JP2004507019A - エラーをコンシールする方法および構成 - Google Patents

Abstract

１ビットのビットストリームｘ（ｎ）をフィルタリングする低域通過フィルタ（Ｆ）を備えた該１ビットのビットストリームｘ（ｎ）においてエラーをコンシールする方法であって、エラー（ＥＦ）の間に低域通過フィルタリングされた信号は信号ｕ（ｎ）の低周波近似（Ｊ）によって置換され、次に、その信号をΣΔ−変調器（ＳＯ）によって再生成された１ビットのビットストリームｙ（ｎ）に変換される。エラーの無い間に元のビットストリームｘ（ｎ）は出力され、エラーの間にΣΔ−変調器（ＳＤ）から得られた再生成されたビットストリームｙ（ｎ）は元のビットストリームｘ（ｎ）とビット同期化（ＳＵ）される。

Description

【０００１】
本発明はデジタル情報信号においてエラーをコンシールする（ｃｏｎｃｅａｌ）方法に関する。これに関する方法は、例えば、米国特許第５．７１５．３１２に開示されているものがある。
【０００２】
通常、デジタル情報信号が記憶媒体に記憶される場合には、その記憶媒体もエラー修正コード（ｅｒｒｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ）を備え、それにより情報信号において発生し得るエラーに対し、より健全に（ｒｏｂｕｓｔ）に媒体を回復させる。しかし、時には、エラー修正に失敗し、残存する失敗（ｆａｉｌｕｒｅ）は少なくとも１フレームまたは多くのフレームに亘って延び得る。このような失敗は、例えば、１／７５秒またはそれ以上の失敗の持続時間のために、非常に問題である。エラーをコンシールする技術は、隣接するダメージを受けていないフレームからの信号によって信号のうちのダメージを受けた領域を代替しようとする。
【０００３】
本発明の目的は、１ビットのビットストリーム信号（ｓｉｎｇｌｅ ｂｉｔ ｂｉｔｓｔｒｅａｍ ｓｉｇｎａｌ）におけるエラーをコンシールする方法を提供することである。このような信号のフォーマットは、例えば、スーパーオーディオ・コンパクト・ディスク（Ｓｕｐｅｒ Ａｕｄｉｏ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ（ＳＡ−ＣＤ））に適用され、従って、本発明による方法は、デジタル情報信号（ｄｉｇｉｔａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ）が１ビットのビットストリームであることを特徴とし、並びに、該方法が、１ビットのビットストリームを低周波の内容で構成するために１ビットのビットストリームに低域通過フィルタリングを施し、エラーの間には低周波の内容（ｃｏｎｔｅｎｔｓ）を挿入し、エラーの前および／または後には低周波の内容（ｃｏｎｔｅｎｔｓ）を用い、および、内挿後に得られた低周波信号を、ΣΔ−変調器（ΣΔ−ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）によって、コンシールされたエラーを伴う再生成された１ビットのビットストリームへ変換することを特徴とする。
【０００４】
この方法は、結果的に、１ビットデジタル信号のエラーコンシール（ｅｒｒｏｒ ｃｏｎｃｅａｌｍｅｎｔ）を安価かつ容易に実行できる。しかしながら、品質の基準（ｓｔａｎｄａｒｄ）はさほど高くない。該方法は、ΣΔ−変調器で一旦量子化された信号が第２のΣΔ−変調器において再度量子化される。特に、信号（例えば、オーディオ信号の場合には約１００ｋＨｚ）の正確な再生成に依然として重要であるより高い信号周波数において、複数回量子化することは信号の質の低下の原因となり最も高質の規格がもはや満たされないほどになってしまう。このような信号の質の劣化を防止するために、本発明に従った方法は、エラーの無い間に受信した１ビットのビットストリームを出力し、および、エラーが発生する間に再生成された１ビットのビットストリームを出力することによって、並びに、受信された１ビットのビットストリームにΣΔ−変調器をビットにおいて同期化（ｂｉｔ−ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇ）をすることによって、さらに特徴付けられ得る。１ビットのビットストリームが低域通過フィルタリングを施され、次に、第２の１ビットのビットストリームに再変調されたときに、その２つのビットストリームは、もはや一致せず、２つのビットストリームの間の切替えが可聴のクリックノイズ（ａｕｄｉｂｌｅ ｃｌｉｃｋｓ）の原因となる。これらのクリックノイズ（ｃｌｉｃｋｓ）を回避するためには、２つのビットストリームは、その２つのビットストリームが切替えの瞬間のあたりでほぼ等しくなることを確実にするために、ビット同期化（ｂｉｔ−ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ）がされなければならない。２つのビットストリームをビット同期化（ｂｉｔ−ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇ）する適切な方法は、同時継続の欧州特許出願．．．（ＩＤ６０２６０４）の出願人において開示されている。
【０００５】
本発明は、上述の方法を実施するための構成（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）にも関する。このような構成は、１ビットのビットストリームの内容（ｃｏｎｔｅｎｔｓ）を低周波で構成するための低域通過フィルタ、エラーの間に低周波の内容を信号の低周波近似で置換する（ｒｅｐｌａｃｉｎｇ）手段、および、内挿後に得られた低周波信号を、コンシールされたエラーを有する再生成された１ビットのビットストリームへ変換するためのΣΔ−変調器（ΣΔ−ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）をカスケード状（ｉｎ ｃａｓｃａｄｅ）に備えることで特徴付けられ得る。
【０００６】
その構成は、好ましくは、受信した１ビットのビットストリームをエラーの無い間に出力端子へ供給し、並びに、再生成された１ビットのビットストリームをエラーの発生する間に出力端子へ供給するスイッチング手段と、受信した１ビットのビットストリームへΣΔ−変調器を同期させる手段とによってさらに特徴付けられ得る。
【０００７】
本発明は添付図面に関連してされに説明される。
【０００８】
図１の構成は、コンパクトディスク記憶ユニットＳを備え、記憶された情報信号がそこから得られる。この信号は、圧縮されたフォーマットの１ビットデジタル信号であり、解読ユニット（ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｕｎｉｔ）Ｄにおいて解読される。このユニットは受信信号においてエラーの修正をも実行し、それによって、その出力において、修正されかつ圧縮されていない１ビットのビットストリームが得られる。ユニットＤは、信号のうちエラー修正を失敗した部分を特定するためのエラーフラッグ（ｅｒｒｏｒ ｆｌａｇ）ＥＦをも供給し、それらの部分は、可聴ひずみ（ａｕｄｉｂｌｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ）を回避しまたは最小化するためにコンシールされなければならない。
