EP1238481B1 - Verfahren zur dekodierung von digitalen audiodaten - Google Patents

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EP1238481B1
EP1238481B1 EP00981165A EP00981165A EP1238481B1 EP 1238481 B1 EP1238481 B1 EP 1238481B1 EP 00981165 A EP00981165 A EP 00981165A EP 00981165 A EP00981165 A EP 00981165A EP 1238481 B1 EP1238481 B1 EP 1238481B1
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EP
European Patent Office
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audio data
digital audio
frame
error
reference values
Prior art date
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Application number
EP00981165A
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English (en)
French (fr)
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EP1238481A2 (de
Inventor
Claus Kupferschmidt
Torsten Mlasko
Marc Klein Middelink
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/005—Correction of errors induced by the transmission channel, if related to the coding algorithm
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H2201/00—Aspects of broadcast communication
    • H04H2201/10—Aspects of broadcast communication characterised by the type of broadcast system
    • H04H2201/20—Aspects of broadcast communication characterised by the type of broadcast system digital audio broadcasting [DAB]

Definitions

  • the invention is based on a method for decoding digital audio data according to the preamble of the independent claim.
  • DAB Digital Audio Broadcasting
  • the entire frequency spectrum of the digital audio signals to be transmitted is divided into frequency ranges. These frequency ranges are called subbands in English.
  • a maximum of three scale factors are defined as reference values.
  • 36 samples are generated one after the other per channel in stereo transmissions.
  • the 36 samples are divided into time separated groups of 12 samples each.
  • a maximum of one scale factor is defined per group. If two or all three scale factors of a frequency range are the same or at least have very similar values, then only one scale factor is transmitted for these scale factors.
  • the receiver then performs error detection and correction procedures on the source decode after such procedures have been performed on a previous channel decode.
  • error detection and correction methods during source decoding affect both the DAB frame and the scale factors.
  • the digital audio data is denormalized by the scale factors, and decoding of the audio data takes place.
  • US 5,706,396 A describes a comparison of the transition of scale factors in decoding.
  • a Schellwertu a comparison with an expected transition or a polarity comparison is performed from DE 44 09 960 A is the error detection in digital audio data, in particular at scale factors by means of a checksum, so CRC to determine and depending on these error detection
  • CRC an error detection by CRC is described.
  • the inventive method results from the combination of features of claim 1 and has the advantage that by means of a plausibility check an error is detected, then to initiate error correction or concealment procedures.
  • the method is simple and uses the property of audio data that there are no large jumps over time. Therefore, advantageously, comparison of temporally successive reference values depending on the audio data results in a meaningful result as to whether an error exists or not.
  • the method according to the invention is advantageously simple and can be implemented in any audio decoder.
  • the method according to the invention is applicable to further audio decoding methods (standards). These standards include MPEG-1, MPEG-2 and MPEG-4.
  • the standards may or may not have their own error description.
  • a close correlation between the reference values which are scale factors in DAB, is used to determine whether an error exists.
  • Audio data entails that temporally adjacent data are closely correlated with each other. This is a property of language and music.
  • the feature is determined by means of a difference or averaging, whereby a meaningful, manageable and simple decision is made whether an error exists or not.
  • the method according to the invention is thus independent of a signal type, since the calculation method which is optimal for a respective signal can be used.
  • the signaling of the decision as to whether an error exists is made by means of a bit sequence, preferably a flag, whereby a simple evaluation of this decision is possible.
  • substitute values when no data is transmitted in a frequency range, so-called substitute values, known as default in English, are entered as reference values and then these substitute values are identified as such, so that the error detection according to the invention is not performed here otherwise an error would be erroneously assumed.
  • suitable substitute values can be determined so that error detection can be performed for all frequency values.
  • such substitute values are advantageously determined which lead to a feature which does not indicate an error, that is to say an adaptive determination of the substitute values. This simplifies the procedure, since the special case of the substitute value does not have to be intercepted.
