ES2273474T3 - Codificacion/decodificacion aritmetica de una señal de informacion digital. - Google Patents
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Abstract
Aparato codificador aritmético para codificar aritméticamente una señal (F) de información digital, consistiendo la señal de información digital en una secuencia de símbolos divididos en tramas, comprendiendo: - medios de entrada para recibir la señal (F) de información digital, - medios de filtros de predicción (z- 1 A(z)) para derivar una versión (Z) predicha de dicha señal de informa-ción digital desde dicha señal (F) de información digital, comprendiendo los medios de filtros de predicción un filtro de predicción para derivar una señal de predicción de múltiples valores desde dicha señal de in-formación digital, y medios de cuantificación para cuantificar dicha predicción de múltiples valores para obtener dicha versión predicha de dicha señal de información digital, - medios (zeta) de combinación de señales para combinar la señal (F) de información digital y dicha versión (Z) predicha de la señal de información digital, para obtener una señal residual, - un codificador (AC Enc.) aritmético presentando una primera entrada para recibir una señal (E) de entrada, siendo dicha señal (E) de entrada dicha señal residual, una segunda entrada para recibir una señal (Po) de probabilidad, y una salida para suministrar una señal (D) de salida, estando el codificador aritmético adaptado para llevar a cabo una etapa de compresión de datos sobre la señal de entrada en respuesta a dicha señal de probabilidad para obtener una versión de datos comprimidos de la señal de entrada, y para suministrar la versión de datos comprimidos de la señal de entrada a la salida, - medios (p( | . | )) de generación de señales de probabilidad para generar dicha señal (Po) de probabilidad para dicho codificador (AC Enc.) aritmético desde dicha señal de predicción de valores múltiples, - medios para conmutar el codificador aritmético (AC Enc) a un modo de codificación para codificar uno o más símbolos de la señal (E) de entrada en los símbolos correspondientes de una señal (D) de salida, que son sustancialmente idénticos a dichos símbolos de la señal de entrada, estando dichos medios de conmutación adaptados para conmutar el codificador aritmético a dicho modo de codificación, como si se aplicara a dicho codificador aritmético una señal (1/2) de probabilidad predeterminada y fija, caracterizado porque dichos medios de conmutación comprenden medios de reemplazo para reemplazar la señal (Po) de probabilidad al codificador aritmético, y para aplicarle dicha señal (1/2) de probabilidad predeterminada y fija a dicho codificador aritmético para codificar dichos uno o más símbolos de la señal (E) de entrada al principio de una trama para un número de símbolos vinculados al orden del filtro de predicción.
Description
Codificación/decodificación aritmética de una
señal de información digital.
La invención se refiere a un aparato codificador
aritmético para codificar aritméticamente una señal de información
digital, a un aparato de decodificación aritmético para decodificar
aritméticamente una señal de información digital codificada
aritméticamente en una señal de información digital, a un método de
codificación aritmética para codificar aritméticamente la señal de
información digital, y a un soporte de grabación.
Un aparato de codificación aritmética como el
descrito anteriormente se da a conocer en la publicación "Improved
lossless coding of 1-bit audio signals"
(Codificación sin pérdidas mejorada de señales de audio de 1 bit)
de F. Bruekers et al, pre-impreso
4563(1-6), presentado en la 103ª Convención
de AES ("Audio engineering society", Sociedad de ingeniería de
audio), 26 a 29 de septiembre de 1997.
La invención tiene como objetivo proporcionar
medidas para mejorar la codificación sin pérdidas usando el
codificador aritmético dado a conocer en la técnica anterior.
Según la invención, el codificador aritmético
comprende las características definidas en la reivindicación 1.
La invención se basa en la reconocimiento de que
el filtro de predicción y la tabla de probabilidades se diseñan
para un rendimiento en promedio óptimo, pero que su rendimiento
local puede estar lejos de ser óptimo. Esto puede tener como
resultado una eficiencia de compresión baja. Según la invención el
codificador aritmético se conmuta a un modo de compresión, de tal
manera que codifica la señal recibida en una señal de salida
codificada que es sustancialmente idéntica a la señal recibida.
Esto puede realizarse, por ejemplo, conmutando el codificador
aritmético en un modo de codificación para codificar la señal
recibida como si se aplicara al codificador aritmético una señal de
probabilidad predeterminada y fijada.
