PL192073B1 - Sposób kompresji i ekspansji danych, urządzenie do kompresji i ekspansji danych, nadajnik i odbiornik, urządzenie zapisujące i odtwarzające oraz nośnik zapisu sygnału fonicznego - Google Patents

Sposób kompresji i ekspansji danych, urządzenie do kompresji i ekspansji danych, nadajnik i odbiornik, urządzenie zapisujące i odtwarzające oraz nośnik zapisu sygnału fonicznego

Info

Publication number
PL192073B1
PL192073B1 PL327230A PL32723097A PL192073B1 PL 192073 B1 PL192073 B1 PL 192073B1 PL 327230 A PL327230 A PL 327230A PL 32723097 A PL32723097 A PL 32723097A PL 192073 B1 PL192073 B1 PL 192073B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
signal
bitstream
block
data
audio signal
Prior art date
Application number
PL327230A
Other languages
English (en)
Other versions
PL327230A1 (en
Inventor
Alphons Antonius Maria Lambertus Bruekers
Arnoldus Werner Johannes Oomen
Der Vleuten Renatus Josephus Van
Original Assignee
Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninkl Philips Electronics Nv filed Critical Koninkl Philips Electronics Nv
Publication of PL327230A1 publication Critical patent/PL327230A1/xx
Publication of PL192073B1 publication Critical patent/PL192073B1/pl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00007Time or data compression or expansion
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00007Time or data compression or expansion
    • G11B2020/00014Time or data compression or expansion the compressed signal being an audio signal
    • G11B2020/00065Sigma-delta audio encoding

Abstract

1. Sposób kompresji danych, do kompresji danych sygnalu fonicznego, w którym odbiera sie sygnal foniczny, dokonuje sie na sygnale fonicznym konwersji, otrzymujac sygnal w postaci strumienia 1-bitowego, dokonuje sie bezstratnej kompresji danych na strumieniu bitowym uzyskujac sygnal strumienia danych skompresowanych oraz dostarcza sie sygnal strumienia bitowego danych skompresowa- nych, znamienny tym, ze podczas konwersji fonii przeprowadza sie modulacje sigma-delta, a podczas bezstratnej kompresji danych reali- zuje sie entropijne kodowanie sygnalu strumie- nia bitowego w odpowiedzi na sygnal prawdo- podobienstwa i otrzymuje sie sygnal strumienia bitowego danych skompresowanych, nastepnie realizuje sie predykcje dla sygnalu strumienia bitowego oraz wyznacza sie sygnal prawdopo- dobienstwa dla sygnalu wyjsciowego otrzyma- nego w etapie predykcji. PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób kompresji i ekspansji danych, urządzenie do kompresji i ekspansji danych, nadajnik i odbiornik, urządzenie zapisujące i odtwarzające oraz nośnik zapisu sygnału fonicznego.
Kompresja danych sygnałów fonicznych jest znana, na przykład z dokumentu EP-A 402.973 (D1). Dokument ten opisuje koder podpasma, w którym sygnał foniczny poddawany jest konwersji A/D z konkretną częstotliwością próbkowania, na przykład 44,1 kHz, a otrzymane próbki sygnału fonicznego w postaci na przykład słów o długości 24 bitów podawane są do filtru rozdzielającego podpasma. Filtr rozdzielający podpasma dzieli szerokopasmowy cyfrowy sygnał foniczny na wiele stosunkowo wąskopasmowych sygnałów podpasm. Przy wykorzystaniu modelu psychoakustycznego otrzymuje się próg maskowany i bloki próbek sygnałów podpasm są następnie kwantyzowane z konkretną liczbą bitów na próbkę dla każdego bloku sygnałów podpasma, w odpowiedzi na próg maskowany, dając w efekcie znaczną kompresję danych sygnału fonicznego przeznaczonego do nadawania. Realizowana kompresja danych bazuje na „wyrzucaniu” tych składowych w sygnale fonicznym, które są niesłyszalne, a zatem jest metodą kompresji danych ze stratami. Kompresja danych opisana w dokumencie D1 jest raczej inteligentnym sposobem kompresji danych i wymaga znacznej liczby bramek lub instrukcji przy realizacji, odpowiednio, układowej lub programowej, awięc jest kosztowna. Ponadto, stosowane następnie urządzenie ekspansji również wymaga znacznej liczby bramek lub instrukcji przy realizacji, odpowiednio, układowej lub programowej.
Istotą wynalazku jest sposób kompresji danych, do kompresji danych sygnału fonicznego, w którym odbiera się sygnał foniczny, dokonuje się na sygnale fonicznym konwersji, otrzymując sygnał w postaci strumienia 1-bitowego, dokonuje się bezstratnej kompresji danych na strumieniu bitowym uzyskując sygnał strumienia danych skompresowanych oraz dostarcza się sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, charakteryzujący się tym, że podczas konwersji fonii przeprowadza się modulację sigma-delta, a podczas bezstratnej kompresji danych realizuje się entropijne kodowanie sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa i otrzymuje się sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, następnie realizuje się predykcję dla sygnału strumienia bitowego oraz wyznacza się sygnał prawdopodobieństwa dla sygnału wyjściowego otrzymanego w etapie predykcji.
Ponadto sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas realizacji predykcji realizuje się operację filtru predykcyjnego na sygnale strumienia bitowego i otrzymuje się wielowartościowy sygnał wyjściowy, a ponadto wydziela się sygnał prawdopodobieństwa z wielowartościowego sygnału wyjściowego.
Istotą wynalazku jest także sposób ekspansji danych, do ekspansji skompresowanego sygnału fonicznego, dla otrzymania repliki pierwotnego sygnału fonicznego, przy czym skompresowany sygnał foniczny stanowi skompresowany bezstratnie sygnał bitowy wygenerowany przez modulator. W sposobie odbiera się skompresowany sygnał foniczny, który ma postać sygnału strumienia bitów skompresowanych danych, realizuje się etap bezstratnej ekspansji danych na sygnale strumienia bitowego skompresowanych danych i otrzymuje się sygnał strumienia bitowego, realizuje się konwersję cyfraanalog D/A dla sygnału strumienia bitowego uzyskując replikę oryginalnego sygnału fonicznego, a następnie dostarcza się replikę oryginalnego sygnału fonicznego, charakteryzujący się tym, że strumień bitowy generuje się za pomocą modulatora sigma-delta, a podczas bezstratnego dekodowania realizuje się entropijne dekodowanie sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa, i otrzymuje się sygnał strumienia bitowego, a ponadto dostarcza się sygnał prawdopodobieństwa.
Ponadto sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas entropijnego dekodowania przeprowadza się dekodowanie arytmetyczne.
Istotą wynalazku jest ponadto urządzenie kompresji danych, do kompresowania sygnału fonicznego, które zawiera blok wejściowy do odbioru sygnału fonicznego, blok konwersji realizujący konwersję sygnału fonicznego do sygnału strumienia 1-bitowego, blok kodowania bezstratnego realizujący bezstratne kodowanie sygnału strumienia bitowego dla uzyskania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, blok wyjściowy dostarczający sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, charakteryzujące się tym, że blok konwersji stanowi modulator sigma-delta, a blok kompresji bezstratnej zawiera koder entropijny do entropijnego kodowania sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego danych
PL 192 073 B1 skompresowanych, filtr predykcyjny do realizacji etapu predykcji na sygnale strumienia bitowego oraz blok wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa z sygnału wyjściowego odprowadzanego przez filtr predykcyjny.
Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że sygnał foniczny jest analogowym sygnałem fonicznym a blok konwersji ma postać bloku konwersji analog-cyfra A/D (60) realizującego konwersję 1-bitową analog-cyfra A/D na analogowym sygnale fonicznym dla uzyskania sygnału strumienia bitowego.
Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że filtr predykcyjny zawiera elementy realizujące filtrowanie predykcyjne na sygnale strumienia bitowego dla uzyskania wielowartościowego sygnału wyjściowego, a na wyjściu bloku wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa występuje sygnał prawdopodobieństwa wyprowadzony z wielowartościowego sygnału wyjściowego.
Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że koder entropijny jest koderem arytmetycznym.
