PL183167B1

PL183167B1 - Sposób odbioru kodowanego nie-PCM fonicznego strumienia bitowego i wielokanałowa aparatura odtwarzająca, zawierająca urządzenie do odbioru kodowanego nie-PCM fonicznego strumienia bitowego

Info

Publication number: PL183167B1
Application number: PL96347873A
Authority: PL
Inventors: Steenbrugge Bernard Van
Original assignee: Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2002-05-31
Also published as: DE69615826T2; HU229538B1; CN1179870A; US6076062A; EP0811295B1; HUP9801262A2; ATE206859T1; USRE44466E1; USRE44955E1; DE69615826D1; EP0811295A2; PL182469B1; HUP9801262A3; PL321707A1; KR100461211B1; WO1997021310A2; WO1997021310A3; JP3986084B2; JPH11500564A; KR19980702026A

Abstract

1. Sposób odbioru kodow anego nie-PC M fonicznego strum ienia bitow ego, w ydzielanego z analizow anego skladniow o strum ienia bito- wego, odczytywanego z cyfrowej plyty wizyjnej DVD poprzez interfejs z protokolem IEC 958, do w ykorzystania w w ielokanalow ej aparaturze odtw arzajacej, z n a m ie n n y ty m , ze w kolej- nych krokach odbiera sie analizow any strum ien bitow y ja k o sekw encje ram ek, z których kazda je s t dopasow ana do uzytecznego strum ienia bitow ego o zunifikow anej liczbie bitów da- nych, zapam ietuje sie kazda ram ke w posred- nim buforze ram kow ym , w ykryw a sie obecnosc lub nieobecnosc danych odnoszacych sie do konkretnego kanalu w yjsciow ego, a po w ykry- ciu, dekoduje sie i w yprow adza zdekodow ana inform acje dla konkretnego kanalu pod kon- tro la jednej lub w iecej odebranych serii przerw , reprezentujacych kolejna w ielokrot- nosc okresu sygnalu nie w ykryw ania, steruja- cego blokiem m askow ania. F IG . 8 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odbioru kodowanego nie-PCM fonicznego strumienia bitowego i wielokanałowa aparatura odtwarzająca, zawierająca urządzenie do odbioru kodowanego nie-PCM fonicznego strumienia bitowego. Strumień odczytuje się z cyfrowego uniwersalnego urządzenia płytowego w celu przekazywania po zanalizowaniu składniowym, za pośrednictwem interfejsu reagującego z protokołem IEC 958 do wykorzystania w wielokanałowym urządzeniu do odtwarzania dźwięku.

Standaryzacja cyfrowej płyty wizyjnej postępuje coraz szybciej. Osiągalny w skali przemysłowej układ SAA2502 dekodera MPEG jest w stanie dekodować zagęszczony sygnał foniczny odbierany w postaci strumienia bitowego. Współczesna technika MPEG2 dysponuje znormalizowanymi 5 kanałami, mianowicie: lewym, prawym, środkowym, lewym otaczającym, prawym otaczającym i ponadto kanałem uwypuklenia m. cz. (LEE - low frequency enhancement). Strumień bitowy MPEG2 dzieli się na ramki po 1152 próbki dla każdego z kanałów rzeczywistych, a działanie odtwarzacza sterowane jest w sposób nie zunifikowany na zasadzie poramkowej. Na przykład liczba kanałów rzeczywistych może się zmieniać i niektóre z nich lub wszystkie mogą generować ciszę.

183 167

Ogólny stan techniki został przedstawiony w następujących wcześniejszych dokumentach, z których wszystkie są co najmniej współwłasnością niniejszego zgłaszającego i zostają włączone niniejszym przez przywołanie:

Opis patentowy EP 0402973, zgłoszenie patentowe EP 0660540, odpowiadające opisowi patentowemu US 5323396 i zgłoszenia patentowe USA o numerach kol. 07/532462, 08/173850, 08/483009, 08/488318, 08/488322, 08/488536, (PHN13241) opisujące koder Musicam Layer 1 i dekoder sygnałów L i R, EP 0678226, odpowiadający zgłoszeniu USA nr 08/328999 (PHN14615) opisujący kodowanie i dekodowanie kanałów L. R i C oraz zgłoszenia patentowe USA o numerach kol. 08/032915, 08/180004, 08/427046, (PHQ93002), opisujące matrycowanie sygnałów L, R, C, SL i SR o zmniejszonej prędkości bitowej. Znany protokół według D2B jest ujawniony w opisie patentu USA 4429384, należącego do niniejszego Zgłaszającego. Znany protokół według I2S jest ujawniony w opisie patentu USA 4755817, należącego do niniejszego Zgłaszającego. Inny, znany protokół jest ujawniony w opisie patentu USA 5434862, należącego do właściciela niniejszego zgłoszenia.

W zgłoszeniu wzoru użytkowego (SPDIF) powyżej wymienionej uniwersalnej płyty cyfrowej, wymieniono dwie sub-ramki, z których każda równocześnie przenosi 32-bitowe słowa danych. Pozwala to na przekazywanie za pośrednictwem strumienia bitowego IEC 958 albo 2-kanałowej liniowej fonii PCM, albo zespołu naprzemiennych strumieni bitowych, lecz nie na obie te konfiguracje równocześnie. Norma IEC 958 określa szeroko wykorzystywany sposób wzajemnego łączenia się cyfrowego sprzętu akustycznego i kanałowego liniowego sprzętu PCM. Istnieje potrzeba umożliwienia przekazywania kodowanych nie-PCM strumieni bitowych do aplikacji powszechnego użytku w środowisku zgodnym z tym samym protokołem, zwłaszcza serii dotyczących pauz, dla przypadku, kiedy jeden lub więcej kanałów reprezentuje ciszę. W szczególności ziarnistość takiej reprezentacji pauz po stronie odbiorczej powinna być dostatecznie mała z punktu widzenia percepcji. Uzyskanie małej ziarnistości stanowi problem, a w znanych rozwiązaniach wspomniana ziarnistość może osiągać wartości dziesiątek milisekund.