Ha de observarse que NELSON M. et al:
"The Data Compression Book", 2ª edición, M&T Books, Nueva
York, EEUU, 1996, ISBN:
1-55851-434-1, en
los capítulos 5 y 6, y en las páginas concretas 153 a 156 y 159 a
160, describe un algoritmo en el que se usa codificación aritmética
para codificar aritméticamente una secuencia de caracteres. Ha de
proporcionarse un valor de probabilidad, para codificar
aritméticamente la secuencia de caracteres, junto con los
caracteres de la secuencia de caracteres, a un módulo del algoritmo
que realiza la codificación, al que de aquí en adelante se hará
referencia como "codificador aritmético". Tal valor de
probabilidad se calcula sobre un modelado estadístico de la
secuencia de caracteres que se actualiza dinámicamente al mismo
tiempo que codifica la secuencia de caracteres. Para limitar la
cantidad de memoria necesaria para el modelado estadístico, las
entradas de caracteres, o secuencias de los mimos, se crean
solamente tras la primera vez que se han encontrado los caracteres:
antes de que esto se consiga, que es cuando ningún valor de
probabilidad pudo calcularse sobre el modelado estadístico, se hace
pasar una probabilidad fija al codificador aritmético.
Estos y otros aspectos de la invención se
explicarán más detenidamente en lo sucesivo en la descripción de
figuras, en las que
la figura 1a muestra un diagrama de circuitos de
un codificador sin pérdidas y la figura 2a muestra un diagrama de
circuitos de un decodificador correspondiente, que usan predicción
lineal y codificación aritmética,
la figura 2 muestra un ejemplo de probabilidad
p_{0} de una predicción correcta como función de la salida |Z|
del filtro de predicción,
la figura 3 muestra un ejemplo de una señal
codificada, mostrando el número de bits transmitidos en caso de:
- (a)
- no codificación (línea discontinua), (b) todos los bits codificados usando la tabla de probabilidades (línea continua) y (c) para los primeros 128 bits, la salida de la tabla de probabilidades se reemplaza por p_{0} = p_{1} = 1/2 (línea quebrada), y cuando resulte que el reemplazo mejore el índice de compresión
la figura 4 muestra otro ejemplo de una señal
codificada, mostrando el número de bits transmitidos en caso de:
- (a)
- no codificación (línea punteada), (b) todos los bits codificados usando la tabla de probabilidades (línea continua) y (c) para los primeros 128 bits, la salida de la tabla de probabilidades se reemplaza por p_{0} = p_{1} = 1/2 (línea quebrada), y cuando resulte que el reemplazo empeore el índice de compresión
la figura 5a muestra un diagrama de circuitos de
un codificador sin pérdidas según la invención y la figura 5b
muestra un diagrama de circuitos de un decodificador
correspondiente, ambos presentando un medio para reemplazar la
probabilidad según se proporciona por la tabla de probabilidades
(p(|.|)),
la figura 6a muestra el codificador sin pérdidas
de la figura 5a incluido en un transmisor, que toma forma de
aparato de grabación, y la figura 6b muestra el decodificador sin
pérdidas incluido en un receptor, que toma forma de un aparato de
reproducción.
El proceso de codificación y decodificación sin
pérdidas, por ejemplo de señales de audio con sobremuestreo de 1
bit, se explicará brevemente de aquí en adelante por medio de la
figura 1, que muestra una realización del aparato codificador
aritmético en la figura 1a, y muestra una realización del aparato
decodificador aritmético en la figura 1b.
La codificación sin pérdidas en el aparato de la
figura 1a se realiza sobre partes aisladas (tramas) de la señal de
audio. Una longitud típica de este tipo de tramas es de 37632 bits.
Los dos posibles valores de bit de la señal F de entrada, "1"
y "0", representan los valores de muestra +1 y -1
respectivamente. Para cada trama, el conjunto de coeficientes para
el filtro de predicción z^{-1}.A(z) se determina, por
ejemplo, por el método de autocorrelación. El signo de la señal de
salida del filtro, Z, determina el valor del bit F_{p} predicho,
mientras que la magnitud de la señal de salida del filtro, Z, es una
indicación de la probabilidad de que la predicción es correcta. Una
predicción correcta, o F = F_{p}, es equivalente a E = 0 en la
señal E residual. El contenido de la tabla de la probabilidad,
p(|.|), se diseña para cada trama de tal manera que para
los valores posibles de Z, p_{0} es la probabilidad de que E = 0.
En la figura 2 se muestra un contenido típico de la tabla de
probabilidades. Para valores pequeños de |Z| la probabilidad de
una predicción correcta es cercana a 0,5, y para valores grandes de
|Z| la probabilidad de una predicción correcta es cercana a 1.0
Claramente, la probabilidad de una predicción incorrecta, F \neq
F_{p} o E = 1, es p_{1} = 1 - p_{0}.
