EP0482699B1 - Methode und Einrichtung zur Kodierung und Dekodierung eines abgetasteten Analogsignals mit Wiederholungseigenschaften - Google Patents

Claims (10)

1. Verfahren zur Kodierung eines abgetasteten Analogsignals mit Wiederholungseigenschaften, bei dem das abgetastete Signal in aufeinanderfolgende Segmente aufgespalten wird, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Abtastproben enthalten, bei dem weiterhin eine Kurzzeitvorhersageanalyse auf den besagten Segmenten durchgeführt wird und bei dem die in der besagten Kurzzeitvorhersageanalyse bestimmten Koeffizienten übertragen und einem Kurzzeitvorhersagefilter zugeführt werden, in dem eine Langzeitvorhersageanalyse auf einem Residuumsignal durchgeführt wird, welches am Ausgang des besagten Filters vorliegt, und wobei die in der besagten Langzeitvorhersageanalyse bestimmte Information auch übertragen wird und bei dem die in dem Residuumsignal vorliegende Information kodiert und dann übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Residuumsignal in den Frequenzbereich transformiert wird, dass die Amplituden von mindestens einer Anzahl der Frequenzkomponenten, die aus der Transformation in den Frequenzbereich erhalten werden, kombiniert werden, um eine geringere Anzahl von Frequenzkomponenten in einer solchen Weise zu erhalten, dass die zugehörigen Frequenzen mit den kombinierten Amplituden in äquidistanter Weise auf einer linearen Bark-Skala angeordnet sind, und dass ein Signal übertragen wird, welches für die besagten kombinierten Amplituden repräsentativ ist.
2. Verfahren zur Dekodierung eines mit dem Verfahren nach Anspruch 1 kodierten Signals, bei dem die Langzeitvorhersageanalyse-Information, die empfangen wurde, und die anderen von dem Residuumsignal empfangenen Informationen kombiniert werden und das kombinierte Signal, zusammen mit den Kurzzeitvorhersageanalyse-Koeffizienten einem inversen Kurzzeitvorhersagefilter zugeführt werden, an dessen Ausgang eine Serie von Abtastproben anliegen, die für das abgetastete analoge Signal repräsentativ sind, dadurch gekennzeichnet, dass die originalen Amplituden im Frequenzbereich von den empfangenen Amplitudenwerten rekonstruiert werden, die nach Anspruch 1 kombiniert werden, dass die als Ergebnis der Langzeitvorhersageanalyse übertragene Information eingesetzt wird, um die mit den besagten Amplituden zugehörigen Phasenwerte zu berechnen und dass die berechneten Phasenwerte zusammen mit den zugehörigen Amplituden in den Zeitbereich transformiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden von dreizehn Frequenzkomponenten A₁ bis einschliesslich A₁₃, die aus der Transformation in den Frequenzbereich erhalten worden sind, in Amplituden B₁ bis einschliesslich B₄ von vier Frequenzkomponenten transformiert werden, die in Übereinstimmung mit $${\mathit{\text{B}}}_{\text{1}}\text{=}\sqrt{{\mathit{\text{A}}}_{\text{1}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{A}}}_{\text{2}}^{\text{2}}}$$

   

   $${\mathit{\text{B}}}_{\text{2}}\text{=}\sqrt{{\mathit{\text{A}}}_{\text{3}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{A}}}_{\text{4}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{A}}}_{\text{5}}^{\text{2}}}$$

   

   $${\mathit{\text{B}}}_{\text{3}}\text{=}\sqrt{{\mathit{\text{A}}}_{\text{6}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{A}}}_{\text{7}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{A}}}_{\text{8}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{A}}}_{\text{9}}^{\text{2}}}$$

   

   $${\mathit{\text{B}}}_{\text{4}}\text{=}\sqrt{{\mathit{\text{A}}}_{\text{10}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{A}}}_{\text{11}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{A}}}_{\text{12}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{A}}}_{\text{13}}^{\text{2}}}$$

