Folge der Zeitbereichs-Spektralkomponenten in dem einen Subband der Vielzahl von Subbändern auf den Skalierungsfaktor hin und Bereitstellen der resultierenden, durch Blockgleiten verarbeiteten Spektralkomponenten als Daten, wobei das Verfahren zusätzlich einen Schritt zur Ableitung der beim Schritt des Empfangs der Wortlängeninformation empfange nen Wortlängeninformation aus der Folge der Zeitbereichs-Spektralkomponenten in dem einen Frequenzband der Frequenzbänder umfasst.The method of claim 17, wherein the step of filtering ( 153 . 155 ) comprises the steps of deriving a scaling factor for a sequence of time domain spectral components in the one subband of the plurality of subbands, applying block slippage to the sequence of time domain spectral components in the one subband of the plurality of subbands to the scaling factor, and providing the resultant block-processed spectral components as data, the method further comprising a step of deriving the word length information received in the step of receiving the word length information from the sequence of the time-domain spectral components in the one frequency band of the frequency bands. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren zusätzlich einen Schritt zur Anwendung eines Blockgleitens (123) bei den Daten zur Erzeugung von durch Blockgleiten verarbeitete Daten umfasst und wobei beim Vorverarbeitungsschritt (21) die vorverarbeiteten Daten dadurch erzeugt werden, dass die beim Auswahlschritt (62) ausgewählte nichtlineare Funktion auf sämtliche der durch Blockgleiten verarbeiteten Daten angewandt wird.The method of claim 1, wherein the method additionally comprises a block clutter application step ( 123 ) in the data for generating data processed by block sliding, and wherein at the preprocessing step ( 21 ) the preprocessed data are generated by the fact that in the selection step ( 62 ) selected non-linear function is applied to all of the data processed by block sliding. Verfahren nach Anspruch 7, wobei es zusätzlich einen Schritt zur Anwendung des Blockgleitens bei den Daten zur Erzeugung der durch Blockgleiten verarbeiteten Daten umfasst, wobei die durch Blockgleiten verarbeiteten Daten jeweils einen durch Blockgleiten verarbeiteten Datenwert aufweisen, und wobei bei dem Auswahlschritt der Quantisierungspegel, dessen Tabelleneintrag dem durch Blockgleiten verarbeiteten Datenwert der jeweiligen durch Blockgleiten verarbeitete Daten entspricht, als entsprechend quantisierte Daten ausgewählt wird.Method according to claim 7, wherein it additionally comprises a Step to Apply Block Gliding to Generation Data the data processed by block gliding comprises the One block glide processed data one by block gliding have processed data value, and wherein in the selecting step the quantization level, the table entry of which by block slip processed data value of the respective processed by block sliding Data equals when appropriately quantized data is selected. Verfahren zur Dequantisierung von nichtlinear quantisierten Daten für die Erzeugung von dequantisierten Daten daraus, wobei die nichtlinear quantisierten Daten durch nichtlineare Quantisierung von Ursprungsdaten, die ein Informationssignal darstellen, entsprechend einer ausgewählten Funktion aus einer Vielzahl von nichtlinearen Funktionen abgeleitet werden, wobei die nichtlinear quantisierten Daten das Informationssignal unter Verwendung von weniger Bits darstellen als die ursprünglichen Daten, wobei die jeweiligen nichtlinear quantisierten Daten einen Quantisierungspegel aufweisen, der aus einer Anzahl von Quantisierungspegeln ausgewählt ist, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen (73) eines Satzes von inversen nichtlinearen Funktionen, die jeweils einer der Vielzahl von nichtlinearen Funktionen entsprechen, Empfangen (15) der nichtlinear quantisierten Daten, Empfangen (16) einer Wortlängeninformation, die die Anzahl der Quantisierungspegel angibt, lineares Dequantisieren (71) der nichtlinear quantisierten Daten auf die Wortlängeninformation hin zur Erzeugung von nichtlinearen Daten, Auswählen (74) einer der inversen nichtlinearen Funktionen aus dem Satz der nichtlinearen Funktionen und Nachverarbeiten (72) der nichtlinearen Daten zur Erzeugung der dequantisierten Daten durch Anwendung der beim Auswahlschritt ausgewählten inversen nichtlinearen Funktion auf die jeweiligen nichtlinearen Daten zur Erzeugung entsprechender dequantisierter Daten.A method for dequantizing nonlinear quantized data for generating dequantized data therefrom, wherein the nonlinear quantized data is derived by nonlinear quantization of original data representing an information signal corresponding to a selected one of a plurality of nonlinear functions, wherein the nonlinear quantized data is the Representing information signals using fewer bits than the original data, the respective nonlinear quantized data having a quantization level selected from a number of quantization levels, comprising the steps of: providing ( 73 ) of a set of inverse nonlinear functions, each corresponding to one of the plurality of nonlinear functions, receiving ( 15 ) of