El codificador (AC Enc.) aritmético, en el
aparato de la figura 1a, codifica la secuencia de bits de E de tal
manera que el código (D) necesita menos bits. Para esto, el
codificador aritmético usa la probabilidad de que el bit n de la
señal E, E[n], presente un valor concreto. El número de bits
para codificar el bit E[n]=0 es:
(Eq. 1)d_{n} =
- ^{2}log(P_{0}) +
\varepsilon(bits)
lo que prácticamente no es más de
un bit, ya que p_{0} \geq 1/2 (véase la figura 2). El número de
bits para codificar el bit E[n]=1
es:
(Eq. 2)d_{n} =
- ^{2}log(P_{1}) + \varepsilon = -
^{2}log(1-P_{0}) + \varepsilon
(bits)
lo que no es menor de 1 bit. La
\varepsilon en ambas ecuaciones representa el comportamiento no
óptimo del codificador aritmético, pero puede olvidarse en la
práctica.
Una predicción correcta (E[n]=0) tiene
como resultado menos de 1 bit, y una predicción incorrecta
(E[n]=1) tiene como resultado más de un bit en el código
(D). La tabla de probabilidades se diseña de tal manera que en el
promedio para la trama completa, el número de bits para el código D
sea mínimo.
Además del código D, también los coeficientes
del filtro de predicción y el contenido de la tabla de
probabilidades han de transmitirse desde el codificador al
decodificador.
En el aparato decodificador de la figura 1b, se
implementa exactamente el inverso del proceso del codificador de
esta manera creando un sistema de codificación sin pérdidas. El
decodificador (AC Dec.) aritmético está provisto con las
probabilidades idénticas a como lo estaba el codificador aritmético,
para recuperar los valores correctos de la señal E. Por tanto, el
decodificador contiene el mismo filtro de predicción y la misma
tabla de probabilidades que el codificador.
Ahora puede identificarse el problema resuelto
por la presente invención. Aunque tanto el filtro de predicción
como la tabla de probabilidades se diseñen de tal manera que su
rendimiento en promedio sea óptimo, su rendimiento local puede ser
malo. Un ejemplo de esto es el comienzo de una trama en el que el
filtro de predicción no tiene muestras concretas disponibles para
predecir la siguiente muestra. Por tanto, la señal de salida del
filtro de predicción no siempre es un indicador fiable de la
probabilidad de una predicción correcta.
Esto se explicará más detenidamente con
referencia a la figura 3. La línea continua en la figura 3 es el
número de bits de las palabras código D necesario para codificar
los primeros n bits de la señal E. La línea discontinua da el
número de bits de las palabras código D en caso de que no exista
compresión. Para codificar los primeros 1000 bits de la señal E,
solamente se necesitan unos 500 bits en las palabras código D. Sin
embargo, para los 100 primeros bits de la misma señal E se
necesitan unos 170 bits en las palabras código D. En el segundo
caso de hecho se necesitan más bits para el código que para la señal
original. En la figura 4 se muestran las mismas cantidades para
otra trama, en la que no se encuentra ningún problema en la
codificación de los primeros 100 bits de la señal E. También puede
suceder que el rendimiento de la codificación sea malo en otros
lugares indiferentes al comienzo de la trama. En ese tipo de casos
es mejor transmitir los bits originales de E que la versión
codificada D.
El problema ahora es fusionar las palabras
código D con partes de la señal original E de tal manera que el
decodificador pueda recuperar los datos correctamente. Esto se ha
resuelto de la siguiente manera.
A partir de las ecuaciones eq. 1 y eq. 2 puede
observarse que para p_{0} = 1/2 el número de bits de las palabras
código, D, es: d_{n} \approx -^{2}log(1/2) = 1. Esto
significa que para el índice de compresión del codificador sin
pérdidas prácticamente no supone diferencia si un único bit de E se
transmite directamente o codificado con probabilidad p_{0} = 1/2.
Así, si para la parte de la señal E en la que la predicción tiene
un rendimiento malo, la probabilidad proporcionada por la tabla de
probabilidades se reemplaza por el valor 1/2, se mejora el índice
de compresión. Según este enfoque no hay problema en fusionar las
palabras código D con partes de la señal original E.