Sposób odbioru kodowanego nie-PCM fonicznego strumienia bitowego, wydzielanego z analizowanego składniowo strumienia bitowego, odczytywanego z cyfrowej płyty wizyjnej DVD poprzez interfejs z protokołem IEC 958, do wykorzystania w wielokanałowej aparaturze odtwarzającej, według wynalazku wyróżnia się tym, że w kolejnych krokach odbiera się analizowany strumień bitowy jako sekwencję ramek, z których każda jest dopasowana do użytecznego strumienia bitowego o zunifikowanej liczbie bitów danych, zapamiętuje się każdą ramkę w pośrednim buforze ramkowym, wykrywa się obecność lub nieobecność danych odnoszących się do konkretnego kanału wyjściowego, a po wykryciu, dekoduje się i wyprowadza zdekodowaną informację dla konkretnego kanału pod kontrolą jednej lub więcej odebranych serii przerw, reprezentujących kolejną wielokrotność okresu sygnału nie wykrywania, sterującego blokiem maskowania.

Wielokanałowa aparatura odtwarzająca, zawierająca urządzenie do odbioru kodowanego nie-PCM fonicznego strumienia bitowego, wydzielanego z analizowanego składniowo strumienia bitowego odczytywanego z cyfrowej płyty wizyjnej DVD poprzez interfejs z protokołem IEC 958, według wynalazku wyróżnia się tym, że zawiera zespoły odbioru interfejsu IEC 958 zanalizowanego strumienia bitowego w postaci sekwencji ramek, z których każda mieści zunifikowaną liczbę bitów danych dla każdego z użytecznych strumieni bitowych, pośredni bufor ramkowy do zapamiętywania każdej ramki, zasilany przez zespoły odbioru, układ detekcyjny do wykrywania obecności lub nieobecności danych odnoszących się do konkretnego kanału wyjściowego, zasilany przez zespoły odbioru, układ dekodujący, którego wejście jest zasilane przez wyjście układu detekcyjnego, do realizacji dekodowania i doprowadzania zdekodowanej informacji dla konkretnego kanału do skojarzonego wyjścia akustycznego, i zespół maskujący, którego wejście jest zasilane przez wyjście układu detekcyjnego, zawierający wyjście sterujące, zasilające sterowane wyjście akustyczne, do sterowania blokiem maskowania na wyjściu akustycznym za pomocą jednej lub więcej odebranych serii przerw, reprezentujących kolejną wielokrotność okresu sygnału nie wykrywania.

183 167

Sposób według wynalazku zapewnia, między innymi, rozszerzenie istniejących protokołów dla umożliwienia przekazywania zakodowanych nie-PCM strumieni bitowych fonii do aplikacji powszechnego użytku w tym samym środowisku protokołowym.

W rozwiązaniu według niniejszego wynalazku ziarnistość w zakresie milisekundowym jest akceptowalna w większości obecnie występujących sytuacji.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania, został bliżej objaśniony na załączonym rysunku, na którym fig. 1 do 5 przedstawiają różne formaty informacji, fig. 6 przedstawia schemat blokowy odtwarzacza DVD połączonego z blokiem wielokanałowym MCJBox, fig. 7 schemat blokowy wielokanałowego dekodera fonicznego, fig. 8 - sieć działań cyfrowego procesora sygnałowego, fig. 9 - sieć działań sub-pasmowego filtru DSP, fig. 10 - schemat blokowy stacji nadawczej IEC 958, fig. 11 - schemat blokowy stacji odbiorczej IEC 958, a fig. 12 przedstawia sieć działań transmisji strumienia bitowego.

Dla lepszego wyjaśnienia opisu wynalazku na początku opisano różne formaty informacji, mogące znaleźć zastosowanie. Figura 1 przedstawia format IEC 958, który zgodnie z górną częścią rysunku stanowi kaskadowe połączenie ramek zgrupowanych w blokach po 192 ramki. Drugi diagram przedstawia każdą ramkę jako złożoną z dwóch sub-ramek. Pierwsza ramka bloku ma sub-ramki z oznaczeniem B (lewą) i W (prawą), wszystkie pozostałe ramki są oznaczone przez M. Trzeci diagram przedstawia budowę sub-ramki. Jak pokazano, ma ona czterobitową preambułę, cztery bity pomocnicze, cztery bity nie wykorzystywane, szesnaście bitów danych czyli strumienia bitowego, oraz cztery bity flagowe matów danych V, U, C, P. Bity flag mają następujące znaczenie: V wskazuje brak odchylenia od standardu, U oznacza domyślnie dane użytkownika jako „0”, C zawiera jeden bit słowa stanu kanału, P jest bitem parzystości dla bitów od 4 do 31. Para sub-ramek może zawierać jedno słowo PCM każdego z kanałów, lewego i prawego.

Według niniejszego wynalazku w przypadku zastosowań w sprzęcie powszechnego użytku, słowo stanu kanału jako złożone z C bitów ma znaczenie następujące: bit b0 o wartości 0 wskazuje fonię PCM powszechnego użytku, bit b1 o wartości 1 wskazuje próbki nie liniowe PCM, bity 8 do 15 zawierają kod kategorii. Ponadto, nagłówek MPEG wskazuje prędkość pobierania próbek fonicznych i rozmiar próbki w bitach.

Foniczne strumienie bitowe odczytywane z płyty DVD mogą zawierać luki, które mogą być spowodowane przerwami fonii, lub trikowym trybem pracy odpowiedniego źródła wizyjnego, jak na przykład przejście do wytwarzanego w trybie trikowym obrazu zamrożonego. Właściwie, podczas przekazywania serii przez IEC 958, luki te w strumieniu bitowym mogą pozostać nie wykorzystane lub też wypełnione seriami danych o typie danych „przerwa”, opisanym poniżej. Jeżeli luka pojawia się w warstwie 1 danych MPEG, lub w warstwach 2 bądź 3 danych, lub też w strumieniu danych fonicznych MPEG2 bez rozszerzenia, albo w danych MPEG2 z rozszerzeniem, luka będzie wypełniona sekwencją serii typu danych „przerwa”. Serie te mogą dlatego mieć minimalną dopuszczalną długość, odpowiadającą 32 okresom próbkowania. Korzystne jest, jeżeli ich liczba jest trzykrotnie większa, co odpowiada 96 okresom próbkowania, który stanowi rekurencję próbek LFE.