   

   äquidistant auf einer Bark-Skala angeordnet sind, und dass diese Werte für B nach der Quantisierung übertragen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Skalierwert G für die vier Frequenzkomponenten B₁ bis einschliesslich B₄, die äquidistant auf einer Bark-Skala angeordnet sind, berechnet wird: $$\mathit{\text{G}}\text{=}\sqrt{{\mathit{\text{B}}}_{\text{1}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{B}}}_{\text{2}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{B}}}_{\text{3}}^{\text{2}}\text{+}{\mathit{\text{B}}}_{\text{4}}^{\text{2}}}\text{,}$$

   

   wobei der Wert von G quantisiert wird, und dass die Werte von B₁ bis einschliesslich B₄ durch den quantisierten Skalierwert dividiert werden, bevor diese quantisiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 2 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierten Amplitudenwerte B̂ ₁ bis B̂ ₄ aus der empfangenen Information rekonstruiert werden, dass die Amplitudenwerte  ₁ bis einschliesslich  ₁₃ in Übereinstimmung mit folgenden Formeln berechnet werden: $${\mathit{\text{Â}}}_{\text{1}}\text{=}{\mathit{\text{Â}}}_{\text{2}}\text{=}\frac{{\widehat{\mathit{\text{B}}}}_{\text{1}}}{\sqrt{\text{2}}}$$

   

   $${\mathit{\text{Â}}}_{\text{3}}\text{=}{\mathit{\text{Â}}}_{\text{4}}\text{=}{\mathit{\text{Â}}}_{\text{5}}\text{=}\frac{{\widehat{\mathit{\text{B}}}}_{\text{2}}}{\sqrt{\text{3}}}$$

   

   $${\mathit{\text{Â}}}_{\text{6}}\text{=}{\mathit{\text{Â}}}_{\text{7}}\text{=}{\mathit{\text{Â}}}_{\text{8}}\text{=}{\mathit{\text{Â}}}_{\text{9}}\text{=}\frac{{\widehat{\mathit{\text{B}}}}_{\text{3}}}{\text{2}}$$

   

   $${\mathit{\text{Â}}}_{\text{10}}\text{=}{\mathit{\text{Â}}}_{\text{11}}\text{=}{\mathit{\text{Â}}}_{\text{12}}\text{=}{\mathit{\text{Â}}}_{\text{13}}\text{=}\frac{{\widehat{\mathit{\text{B}}}}_{\text{4}}}{\text{2}}\text{,}$$

   

   und dass die übertragene Information als Ergebnis der Langzeitvorhersage-Analyse für die Anzahl der Abtastproben D repräsentativ ist, die zwischen dem Startbeginn einer Gruppe von Abtastproben, die mit der Hilfe der Langzeitvorhersage-Analyse gefunden und vorher übertragen worden ist, und dem Startbeginn einer Gruppe von zu dekodierenden Abtastproben angeordnet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Abtastproben, die vorher übertragen worden ist und die in einem Abstand D in Bezug auf die Gruppe von zu dekodierenden Abtastproben angeordnet ist, in den Frequenzbereich transformiert wird, dass der Phasenwert von mindestens einer Anzahl von Frequenzkomponenten bestimmt wird, die mit dieser Transformation berechnet worden sind, dass die Phasenwerte mit den Amplitudenwerten  ₁ bis einschliesslich  ₁₃ kombiniert werden und dass diese Kombinationen zurück in den Zeitbereich transformiert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung in den empfangenen Werten von D geglättet wird gemäss einem vorbestimmten Algorithmus, indem, falls notwendig, ein Ersatzwert für einen empfangenen Wert von D berechnet wird, und dass drei Zwischenwerte für D zwischen zwei aufeinanderfolgende Werte von D durch das Mittel der Interpolation berechnet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass drei Zwischenwerte I₁, I₂ und I₃ aus den bekannten Werten von D₁ und D₂ in Übereinstimmung mit folgenden Formeln berechnet werden: $${\text{I}}_{\text{1}}{\text{= 0,75 ∗ D}}_{\text{1}}{\text{+ 0,25 ∗ D}}_{\text{2}}$$