En la figura 3 y figura 4, la línea quebrada da
el número de bits de las palabras código D en caso de que los
primeros 128 bits (esto es, el orden de predicción) se codifiquen
con la probabilidad p_{0} = p_{1} = 1/2. En el caso de la
figura 3, el índice de compresión mejora, y en el caso de la figura
4 el índice de compresión empeora. Estos dos ejemplos muestran la
necesidad de hacer seleccionable el reemplazo de la probabilidad
proporcionada por la tabla de probabilidades para los primeros bits
de una trama. Esto puede indicarse mediante un único bit en los
datos de control que se transmiten del codificador al
decodificador.
El número de bits, al principio de una trama
para lo que la predicción tiene un peor rendimiento, y para lo que
es mejor reemplazar la probabilidad proporcionada por la tabla de
probabilidades, depende del orden del filtro de predicción. El
número de bits real para los que es mejor reemplazar la probabilidad
puede transmitirse explícitamente desde el codificador al
decodificador. También es posible vincular este número al orden de
predicción, por ejemplo que sea idéntico al orden de predicción o
una fracción conocida del orden de predicción.
Hay muchos métodos adecuados para identificar un
primer lugar en cualquier otra parte de la trama en la que la
predicción tiene un rendimiento peor, y para el que es mejor
reemplazar la probabilidad proporcionada por la tabla de
probabilidades. Como ejemplo, tanto el índice del primer bit como el
número total de bits para los que la probabilidad proporcionada por
la tabla de probabilidades se reemplaza, pueden especificarse en
los datos de control que se transmiten desde el codificador hasta el
decodificador.
Para identificar un siguiente lugar en la trama
en el que la predicción tiene un rendimiento peor, y para el que es
mejor reemplazar la probabilidad proporcionada por la tabla de
probabilidades, puede usarse el mismo método que para el primer
lugar. Sin embargo, puede ser ventajoso identificar el comienzo de
este siguiente lugar no en términos absolutos, sino relativos al
lugar previo en el que era mejor reemplazar la probabilidad
proporcionada por la tabla de probabilidades. En la figuras 5a y 5b
se muestra que puede usarse un multiplexor para reemplazar la señal
de probabilidad.
Puede ser ventajoso para el índice de compresión
del codificador sin pérdidas, reemplazar la probabilidad
proporcionada por la tabla de probabilidades con un valor distinto
del valor 1/2. En ese caso el valor real tiene que transmitirse
desde el codificador al decodificador de algún modo.
La decisión de si la probabilidad proporcionada
por la tabla de probabilidades debería reemplazarse para mejorar el
radio de compresión puede tomarse sin codificar los datos en
realidad. Puede determinarse qué decisión es óptima sobre la base de
las ecuaciones 1 y 2.
La figura 6a muestra una realización de un
aparato de transmisión en forma de aparato de grabación. El aparato
de grabación comprende el aparato de compresión de datos mostrado en
la figura 5a. El aparato de grabación comprende además una unidad
106 de escritura para escribir la señal de información comprimida de
datos en una pista sobre el soporte 108 de grabación. En el
presente ejemplo, el soporte 108 de grabación es un soporte de
grabación magnético de manera que la unidad 106 de escritura
comprenda al menos un cabezal 110 magnético para escribir la señal
de información comprimida de datos en el soporte 108 de grabación.
El soporte de grabación puede ser no obstante un soporte de
grabación óptico, tal como un disco de CD o un disco 108' de
DVD.
La transmisión a través de un medio de
transmisión, tal como un enlace de radiofrecuencia o un soporte de
grabación, necesita generalmente una codificación con corrección de
errores y una codificación de canal llevadas a cabo sobre la señal
de información comprimida de datos a transmitir. La figura 6a
muestra tales etapas de procesamiento de señal. La disposición de
grabación de la figura 6a comprende por tanto un codificador 102
con corrección de errores, muy conocido en la técnica, y un
codificador 104 de canal, también muy conocido en la técnica.
La figura 6b muestra el aparato de expansión de
datos de la figura 5b, incorporado a un aparato receptor que toma
forma de aparato de reproducción. El aparato de reproducción además
comprende una unidad 112 2 de lectura para leer la señal de
información comprimida de datos desde una pista sobre el soporte 108
de grabación. En el presente ejemplo, el soporte 108 de datos es un
soporte de datos magnético de forma que la unidad 112 de lectura
comprende al menos un cabezal 114 magnético para leer la señal de
información comprimida de datos desde el soporte 108 de grabación.
El soporte de grabación puede ser no obstante un soporte de
grabación óptico, tal como un disco de CD o un disco 108' de
DVD.