W tej płaszczyźnie interfejsowej jest możliwe równoczesne przenoszenie wielokanałowych zakodowanych nie-PCM strumieni danych, na przykład odnoszących się zarówno do głównej usługi fonicznej, jak i skojarzonej usługi fonicznej. W takim przypadku seria usługi skojarzonej pojawia się z wyprzedzeniem przed serią usługi głównej, z którąjest skojarzona.

Figura 2 przedstawia format serii otrzymany przez rozpakowanie informacji użytkownika, z bloku IEC 958, w sposób standardowy, lub raczej przed spakowaniem bloku IEC 958. Seria ma czas powtarzania zależny od liczby próbek fonicznych dla każdego kanału zakodowanego wewnątrz tej ramki. Każdy niewykorzystany bit między dwiema seriami jest ustawiany na zero. Każda seria ma cztery szesnastobitowe słowa preambuły, o następującym znaczeniu: Pa, Pb słowa synchronizacyjne, Pc seria informacyjna określona poniżej, Pd długość części treściowej w bitach. Następnie, seria zawiera pole treściowe i opcjonalnie zakończone jest przez wstawienie zer dla osiągnięcia określonego z góry formatu. Korzystna, choć nie obowiązkowa dolna granica liczby zer wypełniających wynosi 32. Część treściowa zawiera również nagłówek MPEG. Format zakodowanych jako nie-PCM strumieni bitowych umożli183 167 wia multipleksowane przenoszenie więcej niż jednego strumienia bitowego, przy czym seria może wypełniać przestrzeń dla zer wypełniających innych serii. Częstotliwość próbkowania powinna być jednakowa we wszystkich seriach. Pole Pc ma następujące kody:

Bity Pc	Wartość	Zawartość	Powtarzanie serii - liczba okresów próbkowania
0-4	0	Dane NULL	<4096
	1	Strumień AC-3	1536
	2	Stempel czasowy SMPTE
	3	Dane MPEG warstwy 1	384
	4	Dane MPEG warstw 2/3 lub	1152
		MPEG2 bez rozszerzenia
	5	MPEG2 z rozszerzeniem	1152
	6	PAUSE (pauza)	32 lub 96
	7	Dane ACX	1024
	8	Dane MPEG2 warstwy 1 małej prędkości próbkowania	384
	9	Dane MPEG2 warstw 2/3 małej prędkości próbkowania	1152
	10-31	Zarezerwowane

Zawartość dalszych bitów Pc jest nieistotna dla niniejszego wynalazku. Obecność stosunkowo krótkiej „przerwy” zapewnia otrzymanie niewielkiej wartości ziarnistości powodowanych przez nie interwałów „miękkiego wyciszenia”. Oznaczenie charakterystyk różnych typów serii wartościami 3,4, 5, 8,9, bitów Pc umożliwia skrajnie elastyczny sposób sterowania.

Figura 3 przedstawia ramkę podstawową warstwy 1 MPEG, która ma długość 384 okresów próbkowania (każdy z L i R). Dodatkowo zostały uwzględnione różne właściwości charakterystyczne formatu. Ramka podstawowa części treściowej warstwy 2/3 MPEG lub MPEG2 bez rozszerzenia ma ten sam kształt, ma długość 1152 zamiast 384 okresów próbkowania. MPEG2 umożliwia przenoszenie równolegle pięciu kanałów. W pewnych sytuacjach seria MPEG2 wymaga rozszerzenia, jak to przedstawiono na fig. 4.

Zatem ramka MPEG2 zawiera 1152 próbki dla każdego kodowanego kanału. Seria, jaką przedstawiono w najwyższym rzędzie, zaopatrzona jest w nagłówek preambuły, za którym następuje część treściowa, i który wypełniony jest bitami zerowymi. Liczba bitów w części treściowej wynosi do 36768 = 1152 x 32. Ponadto występują przynajmniej 32 zera wypełniające i 64 bity dla nagłówka Pa ... Pd. Strumienie bitowe zgodne z warstwą 2 MPEG danych są typ^u: albo zakodowane według warstwy 2 lub 3 MPEG2;

albo nawet są zakodowane zgodnie z „superramką” („superframe”) warstwy 1 MPEG2.

Seria z ramką foniczną składa się z synchronizowanych i połączonych jedna za drugą ramek, ramki podstawowej (kompatybilnej z MPEG) i ramki rozszerzenia. Na fig. 4, górny diagram A zawiera ramkę MPEG2 warstwy 2, z nagłówkiem MPEG, polem fonicznym MPEG, polem rozszerzeniowym MC (multichannel - wielokanałową) części 1, oraz z polem dla danych pomocniczych. Jeżeli rozszerzenie jest niezbędne, to włącza się zgodnie z drugim diagramem B format, który zawiera, w ramce rozszerzenia warstwy 2, nagłówek rozszerzenia

183 167 z następującą za nim częścią 2 rozszerzenia MC (MC extension part 2). Trzeci diagram C na tej figurze przedstawia formaty z pierwszych dwóch rysunków schematycznych, zsynchronizowane i połączone kaskadowo. Podobnie, czwarty diagram D z tej figury przedstawia ramkę podstawową MPEG2 z ramką rozszerzenia jako częścią treściową, znajdującą się wewnątrz reprezentowanego przez dolną strzałkę okresu powtarzania, wymagającą z kolei preambuły i zawierającą kończące zera ramki.

Zatem, synchronizm jest utrzymywany przy wykorzystaniu bloków po 32 okresy próbkowania na filtr sub-pasmowy. Z tego względu fig. 5 przedstawia serię danych typu „PAUSE” wewnątrz okresu powtarzania serii, zaznaczony strzałką dolną. Długość jego wynosi 1024 bity = 32 ramek IEC, powiększona o wstawione zera. Jak poprzednio, na wstępie dołączone są cztery wskaźniki Pa, Pb, Pc, Pd. Zawartość informacji użytkownika składa się w całości z zer. Inny i korzystny rozmiar serii dopuszcza 3 x 32 = 96 ramek. Ramka serii ma oczywiście zawartość sztuczną; w wersji dłuższej otrzymuje się lepszą synchronizację do właściwości LFE, która występuje co 96 ramek. Wskutek stosunkowo niewielkiego rozmiaru serii odnoszących się do przerw, przejście między przerwą a nie-przerwą ma ziarnistość niewielką.

