TWI317089B - Realizing high quality lpcm audio data as two separate elementary streams - Google Patents

Description

1317089 九、發明說明：

【發明所屬之技術領域]I 發明領域 本發明大致上是有關於數位錄製領域，且特別是指用 5 以編寫數位音内谷來支援一*或更多不同品質音訊格式的 技術。 I：先前技術3 發明背景 隨著資訊的價值及應用不斷的增加，個人及企業不斷 10的尋求可處理及儲存資訊的其他方式。其中一種可供使用 者選擇的方式為資訊處置系統。一資訊處置系統通常為了 商業、個人或者其他目的處理、編課、儲存、及/或傳遞資 訊或資料’藉以讓使用者可運用資訊之價值。因為不同使 用者或騎技術以及資赠置之需要與需求有變，資 15 訊處置系統亦可能針對要處理 儲存或傳遞何種訊息，以

1317089 對資訊處置系統之使用需求快速成長的應用領域之一 是為影音系統，特別是與高解析電視(HDTv)相關的領域。 隨著高解析電視曰漸成長的受歡迎程度，消費者對於預錄 高解析視訊及音訊内容的需求也迅速增加。使音訊品質匹 5配於高解析視訊的需求已經導致使用例如具有i92Mz取 樣率以及-個24位元取樣大小的線性脈碼調變(LpcM，以 下簡稱為LPCM 192/24)的技術之新數位音_寫格式的發 展。 以LPCM 192/24高解析格式編寫音訊内容會產生非常 K)大的資料檔案，特別是當對多個聲道編碼時。為適應此種 大檀案大小的需要已經導致發展出諸如，，高解 析”DVD(HD-D VD)以及”藍光(Blu_Ray)”之較高容量格式， 以上兩者都使用藍光雷射讀取以及寫入數位内容。原始的 DVD容量限制在單層格式為4.7GB，以及雙層格式則為 15 8.4GB。HD-DVD具有每層15GB的容量，而藍光可達每層 25GB容量。在雙層版本中，此兩種格式則分別可提供3〇GB 以及50GB容量。這些較高容量的媒體看似可提供容納高解 析視訊及音訊内容先天上必要之大檔案大小的一解決方 案。 20 然而，基礎等級的數位媒體播放器，以及使用較舊數 位對類比轉換器（DAC)和較低效能數位處理器的新播放 器，無法以其本機模式解譯LPCM 192/24内容。為了使以 LPCM 192/24格式散佈的内容反向相容，需要在一標準數位 音訊格式中強制支援一第二聲軌。針對除了 LPCM 192/24 6 1317089 位元串流之外要包括在現行實施型態下的強制第二聲軌， 新碟片格式係指定LPCM 96/24、杜比數位(AC-3)、或者數 位劇院系統(DTS)5.1。 在現行的新碟片格式實施型態下，該強制第二聲軌可 5被基礎等級媒體播放器識別，以及予以抽取出來供處理。 具有96KHz取樣率以及24位元取樣大小的LPCM 96/24，是 用於此強制第二音訊串流的較佳格式，因為它可提供除了 LPCM 192/24之外的最高音訊品質，以及可被所有基礎等級 的播放器讀取。杜比數位以及數位劇院系統51提供的音訊 10品質較差，它們係分別以48KHz/16位元以及48KHz/20位元 格式編碼，且為有損型壓縮標準。 用以包括LPCM 192/24以及LPCM 96/24位元串流二者 之現行實施型態’會形成大到不成比例的檔案大小。此種 大檔案在與高解析視訊内容結合時，可能產生超過碟片容 15量的組合檔案大小。舉例來說，用於六聲道(左、中、右、 左後、右後、以及低頻）的LPCM 192/24音訊格式需要 27Mbps鬲壓縮尚解析視訊需要6 Mbps，支援以96KHz以 及24位兀運作之現行實施型態下的該強制第二音訊格式需 要額外14.4MbPs’如此導致總共需要47.7Mbps。一片25GB 2〇藍光DVD只能支援此一組合位元串流率7〇分鐘的内容。 目前’對内容編寫者而言最常見的解決方式是嵌入— 較低貝的強制音訊串流（例如：杜比數位或數位劇院系 統）’其縮減了編寫後音訊檔案大小，以協助讓所有必需的 内谷符〇»亥光碟的谷量限制。