Tal como se ha explicado anteriormente, la
transmisión a través de un medio de transmisión, tal como un enlace
de radiofrecuencia o un soporte de grabación, necesita generalmente
una codificación con corrección de errores y una codificación de
canal llevadas a cabo sobre la señal de información de n niveles
comprimida de datos a transmitir, de forma que una decodificación
de canal y corrección de errores correspondientes puedan llevarse a
cabo en recepción. La figura 6b muestra las etapas de procesamiento
de señal de la decodificación de canal y la corrección de errores
llevadas a cabo sobre la señal recibida, recibida por los medios 112
de lectura. La disposición de reproducción de la figura 6b
comprende por tanto un decodificador 116 de canal, muy conocido en
la técnica, y una unidad 118 de corrección de errores, también muy
conocida en la técnica, para obtener una réplica de la señal de
información comprimida de datos.
Mientras que la invención se ha descrito con
referencia a las realizaciones favoritas de la misma, ha de
entenderse que no son ejemplos limitativos. De esta manera, varias
modificaciones pueden resultar evidentes para los expertos en la
técnica, sin desviarse del alcance de la invención tal como se
expone en las reivindicaciones.
A modo de ejemplo, el sistema descrito
anteriormente trataba sólo con señales de dos niveles. En esa
situación se necesita una señal de probabilidad en forma de un
valor de probabilidad único para codificar cada símbolo. La señal
de probabilidad generada por la unidad de generación de señales de
probabilidad, indicada por (p|.|), se sustituyó por una señal de
probabilidad igual a 1/2. La presente idea no obstante es también
aplicable en caso de señales multinivel. La señal de probabilidad
en forma del valor p=½ debería reemplazarse entonces por otra señal
de probabilidad que sea óptima para esa situación. Un ejemplo: para
codificar una señal de N niveles en el codificador aritmético, se
necesita una señal de probabilidad en forma de N-1
valores de probabilidad para suministrar a la entrada de señal de
probabilidad del codificador aritmético. La señal de probabilidad
para reemplazar la señal de probabilidad generada por la unidad de
generación de señales de probabilidad, indicada por p(|.|),
podría ser tal que todos los dichos N-1 valores de
probabilidad sean igual a 1/N.
Claims (36)
1. Aparato codificador aritmético para codificar
aritméticamente una señal (F) de información digital, consistiendo
la señal de información digital en una secuencia de símbolos
divididos en tramas, comprendiendo:
- -
- medios de entrada para recibir la señal (F) de información digital,
- -
- medios de filtros de predicción (z^{-1}A(z)) para derivar una versión (Z) predicha de dicha señal de información digital desde dicha señal (F) de información digital, comprendiendo los medios de filtros de predicción un filtro de predicción para derivar una señal de predicción de múltiples valores desde dicha señal de información digital, y medios de cuantificación para cuantificar dicha predicción de múltiples valores para obtener dicha versión predicha de dicha señal de información digital,
- -
- medios (\oplus) de combinación de señales para combinar la señal (F) de información digital y dicha versión (Z) predicha de la señal de información digital, para obtener una señal residual,
- -
- un codificador (AC Enc.) aritmético presentando una primera entrada para recibir una señal (E) de entrada, siendo dicha señal (E) de entrada dicha señal residual, una segunda entrada para recibir una señal (Po) de probabilidad, y una salida para suministrar una señal (D) de salida, estando el codificador aritmético adaptado para llevar a cabo una etapa de compresión de datos sobre la señal de entrada en respuesta a dicha señal de probabilidad para obtener una versión de datos comprimidos de la señal de entrada, y para suministrar la versión de datos comprimidos de la señal de entrada a la salida,
- -
- medios (p(|.|)) de generación de señales de probabilidad para generar dicha señal (Po) de probabilidad para dicho codificador (AC Enc.) aritmético desde dicha señal de predicción de valores múltiples,
- -
- medios para conmutar el codificador aritmético (AC Enc) a un modo de codificación para codificar uno o más símbolos de la señal (E) de entrada en los símbolos correspondientes de una señal (D) de salida, que son sustancialmente idénticos a dichos símbolos de la señal de entrada, estando dichos medios de conmutación adaptados para conmutar el codificador aritmético a dicho modo de codificación, como si se aplicara a dicho codificador aritmético una señal (1/2) de probabilidad predeterminada y fija,
caracterizado
porque
dichos medios de conmutación comprenden medios
de reemplazo para reemplazar la señal (Po) de probabilidad al
codificador aritmético, y para aplicarle dicha señal (1/2) de
probabilidad predeterminada y fija a dicho codificador aritmético
para codificar dichos uno o más símbolos de la señal (E) de entrada
al principio de una trama para un número de símbolos vinculados al
orden del filtro de predicción.