Figura 6 stanowi schemat blokowy połączonych razem, odtwarzacza DVD 30 i bloku wielokanałowego MC_Box 46. W odtwarzaczu DVD 30 blok 20 symbolizuje mechanizmy obrotu talerza, posuwu odczytowego i sprzężenia zwrotnego, przy czym odpowiednie sygnały przenoszone są przez ścieżkę sterowania 21. Obróbka związana ze sterowaniem odbywa się w mikroprocesorze 26. Blok 22 jest dekoderem strumienia programowego MPEG2 i analizatorem fonii, który wydziela zwarty strumień bitowy przejmowany przez standardowe strumienie stereofoniczne fonii i wizji, do przekazania do dekodera foniczno-wizyjnego 24, i dalej wielokanałowe dane foniczne o zmniejszonej prędkości bitowej przechodzą kanałem 23. Dekoder foniczno-wizyjny 243 działa w sposób standardowy rozdzielając strumień bitowy na kanały foniczne, lewy i prawy, oraz, jak pokazano, wizyjny. Ten typ odtwarzania jest zgodny z wymaganiami standaryzacyjnymi MPEG1. Aplikacje powszechnego użytku stosunkowo niskiego poziomu współpracowałyby z systemem w sposób dotąd opisany. Odtwarzacz DVD 30 jest realizowany z interfejsem sterującym użytkownika, takim jak przyciski, przełączniki programowe, wyświetlacz.

Dla osiągnięcia pełnej funkcjonalności MPEG2, stosuje się zewnętrzny blok wielokanałowy MCBox 46. W celu osiągnięcia tego, najpierw w odtwarzaczu DVD 30 dane MPEG konfiguruje się zgodnie z formatem serii opisanym w związku z figurami opisywanym wcześniej. Następnie konieczne jest wykorzystanie kanału wyjściowego 33 dla danych według znormalizowanego protokołu IEC 958, który służy do przeniesienia strumienia bitowego nie-PCM włącznie z różnymi rozkazami do bloku wielokanałowego MC_Box. Kanał może bazować na połączeniu galwanicznym lub włóknie światłowodowym. Ewentualnie, połączenie odbywa się przez kanał jedno- lub dwukierunkowy 48, zwłaszcza do nadawania rozkazów do odtwarzacza DVD. Kanał może być dostosowany do znanego protokołu według D2B. Ponadto, jak to przedstawiono, stosuje się rejestr FIFO 28, który przykładowo mieści 8 kB zwykle potrzebnych do pośredniego przechowywania danych MPEG, układ 32 interfejsu magistrali dostępnego w handlu typu TDA1315, i układ 34 sterowania interfejsem typu MSM6307, zorganizowany zgodnie z protokołem D2B. Blok 32 może również rozkazy otrzymywać z mikroprocesora 26 szyną danych, zamiast szyną sterowania.

Podobnie jak odtwarzacz DVD, blok wielokanałowy MCBox 46 ma wewnętrzną, szynę 41 sterowania, układ interfejsowy 38 typu MSM6307, a przetwarzaniem sterowania w mikroprocesorze 40. Blok wielokanałowy MC_Box 46 ma drugi rejestr FIFO 44, niewielki w stosunku do rejestru FIFO 28. Przechowuje on dane jednego strumienia bitowego, podczas gdy poprzedni jest jeszcze dekodowany lokalnie. Dekodowanie dotyczy najpierw poziomu serii a następnie poziomu próbki. Sygnał wyjściowy z drugiego rejestru FIFO 44 jest podany do dekodera wielokanałowego MC_decoder 42, który może generować do siedmiu kanałów, jak to przedstawiono: lewy, prawy, LFE/C, lewy otaczający (surround) środkowy, prawy otaczający środkowy, lewy otaczający i prawy otaczający. Jak to przedstawiono, są one zgrupowane na czterech interfejsach 12S, zgodnie ze znanym protokołem. W odróżnieniu od tego drugi rejestr FIFO 44 z dekoderem 42 mogą również być połączone w jeden blok sprzętowy i ste183 167 rowane bezpośrednio rozkazami zawartymi w danych IEC 958. Ponadto blok wielokanałowy MC_Box łączy się z wtórnym kanałem sterującym 48 za pośrednictwem układu 38.

Figura 7 stanowi schemat blokowy wielokanałowego dekodera fonicznego, takiego jak zawarty w bloku 42 na fig. 11. Najpierw odbywa się dekodowanie właściwe w bloku otoczenia 54, zgodnie ze sposobem opisanym w odniesieniu do fig. 8, i zaimplementowanym w procesorze DSP firmy Motorola, w architekturze procesora serii 56000. W tym procesorze dokonuje się również dematrycowanie. Blok otoczenia 54 symbolizuje otoczenie omawianego procesora. Dane wyjściowe pierwszego procesora DSP są zorganizowane w bloki, z których każdy zawiera 3*32 próbki dla każdego odpowiedniego kanału. Dla takiego kanału przy najwyższej możliwej do zastosowania częstotliwości próbkowania wynoszącej 44,1 kHz, długość bloku odpowiada okresowi 2 ms, który jak się uważa, zapewnia ziarnistość dostatecznie drobną, aby była praktycznie niezauważalna.

Blok 58 stanowi bufor pośredni mogący przetrzymywać n bloków oznaczonych jako „supra”, zoptymalizowane pod względem kosztu w funkcji dopuszczalności występowania przepełnienia bądź niedopełnienia; spodziewaną wartością n jest cztery. Linia 70 przenosi do otoczenia procesora DSP sygnał stop/go (zatrzymania bądź uruchomienia) o tym, że działa jako źródło; linia 68 przekazuje sygnał żądania z bloku 60 przeznaczenia danych.