nonlinear quantized data, receiving ( 16 ) word length information indicating the number of quantization levels, linear dequantization ( 71 ) of the nonlinear quantized data to the word length information Generation of nonlinear data, Select ( 74 ) one of the inverse nonlinear functions from the set of nonlinear functions and postprocessing ( 72 ) of the nonlinear data for generating the dequantized data by applying the inverse nonlinear function selected at the selecting step to the respective nonlinear data to generate corresponding dequantized data. Verfahren nach Anspruch 21, wobei bei dem Auswahlschritt (74) die eine der inversen nichtlinearen Funktionen auf die Wortlängeninformation hin ausgewählt wird.The method of claim 21, wherein in the selecting step ( 74 ) one of the inverse nonlinear functions is selected in response to the word length information. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei es zusätzlich einen Schritt zur Festlegung eines zulässigen Bereichs für die Anzahl von Quantisierungspegeln umfasst und wobei beim Schritt der Bereitstellung (73) eines Satzes von inversen nichtlinearen Funktionen eine unterschiedliche inverse nichtlineare Funktion für jede Zahl von Quantisierungspegeln im zulässigen Bereich für die Anzahl von Quantisierungspegeln bereitgestellt wird.The method of claim 21 or 22, further comprising a step of establishing an allowable range for the number of quantization levels, and wherein at the step of providing ( 73 ) of a set of inverse nonlinear functions, a different inverse nonlinear function is provided for each number of quantization levels in the allowable range for the number of quantization levels. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei beim Schritt der Bereitstellung (73) eines Satzes von inversen nichtlinearen Funktionen die inversen nichtlinearen Funktionen in der Nichtlinearität variieren und wobei bei dem Auswahlschritt (74) die eine ausgewählte Funktion der inversen nichtlinearen Funktionen eine größere Nichtlinearität aufweist, wenn die Wortlängeninformation mehr Quantisierungspegel angibt, als die eine der ausgewählten Funktionen der inversen nichtlinearen Funktionen, wenn die Wortlängeninformation weniger Quantisierungspegel angibt.The method of any one of claims 21 to 23, wherein at the step of providing ( 73 ) of a set of inverse nonlinear functions, the inverse nonlinear functions in the nonlinearity vary, and wherein at the selection step ( 74 ) a selected one of the inverse nonlinear functions has greater nonlinearity if the word length information indicates more quantization levels than the one of the selected functions of the inverse nonlinear functions if the word length information indicates less quantization levels. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei es zusätzlich einen Schritt zur Ausführung einer Zeit-Frequenz-Synthese (221) bezüglich der dequantisierten Daten zur Wiedergewinnung des Informationssignals umfasst.Method according to one of claims 21 to 24, wherein it additionally comprises a step for carrying out a time-frequency synthesis ( 221 ) with respect to the dequantized data to recover the information signal. Verfahren nach Anspruch 25, wobei es zusätzlich die Verfahrensschritte umfasst: Empfangen eines Skalierungsfaktors und vor Ausführung des Zeit-Frequenz-Syntheseschritts (121) Freigabe des Blockgleitens auf den Skalierungsfaktor hin, das auf die dequantisierten Daten angewandt wird, um durch Blockgleiten freigegebene Daten zu erzeugen, und wobei beim Zeit-Frequenz-Syntheseschritt (121) die Zeit-Frequenz-Synthese auf die durch Blockgleiten freigegebenen Daten angewandt wird.The method of claim 25, further comprising the steps of: receiving a scaling factor and before executing the time-frequency synthesis step ( 121 ) Enabling the block sliding on the scaling factor applied to the dequantized data to generate block-released data, and in the time-frequency synthesis step (FIG. 121 ) the time-frequency synthesis is applied to the data released by block sliding. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei das Informationssignal einen Strom aus einer Vielzahl von Abtastproben umfasst und wobei beim Zeit-Frequenz-Syntheseschritt (121) die Anwendung der Zeit-Frequenz-Synthese auf die durch Blockgleiten freigegebenen Daten einen Block der Abtastproben des Informationssignals zurückgewinnt.The method of claim 25 or 26, wherein the information signal comprises a stream of a plurality of samples, and wherein in the time-frequency synthesis step (16) 121 ) the application of the time-frequency synthesis to the block-slipped data recovers one block of the samples of the information signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, umfassend zusätzlich einen Schritt zur Anwendung einer Blockgleit-Freigabe (132) auf die dequantisierten Daten auf die Ausführung des Nachverarbeitungsschrittes hin.Method according to one of Claims 21 to 27, additionally comprising a step for applying a block-slip release ( 132 ) to the dequantized data on execution of the post-processing step.
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