Istotą wynalazku jest urządzenie ekspansji danych, do ekspansji sygnału strumienia bitowego skompresowanych danych fonicznych dla uzyskania repliki pierwotnego sygnału fonicznego. Sygnał strumienia bitowego skompresowanych danych fonicznych został uzyskany w bezstratnej kompresji sygnału strumienia bitowego wygenerowanego przez modulator, które to urządzenie zawiera blok wejściowy do odbioru skompresowanego sygnału fonicznego w postaci sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, blok bezstratnego dekodowania do realizacji bezstratnej ekspansji danych sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych dla uzyskania strumienia bitowego, blok konwersji cyfra-analog D/A do realizacji konwersji cyfra-analog strumienia bitowego dla uzyskania repliki pierwotnego sygnału fonicznego, blok wyjściowy dla dostarczania repliki oryginalnego sygnału fonicznego, charakteryzujące się tym, że do generacji strumienia bitowego jest zaopatrzony w modulator sigma-delta, ablok dekodowania bezstratnego zawierają dekoder entropijny do entropijnego dekodowania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego oraz generator sygnału prawdopodobieństwa do wprowadzania sygnału prawdopodobieństwa.
Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że dekoder entropijny jest dekoderem arytmetycznym.
Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że blok konwersji cyfra-analog D/A zawiera demodulator sigma-delta.
Istotą wynalazku jest także nadajnik sygnału fonicznego, do przekazywania sygnału fonicznego za pomocą nośnika transmisyjnego, który to nadajnik jest zaopatrzony w urządzenie ekspansji danych zawierające blok wejściowy do odbioru sygnału fonicznego, blok konwersji sygnału fonicznego na sygnał strumienia 1-bitowego, blok kodowania bezstratnego sygnału strumienia bitowego na sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych i blok wyjściowy dostarczający sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, charakteryzujący się tym, że blok konwersji stanowi modulator sigma-delta, ablok kompresji bezstratnej zawiera koder entropijny do entropijnego kodowania sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, filtr predykcyjny do realizacji etapu predykcji na sygnale strumienia bitowego oraz blok wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa z sygnału wyjściowego odprowadzanego przez filtr predykcyjny. Sygnał foniczny jest analogowym sygnałem fonicznym a blok konwersji ma postać bloku konwersji analog-cyfra A/D realizującego konwersję 1-bitową analog-cyfra A/D na analogowym sygnale fonicznym dla uzyskania sygnału strumienia bitowego. Filtr predykcyjny zawiera elementy realizujące filtrowanie predykcyjne na sygnale strumienia bitowego dla uzyskania wielowartościowego sygnału wyjściowego. Na wyjściu bloku wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa występuje sygnał prawdopodobieństwa wyprowadzony z wielowartościowego sygnału wyjściowego, gdzie koder entropijny jest koderem arytmetycznym, przy czym nadajnik ponadto zawiera blok transmisyjny dostarczający sygnał strumienia bitów danych skompresowanych do nośnika transmisyjnego.
Ponadto nadajnik według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzony dodatkowo w koder z korekcją błędów i/lub koder kanałowy, do korekcji błędów kodowania i/lub kodowania kanałowego sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych przed dostarczeniem sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych do nośnika transmisyjnego.
Istotą wynalazku jest także odbiornik sygnału fonicznego, do odbioru sygnału fonicznego poprzez nośnik transmisyjny, który to odbiornik jest zaopatrzony w urządzenie ekspansji danych sygnału strumienia bitowego skompresowanych danych fonicznych, zawierające blok wejściowy do odbioru
PL 192 073 B1 skompresowanego sygnału fonicznego, blok bezstratnego dekodowania do bezstratnej ekspansji danych, blok konwersji cyfra-analog D/A do uzyskania repliki pierwotnego sygnału fonicznego oraz blok wyjściowy dostarczający replikę oryginalnego sygnału fonicznego, charakteryzujący się tym, że do generacji strumienia bitowego jest zaopatrzony w modulator sigma-delta, ablok dekodowania bezstratnego zawierają dekoder entropijny do entropijnego dekodowania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego oraz generator sygnału prawdopodobieństwa do wprowadzania sygnału prawdopodobieństwa. Dekoder entropijny jest dekoderem arytmetycznym, a blok konwersji cyfra-analog D/A zawiera demodulator sigma-delta, ponadto odbiornik zawiera blok odbiorczy do odbioru z nośnika transmisyjnego sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych.
Ponadto odbiornik, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera dodatkowo dekoder kanałowy i/lub dekoder z korekcją błędu do korekcji błędów kodowania i/lub kodowania kanału dla sygnału odebranego z nośnika transmisyjnego dla uzyskania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych.
Istotą wynalazku jest także urządzenie zapisujące sygnał foniczny, na nośniku zapisu, zaopatrzone w urządzenie kompresji danych zawierające blok wejściowy do odbioru sygnału fonicznego, blok konwersji sygnału fonicznego na sygnał strumienia 1-bitowego, blok kodowania bezstratnego sygnału strumienia bitowego na sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych i blok wyjściowy dostarczający sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, charakteryzujące się tym, że blok konwersji stanowi modulator sigma-delta, ablok kompresji bezstratnej zawiera koder entropijny do entropijnego kodowania sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, filtr predykcyjny do realizacji etapu predykcji na sygnale strumienia bitowego oraz blok wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa z sygnału wyjściowego odprowadzanego przez filtr predykcyjny. Sygnał foniczny jest analogowym sygnałem fonicznym a blok konwersji ma postać bloku konwersji analog-cyfra A/D realizującego konwersję 1-bitową analog-cyfra A/D na analogowym sygnale fonicznym dla uzyskania sygnału strumienia bitowego. Filtr predykcyjny zawiera elementy realizujące filtrowanie predykcyjne na sygnale strumienia bitowego dla uzyskania wielowartościowego sygnału wyjściowego. Na wyjściu bloku wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa występuje sygnał prawdopodobieństwa wyprowadzony z wielowartościowego sygnału wyjściowego, gdzie koder entropijny jest koderem arytmetycznym. Urządzenie zapisujące zawiera ponadto blok zapisowy do zapisu sygnału strumienia bitów danych skompresowanych na nośniku zapisu.
Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że nośnikiem zapisu jest optyczny ewentualnie magnetyczny nośnik zapisu.
Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera dodatkowo koder z korekcją błędu i/lub koder kanałowy korekcji błędów kodowania i/lub kodowania kanału sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych przed zapisaniem sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych na nośniku zapisu.
Istotą wynalazku jest także urządzenie odtwarzające sygnał foniczny, z nośnika zapisu, zaopatrzone w urządzenie ekspansji danych sygnału strumienia bitowego skompresowanych danych fonicznych, zawierające blok wejściowy do odbioru skompresowanego sygnału fonicznego, blok bezstratnego dekodowania do bezstratnej ekspansji danych, blok konwersji cyfra-analog D/A do uzyskania repliki pierwotnego sygnału fonicznego oraz blok wyjściowy dostarczający replikę oryginalnego sygnału fonicznego, charakteryzujące się tym, że do generacji strumienia bitowego jest zaopatrzony w modulator sigma-delta, ablok dekodowania bezstratnego zawierają dekoder entropijny do entropijnego dekodowania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego oraz generator sygnału prawdopodobieństwa do wprowadzania sygnału prawdopodobieństwa. Dekoder entropijny jest dekoderem arytmetycznym, ablok konwersji cyfra-analog D/A zawiera demodulator sigma-delta, przy czym urządzenie odtwarzające zawiera ponadto blok odczytowy (70) do odczytu sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych ze ścieżki nośnika zapisu.
Ponadto urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzone w dekoder kanałowy i/lub dekoder z korekcją błędu do korekcji błędów kodowania i/lub kodowania kanałowego sygnału odebranego z nośnika transmisyjnego dla uzyskania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych.
PL 192 073 B1
Istotą wynalazku jest także nośnik zapisu, zawierający zapisany w ścieżce umieszczonej na nośniku zapisu sygnał strumienia bitów danych skompresowanych. Sygnał strumienia bitów danych skompresowanych uzyskano dzięki realizacji bezstratnej kompresji danych na sygnale strumienia 1-bitowego, a sygnał strumienia 1-bitowego został uzyskany dzięki realizacji konwersji sygnału fonicznego, nośnik charakteryzujący się tym, że konwersją jest modulacja sigma-delta, a podczas bezstratnej kompresji realizuje się entropijne kodowanie sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, realizuje się predykcję sygnału strumienia bitowego oraz wyznacza się sygnał prawdopodobieństwa dla sygnału wyjściowego otrzymanego w etapie predykcji.