【０００９】
解読ユニットＤから得られた１ビットのビットストリームｘ（ｎ）は、例えば、６４×４４．１ｋＨｚのレートで＋１および−１ビットのストリームであり、かつ、その平均値は有用な低周波（音響）情報（ｔｈｅ ｕｓｅｆｕｌ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ （ａｕｄｉｏ） ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を表す。この情報は、デジタル低域通過フィルタＦによってビットストリームから抽出され、それは、好ましくは、５次（ｆｉｆｔｈ ｏｒｄｅｒ）であり、約１００ｋＨｚのカットオフ周波数を有する。この低周波信号はユニットＩへ供給される。ユニットＩは、エラーフラッグＥＦによって制御され、並びに、エラーの間に内挿によって得られうる元の信号の再構成により信号のダメージを受けた部分を元に戻す。好ましくは、内挿（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）は、信号レベルにおいて信号の不連続部におけるダメージを受けていない部分が回避されるようになされる。内挿の有用な情報としては、例えば、ＩＥＥＥ会報Ｖｏｌ８０、Ｎｏ２ｐ．ｐ．２８３−３０９、１９９２におけるＢ．Ｄ．ＲａｏおよびＫ．Ｓ．Ａｒｕｎによる“Ｍｏｄｅｌ Ｂａｓｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌｓ：Ａ Ｓｔａｔｅ Ｓｐａｃｅ Ａｐｐｒｏａｃｈ”という記事に記載された高調波修正方法（ｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｍｅｔｈｏｄ）がある。続いて、修正されたＬＦ−信号ｕ（ｎ）は、ΣΔ−変調器ＳＤによって新しい１ビットのビットストリームｙ（ｎ）へ変換される。
【００１０】
低域通過フィルタＦは、大き過ぎる高周波信号の要素からΣΔ−変調器の入力を解放する（ｆｒｅｅ）目的も有する。１ビットのビットストリームのうち大きなＨＦ信号の要素は、他方で、ΣΔ−変調器を誤動作させる原因となり、不安定になるであろう。従って、低域通過フィルタのカットオフ周波数を可能な限り低く、例えば、最高の音響周波数が約２０ｋＨｚとなるように、選択すればよいことがわかるであろう。しかしながら、２０ｋＨｚと１００ｋＨｚとの間の周波数は、それ自体は可聴ではないが、音の認識の忠実さ（ｔｈｅ ｆｉｄｅｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ）に依然として貢献することがわかった。従って、低域通過フィルタＦのカットオフ周波数は、好ましくは、約１００ｋＨｚに選択される。一方、これらのより高いＬＦ周波数は、ΣΔ−変調器ＳＤにおいてなんらかのひずみ（ノイズ）を引き起こすという欠点を有する。それによって、記憶媒体Ｓに記憶される前に１ビットのビットストリームへ既に変換された信号が１ビットのビットストリームへ二度目の変換を受けることを避けることは賢明である。これは図２の構成の目的である。
【００１１】
この構成において、図１の要素と一致する要素には同じ参照番号が与えられており、さらに説明することを不要とする。付加的に、この構成は、エラーフラッグＥＦによって制御され、エラーの無いときに元のビットストリームｘ（ｎ）をユニットＤから出力Ｏへ直接に接続するスイッチＳＷを備える。一方、エラーフラッグがセット（ｓｅｔ）されたときには、スイッチＳＷはΣΔ−変調器ＳＤの出力を出力Ｏへ接続する。それによって、元のビットストリームを第２のビットストリームに再変換することが回避される。
【００１２】
図２の構成においては、元のビットストリームｘ（ｎ）からΣΔ−変調器ＳＤのビットストリームｙ（ｎ）へのスイッチングおよびその逆のものが、可聴のクリックノイズ（ａｕｄｉｂｌｅ ｃｌｉｃｋｓ）の原因とならないことを確認するために対策が行われなければならない。通常、２つのビットストリームのビットは２つのビットストリームが全く同一のＬＦ情報を搬送している場合であっても通常等しくないので、このクリックノイズ（ｃｌｉｃｋｓ）は通常発生しないであろう。従って、ΣΔ−変調器のビットストリームｙ（ｎ）をユニットＤから受信したビットストリームｘ（ｎ）に同期させる必要がある。このために、図２の構成は、ΣΔ−変調器のデジタルＬＦ入力信号ｕ（ｎ）とユニットＤからの元のビットストリームｘ（ｎ）との情報を受信する同期化ユニットＳＵを備え、同期化ユニットＳＵはΣΔ−変調器の内部において１またはそれ以上の積分器の状態に用いられる修正信号εを発生する。同時継続の欧州特許出願（ＩＤ６０２６０４）の出願人が既に記述したとおり、この方法によって、ある数のビットの後に、ΣΔ−変調器のビットストリームは元のビットストリームとほぼ同期して動作することが達成される。例えば、元のビットストリームからΣΔ−変調器のビットストリームへのスイッチングの前に、ΣΔ−変調器は約５０００ビットの間に元のビットストリームへ同期化され、次に、スイッチＳＷがΣΔ−変調器の約４００００ビットを出力Ｏへ供給し、次に、エラーフラッグがリセット（ｒｅｓｅｔ）されたときに、スイッチＳＷは、５０００ビットがΣΔ−変調器へ接続されている間においてΣΔ−変調器が元のビットストリームに再度同期化されるまで維持され、次に、スイッチは出力Ｏをこの元のビットストリームへ再度接続する。
【００１３】
内挿器（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ）Ｉの計算力（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｅｆｆｏｒｔ）は、動作時に行われなければならないので集中的である（ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ）ことに注意されたい。内挿を簡単化しまたは回避するために、記憶媒体Ｓは、記憶媒体のどこかの特定の領域において、通常その媒体に記憶された高度に圧縮されたデータのイメージを含むことができる。この高度に圧縮されたイメージは、破線ＨＣを通してユニットＩへ供給され、通常の内挿の計算を補助しまたは置換するために使用され得る。同様の測定は図１の構成にいても実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った第１の構成の回路図。
【図２】本発明に従った第２の構成の回路図。