Blok 60 realizuje funkcję demultipleksowania w odniesieniu do maksimum siedmiu odbieranych kanałów; bazuje na podobnym procesorze DSP typu 56000 firmy Motorola. W szczególności, blok 62 symbolizuje filtrację sub-pasmowa. natomiast blok 64 symbolizuje filtr LFE gómoprzepustowy dla próbek. Również i w tym przypadku środowisko procesora oznaczono jako blok 66. W każdym cyklu wykonania odbywa się filtrowanie 32 sub-kanałów w kanale, i rozładowanie ich za pomocą dwuportowej pamięci RAM: długość cyklu dla częstotliwości próbkowania 44,1 kHz wynosi zatem: 32/44, 1k = 0,725 ms. Korzystne jest, jeżeli długość dla opóźnienia pamięci RAM dla każdego kanału jest równa 3*32 sub-próbek. Filtrowanie odbywa się podczas odbierania 3*32 sub-próbek, w przeciwnym przypadku filtr subpasma wyprowadza same zera sygnalizując przerwę fonii, która zatem ma ziarnistość mniejszą niż w znanych rozwiązaniach. Procesor dysponuje funkcją „biegu luzem” i służy do ciągłego wyprowadzania próbek fonicznych w jednakowych odstępach czasu. Pierwszy procesor DSP 56 służy do ciągłej generacji próbek fonicznych w seriach 1152 próbki na kanał, z których każda zawiera 12 grup 3*32 próbek dla każdego bez wyjątku kanału. Takie jest zapotrzebowanie czasu rzeczywistego na filtrze sub-pasmowym 62. Dekoder 56 /54, jeżeli jest stosowany zostaje ustawiony na „hołd” w celu uniknięcia przepełnienia bufora 58.

Blok wielokanałowy MC_Box nie jest zaopatrzony w interfejs sterujący użytkownika, lecz dane otrzymane przez łącze jednokierunkowe 33 są wykorzystywane do skutecznego sterowania, włącznie z miękkim wyciszaniem i efektem ukrywania według niniejszego wynalazku. W razie potrzeby, nadawanie sygnałów sterujących w kierunku odwrotnym umożliwia łącze D2B. Dekoder wielokanałowy 60 może być sterowany przez DSP 56, na przykład za pomocą znanego interfejsu I2C. Jest on dostatecznie odporny przy pracy w warunkach błędów. Jednakowoż nie uważa się za konieczne wyprowadzanie do użytkownika sygnału stanu. Jeżeli w buforze 58 wystąpi niedopełnienie to następuje włączenie miękkiego wyciszenia.

Figura 8 przedstawia sieć działań procesora przy dekodowaniu, w szczególności cyfrowego procesora sygnałowego z bloku otoczenia 54 z fig. 7. Odebrany wejściowy strumień bitowy, na którym dekoder w sposób ciągły wykonuje operację 76 synchronizacji oznaczono jako 74. Rzeczywiste dekodowanie rozpoczyna się w bloku 78 przy zsynchronizowaniu przez DSP z bloku otoczenia 54 i następnie zostaje odebrana ramka dołączona za pośrednictwem słów synchronizacyjnych Pa, Pb. Zawartość ramki Pd podaje długość części treściowej. W stanie zsynchronizowania dekoder DSP 56 dla każdej ramki generuje dwanaście grup 3*32 próbek dla każdego kanału. Kiedy wolny obszar w buforze sub-próbek nie jest dostateczny do zapamiętania wszystkich (3*32) sub-próbek tej grupy dla każdego kanału, dla uniknięcia przepełnienia bufora dekoder DSP 56 jest wprowadzany w stan wstrzymania działania (hold).

Synchronizacja interfejsowa między buforem sub-próbek a dekoderem DSP 56 zaimplementowana jest z użyciem kodu-żetonu (token) wskazującego aktualnego posiadacza omawianego bloku; ten kod przekazywany jest po dokonaniu synchronizacji (77, 88). Blok 78

183 167 w sieci działań detekuje albo dane foniczne albo przerwę. Detekcja danych (78) trwa do trzeciej przerwy. Po napotkaniu nie-przerwy, dekodowanie jest kontynuowane w bloku 80, a wynik dekodowania wyprowadzany jest na linię 81, z uwzględnieniem odebranego kodu blokującego do wprowadzenia procesora w stan wstrzymania (hold) za pośrednictwem bloku 82. Synchronizacja interfejsowa (handshake) znajduje się między blokami 80 i 82. Dwukierunkowe połączenie 83 umożliwia reagowanie na stopień zapełnienia bufora 58. Po odebraniu trzeciej przerwy (84), blok 86 zestawia blok wyjściowy zer do wyprowadzenia na linię 81, jak alternatywę względem wyników z bloku 80, do wykorzystania jako informacja „miękkiego wyciszenia”.

Figura 9 przedstawia sieć działań sub-pasmowego filtru DSP 62 z fig. 7. W każdym cyklu sub-pasmowy procesor DSP otrzymuje na wejście 32 sub-próbki na kanał; jeżeli subpróbki nie są dostępne, to na wejściu pojawią się same zera, w charakterze miękkiego wyciszenia. Filtr sub-pasmowy procesora DSP przetwarza bloki po 32 sub-próbki i wytwarza 7 z 8 sygnałów dla czterech interfejsów przedstawionych na figurze. Ósmy sygnał LFE pozostanie niespróbkowany przez blok 64. Filtr działa zgodnie z procesem ciągłym, wytwarzając fonię w równo od siebie odległych przedziałach czasu. Po włączeniu, z założenia wszystkie wyjścia są wyciszone; rejestry wyjściowe mają zawierać zera aż do zainicjowania filtru sub-pasmowego po upływie 512 okresów próbkowania.

W tej implementacji blok 50 sprawdza przez detekcję, czy bufor 58 nie jest pusty. Jeżeli jest pusty, to następuje wyprowadzanie zer w sposób umożliwiający utrzymanie synchronizmu. Jeżeli jest niepusty i przeszedł kod-żeton, to wyjście bloku odbywa się w prawo, i następuje wyprowadzenie 32 próbek dla każdego kanału rzeczywistego, plus pojedynczej próbki LFE. Jeżeli nie jest pusty i nie przeszedł żaden kod-żeton, wyjście z bloku odbywa się w lewo, i następuje wyprowadzenie 32 zerowych próbek zerowych dla emulacji przerwy. Obydwa wyjścia z bloku 50 prowadzą do wejścia filtru sub-pasmowego 62 i filtru gómoprzepustowego lFe 64 na fig. 7.