2. Aparato codificador aritmético según la
reivindicación 1, caracterizado porque los medios de
reemplazo se adaptan para reemplazar la señal (Po) de probabilidad
al principio de la trama si dicho reemplazo supone una mejora en el
índice de compresión.
3. Aparato codificador aritmético según las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los medios de
reemplazo se adaptan para reemplazar además la señal (Po) de
probabilidad en otro lugar de la trama, si dicho reemplazo supone
una mejora en el índice de compresión.
4. Aparato codificador aritmético según la
reivindicación 1, caracterizado porque la señal (E) de
entrada es una señal digital de n niveles, y los medios de reemplazo
se adaptan para aplicar una señal de probabilidad, comprendiendo
dicha señal de probabilidad al menos un valor de probabilidad igual
a 1/n, a dicho codificador (AC Enc.) aritmético para codificar los
uno o más símbolos en la señal de entrada.
5. Aparato codificador aritmético según la
reivindicación 4, caracterizado porque n = 2.
6. Aparato codificador aritmético según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque dichos medios de reemplazo comprenden medios multiplexores
(MUX) acoplados entre dichos medios (p(|.|)) de generación
de señales de probabilidad y dicha segunda entrada del codificador
(AC Enc.) aritmético, estando dichos medios multiplexores adaptados
para multiplexar dicha señal (1/2) de probabilidad predeterminada
hacia su salida en respuesta a una señal (control) de control, para
permitir la codificación de dichos uno o más símbolos en la señal
(E) de
entrada.
entrada.
7. Aparato codificador aritmético según la
reivindicación 1, caracterizado porque el número de símbolos
es igual al orden del filtro de predicción o a una fracción conocida
del mismo.
8. Aparato codificador según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además
comprende medios (102) de codificación con corrección de errores
para llevar a cabo una codificación con corrección de errores sobre
la señal (D) de salida del codificador (AC Enc.) aritmético y/o
medios (104) de codificación de canal para llevar a cabo una etapa
de codificación de canal sobre dicha señal de salida para permitir
la transmisión de la señal de salida a través de un medio de
transmisión.
9. Aparato codificador aritmético según la
reivindicación 8, caracterizado porque comprende medios para
transmitir datos de control.
10. Aparato codificador aritmético según la
reivindicación 9, caracterizado porque los datos de control
comprenden un bit indicativo de si la señal (Po) de probabilidad ha
sido reemplazada durante la codificación al principio de la
trama.
11. Aparato codificador aritmético según la
reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque los datos de
control comprenden el número de símbolos para los que la señal (Po)
de probabilidad ha sido reemplazada durante la codificación al
principio de la trama.
12. Aparato codificador aritmético según las
reivindicaciones 9, 10 u 11, caracterizado porque los datos
de control comprenden un índice del primer símbolo y un número de
símbolos para los que la señal (Po) de probabilidad se ha
reemplazado durante la codificación en otro lugar de la trama.
13. Aparato codificador aritmético según la
reivindicación 8, caracterizado porque el medio de
transmisión es un soporte (108) de grabación, tal como un soporte
de grabación óptico o magnético, y porque el aparato comprende
además medios (110) de escritura para escribir la señal (D) de
salida sobre dicho soporte de grabación.
14. Aparato codificador aritmético según la
reivindicación 13, caracterizado porque comprende además
medios de conversión para grabar una señal que es representativa de
la señal de control (control) sobre el soporte (108) de
grabación.