此一方法支援了 Lpcm 192/24 7 1317089 去支援一強制第二音訊格式的需求，但是卻限制了媒體播 放器的擁有者可用來解碼除了 LPCM 192/24外的其他較高 品質的強制音訊格式(例如：LPCM 96/24)的音訊品質。 有鑑於前述缺憾，乃有需求去追求用以提供較高品質 5音訊格式(例如：LPCM 96/24)給基礎等級媒體播放器擁有 者同時仍能提供LPCM 192/24檔案而未超過媒體容量的系 統。 t發明内容3 發明概要 1〇 本發明藉由提供讓一個LPCM 192/24位元串流可分解 成兩基本串流的一種方法及裝置，而克服習知技術的不適 當之處。在本發明之一實施例中，主要位元串流是採可被 媒體播放器當作一強制音訊格式予以呈現的LPCM 96/24(96KHz取樣率以及24位元取樣大小）格式，次要位元 15串流是由用以支援LPCM 192/24格式所需的額外位元所構 成。僅可呈現LPCM 96/24格式的媒體播放器可藉由以其本 機格式呈現該主要位元串流來運作。而可以呈現LPCM 192/24格式的播放器則組合該等主要及次要位元串流去形 成一複合LPCM 192/24位元串流以供呈現。所生成之主要及 20 次要位元串流檔案的組合大小小於支援LPCM 96/24次要音 訊串流的現行LPCM 192/24實施型態所產生的檔案大小。使 用本發明的方法及裝置，可以較小的檔案大小支援高解析 音訊格式，且基礎等級媒體播放器也將可以呈現其自身能 支援的最高品質音訊格式。 1317089 本發明可獲更深入之瞭解，且其多項目的、特徵和優 點可由熟於此技者II由參照後關式而予以賴看出。所 有數巾田圖式會使用相同參考魏來標示相同或類似元件。 圖式簡單說明 5 10 15 20 第1圖疋可用於具現本發明方法及裝置的一資訊處置 系統之一概要示意圖； 第2圖疋種用以編寫音訊内容成為-種雙串流LPCM 192/2愤式，方法及裝置之—概要示意圖； 第3圖疋繪示本發明如何將一原始沉μ脱/μ位元串 流分解成兩生成位元串流的一較詳細示意圖；及 第4圖繪不本發明中導致略低之傳真度的另—實施例。 C實施方式；j 較佳實施例之詳細說明 第1圖疋可用於實現本發明之方法及裝置的一資訊處 置系統刚的—幅概略示意圖。該資訊處置系統刚包括- 處理|§ 102，諸如一顯千哭 , 、、、貝不盗、一鍵盤、一滑鼠、以及相關聯 控制器的輪人/輸出裝置购，_硬碟機以及諸如一軟碟 機以及其他記憶聽置的其他儲存裝置應，以及各種其他 子系統110 ’白經由一或者更多的匯流排彼此互連。在本發 明的-實施例中’該等子系統110包括一光碟系統114，此 光碟系統114包括了含有用以產生錄資料串流的資料之 -光碟116,這些資料串流經處理後可產生高品質音訊作 號’將_後再對此更進—料細討論。如後文將更料 論述地，料位元串流中之-串流是呈由數位對類比轉換 9 1317089 器(DAC)118所處理的強制反向相容格式，而另一位元串流 則呈可由數位對類比轉換器12 0處理的一種選擇性較高品 質格式。來自光碟116的視訊資料位元串流則由視訊數位對 類比轉換器122處理。 5 為了達到揭露的目的，一資訊處置系統100可包括可操 作來進行計算、分類、處理、傳輸、接收、擷取、啟始、 儲存、顯示、列示、檢測、紀錄、複製、處置或使用供商 業、科學、控制或其他目的用的任何型式之資訊、情報或 資料的任何機構或機構集合體◦舉例來說，一資訊處置系 1〇統可為一個人電腦、一網路儲存裝置、或者任何其他合適 裝置，且可在大小、形狀、效能、功能、及價格上不同。 資訊處置系統可包括有隨機存取記憶體(RAM)、諸如中央 處理單元(CPU)或者硬體或軟體控制邏輯裝置之一或更多 個處理資源、唯讀記憶體(ROM)、及/或其他類型之非依電 15性記憶體。該資訊處置系統的額外構件可包括有一或更多 個碟片驅動機、一或更多個用以與外部裝置通訊的網路 琿、以及諸如一鍵盤、一滑鼠、以及一視訊顯示器的各種 輸入與輸出（I/O)裝置。