  • FIG. 1 shows an MPEG1 Layer II frame
  • Figure 2 is a block diagram of the method according to the invention.
  • DAB Digital Video Broadcasting
  • DRM Digital Radio Mondial
  • a feature is generated which is suitable for additional error protection in the source decoding, in order to determine in a further stage whether an error exists.
  • the method according to the invention therefore uses the already existing methods. This concerns the error detection and correction of reference values in the source decoding. If errors are present here, the reference values identified as defective are replaced by previous reference values which have been stored. The reference values are thus monitored for errors by two methods.
  • the method according to the invention can also act as sole error detection in the decoding of the digital audio data because it is independent of other error detection methods and of the frame structure.
  • FIG. 1 shows an MPEG-1 Layer II frame.
  • the MPEG-1 Layer II frame begins with a frame header 1 followed by a field 2 for frame error detection.
  • a checksum referred to in English as Cyclic Redundancy Check used. If a faulty frame has been detected from the checksum, then an appropriate frame will replace the faulty frame, for example the previous frame may be used for this, or the faulty frame is muted. Alternatively, a prediction can also be made. In this case, an incorrectly received and corrected frame is calculated from correctly received or corrected frames.
  • the checksum is designed so that it can not detect all possible errors due to transmission efficiency reasons. In such a case, the checksum fails. With a checksum, however, several overlapping errors can mutually correct one another, so that in such a case, erroneously no error is detected by means of the checksum.
  • Characteristic of the checksum is the test of a sum of bits, with a consideration of the content of the audio data, as is the case in the inventive method, is omitted.
  • the audio signals are quantized.
  • a non-linear quantization is carried out, based on a psychoacoustic quantization curve.
  • Noise near the frequency that is related to the frequency of the sound spectrum is no longer perceived by the ear. This is called the listening threshold.
  • the different frequency ranges are also finely and finely quantized, the fineness of the quantization being determined by the fact that the quantization noise is still below the listening threshold. From this different quantization per frequency range results that different numbers of bits per frequency range are assigned. For example, the bit allocation per frequency range varies between 3 and 16 bits.
  • time-sequential reference values for a frequency range have the same or at least very similar size, since the power approximately matches. Therefore, it is not necessary to transmit a plurality of reference values for the frequency range when a reference value represents a plurality of time-separated groups of samples.
  • This field 4 now describes which reference values are to be used for which groups of samples for denormalization.
  • field 5 the reference values are then stored themselves.
  • field 6 the actual audio data, which are denormalized with the reference values, are stored.
  • Field 7 contains additional data that includes program-accompanying information and above all the checksum for the reference values of the following frame.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the method according to the invention.
  • At an input 8 are the audio data.
  • an error detection of the reference values of the past frame is performed.
  • a feature is extracted from the current frame in which the reference values of the past frame and the current frame are subtracted from each other. If the sum is above a predetermined threshold value, then the difference is so great that there is no correlation between the two reference values, which actually can not occur with audio data. Therefore, this case is detected as an error.
  • averaging can be used instead of a mere subtraction, for example to calculate a standard deviation. If the standard deviation is above a predetermined threshold, this is recognized as an error.
  • a decider which compares the difference of the successive reference values with the predetermined threshold and makes a corresponding output, i. if there is an error, if a bit is set to 1, if there is no error, this bit remains at 0. This bit is also referred to as flag.
  • the error detection from the block 9 for the reference values and the error detection is linked together by the feature analysis from the block 11, the method being such that the block 11 uses the result of the previous frame, therefore in block 9 also Error detection performed for the reference value of the past frame.
  • the link 12 is designed such that the decision as to whether a fault exists is determined by means of a logical or link, i. Errors are signaled by a 1, no error by a 0, so that both, the error detection by checksum and the feature analysis, are not allowed to display an error if no error is to be detected.
  • error correction or fogging methods include frame repeats and a prediction.
  • a replacement value a default
  • the difference between a default and another reference value can lead to an indication of an error.