Zgodnie z wynalazkiem opracowano prostsze urządzenie kompresji danych do kompresji danych fonicznych i zapewniające również prostszą i mniej kosztowną budowę odpowiedniego urządzenia ekspandera.
Urządzenie do kompresji danych według niniejszego wynalazku zaopatrzone jest wblok wejściowy do odbierania sygnału fonicznego, blok konwersji do dokonywania na sygnale fonicznym konwersji, tak aby otrzymać sygnał w postaci strumienia 1-bitowego, przy czym blok konwersji fonii zawiera blok modulacji sigma-delta, blok bezstratnego kodowania do realizowania etapu bezstratnej kompresji na sygnale w postaci strumienia bitowego, dla otrzymania sygnału strumienia danych skompresowanych oraz blok wyprowadzający, do wyprowadzania sygnału strumienia danych skompresowanych, przy czym blok konwersji ma postać blok konwersji A/D (analogowo-cyfrowej), do realizacji konwersji 1-bitowej na analogowym sygnale fonicznym dla otrzymania sygnału w postaci strumienia bitowego.
Wynalazek opiera się na następującym rozpoznaniu. Sygnał foniczny może być stosowany w postaci analogowej lub cyfrowej. Przy konwersji A/D, według niniejszego wynalazku, analogowego sygnału fonicznego za pomocą 1-bitowego przetwornika A/D (zwanego również przetwornikiem strumienia bitowego lub modulatorem sigma-delta), przeznaczony do konwersji A/D sygnał foniczny jest próbkowany z częstotliwością, która jest zwykle wielokrotnością 44,1 kHz lub 48 kHz. Sygnał wyjściowy 1-bitowego przetwornika A/D jest sygnałem binarnym, zwanym sygnałem strumienia bitowego. Kiedy sygnał foniczny jest podawany w postaci cyfrowej, próbkowany na przykład z częstotliwością 44,1 kHz,a próbki są wyrażane za pomocą na przykład 16 bitów na próbkę, to ten sygnał cyfrowy jest przepróbkowywany z częstotliwością, która znów jest wielokrotnością częstotliwości próbkowania wynoszącej 44,1 kHz (lub 48 kHz), co w efekcie daje sygnał strumienia 1-bitowego.
Konwersja sygnału fonicznego na sygnał strumienia 1-bitowego ma liczne zalety. Konwersja ze strumieniem bitowym jest metodą kodowania o wysokiej jakości, z możliwością dekodowania wysokiej jakości lub dekodowania niskiej jakości, przy występowaniu następnej zalety w postaci uproszczenia układu dekodowania.
Problemy związane z tego rodzaju rozwiązaniami przedstawiono w publikacjach: „A digital decimating filter for analog-to-digital conversion of hi-fi audio signals” (Cyfrowy filtr decymacyjny do przetwarzania analogowo-cyfrowego sygnałów fonicznych Hi-Fi)/ aut. J. J. van der Kam, dokument D2 w wykazie dokumentów związanych, oraz „A higher order topology for interpolative modulators for oversampling A/D converters” (Topologia wyższego rzędu w przypadku modulatorów interpolacyjnych dla przepróbkowujących przetworników A/D), aut. Kirk C.H. Chao i in., dokument D3 w wykazie dokumentów związanych.
Przetworniki 1-bitowe są wykorzystywane w odtwarzaczach CD, na przykład do ponownego przetwarzania sygnału fonicznego w postaci strumienia bitów w analogowy sygnał foniczny. Sygnał foniczny zarejestrowany na płycie CD nie jest jednak komprymowanym sygnałem 1-bitowego strumienia bitowego.
Jak wiadomo, wypadkowy sygnał strumienia bitowego 1-bitowego przetwornika analogowocyfrowego A/D, jest rozpatrując ogólnie, sygnałem przypadkowym o „szumopodobnym” widmie częstotliwościowym. Takie rodzaje sygnałów są trudne do kompresji danych.
W sposób nieoczywisty stwierdzono jednak, że przy zastosowaniu kodera bezstratnego, na przykład kodera zmiennodługościowego, w postaci na przykład kodera Huffmana lub kodera arytmetycznego, można osiągnąć znaczną redukcję danych, mimo szumopodobnego charakteru sygnału strumienia bitowego z 1-bitowego przetwornika analogowo-cyfrowego A/D.
Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia kompresji danych, fig. 2A - widmo częstotliwościowe sygnału wyjściowego 1-bitowego przetwornika A/D, fig. 2B - widmo częstotliwościowe tego samego sy6
PL 192 073 B1 gnału wyjściowego, lecz w węższym zakresie częstotliwości, fig. 3 - urządzenie kompresji danych zawarte w urządzeniu do zapisu sygnału strumienia bitowego z kompresją danych na nośniku zapisu, fig. 4 - urządzenie kompresji danych w urządzeniu nadawczym, do nadawania sygnału strumienia bitowego z kompresją danych przez ośrodek transmisyjny, fig. 5 - schemat jednej z odmian wykonania urządzenia do ekspansji danych, fig. 6 - urządzenie do ekspansji danych zawarte w urządzeniu odtwarzającym sygnał strumienia bitowego z kompresją danych z nośnika zapisu, fig. 7 - schemat urządzenia do ekspansji danych zawartego w urządzeniu odbiorczym, do odbioru sygnału strumienia bitowego z kompresją danych z ośrodka transmisyjnego, fig. 8 - schemat następnej odmiany wykonania urządzenia zapisowego, wyposażonego dodatkowo w koder z korekcją błędów i koder kanałowy, fig. 9 - schemat następnej odmiany wykonania urządzenia odtwarzającego, wyposażonego dodatkowo w dekoder z korekcją błędów i dekoder kanałowy, fig. 10 - schemat urządzenia kompresji danych, w którym koder bezstratny ma postać kodera arytmetycznego, a fig. 11 przedstawia schemat odmiennego wykonania urządzenia do ekspansji danych, w którym dekoder bezstratny ma postać kodera arytmetycznego.
Na fig. 1 przedstawiono przykład wykonania urządzenia kompresji danych, zawierającego zacisk wejściowy 1do odbioru sygnału fonicznego. W niniejszym przykładzie sygnał foniczny jest analogowym sygnałem fonicznym. Zacisk wejściowy 1 dołączony jest do wejścia 2 1-bitowego przetwornika analogowo-cyfrowego A/D w postaci bloku konwersji 4, stanowiącego korzystnie modulator sigmadelta. Wyjście 6 1-bitowego przetwornika cyfrowo-analogowego A/D w postaci bloku konwersji 4 jest dołączone do wejścia 8 bloku kodowania bezstratnego 10, z kompresją danych. Wyjście 12 bloku kodowania bezstratnego 10 z kompresją danych połączone jest z zaciskiem wyjściowym 14.
Ten blok konwersji 4 jest dostosowany do realizacji 1-bitowego przetwarzania analogowocyfrowego na sygnale, dla otrzymania sygnału strumienia bitowego, który podawany jest na wyjście 6.
W tym celu blok konwersji 4 odbiera częstotliwość próbkowania równą N-fs, za pośrednictwem wejścia16. Wielkość fsjest częstotliwością o wartości na przykład 32 kHz, 44,1 lub 48 kHz,aN jest dużą liczbą całkowitą, na przykład 64. Sygnał foniczny jest próbkowanywbloku konwersji 4 z częstotliwością próbkowania wynoszącą na przykład 2.8224 MHz (64x44,1 kHz). Sygnał strumienia bitowego pojawia się na wyjściu 6 przetwornika analogowo-cyfrowego A/D o częstotliwości próbkowania na przykład 2.8224 MHz (64x44,1 kHz). Sygnał strumienia bitowego pojawiający się na wyjściu 6bloku konwersji 4mazatem prędkość bitową 2.8224 MHz.