Claims (4)

1. デジタル情報信号においてエラーをコンシールする方法であって、
   前記デジタル情報信号は１ビットのビットストリームであり、
   当該方法は、前記１ビットのビットストリームの内容を低周波で構成するために前記１ビットのビットストリームに低域通過フィルタリングを施し、エラーの間には低周波の内容を前記１ビットのビットストリームの低周波近似と置換し、並びに、置換後に得られた低周波信号を、ΣΔ−変調器によって、コンシールされたエラーを伴う再生成された１ビットのビットストリームへ変換することを特徴とする方法。
2. エラーの無い間に受信した前記１ビットのビットストリームを出力し、および、エラーが発生する間の前記再生成された１ビットのビットストリームを出力すること、並びに、受信された前記１ビットのビットストリームに前記ΣΔ−変調器をビット同期化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 請求項１に記載の方法を実行する構成であって、
   当該構成は、前記１ビットのビットストリームの内容を低周波で構成するための低域通過フィルタと、エラーの間に低周波の内容を前記信号の低周波近似で置換するための手段と、置換後に得られた低周波信号を、コンシールされたエラーを伴う再生成された１ビットのビットストリームへ変換するΣΔ−変調器とをカスケード状に備えることを特徴とする構成。
4. 受信した前記１ビットのビットストリームをエラーの無い間に出力端子へ供給し、並びに、前記再生成された１ビットのビットストリームをエラーの発生する間に出力端子へ供給するスイッチング手段と、受信した１ビットのビットストリームへΣΔ−変調器を同期させる手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載の構成。