  • This replacement value must be characteristic, whereby it usually does not occur in the audio data, so that in this case the difference formation is omitted and here alone the error detection for the reference values is performed by checksum. That is, the flag for the error detection of the reference values remains here at 0.
  • the substitute value can also be designed so that the feature formed with the substitute value is always below the threshold value for error detection. This adjusts the substitute value to the reference values. In principle, then simply the corresponding reference value can be taken, so that a difference image will result in zero.
  • the decision is signaled whether an error exists or not. If there is an error, stored reference values from a past frame that has been transmitted correctly are taken instead of the erroneous reference value, if there is no error, all reference values from this frame are used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Dekodierung von digitalen Audiodaten nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
  • Es ist bereits bekannt, daß bei DAB (Digital Audio Broadcasting) sendeseitig das gesamte Frequenzspektrum der zu übertragenden digitalen Audiosignale in Frequenzbereiche aufgeteilt wird. Diese Frequenzbereiche werden im englischen mit Subbands bezeichnet. Pro Frequenzbereich werden maximal drei Skalenfaktoren als Referenzwerte festgelegt. In jedem Frequenzbereich werden pro Kanal bei Stereoübertragungen 36 Abtastwerte zeitlich hintereinander erzeugt. Die 36 Abtastwerte werden in zeitlich voneinander getrennte Gruppen zu je 12 Abtastwerten aufgeteilt. Pro Gruppe wird maximal ein Skalenfaktor definiert. Sind zwei oder alle drei Skalenfaktoren eines Frequenzbereichs gleich oder zumindest mit sehr ähnlichen Werten, dann wird für diese Skalenfaktoren nur ein Skalenfaktor übertragen. Innerhalb eines DAB-Rahmens, in dem die Abtastwerte und ihre Skalenfaktoren übertragen werden, wird daher signalisiert, für welche Gruppe oder Gruppen von Abtastwerten für einen Frequenzbereich ein jeweiliger Skalenfaktor zu verwenden ist. Diese Skalenfaktoren weisen in einer jeweiligen Gruppe oder Gruppen von Abtastwerten den größten Signalleistungswert auf. Die übrigen Signalwerte in dieser Gruppe oder in diesen Gruppen werden auf diesen Skalenfaktor normiert.
  • Im Empfänger werden dann Fehlererkennung und Korrekturverfahren bei der Quellendekodierung durchgeführt, nachdem solche Verfahren bei einer vorhergehenden Kanaldekodierung durchgeführt wurden. Diese Fehlererkennung und Korrekturverfahren während der Quellendekodierung betreffen sowohl den DAB-Rahmen als auch die Skalenfaktoren. Dann werden die digitalen Audiodaten mittels der Skalenfaktoren denormiert, und eine Dekodierung der Audiodaten findet statt.
  • In US 5,706,396 A wird ein Vergleich des Übergangs von Skalenfaktoren bei der Dekodierung beschrieben. Dabei wird ein Schellwertvergleich, ein Vergleich mit einem erwarteten Übergang oder ein Polaritätsvergleich durchgeführt, Aus DE 44 09 960 A ist bekannt die Fehlererkennung bei digitalen Audiodaten, dabei insbesondere bei Skalenfaktoren mittels einer Prüfsumme, also CRC, zu bestimmen und in Abhängigkeit von diesen Fehlererkennung Fehlerverschleierungsmaßnahmen einzusetzen. In US-A-4831624 wird eine Fehlererkennung mittels CRC beschrieben.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich aus der Merkmalskombination vom Anspruch 1 und hat den Vorteil, dass mittels einer Plausibilitätsuntersuchung ein Fehler erkannt wird, um dann Fehlerkorrektur- oder Verschleierungsverfahren einzuleiten. Das Verfahren ist einfach und nutzt die Eigenschaft von Audiodaten, dass in ihrem zeitlichen Verlauf keine großen Sprünge auftreten. Daher führt vorteilhafterweise eine Vergleichsbildung von zeitlich aufeinander folgenden Referenzwerten, die von den Audiodaten abhängen, zu einem aussagekräftigen Ergebnis, ob ein Fehler vorliegt oder nicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhafterweise einfach und kann in jedem Audiodekoder implementiert werden. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren auf weitere Audiodekodierungsverfahren (Standards) anwendbar. Zu diesen Standards gehören MPEG-1, MPEG-2 und MPEG-4. Die Standards können eine eigenen Fehlerbeschreibung aufweisen oder nicht.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
  • Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß eine mehrstufige Fehlererkennung durchgeführt wird, denn zu den oben genannten Fehlererkennungs- und -korrekturvefahren, zum Beispiel bei DAB, wird ein weiteres Verfahren hinzugenommen, um weitere Fehler aufzuspüren.
  • Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine enge Korrelation zwischen den Referenzwerten, die bei DAB Skalenfaktoren sind, ausgenutzt, um festzustellen, ob ein Fehler vorliegt. Audiodaten bringen es mit sich, daß zeitlich benachbarte Daten miteinander in einer engen Korrelation stehen. Dies ist eine Eigenschaft der Sprache und Musik.
  • Besonders vorteilhaft ist, daß das Merkmal mittels einer Differenz- oder Mittelwertbildung ermittelt wird, wodurch eine aussagekräftige, überschaubare und einfache Entscheidung getroffen wird, ob ein Fehler vorliegt oder nicht. Außerdem ist damit das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von einer Signalart, denn es kann die Berechnungsmethode verwendet werden, die für ein jeweiliges Signal optimal ist.
  • Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß die Signalisierung der Entscheidung, ob ein Fehler vorliegt, mittels einer Bitfolge, vorzugsweise eines Flags, erfolgt, wodurch eine einfache Auswertung dieser Entscheidung möglich ist.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, daß durch eine Verknüpfung der Auswertung des Merkmals und der Fehlererkennung der Referenzwerte eine Gesamtaussage getroffen wird, wobei der Auswertung des Merkmals ein Übergewicht gegeben wird, da hier eine sachliche Beziehung zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Referenzwerten, nämlich eine enge Korrelation zwischen den Audiodaten, ausgenutzt wird.
  • Des weiteren ist es von Vorteil, daß neben den Referenzwerten, vorzugsweise den Skalenfaktoren, auch Rahmen, die zur Übertragung der digitalen Audiodaten genutzt werden, eine Fehlererkennung aufweisen. Dadurch wird in einfacher Weise ein doppelter Fehlerschutz realisiert.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, daß wenn in einem Frequenzbereich keine Daten übertragen werden, sogenannte Ersatzwerte, im Englischen als Default bekannt, als Referenzwerte eingetragen werden und daß dann diese Ersatzwerte als solche identifiziert werden, so daß die erfindungsgemäße Fehlererkennung hier nicht durchgeführt wird, da ansonsten irrtümlicherweise ein Fehler angenommen werden würde.
  • Darüber hinaus können geeignete Ersatzwerte bestimmt werden, so daß die Fehlererkennung für alle Frequenzwerte durchgeführt werden kann. Dabei werden vorteilhafterweise solche Ersatzwerte bestimmt, die zu einem Merkmal führen, das keinen Fehler indiziert, also eine adaptive Bestimmung der Ersatzwerte. Das vereinfacht das Verfahren, da der Sonderfall des Ersatzwerts nicht abgefangen werden muß.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen MPEG1 Layer II Rahmen und Figur 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Bei den digitalen Übertragungsverfahren, wie zum Beispiel DAB (Digital Audio Broadcasting), werden sendeseitig sogenannte Skalenfaktoren verwendet, die hier im folgenden als Referenzwerte bezeichnet werden. Weiter unten wird jedoch gezeigt, daß auch andere charakteristische Daten, die von den Audiodaten abhängen, als Referenzwerte verwendet werden können.