Blok kodowania bezstratnego 10 ma postać kodera zkompresją danych. Kodery bezstratne mają zaletę polegającąna tym, że mogą one komprymować dane sygnału fonicznegowtaki sposób, że po ekspansji danychwdekoderze bezstratnym, możliwe jest w zasadzie zrekonstruowanie sygnału pierwotnego. Znaczy to, żewzasadzie nie występują żadne straty informacji po kompresjiiekspansji. Kodery bezstratne mogą występować w postaci kodera zmiennodługościowego. Kodery zmiennodługościowe są znane. Przykładami takich koderów zmiennodługościowych są kodery Hufmanna, kodery arytmetyczne i kodery Lem-pela-Ziva. W tym względzie odsyła się do publikacji „A metod for the construction of minimum-redundacy codes” (Metoda zestawiania kodóworedundancji minimalnej) aut. D.A.Huffmann, dokument D4 na wykazie dokumentów związanych, „An introduction to arithmetic coding”(Wstęp do kodowania arytmetycznego) aut. G.G. Langdon, dokument D5 na wykazie dokumentów związanych, i „A universal algorithm for sequential data compression”(Uniwersalny algorytm sekwencyjnej kompresji danych), aut J. Ziviin., dokument D6 na wykazie dokumentów związanych.
Blok kodowania bezstratnego 10realizuje etap w zasadzie bezstratnej kompresji danych na sygnale strumienia bitowego dla otrzymania sygnału strumienia bitowego z kompresją danych na jego wyjściu 12, który jest podawany na zacisk wyjściowy 14.
Nafig. 2A przedstawiono widmo częstotliwościowe sygnału strumienia bitowego występującego na wyjściu 6przetwornika analogowo-cyfrowego A/D w postaci bloku konwersji 4, dla sygnału wejściowego w postaci sinusoidy 5 kHz, próbkowanej z częstotliwością 2,8224 MHz. Widmo zatem przedstawia częstotliwości między 0Hza1,4 MHz. Na fig. 2B przedstawiono część widma przedstawionego na fig. 2A, mianowicie część między 0Hza100 kHz, dla wyraźniejszego przedstawienia sinusoidy 5 kHz zawartej w sygnale strumienia bitowego. Wyraźnie widoczny jest szumopodobny charakter sygnału strumienia bitowego, zwłaszczawobszarze częstotliwości wyższych, który wydaje się oznaczać, że realizacja kompresji danych na tym sygnale nie da istotnej redukcji danych.
Wbrew temu, badania wykazały, że redukcję danych można osiągnąć. W poniższej tabeli zamieszczono wyniki kompresji danych realizowanej przez trzy kodery bezstratne dla trzech różnych fragmentów muzycznych:
PL 192 073 B1
fragment d
Huffman (8b) Huffman (16b) Lempel-Ziv
bossanova 1,31 1,45 1,73
jazz 1,35 1,50 1,77
muzyka klasyczna 1,38 1,59 1,86
gdzie d jest stopniem kompresji, określanym jako stosunek prędkości bitowej sygnału wejściowego kodera do prędkości bitowej sygnału wyjściowego tego kodera.
Na fig. 3 przedstawiono przykład wykonania urządzenia zawierającego urządzenie kompresji danych przedstawione na fig. 1. Urządzenie zapisowe poza tym zawiera blok zapisowy 30 do zapisywania danych komprymowanego sygnału strumienia bitowego na ścieżce nośnika zapisu 32. W niniejszym przykładzie, nośnik zapisu 32 jest magnetycznym nośnikiem zapisu, tak że blok zapisowy 30 zawiera przynajmniej jedną głowicę magnetyczną 34 do zapisywania danych komprymowanego sygnału strumienia bitowego na nośniku zapisu 32. Nośnik zapisu może jednak być optycznym nośnikiem zapisu, jak na przykład płyta CD lub płyta DVD.
Na fig. 4 przedstawiono odmienny przykład wykonania nadajnika, do nadawania sygnału fonicznego poprzez ośrodek transmisyjny TRM, zawierającego urządzenie kompresji danych, jak przedstawione na fig. 1. Nadajnik poza tym zawiera blok transmisyjny 40 do wprowadzania sygnału strumienia bitowego z kompresją danych do ośrodka transmisyjnego TRM. Blok transmisyjny 40 może zawierać antenę 42.
Transmisja za pośrednictwem ośrodka transmisyjnego, na przykład radiolinii lub nośnika zapisu, zwykle wymaga kodowania z korekcją błędów wykonywanego na przeznaczonym do nadawania sygnale strumienia bitowego z kompresją danych. Na fig. 8 przedstawiono takie etapy obróbki sygnału, realizowane na sygnale strumienia bitowego z kompresją danych w przypadku układu zapisowego z fig. 3. Układ zapisowy z fig.8 zatem zawiera koder z korekcją błędów (ERCO) 80, znany w technice, oraz koder kanałowy 82 również znany.
Na fig. 5 przedstawiono odmienny przykład wykonania urządzenia do ekspansji danych. Urządzenie ma zacisk wejściowy 50 do odbioru sygnału fonicznego z kompresją danych, który ma postać sygnału strumienia bitowego z kompresją danych, dostarczanego przez urządzenie kompresji danych zfig. 1. Zacisk wejściowy 50 jest połączony z wejściem 52 bloku 54 ekspansji danych, który ma wyjście 56, dołączone do wejścia 58 bloku konwersji 60. Wyjście 62 bloku konwersji 60 jest połączone z zaciskiem wyjściowym 64.
Blok bezstratnego dekodowania 54 jest blokiem z ekspansją danych, na przykład dekoderem zmiennodługościowym w postaci na przykład dekodera Huffmana lub dekodera arytmetycznego. Jest oczywiste, że dekoder w urządzeniu do ekspansji danych zfig. 5 powinien być odwrotnością kodera zastosowanego w urządzeniu kompresji danych zfig. 1, dla w zasadzie bezstratnej realizacji etapu kodowania-dekodowania. Blok bezstratnego dekodowania 54 z ekspansją danych rozwija strumień bitowy z kompresją danych dla otrzymania repliki pierwotnego strumienia bitowego, który jest podawany do wejścia 58 przetwornika cyfrowo-analogowego D/A w postaci bloku konwersji 60, który przetwarza ten strumień bitowy na analogowy sygnał foniczny, który podawany jest na zacisk 64.
Na fig. 6 przedstawiono urządzenie do ekspansji danych zfig. 5 włączone w urządzenie odtwarzające. Urządzenie odtwarzające zawiera poza tym blok odczytowy 70 do odczytywania sygnału strumienia bitowego z kompresją danych ze ścieżki nośnika zapisu 32. W przedstawianym przykładzie nośnik zapisu jest magnetycznym nośnikiem zapisu, tak że blok zapisowy 70 zawiera przynajmniej jedną głowicę magnetyczną 72 do odczytywania danych komprymowanego sygnału strumienia bitowego z nośnika zapisu 32. Nośnik zapisu może jednak być optycznym nośnikiem zapisu, jak na przykład płyta CD lub płyta DVD.
Na fig. 7 przedstawiono odmienny przykład wykonania odbiornika, do odbioru sygnału fonicznego poprzez ośrodek transmisyjny TRM, zawierającego urządzenie ekspansji danych, jak przedstawione na fig. 5. Odbiornik poza tym zawiera blok odbiorczy 75 do odbierania sygnału strumienia bitowego z kompresją danych z ośrodka transmisyjnego TRM. Blok odbiorczy 75 może zawierać antenę 77.
Jak to już objaśniono, transmisja za pośrednictwem ośrodka transmisyjnego, jak na przykład radiolinii lub nośnika zapisu, zwykle wymaga kodowania z korekcją błędów, wykonywanego na przeznaczonym do nadawania sygnale strumienia bitowego z kompresją danych, tak że po odbiorze może
PL 192 073 B1 być wykonywane odpowiednie dekodowanie kanałowe i dekodowanie z korekcją błędów. Na fig. 9 przedstawiono takie etapy obróbki z dekodowaniem kanałowym i korekcją błędów sygnału, realizowane na otrzymanym sygnale, odebranym przez blok odczytowy 70 w przypadku układu odtwarzającego zfig. 6. Układ odtwarzający z fig. 9 zatem zawiera dekoder kanałowy 90, znany w technice, oraz dekoder z korekcją błędów 92, również znany, tak aby otrzymać replikę sygnału strumienia bitowego z kompresją danych.