   

   $${\text{I}}_{\text{2}}{\text{= 0,5 ∗ D}}_{\text{1}}{\text{+ 0,5 ∗ D}}_{\text{2}}$$

   

   $${\text{I}}_{\text{3}}{\text{= 0,25 ∗ D}}_{\text{1}}{\text{+ 0,75 ∗ D}}_{\text{2}}$$

   
9. Vorrichtung zur Kodierung eines abgetasteten Analogsignals mit Wiederholungseigenschaften mit

   - Aufteilungsmitteln zum Aufteilen des abgetasteten Signals in aufeinanderfolgende Segmente mit jeweils einer vorbestimmten Anzahl von Abtastproben,

   - Mitteln zur Kurzzeitvorhersage zur Durchführung einer Kurzzeitvorhersageanalyse mit den besagten Segmenten und zur Erzeugung von Koeffizienten,

   - einem Kurzzeitvorhersagefilter zum Empfang der in der besagten Kurzzeitvorhersageanalyse bestimmten Koeffizienten,

   - Mitteln zur Langzeitvorhersage zur Durchführung einer Langzeitvorhersageanalyse auf einem Residuumsignal, welches an einem Ausgang des besagten Filters anliegt,

   - Kodiermitteln zum Kodieren der in dem Residuumsignal vorhandenen Information, wobei diese Information zu übertragen ist, und

   - einem Ausgang zur Übertragung der Koeffizienten der in der besagten Langzeitvorhersageanalyse bestimmten Information und der in dem Residuumsignal vorliegenden Information,

   dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin umfasst

   - Transformationsmittel zur Transformation des Residuumsignals in den Frequenzbereich,

   - Kombinationsmittel zum Kombinieren der Amplituden von mindestens einer Anzahl von Frequenzkomponenten, die durch die Transformation in den Frequenzbereich erhalten worden sind, um eine kleinere Anzahl von Frequenzkomponenten in einer solchen Weise zu erhalten, dass die zugehörigen Frequenzen mit den kombinierten Amplituden in äquidistanter Weise auf einer linearen Bark-Skala angeordnet sind, wobei das Signal, welches für die besagten kombinierten Amplituden repräsentativ ist, übertragbar ist.
10. Vorrichtung zur Dekodierung eines mit dem Verfahren nach Anspruch 1 kodierten Signals, mit

    - einem Eingang zum Empfang einer Langzeitvorhersageanalyse-Information und anderer von dem Residuumsignal empfangener Information und der Kurzzeitvorhersageanalyse-Koeffizienten,

    - Kombinationsmitteln zum Kombinieren der Langzeitvorhersageanalyse-Information und der von dem Residuumsignal empfangenen anderen Information in ein kombiniertes Signal,

    - einem inversen Kurzzeitvorhersagefilter zum Empfang des kombinierten Signals und der Kurzzeitvorhersageanalyse-Koeffizienten und zur Erzeugung an seinem Ausgang einer Abfolge von Abtastproben, die für das abgetastete analoge Signal repräsentativ sind,

    dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin umfasst

    - Rekonstruktionsmittel zur Rekonstruktion der originalen Amplituden im Frequenzbereich aus den empfangenen Amplitudenwerten, die gemäss Anspruch 1 kombiniert werden,

    - Rechenmittel zur Benutzung der übertragenen Information als Ergebnis der Langzeitvorhersageanalyse, um die mit den besagten Amplituden zugehörigen Phasenwerte zu berechnen, und

    - Transformationsmittel zur Transformation der berechneten Phasenwerte zusammen mit den zugehörigen Amplituden in den Zeitbereich.

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