Kod-żeton wskazuje, który procesor jest aktualnie posiadaczem bloku. Posiadacz ma dostęp odczytowy/zapisowy do bloku, nie-posiadacze mogą dokonywać tylko odczytu, na przykład odczyt kodu-żetonu. Prawo posiadania bloku przechodzi tylko wraz ze zmianą posiadacza bloku, ze zmianą dotychczasowego posiadacza w nie-posiadacza. Po włączeniu zasilania, wszystkie kody-żetony należą do dekodera DSP. Nie mając kodu-żetonu, filtr subpasmowy ma skasować wszystkie rejestry i przepuszcza wyłącznie zera. Podczas synchronizowania się z preambułą serii, pierwszy kod-żeton zostaje przepuszczony do filtru sub-DSP pasma po spodziewanym czasie dekodowania „najgorszego przypadku”.

Figura 10 stanowi schemat blokowy stanowiska nadawczego IEC 958, którego część centralna stanowi dostępny w handlu układ 98 TDA 1315 połączony w przedstawiony sposób. Blok 90 symbolizuje analizator synchronizowanych i połączonych kolejno strumieni bitowych, podstawowego i rozszerzenia (blok 22 na fig. 11). Mikroprocesor 92 odpowiada mikroprocesorowi 26 na fig. 11. Mikroprocesor 92 współdziała z układem interfejsowym 98 przez trój przewodową magistralę sterującą L3 pracującą ze znanym protokołem i dołączoną w sposób pokazany do zacisków 23, 24, 25. Wyjście danych z bloku 90 pracuje na podstawie protokołu zgodnego z formatem I2S i dołączone jest w sposób pokazany do zacisków 35, 36, 37. Wejście 32 otrzymuje sygnał sterowania wyciszeniem z analizatora 90, zacisk 33 sygnał wyboru I2S a zacisk 38 sygnał odblokowujący wyjście I2S, obydwa na stałe będące logicznym „1”. Blok 96 sterowania taktowaniem sterowany jest przez mikroprocesor 92, a synchronizacja interfejsowa odbywa się przez połączenie 93 z blokiem analizatora 90. Również synchronizuje się interfejs na zasadzie poramkowej z układem TDA 1315 na zaciskach 39, 40. Na koniec układ generuje na wyjściu, na zacisku 8 dane szeregowe według IEC 958, i otrzymuje na zacisku 9 sygnał zezwalający o wartości na stałe ustawionej w stanie niskim. Blok 100 stanowi przetwornik elektryczno-optyczny, pozwalający na zdalne umieszczenie bloku wielokanałowego MC_Box.

Figura 11 przedstawia schemat blokowy stanowiska odbiorczego IEC 958. Dane odbierane są w postaci słów 16-bitowych za pośrednictwem przetwornika elektryczno-optycznego 102 i przekazywane są na zacisk wejściowy 6 IEC 958. Standardowe zaciski sterujące są to: Con183 167

TRLMODE o numerze zacisku 21, IECSELection o numerze styku 1 i I2SOoutputENable, o numerze 38, wszystkie trzy utrzymywane na poziomie logicznym ziemi. Poza, tym występują. jeszcze zaciski: IECOEoutputenable o numerze 9 i CLlocK SELection o numerze 43, obydwa utrzymywane na poziomie logicznej jedynki (1). Wybór zegara (clock seleclion) umożliwia wybór 384 kHz lub 256 kHz. Wyprowadzanie danych z TDA 1315 odbywa się z użyciem protokołu I2S na zaciskach 35, 36, 37 do dekodera wielokanałowego 108. Wytwarza on cztery wyjściowe strumienie bitowe, określone na fig. 11. Połączenie sterujące między układem TDA 1315, mikroprocesorem (pozycja 40 na fig. 11) a dekoderem wielokanałowym 108 oparte jest na protokole odpowiadającym protokołowi nazywanemu w I2S „supra”.

Figura 12 przedstawia sieć działań transmisji strumienia bitowego. Transmisja zostaje uruchomiona w bloku 120. Bit stanu kanału zmienia się na „1”. W bloku 122 IEC 958 wykrywany jest stan „wolny”. Jeżeli „wolny”, to w bloku 124 odbywa się określenie, czy potrzebne są dane NULL. Jeżeli „nie”, to system wraca do bloku 122. Jeżeli „tak”, to w bloku 132 następuje wysłanie serii danych, ta ostatnia możliwość jest opcjonalna. Jeżeli w bloku 122 został wykryty strumień bitowy fonii, to w bloku 126 sprawdza się, czy występuje przerwa. Jeżeli „przerwa”, to w bloku 120 następuje wysłanie serii danych PAUSE. Następuje również ustawienie okresu powtarzania. Jeżeli w bloku 126 nastąpiło wykrycie serii danych fonii, to następuje wysłanie serii danych fonicznych. Również następuje ustawienie okresu powtarzania. Zarówno za blokiem 128, jak i za blokiem 130, w bloku 134 następuje określenie, czy upłynął okres powtarzania. Jeżeli nie, w bloku 136 odbywa się wstawianie, a system wraca do bloku 126.