  • Diese Referenzwerte repräsentieren in aufeinanderfolgenden Frequenzbereichen die stärksten Signalwerte, auf die die übrigen Signalwerte in diesen Frequenzbereichen normiert werden. Damit wird die maximale Differenz zwischen den Amplituden der Audiosignalwerte reduziert. Im Empfänger werden dann die Signalwerte mittels der ebenso übertragenen Referenzwerte denormiert.
  • Neben DAB, das insbesondere für den mobilen Empfang von Hörfunkprogrammen und anderen Multimediadaten geeignet ist, gilt das hier Dargestellte auch für andere digitale Rundfunkübertragungsverfahren, wie DVB (Digital Video Broadcasting) und DRM (Digital Radio Mondial) oder weitere Verfahren.
  • Bei digitalen Übertragungsverfahren wie DAB werden durch die Quellenkodierung im Sender eine Irrelevanz aus den digitalen Rohdaten, z.B. Sprachdaten als PCM (Pulscodemodulation)-Daten, entnommen. Um die zu übertragenen Daten vor Übertragungsfehlern zu schützen, wird nach der Quellenkodierung Redundanz in einer Kanalkodierung wieder hinzugefügt. Diese Redundanz wird empfängerseitig verwendet, um eine Fehlererkennung und -korrektur während der Kanaldekodierung durchzuführen. Darüber hinaus weist eine Quellendekodierung, die nach der Kanaldekodierung folgt, hier auch eine Fehlererkennung und -korrektur zusätzlich auf. Die Fehlererkennung und gegebenenfalls -korrektur während der Quellendekodierung wird an den durch die Kanaldekodierung bereits dekodierten Daten durchgeführt. Treten jedoch viele Fehler auf, versagt diese Fehlererkennung und -korrektur während der Quellendekodierung, und es kommt zu einer schlechten Audioqualität. Unter Fehlerkorrektur ist bei der Quellendekodierung auch eine Fehlerverschleierung zu verstehen.
  • Bei digital kodierten Audiodaten kann ein nicht korrigierbarer Fehler zu einem deutlich bemerkbaren und damit hörbaren Fehler führen, der für einen Hörer weit unangenehmer ist, als es bei analogen, fehlerbehafteten Audiosignalen der Fall ist. Hier liegt nämlich ein gleitender Übergang von sehr guter Audioqualität bis zur sehr schlechten Audioqualität vor, wobei selbst bei schlechter Qualität immer noch ein Nutzsignal hörbar ist.
  • Dies ist bei digitalen Audiodaten eben nicht der Fall: Kann die Kanaldekodierung nicht mehr alle auftretenden Fehler empfangsseitig korrigieren, dann werden bei DAB zunächst die Abtastwerte betroffen, und es kommt zu einem gurgelnden Störgeräusch. Treten immer mehr Fehler auf, werden auch die Skalenfaktoren als Referenzwerte betroffen, so daß dann krachende Störgeräusche auftreten. Werden auch noch ganze Rahmen wiederholt fehlerhaft übertragen, tritt eine Stummschaltung ein.
  • Daher ist hier auf eine sichere Fehlererkennung und - korrektur größten Wert zu legen, um ein hörbares Auftreten von Fehlern auf ein absolutes Minimum zu reduzieren.
  • Erfindungsgemäß wird daher ein Merkmal generiert, das für einen zusätzlichen Fehlerschutz bei der Quellendekodierung geeignet ist, um in einer weiteren Stufe festzustellen, ob ein Fehler vorliegt. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt also hier auf die bereits vorhandenen Verfahren auf. Dies betrifft hier die Fehlererkennung und -korrektur von Referenzwerten bei der Quellendekodierung. Liegen hier nun Fehler vor, werden die als fehlerhaft erkannten Referenzwerte durch vorhergehende Referenzwerte, die abgespeichert wurden, ersetzt. Die Referenzwerte werden damit durch zwei Verfahren auf Fehler hin überwacht.
  • Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren auch als alleinige Fehlererkennung bei der Dekodierung der digitalen Audiodaten wirken, weil es von anderen Fehlererkennungsverfahren und von dem Rahmenaufbau unabhängig ist.