Inne urządzenie kompresji danych przedstawiono na fig. 10. W urządzeniu kompresji danych zfig. 10, sygnał strumienia danych dostarczany jest do wejścia 8 kodera bezstratnego, w postaci kodera entropijnego 154, na przykład kodera arytmetycznego. Poza tym sygnał strumienia bitowego wprowadzany jest również na wejście bloku wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa 156. Koder arytmetyczny koduje sygnał strumienia bitowego w sygnał strumienia bitowego z kompresją danych w odpowiedzi na wartości prawdopodobieństwa p podawane do jego wejścia 192. Blok wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa 156 określa wartość prawdopodobieństwa wskazującą prawdopodobieństwo, że bit w strumieniu bitowym dostarczanym przez blok konwersji 4ma zadaną z góry wartość logiczną, na przykład „1”. Ta wartość prawdopodobieństwa, oznaczona na fig. 10 jako p, jest podawana do kodera entropijnego 154. Blok wyznaczania 156 wyznacza tę wartość prawdopodobieństwa na podstawie sygnału wyjściowego filtru predykcyjnego 152. Koder entropijnyny 154 może dokonywać kompresji danych strumienia bitowego na zasadzie kolejnoramkowej.
Urządzenie z fig. 10 działa następująco. Filtr predykcyjny 152 realizuje filtrowanie predykcyjne na sygnale strumienia bitowego dając na wyjściu sygnał wielobitowy. Sygnał wielobitowy ma wiele poziomów w przedziale na przykład od +3 do -3. Poza tym, dla każdego ze zbiorów subinterwałów w zakresie wartości wielobitowego sygnału wyjściowego, określa się, jakie jest prawdopodobieństwo tego, że odpowiedni bit w sygnale strumienia bitowego jest na przykład bitem „1”. Można to zrealizować przez zliczanie „jedynek” i „zer” występujących w strumieniu bitowym sygnału podczas zadanego okresu czasowego, kiedy wielobitowy sygnał wyjściowy przypada na jeden z takich zakresów. Otrzymane tak prawdopodobieństwa dla różnych wartości wielobitowego sygnału wyjściowego następnie są podawane jako sygnał prawdopodobieństwa p do arytmetycznego kodera entropijnego 154. Sygnał strumienia bitowego z kompresją danych jest podawany przez koder entropijny 154 na linię wyjściową 158, dla transmisji za pośrednictwem ośrodka transmisyjnego TRM lub nośnika zapisu.
Na fig. 11 przedstawione jest urządzenie ekspansyjne do dekodowania sygnału strumienia bitowego z kompresją danych, odebranego za pośrednictwem ośrodka transmisyjnego TRM. Urządzenie z fig. 11 do obróbki danych zawiera dekoder entropijny 172, który odbiera sygnał strumienia bitowego z kompresją danych przez wejście 174. W przedstawianym przykładzie, dekoder entropijny 172 na postać dekodera arytmetycznego, który wykonuje etap dekodowania arytmetycznego na danych sygnału strumienia bitowego z kompresją danych pod wpływem sygnału p prawdopodobieństwa podawanego na wejście 176 dla wygenerowanie repliki oryginalnego sygnału strumienia bitowego, który jest dostarczany na wyjście 178. Replika jest podawana na wejście 58 bloku konwersji cyfrowoanalogowej D/A 60.
Poza tym stosuje się blok wyznaczania prawdopodobieństwa, do podawania sygnału prawdopodobieństwa p do arytmetycznego dekodera entropijnego 172. Sygnał prawdopodobieństwa pmożna otrzymywać w różny sposób, zależnie od tego, jak sygnał prawdopodobieństwa był wyznaczany w koderze. Jednym ze sposobów jest wydzielanie sygnału w sposób adaptacyjny z sygnału wyjściowego filtru predykcyjnego 181. Wtym przykładzie wykonania, filtr predykcyjny 181 jest równoważny filtrowi predykcyjnemu 152 w koderze, a generator sygnału prawdopodobieństwa 180 jest równoważny blokowi wyznaczania prawdopodobieństwa 156 w koderze z fig. 10. Inny sposób generowania sygnału prawdopodobieństwa p stanowi wykorzystanie ubocznej informacji otrzymanej za pośrednictwem ośrodka transmisyjnego TRM, jak to zostanie objaśnione poniżej.
Informacja uboczna może być generowana przez urządzenie z fig. 10 do transmisji i przekazywana do urządzenia z fig. 11. Taka informacja uboczna zawiera korzystnie współczynniki filtru predykcyjnego 152, które są wyznaczane na zasadzie kolejnoramkowej, przy czym te współczynniki są transmitowane do odpowiedniego filtru predykcyjnego zawartego w generatorze sygnału prawdopodobieństwa 180.
Poza tym, urządzenie z fig. 10 może generować parametry opisujące konwersję wielobitowego sygnału wyjściowego z filtru predykcyjnego 152 na sygnał prawdopodobieństwa p. Takie parametry włącza się również w informację uboczną i transmituje do generatora sygnału prawdopodobieństwa 180 i filtru predykcyjnego 181, tak aby umożliwić regenerację sygnału prawdopodobieństwa p w urząPL 192 073 B1 dzeniu zfig. 11 na podstawie wielobitowego sygnału wyjściowego dostarczanego przez filtr predykcyjny 181.
Koder entropijny stosowany w odmianie wykonania zfig. 10 jest dostosowany do kodowania sygnału strumienia bitowego z wykorzystaniem sygnału prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego z kompresją danych. Jednym z takich koderów entropijnych jest opisany powyżej koder arytmetyczny. Jednym z pozostałych rodzajów koderów entropijnych jest, na przykład znany koder stanów skończonych. Dekoder entropijny zastosowany w odmianie wykonania zfig. 11 jest dostosowany do dekodowania sygnału strumienia bitowego z kompresją danych z wykorzystaniem sygnału prawdopodobieństwa w celu otrzymania repliki sygnału strumienia bitowego. Jednym z takich dekoderów entropijnych jest opisany powyżej dekoder arytmetyczny. Jednym z innych rodzajów dekoderów entropijnych jest, na przykład znany dekoder stanów skończonych.
Jakkolwiek wynalazek opisano w odniesieniu do jego korzystnych przykładów wykonania, to nie są to przykłady ograniczające. Tak więc, są możliwe różne modyfikacje, bez wychodzenia poza zakres wynalazku, określony w zastrzeżeniach. Kiedy sygnał foniczny dostarczany jest w postaci cyfrowej, na przykład jako sygnał próbkowany przy częstotliwości 44,1 kHz, a próbki wyrażane są na przykład na 16 bitach, środki konwersji adaptuje się do przepróbkowywania cyfrowego sygnału fonicznego zczęstotliwością na przykład wynoszącą 64x44,1 kHz, dla otrzymania sygnału strumienia 1-bitowego
Należy poza tym zaznaczyć, że wynalazek ma również zastosowanie do przykładu wykonania, w którym sygnał strumienia bitowego, dostarczany przez przetwornik stanowiący blok konwersji 4, poddawany jest dodatkowemu etapowi obróbki sygnałowej, dającemu w wyniku przetworzony sygnał 1-bitowy, który podaje się do bloku kodowania bezstratnego 10. Taki dodatkowy etap obróbki sygnału może obejmować łączenie składowych sygnału stereofonicznego, lewego i prawego, w postaci strumienia 1-bitowego, w przetworzony 1-bitowy sygnał strumienia bitowego.

Claims (21)

1. Sposób kompresji danych, do kompresji danych sygnału fonicznego, w którym odbiera się sygnał foniczny, dokonuje się na sygnale fonicznym konwersji, otrzymując sygnał w postaci strumienia 1-bitowego, dokonuje się bezstratnej kompresji danych na strumieniu bitowym uzyskując sygnał strumienia danych skompresowanych oraz dostarcza się sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, znamienny tym, że podczas konwersji fonii przeprowadza się modulację sigma-delta, a podczas bezstratnej kompresji danych realizuje się entropijne kodowanie sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa i otrzymuje się sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, następnie realizuje się predykcję dla sygnału strumienia bitowego oraz wyznacza się sygnał prawdopodobieństwa dla sygnału wyjściowego otrzymanego w etapie predykcji.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas realizacji predykcji realizuje się operację filtru predykcyjnego na sygnale strumienia bitowego, i otrzymuje się wielowartościowy sygnał wyjściowy, a ponadto wydziela się sygnał prawdopodobieństwa z wielowartościowego sygnału wyjściowego.