Serie danych PAUSE przeznaczone są do wypełniania niewielkich nieciągłości w strumieniu bitowym, luk mogących wystąpić między dwiema seriami danych typu danych kodowanych nie-PCM. Serie danych PAUSE przenoszą informację dekodera fonicznego o wystąpieniu luki. Serie danych PAUSE mogą wskazywać rzeczywistą długość luki fonii lub informację o zatrzymaniu strumienia danych fonicznych nie-PCM. Informację tę można wykorzystywać w dekoderze fonicznym do minimalizacji (lub maskowania) występowania luki fonii, lub w przypadku zatrzymania strumienia bitowego do wyzwalania wyciszania fonii. Sekwencja serii danych PAUSE może również wspomagać synchronizację dekodera przed rozpoczęciem strumienia bitowego nie-PCM. Zaleca się nadawanie w krótkiej sekwencji serii danych PAUSE bezpośrednio przed transmisją pierwsze serii danych fonicznych

Seria danych

Wypełnienie

P

Wypełnienie

P

Wypełnienie

P

Wypełnienie

Seria danych

Wypełnienie

Seria danych

R R R R R

W tym przykładzie P oznacza serię PAUSE, P z następującym po nim wypełnieniem reprezentuje okres powtarzania PAUSE a łączna luka między seriami danych jest trzykrotnie dłuższa. Długość interwału Seria danych + Wypełnienie jest okresem powtarzania serii. Seria PAUSE jest nadawana z tym samym numerem strumienia bitowego, co numer strumienia bitowego strumienia danych fonicznych, który zawiera lukę zapełnianą seriami danych PAUSE, łub do której synchronizacji służy.

Seria danych PAUSE zawiera preambułę. serii i 32-bitową część treściową Pierwszych 16 bitów części treściowej zawiera parametr luki fonicznej. Pozostałe bity są zarezerwowane, i wszystkie powinny być ustawione na „0”. Parametr ddugości luki fonicznej jest: opcjonalnym wskazaniem rzeczywistej długości luki fonicznej. Jest to długość, mierzona w ramkach IEC 958, między pierwszym bitem PA pierwszej serii danych PAUSE a pierwszym bitem PA następnej serii danych fonicznych. Konkretne wykorzystanie serii danych PAUSE zależy od typu danych serii danych fonicznych. Na przykład, luki między seriami danych AC-3 są wypełnione sekwencją bardzo krótkich serii PAUSE, a okres powtarzania serii danych PAUSE między seriami danych typu MPEG zalezy od algorytmu. Parametr długości luki pierwszej serii danych PAUSE w sekwencji można wykorzystywać do wskazywania długości luk mostkowanej sekwencją serii danych PAUSE. Serie danych PAUSE w sekwencji następującej po początkowej serii danych PAUSE nie mają wyspecyfikowanego parametru długości luki (długość luki = 0). Luka może być wypełniona pojedynczą sekwencją serii danych PAUSE z po10

183 167 jedynczym zasygnalizowaniem długości luki fonii. Na przykład luka odpowiadająca luce fonicznej 768 próbek może być zapełniona jedną sekwencją serii danych PAUSE ze 'wskazaniem długości luk = 768) w począkowej ί^^ι^'ϋ danych PAUSE. Lub też luka mogłaby być wypełniona pewną liczbą krótszych sekwencji PAUSE, przy czym wstępna seria danych PAUSE w każdej sekwencji 'wskazywałaby długość luki mostkowanej tą sek wencją (na przykład jedna sekwencja o długości luki wynoszącej 200 próbek, z następną sekwencją o długości luki 568 razem mostkująca lukę 768 okresów próbkowania).

Informacja o całej długości luki fonii w pierwszej serii danych PAUSE umożliwi dekoderowi wykonanie optymalnego zamaskowania. Naiomiasi, kiedy ż ródł o diii h ych nie ma informacji o pełnej długości szczeliny fonicznej w momencie rozpoczęcia się luki, może sygnalizować wstępną wartość długości luki·. Jeżeli źródłu danych następnie stwierdza, że luka foniczna będzie dłuższa niż wskazano wstępnie, to można zainicjować inną wartość długości luki (za pierwszą sekwencją z odstępem równym okresowi powtarzania) z inna długością luki sygnalizującą dekoderowi, że luka fonii się powiększa. Jeżeli luka w dalszym ciągu się powiększa. to można zainicjować następne sekwencje.

Dekodery foniczne mogą wykorzystywać informację o długości luki dla zoptymalizowania maskowania luki fonicznej. Włączenie nie-zerowych wartości długości luki jest opcjonalne, nie są potrzebne źródła danych do wskazywania długości luki fonicznej.

Typ danych PAUSE zawiera sekwencję czterech słów sterujących Pa, Pb, Pc, Pd z nas tę p uj ącą po nic h czę ścią treściową oraz wypełni en i em.

„Luki” są nieciągłościami strumieni bitowych i mogą być spowodowane komutacją strumieni bitowych. 'Długość luk zależy od taktowania przełączania z jednego strumienia bitowego na inny i może mieć wartość dowolną jednakowoż długość luki zależy od dekodera, który musi być w stanie takie luki maskować. Dlatego nadajnik powinien, dopasować długość luki do wielokrotności czasu powtarzania serii danych PAUSE. Seria danych PAUSE ma czas powtarzania, z którego 'wynika czas transmisji Pa następnej serii danych.

Do „maskowania” luk fonicznych mogą nadawać się niektóre dekodery AC-3. Określenie długości Julci (parametrem długość luki) które może być zawarte w części treściowej serii danych PAUSE pozwala dekoderowi wiedzieć, jak długo trzeba będzie lukę maskować, a zatem umożliwi dekoderowi zoptymalizowanie procesu maskowania dla rzeczywistej długości luki fonicznej. Dekodery AC-3 najłatwiej maskują luki fonii, których- długość jest równa całkowitej wielokrotności 256 próbek. Zatem jest korzystne stosowanie luk o długościach 256, 768 itp·. Ramek IEC 958. jak poniżej:

Typ danych foniczne serii danych	Okres powtarzania serii danych PAUSE
Obowi;; zający	Zalecany
Dane· AC-3		3 ramki IEC 953
Dane MPEG-1 warswy 1	32 ramki IEC 958
Dano MPEG-1 warywy 1 lub 3 bez rozszerzenia	32 ramki IEC 958
Dane MPEG-2 z rozszerzeniem	32 ramki SEC 958
Dane MPEG-2 warstwy 1 malej prędkości próbkowa-	64 ramki IEC 9588
nia
Dane MPEG2 -warstw 3 lub 3, małej prędkości prób-	64 ramki IEC 958
kowania

Strumień bitowy AC-3 składa się z sekwencji ramek A-3. Typ danych serii danych AC-1 jest 01h: Ramka AC-1 zawiera 1536 próbek dla każdego kodowanego kanału. W nagłówku serii znajduje się preambuła serii, z następującą po niej częścią treściową serii. Część treściowa serii każdej serii danych AC-3 powinna zawierać jedną pełną ramkę AC-3. Długość serii danych AC-3 będzie zależeć od zakodowanej prędkości bitowej (która określa długość ramki AC-3). Długość serii danych AC-3 dla danego R zawiera znowu cztery słowa sterujące Pa, Pb, Pc, Pd, część treściową AC-3 i wypełnienie.