  • In Figur 1 ist ein MPEG-1-Layer-II-Rahmen dargestellt. Der MPEG-1-Layer-II-Rahmen beginnt mit einem Rahmenkopf 1, auf den ein Feld 2 für eine Rahmenfehlererkennung folgt. Dabei wird hier eine Prüfsumme, im Englischen als Cyclic Redundancy Check bezeichnet, eingesetzt. Ist ein fehlerhafter Rahmen anhand der Prüfsumme erkannt worden, dann wird ein geeigneter Rahmen den fehlerhaften Rahmen ersetzen, zum Beispiel kann der vorhergehende Rahmen dazu verwendet werden, oder es erfolgt eine Stummschaltung für den fehlerhaften Rahmen. Alternativ kann auch eine Prädiktion vorgenommen werden. Dabei wird aus korrekt empfangenen oder korrigierten Rahmen ein nicht zu korrigierender und damit fehlerhafter Rahmen berechnet.
  • Mittels geeigneten Modellen kann dies abgeschätzt und damit vorhergesagt werden.
  • Die Prüfsumme ist derart gestaltet, daß sie aus Übertragungseffizienzgründen nicht alle möglicherweise auftretenden Fehler erkennen kann. In einem solchem Fall versagt die Prüfsumme. Bei einer Prüfsumme können sich allerdings auch mehrere überlagernde Fehler gegenseitig korrigieren, so daß in einem solchen Fall irrtümlicherweise kein Fehler mittels der Prüfsumme erkannt wird. Charakteristisch für die Prüfsumme ist der Test einer Bitsumme, wobei eine inhaltliche Betrachtung der Audiodaten, wie es beim erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist, unterbleibt.
  • Dann folgt ein Feld für eine Bitzuweisung 3. Bei DAB, wie auch bei anderen digitalen Übertragungs- und Aufzeichnungsverfahren, werden die Audiosignale quantisiert. Dabei wird eine nichtlineare Quantisierung durchgeführt, wobei eine psychoakustische Quantisierungskurve zugrunde gelegt wird. Es werden Geräusche, die sich in der Nähe in Bezug auf die Frequenz zu einem aus dem Klangspektrum herausragenden Ton befinden, durch das Ohr nicht mehr wahrgenommen. Dies bezeichnet man als die Mithörschwelle. Dadurch ist es möglich, die Datenrate zu reduzieren, indem solche Geräusche, die unter der Mithörschwelle liegen, aus den Daten entfernt werden. Es werden dabei auch die verschiedenen Frequenzbereiche unterschiedlich fein quantisiert, wobei die Feinheit der Quantisierung dadurch bestimmt ist, daß das Quantisierungsrauschen noch unterhalb der Mithörschwelle liegt. Aus dieser unterschiedlichen Quantisierung pro Frequenzbereich ergibt sich, daß unterschiedlich viele Bits pro Frequenzbereich zuzuweisen sind. Z.B. schwankt die Bitzuweisung pro Frequenzbereich zwischen 3 und 16 Bit.
  • In dem nächsten Feld 4 wird eine Referenzwerteauswahl getroffen. Es kommt durchaus vor, daß zeitlich aufeinanderfolgende Referenzwerte für einen Frequenzbereich die gleiche oder zumindest sehr ähnliche Größe haben, da die Leistung in etwa übereinstimmt. Daher ist es nicht notwendig, für den Frequenzbereich mehrere Referenzwerte zu übertragen, wenn ein Referenzwert mehrere zeitlich voneinander getrennte Gruppen von Abtastwerten repräsentiert. In diesem Feld 4 ist nun beschrieben, welche Referenzwerte für welche Gruppen von Abtastwerten zur Denormierung zu verwenden sind.
  • Im Feld 5 sind dann die Referenzwerte selbst abgespeichert. Im Feld 6 sind die eigentlichen Audiodaten, die mit den Referenzwerten denormiert werden, abgelegt. Im Feld 7 befinden sich Zusatzdaten, die programmbegleitende Informationen umfassen und vor allem die Prüfsumme für die Referenzwerte des folgenden Rahmens.