該資訊處置系統亦可包括有一或更 多個可操作來於這些硬體構件間傳輸通訊内容的匯流排。 20 弟2圖是為在用以編寫音訊内容成為一種雙串流線性 脈碼調變（LPCM) 192/24格式的方法及裝置中具現之一資 料結構的一幅概要示意圖。在本發明的不同實施例中，在 第2圖中所示之資料格式能夠支援高品質（例如lpcm 96/24) 強制音訊格式，但是卻較具有相同品質強制次要音訊格式 1317089 的LPCM 192/24之目前實施型態消耗更少的儲存空間。 在數位音訊編寫過程中，兩位元串流200、210由相同 的音訊内容所產生。在本發明一實施例中，位元串流2〇〇是 須受支援的強制音訊格式其中之一，且包括以96KHz取樣 5 並當作24位元字組寫入的音訊内容序列式（且正進行的）訊 框202、204。位元串流210包含以192KHz取樣的序列式（且 正進行的）訊框212、214、216、218。然而，交替（且正進行) 的訊框212及216當作0位元長度字組寫入，而交替（且正進 行）的訊框214及218當作24位元長度字組寫入。 10 在此實施例中，可僅呈現LPCM 96/24格式的一媒體播 放器識別LPCM 96/24位元串流220，其包含了藉由第1圖所 示的強制格式數位對類比轉換器118解碼的序列式（且正進 行的）的訊框222、：224。在此實施例中，可呈現LPCM 129/24 格式的一媒體播放器即時地組合位元串流2〇〇及21〇成為一 15單一位元串流230，此單一位元串流230包含接著由第1圖中 所示選擇性高品質數位對類比轉換器12〇呈現之序列式（且 正進行的）192KHz-24位元訊框232、234、236、238。 如同以下進一步更詳細討論地，本發明可支援多種音 訊格式，用以產生較目前的選擇性LPCM 192/24格式實施態 20樣在編寫後檔案大小上明顯縮小的強制性主要音訊串流。 熟知此技藝者可知此發明同樣亦可適用於降低傳輸音訊檔 案以供網路遞送所需之頻寬。 第3圖更洋細顯示本發明如何將一原始LpcM 192/24位 元串流分離成兩所生串流。為維持主要及次要音訊串流間 1317089 樣本對樣本的同步性，首先，音訊内容300必須要先當作一 原始LPCM 192/24位元串流310接受編寫。在本發明之一實 施例中，原始LPCM 192/24位元串流310的編寫係使用具有 96KHz的低通反頻疊（anti-alias)截止濾波器（fc)的類比對數 5 位轉換器302。原始LPCM 192/24位元串流310係由數目 為”η”個的序列式192KHZ-24位元訊框構成。其中的一半訊 框標示為”奇數訊框”，從第一個訊框312開始，接續地直到 最後一個訊框的前一個訊框316(以訊框號碼”η-1”表示）。另 一半的LPCM 192/24訊框330是標示為”偶數訊框，，，從第二 10 個訊框314開始，接續地直到以訊框號碼，，n”表示的最後一 個訊框318。 在本發明之一實施例中’為了滿足強制音訊格式的需 求’自該原始LPCM 192/24位元串流310中擷取出一中間主 要96KHz-24位元音訊位元串流320。該中間主要96KHz-24 15 位元音訊位元串流320是由原始LPCM 192/24位元串流310 中的奇數樣本322、324—直到以訊框號碼”η_ι”表示的最後 奇數樣本326所產生。此所得之中間主要96KHZ-24位元音訊 位元串流320接著饋送經過一具有48KHz頻率（fc)的低通頻 率濾波器340用以進行反頻疊處理。經濾波後的96KHZ-24 20 位元音訊位元串流360係呈現為經濾波訊框362、364以及一 直到以η-Γ表示的最後一個經濾波訊框366。 一次要中間位元串流330由其餘的偶數訊框332、334 直到以訊框號碼”η”表示的訊框336所組成。此一次要中間 位元串流330是用來經由下文所述的額外處理步驟生成一 12 1317089 最終192/24位元串流390。 