3. Sposób ekspansji danych, do ekspansji skompresowanego sygnału fonicznego, dla otrzymania repliki pierwotnego sygnału fonicznego, przy czym skompresowany sygnał foniczny stanowi skompresowany bezstratnie sygnał bitowy wygenerowany przez modulator, w którym to sposobie odbiera się skompresowany sygnał foniczny, który ma postać sygnału strumienia bitów skompresowanych danych, realizuje się etap bezstratnej ekspansji danych na sygnale strumienia bitowego skompresowanych danych i otrzymuje się sygnał strumienia bitowego, realizuje się konwersję cyfra-analog D/A dla sygnału strumienia bitowego uzyskując replikę oryginalnego sygnału fonicznego, a następnie dostarcza się replikę oryginalnego sygnału fonicznego, znamienny tym, że strumień bitowy generuje się za pomocą modulatora sigma-delta, a podczas bezstratnego dekodowania realizuje się entropijne dekodowanie sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa, i otrzymuje się sygnał strumienia bitowego, a ponadto dostarcza się sygnał prawdopodobieństwa.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że podczas entropijnego dekodowania przeprowadza się dekodowanie arytmetyczne.
5. Urządzenie kompresji danych, do kompresowania sygnału fonicznego, które zawiera blok wejściowy do odbioru sygnału fonicznego, blok konwersji realizujący konwersję sygnału fonicznego do sygnału strumienia 1-bitowego, blok kodowania bezstratnego realizujący bezstratne kodowanie sygna10
PL 192 073 B1 łu strumienia bitowego dla uzyskania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, blok wyjściowy dostarczający sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, znamienne tym, że blok konwersji (4) stanowi modulator sigma-delta, ablok kompresji bezstratnej (10) zawiera koder entropijny (154) do entropijnego kodowania sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, filtr predykcyjny (152) do realizacji etapu predykcji na sygnale strumienia bitowego oraz blok (156) wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa z sygnału wyjściowego odprowadzanego przez filtr predykcyjny (152).
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że sygnał foniczny jest analogowym sygnałem fonicznym a blok konwersji (4) ma postać bloku konwersji analog-cyfra A/D (60) realizującego konwersję 1-bitową analog-cyfra A/D na analogowym sygnale fonicznym dla uzyskania sygnału strumienia bitowego.
7. Urządzenie kompresji danych według zastrz. 5 albo 6, znamienne tym, że filtr predykcyjny (152) zawiera elementy realizujące filtrowanie predykcyjne na sygnale strumienia bitowego dla uzyskania wielowartościowego sygnału wyjściowego, a na wyjściu bloku (156) wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa występuje sygnał prawdopodobieństwa wyprowadzony z wielowartościowego sygnału wyjściowego.
8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że koder entropijny (154) jest koderem arytmetycznym.
9. Urządzenie ekspansji danych, do ekspansji sygnału strumienia bitowego skompresowanych danych fonicznych dla uzyskania repliki pierwotnego sygnału fonicznego, przy czym sygnał strumienia bitowego skompresowanych danych fonicznych został uzyskany w bezstratnej kompresji sygnału strumienia bitowego wygenerowanego przez modulator, które to urządzenie zawiera blok wejściowy do odbioru skompresowanego sygnału fonicznego w postaci sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, blok bezstratnego dekodowania do realizacji bezstratnej ekspansji danych sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych dla uzyskania strumienia bitowego, blok konwersji cyfra-analog D/A do realizacji konwersji cyfra-analog strumienia bitowego dla uzyskania repliki pierwotnego sygnału fonicznego, blok wyjściowy dla dostarczania repliki oryginalnego sygnału fonicznego, znamienne tym, że do generacji strumienia bitowego jest zaopatrzony w modulator sigma-delta, a blok dekodowania bezstratnego zawierają dekoder entropijny (172) do entropijnego dekodowania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego oraz generator sygnału prawdopodobieństwa (180), do wprowadzania sygnału prawdopodobieństwa.
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że dekoder entropijny (172) jest dekoderem arytmetycznym.
11. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że blok konwersji cyfra-analog D/A (60) zawiera demodulator sigma-delta.
12. Nadajnik sygnału fonicznego, do przekazywania sygnału fonicznego za pomocą nośnika transmisyjnego, który to nadajnik jest zaopatrzony w urządzenie ekspansji danych zawierające blok wejściowy do odbioru sygnału fonicznego, blok konwersji sygnału fonicznego na sygnał strumienia 1-bitowego, blok kodowania bezstratnego sygnału strumienia bitowego na sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych i blok wyjściowy dostarczający sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, znamienny tym, że blok konwersji (4) stanowi modulator sigma-delta, a blok kompresji bezstratnej (10) zawiera koder entropijny (154) do entropijnego kodowania sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, filtr predykcyjny (152) do realizacji etapu predykcji na sygnale strumienia bitowego oraz blok (156) wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa z sygnału wyjściowego odprowadzanego przez filtr predykcyjny (152), przy czym sygnał foniczny jest analogowym sygnałem fonicznym ablok konwersji (4) ma postać bloku konwersji analog-cyfra A/D (60) realizującego konwersję 1-bitową analog-cyfra A/D na analogowym sygnale fonicznym dla uzyskania sygnału strumienia bitowego, a ponadto filtr predykcyjny (152) zawiera elementy realizujące filtrowanie predykcyjne na sygnale strumienia bitowego dla uzyskania wielowartościowego sygnału wyjściowego, a na wyjściu bloku (156) wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa występuje sygnał prawdopodobieństwa wyprowadzony z wielowartościowego sygnału wyjściowego, gdzie koder entropijny (154) jest koderem arytmetycznym, przy czym nadajnik ponadto zawiera blok transmisyjny (40) dostarczający sygnał strumienia bitów danych skompresowanych do nośnika transmisyjnego.
PL 192 073 B1
13. Nadajnik według zastrz. 12, znamienny tym, że jest zaopatrzony dodatkowo w koder z korekcją błędów (80) i/lub koder kanałowy (82), do korekcji błędów kodowania i/lub kodowania kanałowego sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych przed dostarczeniem sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych do nośnika transmisyjnego.
14. Odbiornik sygnału fonicznego, do odbioru sygnału fonicznego poprzez nośnik transmisyjny, który to odbiornik jest zaopatrzony w urządzenie ekspansji danych sygnału strumienia bitowego skompresowanych danych fonicznych, zawierające blok wejściowy do odbioru skompresowanego sygnału fonicznego, blok bezstratnego dekodowania do bezstratnej ekspansji danych, blok konwersji cyfra-analog D/A do uzyskania repliki pierwotnego sygnału fonicznego oraz blok wyjściowy dostarczający replikę oryginalnego sygnału fonicznego, znamienny tym, że do generacji strumienia bitowego jest zaopatrzony w modulator sigma-delta, ablok dekodowania bezstratnego zawierają dekoder entropijny (172) do entropijnego dekodowania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego oraz generator sygnału prawdopodobieństwa (180), do wprowadzania sygnału prawdopodobieństwa, przy czym dekoder entropijny (172) jest dekoderem arytmetycznym, ablok konwersji cyfra-analog D/A (60) zawiera demodulator sigma-delta, ponadto odbiornik zawiera blok odbiorczy (75) do odbioru z nośnika transmisyjnego sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych.
15. Odbiornik, według zastrz. 14, znamienny tym, że zawiera dodatkowo dekoder kanałowy (90) i/lub dekoder z korekcją błędu (92) do korekcji błędów kodowania i/lub kodowania kanału dla sygnału odebranego z nośnika transmisyjnego dla uzyskania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych.