15. Método de codificación aritmética para
codificar aritméticamente una señal (F) de información digital,
señal de información digital que consiste en una secuencia de
símbolos divididos en tramas, comprendiendo el método las etapas
de
- -
- recibir la señal (F) de información digital
- -
- derivar una versión (Z) predicha de dicha señal de información digital desde dicha señal (F) de información digital, comprendiendo la derivación de una señal de predicción de valores múltiples desde dicha señal de información digital, y cuantificando dicha predicción de valores múltiples para obtener dicha versión predicha de dicha señal de información digital,
- -
- combinar la señal (F) de información digital y dicha versión (Z) predicha de la señal de información digital para obtener una señal residual,
- -
- llevar a cabo una etapa de compresión de datos en un codificador (AC Enc.) aritmético sobre una señal (E) de entrada, siendo dicha señal de entrada la dicha señal residual, en respuesta a una señal (Po) de probabilidad para obtener una versión de datos comprimidos de la señal de entrada,
- -
- suministrar la versión de datos comprimidos de la señal de entrada a una salida
- -
- generar dicha señal (Po) de probabilidad para dicha etapa de codificación aritmética desde dicha señal de predicción de valores múltiples,
- -
- conmutar el codificador (AE Enc.) aritmético a un modo de codificación para codificar uno o más símbolos de la señal (E) de entrada en los símbolos correspondientes de una señal (D) de salida, que son sustancialmente idénticos a dichos símbolos de la señal de entrada, como si se aplicara a dicho codificador aritmético una señal (1/2) de probabilidad predeterminada y fijada,
caracterizado
porque
dicha etapa de conmutación comprende reemplazar
la señal (Po) de probabilidad al codificador (AC Enc.) aritmético,
y aplicar dicha señal (1/2) de probabilidad predeterminada y fijada
a dicho codificador aritmético para codificar dichos uno o más
símbolos de la señal (E) de entrada al principio de una trama, para
un número de símbolos vinculados al orden del filtro de
predicción.
16. Método de codificación aritmética según la
reivindicación 15, caracterizado por el reemplazo de la
señal (Po) de probabilidad al principio de la trama si dicho
reemplazo supone una mejora en el índice de compresión.
17. Método de codificación aritmética según las
reivindicaciones 15 ó 16, caracterizado por reemplazar además
la señal (Po) de probabilidad en otro lugar de la trama, si dicho
reemplazo supone una mejora en el índice de compresión.
\newpage
18. Método de codificación según la
reivindicación 15, caracterizado porque el método además
comprende la etapa de grabación de la señal de salida sobre un
soporte (108) de grabación, tal como un soporte de grabación óptico
o magnético.
19. Método de codificación según la
reivindicación 18, que comprende además la etapa de grabación de
datos de control sobre el soporte (108) de grabación.
20. Soporte (108) de grabación que presenta
sobre el mismo la señal de salida grabada con el método según la
reivindicación 18.
21. Soporte (108) de grabación que presenta
sobre el mismo la señal de salida y los datos de control grabados
con el método según la reivindicación 19.
22. Soporte (108) de grabación según la
reivindicación 21, caracterizado porque los datos de control
comprenden un bit indicativo de si la señal (Po) de probabilidad se
ha reemplazado durante la codificación al principio de la trama.
23. Soporte (108) de grabación según las
reivindicación 21 ó 22, caracterizado porque los datos de
control comprenden el número de símbolos para los que la señal (Po)
de se ha reemplazado durante la codificación al principio de la
trama.
24. Soporte (108) de grabación según las
reivindicaciones 21, 22 ó 23, caracterizado porque los daros
de control comprenden un índice del primer símbolo y un número de
símbolos para los que la señal (Po) de probabilidad se ha
reemplazado durante la codificación en otro lugar de la trama.
25. Aparato de decodificación aritmética para
decodificar aritméticamente una señal (D) de información digital
codificada en una señal (F) de información digital, consistiendo la
señal de información digital en una secuencia de símbolos divididos
en tramas, comprendiendo
- -
- medios de entrada para recibir la señal (D) de información digital aritméticamente codificada,
- -
- un decodificador (AC Dec.) aritmético presentando una primera entrada para recibir la señal (D) de información codificada aritméticamente, una segunda entrada para recibir una señal (Po) de probabilidad, y una salida para suministrar una señal (E) de salida, estando el decodificador aritmético adaptado para llevar a cabo una etapa de expansión de datos sobre la señal de información digital codificada aritméticamente, en respuesta a dicha señal de probabilidad, para obtener dicha señal de salida,
- -
- medios (p(|.|)) de generación de señales de probabilidad para generar dicha señal de probabilidad para dicho decodificador (AC Dec.) aritmético,
- -
- medios (z^{-1}A(z)) de filtros de predicción para derivar una versión (Z) predicha de dicha señal de información digital desde dicha señal (F) de información digital, que comprenden un filtro de predicción para derivar una señal de predicción de valores múltiples desde dicha señal de información digital, y medios de cuantificación para cuantificar dicha señal de predicción de valores múltiples para obtener dicha versión predicha de dicha señal de información digital, estando dichos medios (p(|.|)) generadores de señales de probabilidad adaptados para derivar dicha señal (Po) de probabilidad desde dicha señal de predicción de valores múltiples.
- -
- medios (\oplus) de combinación de señales para combinar la señal (E) de salida y dicha versión (Z) predicha de la señal de información digital para obtener una señal (F) de información digital.