經濾波的96KHZ-24位元音訊位元串流360是以一頻率 (fc)為48KHz的低通頻率濾波器340所生成，導致具有低頻資 訊的偶數訊框。該次要中間位元串流330具有一96KHz的頻 5 率(t)，通過一高通頻率滤波器350，此濾、波器是與一内插 程序配合使用’來生成由奇數訊框372、374—直到以訊框 編號”n-li”表示的訊框376所構成的位元串流370，而此等訊 框帶有高頻音訊資料。 包含帶有咼頻音訊資料的奇數樣本之經内插樣本位元 10串流370，可與經濾波96KHZ-24位元音訊位元串流360組 合’用以形成包含所有頻率訊框382、384直到以”n-lf”表示 之最後一個經濾波訊框386的全頻強制位元串流380。此一 全頻主要位元串流380可由能對LPCM 96/24格式解碼之一 媒體播放器予以呈現。此一全頻主要位元串流380也可與中 15間次要位元串流330組合，去形成包含有全頻奇數訊框392 直到以”n-lf’表示之最後一個奇數訊框396、及全頻偶數訊 框394—直到以，，n”表示之最後一個偶數訊框398的最終全 頻LPCM 192/24位元串流390。該最終全頻LPCM 192/24位 元串流390接著可由能對LPCM 192/24格式解碼的任何媒體 20 播放器予以呈現。 第4圖顯示本發明另一實施例，其可產生較一般以 192KHZ取樣率實現者略低的頻率範圍，但因具較高的取樣 頻率而仍保有較低雜訊的優點。首先，音訊内容400必須要 先當作一原始LPCM 192/24位元串流410編寫，以維持主要 13 1317089 及次要音串流間樣本對樣本的同步性。在本發明之一實 施例中’原始LPCM 192/24位元串流410的編寫係使用具有 48KHz的低通反頻疊截止濾波器（fe)的一個類比對數位轉換 器（ADC)402進行。原始LPCM 192/24位元串流410包含數 5量”n”個的序列式192KHZ-24位元訊框。其中一半訊框標示 為”奇數訊框”，從第一個訊框412接續地直到最後一個訊框 的前一個訊框416(此訊框以訊框號碼”n-i”表示）。LPCM 192/24訊框410的另外一半訊框標示為，，偶數訊框，，，從第二 個訊框414接續地直到以訊框號碼”η”表示的最後一個訊框 10 418 。 在本發明之一實施例中，為了滿足提供強制音訊格式 的需求，自該原始LPCM 192/24位元串流410中擷取出一中 間主要96KHZ-24位元音訊位元串流420。該中間主要 96KHZ-24位元音訊位元串流420是由原始LPCM 192/24位 15 元串流410中的奇數樣本422、424—直到以訊框號碼，’η_ι” 表示的最後一個奇數樣本426所產生。剩餘的偶數訊框 432、434直到以訊框號碼”η”表示的最後一個偶數訊框 436，則組成一個次要中間96ΚΗΖ-24位元音訊位元串流430。 該中間主要96ΚΗζ-24位元音訊位元串流420與次要中 20 間96ΚΗΖ-24位元音訊位元串流430結合形成一最終LPCM 192/24位元串流490，其包含有限頻率奇數訊框432至以訊 框號碼”n-1”表示的最後一個奇數訊框436、以及有限頻率偶 數訊框434直到以訊框號碼”η”表示的最後一個偶數訊框 438。接著，該最終LPCM 192/24位元串流490可由能對 14 1317089 LPCM 192/24格式解碼的任何媒體播放器予以呈現，但是將 不會產生帶有目前的LPCM 192/24實施態樣中明顯所具之 全頻譜成分的音訊内容。 使用本發明將至少可確保，可將一較高品質強制音訊 5 格式以具較小檔案大小而能適應散佈媒體容量限制的一種 LPCM 192/24實施態樣之一部分，而加以支援。更進一步而 言，不能讀取LPCM 192/24格式音訊内容的媒體播放器，將 不會因為媒體容量的限制而只能呈現較低品質音訊格式， 而是能以LPCM 96/24格式呈現相同的音訊内容。 10 儘管本發明已獲詳細說明，惟應知，在不偏離後附申 請專利範圍所定義之本發明精神與範圍的前提下，仍可對 本發明施以各種變化、替換與修改。 