  • In Figur 2 ist ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. An einem Eingang 8 liegen die Audiodaten vor. In Block 9 wird eine Fehlererkennung der Referenzwerte des vergangenen Rahmens durchgeführt. In Block 10 wird aus dem aktuellen Rahmen ein Merkmal extrahiert, in dem die Referenzwerte des vergangenen Rahmens und des aktuellen Rahmens voneinander abgezogen werden. Liegt die Summe über einem vorgegebenen Schwellwert, dann ist der Unterschied so groß, daß keine Korrelation zwischen den beiden Referenzwerten vorliegt, was bei Audiodaten eigentlich nicht vorkommen kann. Daher wird dieser Fall als Fehler erkannt.
  • Alternativ kann anstatt einer bloßen Differenzbildung auch eine Mittelwertbildung verwendet werden, um beispielsweise eine Standardabweichung zu berechnen. Liegt die Standardabweichung über einem vorgegebenen Schwellwert, wird dies als Fehler erkannt.
  • Im Block 11 ist ein Entscheider vorhanden, der die Differenz der aufeinanderfolgenden Referenzwerte mit dem vorgegebenen Schwellwert vergleicht und eine entsprechende Ausgabe macht, d.h. liegt ein Fehler vor, wird ein Bit auf 1 gesetzt, liegt kein Fehler vor, bleibt dieses Bit auf 0. Dieses Bit wird auch mit Flag bezeichnet.
  • Im Block 12 wird die Fehlererkennung vom Block 9 für die Referenzwerte und die Fehlererkennung mittels der Merkmalsanalyse vom Block 11 miteinander verknüpft, wobei das Verfahren so ausgebildet ist, daß vom Block 11 das Ergebnis des vorhergehenden Rahmens verwendet wird, daher wird auch im Block 9 die Fehlererkennung für den Referenzwert des vergangenen Rahmens durchgeführt. Die Verknüpfung 12 ist so ausgebildet, daß mittels einer logischen Oderverknüpfung die Entscheidung, ob ein Fehler vorliegt, festgestellt wird, d.h. Fehler werden hier durch eine 1 signalisiert, kein Fehler durch eine 0, so daß beide, die Fehlererkennung mittels Prüfsumme und die Merkmalsanalyse, keinen Fehler anzeigen dürfen, wenn kein Fehler erkannt werden soll.
  • Sind Fehler erkannt worden, setzen nun Fehlerkorrektur- oder -verschleierungsverfahren ein. Dazu gehören Rahmenwiederholungen und eine Prädiktion.
  • In manchen Frequenzbereichen wird zum Teil keine Audioinformation übertragen. Statt dessen wird dann ein Ersatzwert, ein Default, eingetragen. Die Differenzbildung eines Defaults mit einem anderen Referenzwert kann zu einer Indikation eines Fehlers führen. Dieser Ersatzwert muß charakteristisch sein, wobei er üblicherweise bei den Audiodaten nicht vorkommt, so daß in diesem Falle die Differenzbildung unterbleibt und hier allein die Fehlererkennung für die Referenzwerte mittels Prüfsumme durchgeführt wird. D.h. das Flag für die Fehlererkennung der Referenzwerte bleibt hier auf 0. Alternativ kann der Ersatzwert auch so ausgebildet sein, daß das mit dem Ersatzwert gebildete Merkmal immer unter dem Schwellwert für die Fehlererkennung liegt. Damit wird der Ersatzwert an die Referenzwerte angeglichen. Im Prinzip kann dann auch einfach der entsprechende Referenzwert genommen werden, so daß eine Differenzbild Null ergeben wird.
  • Im Block 13 wird die Entscheidung signalisiert, ob ein Fehler vorliegt oder nicht. Liegt ein Fehler vor, werden abgespeicherte Referenzwerte aus einem vergangenen Rahmen, der korrekt übertragen wurde, anstatt des fehlerhaften Referenzwerts genommen, liegt kein Fehler vor, werden alle Referenzwerte aus diesem Rahmen verwendet.