- -
- medios de salida para suministrar dicha señal (F) de información digital,
- -
- medios para conmutar el decodificador (AC Dec.) aritmético a un modo de decodificación para decodificar uno o más símbolos en la señal (D) de información digital codificada aritméticamente en símbolos correspondientes de la señal de salida, que son sustancialmente idénticos a dichos símbolos de la señal de información digital codificada aritméticamente,
estando dichos medios de
conmutación adaptados para conmutar el decodificador aritmético a
dicho modo de decodificación, como si se aplicara a dicho
decodificador aritmético una señal (1/2) de probabilidad
predeterminada y
fijada.
caracterizado porque
dichos medios de conmutación comprenden medios
de reemplazo para reemplazarle la señal de probabilidad al
decodificador (AC Dec.) aritmético, y para aplicar dicha señal (1/2)
de probabilidad predeterminada y fijada a dicho decodificador
aritmético para decodificar dichos uno o más símbolos de la señal
(D) de información digital codificada aritméticamente, al inicio de
una trama para un número de símbolos vinculados al orden del filtro
de predicción.
26. Aparato de decodificación aritmética según
la reivindicación 25, caracterizado porque los medios de
entrada se adaptan para recibir también datos de control.
27. Aparato de decodificación aritmética según
la reivindicación 26, caracterizado porque los medios de
reemplazo se adaptan para reemplazar la señal (Po) de probabilidad
al principio de la trama dependiendo de un bit presente en los
datos de control que indica si la señal de probabilidad se ha
reemplazado durante la codificación al principio de la trama.
28. Aparato de decodificación aritmética según
las reivindicaciones 26 ó 27, caracterizado porque los
medios de reemplazo se adaptan para reemplazar la señal (Po) de
probabilidad al principio de la trama para un número de símbolos
para los que la señal de probabilidad se ha reemplazado durante la
codificación, estando especificado el número de símbolos en los
datos de control.
29. Aparato de decodificación aritmética según
las reivindicaciones 26, 27 ó 28, caracterizado porque los
medios de reemplazo se adaptan para reemplazar además la señal (Po)
de probabilidad en otro lugar de la trama, si en los datos de
control comprenden un índice del primer símbolo y un número de
símbolos para los que la señal de probabilidad se ha reemplazado
durante la codificación en dicho otro lugar de la trama.
30. Aparato de decodificación aritmética según
cualquier de las reivindicaciones 25 a 33, caracterizado
porque la señal (E) de salida es una señal digital de n niveles y
porque los medios de reemplazo se adaptan para aplicar una señal de
probabilidad, comprendiendo dicha señal de probabilidad al menos un
valor de probabilidad igual a 1/n, a dicho decodificador para
decodificar los uno o más símbolos en la señal (D) de información
digital codificada.
31. Aparato de decodificación aritmética según
la reivindicación 30, caracterizado porque n = 2.
32. Aparato de decodificación aritmética según
cualquiera de las reivindicaciones 25 a 31, caracterizado
porque dichos medios de reemplazo comprenden medios (MUX)
multiplexores acoplados entre dichos medios (p(|.|))
generadores de señales de probabilidad y dicha segunda entrada del
decodificador (AC Dec.) aritmético, estando adaptados dichos medios
multiplexores para multiplexar dicha señal (1/2) de probabilidad
predeterminada a su salida, en respuesta a una señal (control) de
control, para permitir la decodificación de dichos uno o más
símbolos en la señal (D) de información digital codificada.
33. Aparato de decodificación aritmética según
la reivindicación 25, caracterizado porque el número se
símbolos es igual al orden del filtro de predicción, o a una
fracción conocida del mismo.
34. Aparato de decodificación aritmética según
cualquiera de las reivindicaciones 25 a 33, caracterizado
porque comprende además medios (118) de corrección de errores, para
llevar a cambo una corrección de errores sobre la señal (D) de
información digital codificada, y/o medios (116) de decodificación
de canal para llevar a cabo una etapa de decodificación de canal
sobre la dicha señal de información digital codificada, previa al
suministro de la señal de información digital codificada a dicha
primera entrada del decodificador (AC Dec.) aritmético.
35. Aparato de decodificación aritmética según
la reivindicación 34, caracterizado porque el aparato
comprende además medios (114) de lectura para leer la señal (D) de
información digital codificada desde un soporte (108) de grabación,
tal como un soporte de grabación óptico o magnético.
36. Sistema que comprende un soporte de
grabación según la reivindicación 20 y un aparato de decodificación
aritmética según la reivindicación 25.
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