183 167

FIG. 12

183 167

104

Z

6	IECOEN	9
IEC 958'	CLKSEL	43
	CTRLMODE	21
	IECSEL	7
TDA1315	I2SOEN	38
	Ldata	25
	Lclk	24
I2S 35 36 37	Lmode	23

-DEKODER

WlELOKftNAWW/

I2S UR\

I2S LFE/C I2S Lcs/Rcs I2S Ls/Rs

FIG. 11

183 167

FIG. 10

183 167

I2S ITR)

I2S LFE/C I2S Lcs/Rcs I2S Ls/Rs

FIG. 7 £>UFOR PODTROSEK Z n. BLOKAHI po 2>2 P0.DPRÓ&KI NA Kflh/ftt ‘FILTRÓW P0DPA5M 26.12/36 ms WA OKRES włóczenie -74

BRAK óyhicwRONizfKp

	TAK		J)EKOJ?OWftNI&		ODBLOKUJ PRZ-EćHO' PZENIE KODÓW
PRZy&OTOWANIŁ				OPERACYJNycH

T

PRZ£KAZYWAWI£ topów OPĘftftOZJMYŁK

82^ P83

BLOK 3*32 POPPRÓ&EK ,LPt' IKOJ?0 OPERACyj^E 60

FIG. 8 •81

183 167

NA&fcOWEK HPEG-1

DZWIgK MPEG-l

ROZSZERZENIE MC CZ£ŚCl· i

DANE POMOC.

RAMKA POPSTAwOUA WARSTW/-2 tiPE6 ~2

Wfl&btoa ROZSZERZENIE MC

ROZSZf- CZĘŚCI'2

RŻENIA * ___

RANKA ROZSZERZENIA WARSTW y^B MPEG 2

WflGtOWEK MPE&-1

I>iw|£K I4PE&-1

ROZSZERZENIE MC CZ£SCl-i

ΡΑΝΕ POHOC.

NASkÓUd ROZSZE- RZENIA

ROZSZERZENIE MC czgści -2

^óyNCHRONlZOWANE I POWIADANE W ΚΑόΚΑΡξ RAMKI POpSTAWOWt I ROZSZERZEŃ/A

Pa	Pb	Pc	Pd	TRESC ΜΡΕΘ-2	kWEfcWmjAjSE
bO				RAMKO TOPStAWOWA MPEG '2 Z RAMKĄ. ROZSZERZENIA
				OKRES POWTARZANIA SERII	U

FIG. 4

Pa

Pb

Pc

Pd

6ny WYPEŁNIAJĄCE SAME O

FIG. 5 bO OKRES POWTARZANIA SERII T/PU .PA NYCU pflUSE

183 167

FIG. 1

Pa	Pb	Pc	Pd	TREŚĆ	WypŁkN/AJ^CE ZERA	Pa
bO				DtUGOóĆ SERII		bO

OKRES POWTARZANIA SERII

FIG. 2

Pa

Pb

Pc

Pd

TREŚĆ =MPEG*1 POZIOM-1

WyPEkNlflJf^ ZERA

MPE&-1 WARSTWA-Ι RAMKA PGP&TAWOWA -1 . , ►

OKRES TOWTARIAMI fl SERII

FIG. 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób odbioru kodowanego nie-PCM fonicznego strumienia bitowego, wydzielanego z analizowanego składniowo strumienia bitowego, odczytywanego z cyfrowej płyty wizyjnej DVD poprzez interfejs z protokołem IEC 958, do wykorzystania w wielokanałowej aparaturze odtwarzającej, znamienny tym, że w kolejnych krokach odbiera się analizowany strumień bitowy jako sekwencję ramek, z których każda jest dopasowana do użytecznego strumienia bitowego o zunifikowanej liczbie bitów danych, zapamiętuje się każdą ramkę w pośrednim buforze ramkowym, wykrywa się obecność lub nieobecność danych odnoszących się do konkretnego kanału wyjściowego, a po wykryciu, dekoduje się i wyprowadza zdekodowaną informację dla konkretnego kanału pod kontrolą.jednej lub więcej odebranych serii przerw, reprezentujących kolejną wielokrotność okresu sygnału nie wykrywania, sterującego blokiem maskowania.
2. Wielokanałowa aparatura odtwarzająca, zawierająca urządzenie do odbioru kodowanego nie-PCM fonicznego strumienia bitowego, wydzielanego z analizowanego składniowo strumienia bitowego odczytywanego z cyfrowej płyty wizyjnej DVD poprzez interfejs z protokołem IEC 958, znamienna tym, że zawiera zespoły odbioru interfejsu IEC 958 zanalizowanego strumienia bitowego w postaci sekwencji ramek, z których każda mieści zunifikowaną liczbę bitów danych dla każdego z użytecznych strumieni bitowych, pośredni bufor ramkowy (58) do zapamiętywania każdej ramki, zasilany przez zespoły odbioru, układ detekcyjny do wykrywania obecności (78, 84) lub nieobecności danych odnoszących się do konkretnego kanału wyjściowego, zasilany przez zespoły odbioru, układ dekodujący, którego wejście jest zasilane przez wyjście układu detekcyjnego, do realizacji dekodowania (80) i doprowadzania zdekodowanej informacji dla konkretnego kanału do skojarzonego wyjścia akustycznego, i zespół maskujący, którego wejście jest zasilane przez wyjście układu detekcyjnego, zawierający wyjście sterujące, zasilające sterowane wyjście akustyczne, do sterowania blokiem maskowania na wyjściu akustycznym za pomocą jednej lub więcej odebranych serii przerw, reprezentujących kolejną wielokrotność okresu sygnału nie wykrywania.