  • Neben den hier genannten Skalenfaktoren als Referenzwerte sind auch andere Daten dafür verwendbar. Zu diesen Daten gehören Gewinnfaktoren, die pro Frequenzbereich für die Ermittlung eines optimalen Aussteuerungsbereichs notwendig sind und die von den Audiodaten abhängen. Aber auch andere Daten können für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Die einzige Voraussetzung ist die enge Korrelation mit den Audiodaten.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Dekodierung von digitalen Audiodaten, wobei die digitalen Audiodaten in Rahmen empfangen werden, wobei die digitalen Audiodaten dekodiert werden, wobei bei der Dekodierung aus den aktuellen und den vergangenen Rahmen Skalenfaktoren entnommen werden, die abhängigen von den digitalen Audiodaten (10) sind, um mittels der Skalenfaktoren ein Merkmal zu erzeugen, wobei das Merkmal (11) mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, wobei, wenn das Merkmal über dem vorgegebenen Schwellwert liegt, dies mittels einer Signalisierung als eine erste Fehlererkennung (10,11) angezeigt wird, wobei eine zweite Fehlererkennung (9) mittels einer Prüfsumme (10,11) an den Skalenfaktoren durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmal mittels einer Mittelwertbildung von dem Skalenfaktor mit mindestens einem vorhergehenden Skalenfaktor erzeugt wird, und dass die erste und die zweite Fehlererkennung (9) mittels einer logischen Oder-Verknüpfung (12) verknüpft werden, um einen Fehler zu erkennen wenn in einem Frequenzbereich keine Audioinformationen übertragenwerden ein Ersatzwert statt einem Skalenfalktor übertragen wird, und dass der Ersatzwert keinem Vergleich mit einem vorhergehenden Skalenfaktor unterworfen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Audiodaten in aufeinander folgende Frequenzbereiche aufgeteilt werden, wobei die digitalen Audiodaten für einen jeweiligen Frequenzbereich mittels mindestens eines Skalenfaktors für den jeweiligen Frequenzbereich denormiert werden und dass der mindestens eine Skalenfaktor für den jeweiligen Frequenzbereich mit vorhergehenden Skalenfaktoren für den jeweiligen Frequenzbereich verglichen wird, um das Merkmal zu erzeugen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierung mittels einer Bitfolge, vorzugsweise eines Flags, angezeigt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitfolge mit einer Anzeige für die Fehlererkennung verglichen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Rahmen die zweite Fehlererkennung durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen einen Rahmenkopf (1), ein Feld für die Fehlererkennung des Rahmens (2), ein Feld für eine Bitzuweisung (3), ein Feld für eine Auswahl der Referenzwerte (4), ein Feld für die Referenzwerte (5), ein Feld für die digitalen Audiodaten (6) und ein Zusatzdatenfeld (7) aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzdatenfeld (7) Daten für die zweite Fehlererkennung für die Referenzwerte aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dass als Rahmen ein MPEG-1-Layer-II Rahmen verwendet wird.
EP00981165A 1999-12-08 2000-11-07 Verfahren zur dekodierung von digitalen audiodaten Expired - Lifetime EP1238481B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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DE19959038A DE19959038A1 (de) 1999-12-08 1999-12-08 Verfahren zur Dekodierung von digitalen Audiodaten
DE19959038 1999-12-08
PCT/DE2000/003896 WO2001043320A2 (de) 1999-12-08 2000-11-07 Verfahren zur dekodierung von digitalen audiodaten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1238481A2 EP1238481A2 (de) 2002-09-11
EP1238481B1 true EP1238481B1 (de) 2007-04-11

Family

ID=7931774

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00981165A Expired - Lifetime EP1238481B1 (de) 1999-12-08 2000-11-07 Verfahren zur dekodierung von digitalen audiodaten

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