16. Urządzenie zapisujące sygnał foniczny, na nośniku zapisu, zaopatrzone w urządzenie kompresji danych zawierające blok wejściowy do odbioru sygnału fonicznego, blok konwersji sygnału fonicznego na sygnał strumienia 1-bitowego, blok kodowania bezstratnego sygnału strumienia bitowego na sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych i blok wyjściowy dostarczający sygnał strumienia bitowego danych skompresowanych, znamienny tym, że blok konwersji (4) stanowi modulator sigma-delta, ablok kompresji bezstratnej (10) zawiera koder entropijny (154) do entropijnego kodowania sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, filtr predykcyjny (152) do realizacji etapu predykcji na sygnale strumienia bitowego oraz blok (156) wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa z sygnału wyjściowego odprowadzanego przez filtr predykcyjny (152), przy czym sygnał foniczny jest analogowym sygnałem fonicznym ablok konwersji (4) ma postać bloku konwersji analog-cyfra A/D (60) realizującego konwersję 1-bitową analog-cyfra A/D na analogowym sygnale fonicznym dla uzyskania sygnału strumienia bitowego, a ponadto filtr predykcyjny (152) zawiera elementy realizujące filtrowanie predykcyjne na sygnale strumienia bitowego dla uzyskania wielowartościowego sygnału wyjściowego, ana wyjściu bloku (156) wyznaczania sygnału prawdopodobieństwa występuje sygnał prawdopodobieństwa wyprowadzony z wielowartościowego sygnału wyjściowego, gdzie koder entropijny (154) jest koderem arytmetycznym, przy czym urządzenie zapisujące zawiera ponadto blok zapisowy (30) do zapisu sygnału strumienia bitów danych skompresowanych na nośniku zapisu.
17. Urządzenie, według zastrz. 16, znamienne tym, że nośnikiem zapisu jest optyczny ewentualnie magnetyczny nośnik zapisu.
18. Urządzenie, według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera dodatkowo koder z korekcją błędu (80) i/lub koder kanałowy (82) korekcji błędów kodowania i/lub kodowania kanału sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych przed zapisaniem sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych na nośniku zapisu.
19. Urządzenie odtwarzające sygnał foniczny, z nośnika zapisu, zaopatrzone w urządzenie ekspansji danych sygnału strumienia bitowego skompresowanych danych fonicznych, zawierające blok wejściowy do odbioru skompresowanego sygnału fonicznego, blok bezstratnego dekodowania do bezstratnej ekspansji danych, blok konwersji cyfra-analog D/A do uzyskania repliki pierwotnego sygnału fonicznego oraz blok wyjściowy dostarczający replikę oryginalnego sygnału fonicznego, znamienny tym, że do generacji strumienia bitowego jest zaopatrzony w modulator sigma-delta, ablok dekodowania bezstratnego zawierają dekoder entropijny (172) do entropijnego dekodowania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego oraz generator sygnału prawdopodobieństwa (180), do wprowadzania sygnału prawdopodobieństwa, przy czym dekoder entropijny (172) jest dekoderem arytmetycznym, a blok konwersji cyfra-analog D/A (60) zawiera demodulator sigma-delta, przy czym
PL 192 073 B1 urządzenie odtwarzające zawiera ponadto blok odczytowy (70) do odczytu sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych ze ścieżki nośnika zapisu.
20. Urządzenie, według zastrz. 19, znamienne tym, że jest zaopatrzone w dekoder kanałowy (90) i/lub dekoder z korekcją błędu (92) do korekcji błędów kodowania i/lub kodowania kanałowego sygnału odebranego z nośnika transmisyjnego dla uzyskania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych
21. Nośnik zapisu, zawierający zapisany w ścieżce umieszczonej na nośniku zapisu sygnał strumienia bitów danych skompresowanych, przy czym sygnał strumienia bitów danych skompresowanych uzyskano dzięki realizacji bezstratnej kompresji danych na sygnale strumienia 1-bitowego, a sygnał strumienia 1-bitowego został uzyskany dzięki realizacji konwersji sygnału fonicznego, znamienny tym, że konwersją jest modulacja sigma-delta, a podczas bezstratnej kompresji realizuje się entropijne kodowanie sygnału strumienia bitowego w odpowiedzi na sygnał prawdopodobieństwa dla otrzymania sygnału strumienia bitowego danych skompresowanych, realizuje się predykcję sygnału strumienia bitowego oraz wyznacza się sygnał prawdopodobieństwa dla sygnału wyjściowego otrzymanego w etapie predykcji.
PL327230A 1996-10-10 1997-09-26 Sposób kompresji i ekspansji danych, urządzenie do kompresji i ekspansji danych, nadajnik i odbiornik, urządzenie zapisujące i odtwarzające oraz nośnik zapisu sygnału fonicznego PL192073B1 (pl)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP96202807 1996-10-10
EP97202137 1997-07-11
PCT/IB1997/001156 WO1998016014A1 (en) 1996-10-10 1997-09-26 Data compression and expansion of an audio signal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL327230A1 PL327230A1 (en) 1998-12-07
PL192073B1 true PL192073B1 (pl) 2006-08-31

Family

ID=26143232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL327230A PL192073B1 (pl) 1996-10-10 1997-09-26 Sposób kompresji i ekspansji danych, urządzenie do kompresji i ekspansji danych, nadajnik i odbiornik, urządzenie zapisujące i odtwarzające oraz nośnik zapisu sygnału fonicznego

Country Status (16)

Country Link
US (1) US6269338B1 (pl)
EP (1) EP0865685B1 (pl)
JP (1) JP3935215B2 (pl)
KR (1) KR100603894B1 (pl)
CN (1) CN1126263C (pl)
AR (1) AR009826A1 (pl)
AT (1) ATE312435T1 (pl)
AU (1) AU4217397A (pl)
BR (1) BR9706828B1 (pl)
DE (1) DE69734816T2 (pl)
ES (1) ES2251742T3 (pl)
HU (1) HU222636B1 (pl)
MY (1) MY119457A (pl)
PL (1) PL192073B1 (pl)
RU (1) RU2178618C2 (pl)
WO (1) WO1998016014A1 (pl)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6778965B1 (en) * 1996-10-10 2004-08-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Data compression and expansion of an audio signal
EP0879465B1 (en) * 1996-11-07 2005-11-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Data processing of a bitstream signal
GB2320867B (en) * 1996-11-27 2001-12-05 Sony Uk Ltd Signal processors
ID20566A (id) * 1997-01-16 1999-01-14 Koninkl Philips Electronics Nv Pemadatan atau pengembangan data pada sejumlah sinyal-sinyal informasi digital
CA2278772C (en) 1997-11-29 2008-01-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. A method for storing audio-centered information with a multi-level table-of-contents (toc) mechanism with one master-toc and sub-tocs for various audio formats, a device for use with such mechanism and a unitary storage medium containing such mechanism
PL338952A1 (en) 1998-06-10 2000-12-04 Koninkl Philips Electronics Nv Method of recording centred sound data using higher-level sound files and lower-level files indicating sound fragments, apparatus for recording and/or replaying such dataand recording medium therefor
US6370090B1 (en) 1998-06-10 2002-04-09 U.S. Philips Corporation Method, device, and information structure for storing audio-centered information with a multi-level table-of-contents (toc) mechanism and doubling of area-tocs, a device for use with such mechanism and a unitary storage medium having such mechanism
PL209566B1 (pl) 1998-10-05 2011-09-30 Koninkl Philips Electronics Nv Nośnik danych, urządzenie do odtwarzania informacji z nośnika danych oraz sposób i urządzenie do zapisywania informacji
AU763462B2 (en) 1998-11-16 2003-07-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and device for recording real-time information
JP4388701B2 (ja) * 1998-11-16 2009-12-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ リアルタイム情報を記録する方法及び装置
EP1055237B1 (en) * 1998-12-09 2008-03-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and device for recording information in units
CA2322580C (en) 1999-01-08 2010-03-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and device for recording real-time information
AU1984100A (en) * 1999-01-13 2000-08-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Embedding supplemental data in an encoded signal
EP1045391A1 (en) * 1999-04-16 2000-10-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and device for recording information in units
KR20020020886A (ko) 2000-03-07 2002-03-16 요트.게.아. 롤페즈 산술적으로 인코딩된 정보신호의 산술 디코딩
JP2003526986A (ja) 2000-03-07 2003-09-09 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 算術的に符号化された情報信号の算術復号化
KR100810811B1 (ko) * 2000-08-11 2008-03-06 엔엑스피 비 브이 에러 은닉 방법 및 장치
JP4950407B2 (ja) * 2000-09-08 2012-06-13 アイピージー エレクトロニクス 503 リミテッド オーディオ信号圧縮
US6856585B2 (en) 2000-10-12 2005-02-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and device for recording information in units
JP4037271B2 (ja) * 2001-03-05 2008-01-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 信号圧縮装置及び方法
DE60237079D1 (de) 2001-04-24 2010-09-02 Koninkl Philips Electronics Nv Gerät und verfahren zur informationsaufzeichnung
DK1386236T3 (da) 2001-04-24 2007-06-18 Koninkl Philips Electronics Nv Kortlægning af på hinanden fölgende regioner til informationsblokke
PL366405A1 (pl) 2001-04-24 2005-01-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Urządzenie i sposób do zapisu informacji
KR20040075944A (ko) 2002-01-23 2004-08-30 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 디지털 정보신호의 데이터 압축 및 압축해제
WO2003083856A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-09 Craven Peter G Context coding
WO2003098626A1 (en) * 2002-05-17 2003-11-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device and method for recording information with characteristic point information control
CA2392640A1 (en) * 2002-07-05 2004-01-05 Voiceage Corporation A method and device for efficient in-based dim-and-burst signaling and half-rate max operation in variable bit-rate wideband speech coding for cdma wireless systems
WO2004114306A1 (en) 2003-06-23 2004-12-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device and method for recording information
KR20060032145A (ko) * 2003-06-23 2006-04-14 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 결함이 발생하면 논리 어드레스를 물리적 어드레스로리매핑하여 정보를 기록하는 장치 및 방법
JP2007519140A (ja) * 2003-07-17 2007-07-12 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 符号付き偏差による訂正の方法、装置及び記録担体
CN100476979C (zh) 2003-07-17 2009-04-08 皇家飞利浦电子股份有限公司 利用缺陷管理信息重新组织记录信息的设备和方法
JP4763608B2 (ja) 2003-10-07 2011-08-31 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 情報を記録する装置及び方法、情報を読取る装置
US7859962B2 (en) 2004-04-23 2010-12-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Seamless recording of real-time information
WO2006000947A1 (en) 2004-06-21 2006-01-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Defect management for real-time information
EA011467B1 (ru) 2005-12-06 2009-04-28 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Размораживание многослойных носителей информации
WO2008026145A2 (en) * 2006-08-30 2008-03-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device and method for coding a data signal and device and method for decoding a data signal
BRPI0820739B1 (pt) 2007-12-14 2020-10-20 Koninklijke Philips N.V. método de reprodução de informação de vídeo, dispositivo de reprodução para reproduzir a informação de vídeo, sinal, e, portador de gravação
CN102667921B (zh) 2009-10-20 2014-09-10 弗兰霍菲尔运输应用研究公司 音频编码器、音频解码器、用于将音频信息编码的方法、用于将音频信息解码的方法
MX2012008075A (es) 2010-01-12 2013-12-16 Fraunhofer Ges Forschung Codificador de audio, decodificador de audio, metodo para codificar e informacion de audio, metodo para decodificar una informacion de audio y programa de computacion utilizando una modificacion de una representacion de un numero de un valor de contexto numerico previo.
ES2937066T3 (es) * 2010-07-20 2023-03-23 Fraunhofer Ges Forschung Decodificador de audio, procedimiento y programa informático para decodificación de audio
FR2977969A1 (fr) * 2011-07-12 2013-01-18 France Telecom Adaptation de fenetres de ponderation d'analyse ou de synthese pour un codage ou decodage par transformee
EP2803141B1 (en) * 2012-03-23 2017-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for compressing data representing a time dependent signal
GB2511493B (en) * 2013-03-01 2017-04-05 Gurulogic Microsystems Oy Entropy modifier and method
EP3267587B1 (en) * 2015-03-03 2021-05-19 Sony Corporation Compression encoding device, compression encoding method, decoding device, decoding method and program
EP3468046B1 (en) 2016-05-24 2021-06-30 Sony Corporation Compression encoding device and method, decoding device and method, and program

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52116103A (en) * 1976-03-26 1977-09-29 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd Multistage selection dpcm system
US4953196A (en) * 1987-05-13 1990-08-28 Ricoh Company, Ltd. Image transmission system
US4905002A (en) * 1988-03-09 1990-02-27 Eastman Kodak Company Delta modulation encoder/decoder method and system
NL9000338A (nl) 1989-06-02 1991-01-02 Koninkl Philips Electronics Nv Digitaal transmissiesysteem, zender en ontvanger te gebruiken in het transmissiesysteem en registratiedrager verkregen met de zender in de vorm van een optekeninrichting.
US5014284A (en) * 1989-06-30 1991-05-07 Cardiac Telecom Corporation Discrete slope delta modulation with recovery means
US5023611A (en) * 1989-07-28 1991-06-11 At&T Bell Laboratories Entropy encoder/decoder including a context extractor
SE465144B (sv) * 1990-06-26 1991-07-29 Ericsson Ge Mobile Communicat Saett och anordning foer behandling av en analog signal
JP3189298B2 (ja) 1991-06-25 2001-07-16 三菱化学株式会社 乾式トナーの製造方法
JPH0522288A (ja) * 1991-07-11 1993-01-29 Fujitsu General Ltd 音声放送システム
DE69430872T2 (de) * 1993-12-16 2003-02-20 Voice Compression Technologies System und verfahren zur sprachkompression
US5561688A (en) * 1993-12-29 1996-10-01 International Business Machines Corporation Real-time digital audio compression/decompression system
KR970000768B1 (en) 1994-03-07 1997-01-18 Hyundai Electronics Ind Co Lt Hdtv audio bitstream generating apparatus and method using pc
JP3202125B2 (ja) * 1994-03-10 2001-08-27 沖電気工業株式会社 符号分割多元接続システム
JPH07297646A (ja) * 1994-04-26 1995-11-10 Sony Corp デジタル/アナログ変換回路
EP0791249B1 (en) * 1995-09-08 2002-07-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Transmitter and receiver apparatus, method for transmitting and method for receiving and record carrier obtained by the method or the transmitter apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
MY119457A (en) 2005-05-31
JP2000502539A (ja) 2000-02-29
RU2178618C2 (ru) 2002-01-20
BR9706828B1 (pt) 2009-08-11
AR009826A1 (es) 2000-05-03
ATE312435T1 (de) 2005-12-15
HUP9902037A2 (hu) 1999-11-29
CN1126263C (zh) 2003-10-29
JP3935215B2 (ja) 2007-06-20
KR100603894B1 (ko) 2006-12-13
US6269338B1 (en) 2001-07-31
HUP9902037A3 (en) 1999-12-28
KR19990072035A (ko) 1999-09-27
EP0865685B1 (en) 2005-12-07
DE69734816T2 (de) 2006-08-10
WO1998016014A1 (en) 1998-04-16
ES2251742T3 (es) 2006-05-01
PL327230A1 (en) 1998-12-07
BR9706828A (pt) 1999-03-23
EP0865685A1 (en) 1998-09-23
CN1209917A (zh) 1999-03-03
HU222636B1 (hu) 2003-09-29
DE69734816D1 (de) 2006-01-12
AU4217397A (en) 1998-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL192073B1 (pl) Sposób kompresji i ekspansji danych, urządzenie do kompresji i ekspansji danych, nadajnik i odbiornik, urządzenie zapisujące i odtwarzające oraz nośnik zapisu sygnału fonicznego
US6289306B1 (en) Data processing of a bitstream signal
AU673085B2 (en) Apparatus and method for coding or decoding signals, and recording medium
EP0876709B1 (en) Data compression/expansion using a rice encoder/decoder
US7225136B2 (en) Data compression and expansion of an audio signal
JP4179639B2 (ja) マルチチャンネル情報信号の算術符号化/復号化
JP4267084B2 (ja) 伝送システムの損失のない符号化/復号化
US20020165631A1 (en) Audio signal processing with adaptive noise-shaping modulation
JP3465697B2 (ja) 信号記録媒体
US6285301B1 (en) Prediction on data in a transmission system
JP3465698B2 (ja) 信号復号化方法及び装置
KR100526942B1 (ko) 복수의디지탈정보신호를데이터압축및복원하는장치및방법
JP2007181208A (ja) 音声信号のデータ圧縮及び伸張装置