I：圖式簡單說明3 第1圖是可用於具現本發明方法及裝置的一資訊處置 15 系統之一概要示意圖； 第2圖是一種用以編寫音訊内容成為一種雙串流LPCM 192/24格式的方法及裝置之一概要示意圖； 第3圖是繪示本發明如何將一原始LPCM 192/24位元串 流分解成兩生成位元串流的一較詳細示意圖；及 20 第4圖繪示本發明中導致略低之傳真度的另一實施例。 【主要元件符號說明】 100··資訊處置系統 106…硬碟機 102…處理器 108…其他儲存裝置 104…輸入/輸出元件 110·.·子系統 15 1317089 訊位元串流 310· · ·原始LPCM 192/2Ψί立元串流490…最終LPCM 192/2Φί立元串流 112…匯流排 114…光碟系統 118···數位對類比轉換器 120…數位對類比轉換器 122".視訊數位對類比轉換器 116…光碟 200、210、220、230···位元串流 202、204、212、214、216、218， 222、224、232、234、236、238 ' 312、314、316、318、322、324' 326、332、334、336、362、364， 366、372、374、376、382、384， 386、392、394、396、398、412 414、416、418、422、424、426 432、434、436、438…訊框 300…音訊内容 302…低通類比對數位轉換器 320…中間主要96KHZ-24位元音 訊位元串流 340· · ·48ΚΗζ頻率(fc)的低通濾波器 360···96ΚΗζ-2Φί立元音訊串流 330…中間次要位元串流 390…最終全頻LPCM 192/2Φί4元 串流 350…高通渡波器 370…内插樣本位元串流 380…全頻強制位元串流 400…音訊内容 410…原始LPCM 192/24串流 402…低通類比數位雛器 420…中間主要％ΚΗζ-24位元音 訊位元串流 430…次要中間96ΚΗΖ-24位元音 16

Claims (1)

1317089 第95104565號申請案申請專利範 圍修正本 98. 07. 10. 月/〇曰修正本: 申請專利範圍： 1. 一種使用儲存媒體產生音訊信號的方法，包含有下列步 驟： a) 儲存資料檔案於該儲存媒體上，該等資料檔案 5 包含一原始音訊信號之一數位表現型態； b) 自該等資料檔案產生第一及第二基本資料串 流； c) 使用該第一基本資料串流產生一第一音訊品質 的一第一音訊信號；及 10 d)使用該第二基本資料串流產生一第二音訊品質 的一第二音訊信號； 其中該第二基本資料串流包含了含有以192KHz取 樣的貢料之多個育料訊框5該第二基本資料串流中之間 隔交替的訊框分別當作0位元長度字組以及24位元長度 15 字組來寫入，而該等訊框中含有24位元字組的資料與該 第一基本資料串流中的資料組合來產生包含多個 192Khz/24位元資料訊框的一個音訊信號。 2.依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中該步驟b)、 c)、及d)是在相同之資訊處置系統上實行。 20 3.依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第一基本 資料串流包含該原始音訊信號的一個96KHz/24位元數 位表現型態。 4.依據申請專利範圍第2項所述的方法，其中該第一基本 資料串流包含該原始音訊信號的一個96KHz/24位元數 17 1317089 位表現型態。 5·依據申請專利範圍第1、2、3或4項所述的方法，其中該 等第一及第二基本資料串流是藉由以下程序來編寫： 產生對應於該原始音訊信號的一個192ΚΗζ/24位元 資料串流，該192ΚΗζ/24位元信號包含有多個連續的奇 數及偶數192ΚΗζ/24位元資料訊框； 使用一個48ΚΗζ濾波器產生多個連續的奇數及偶 數192ΚΗζ/24位元資料訊框；以及 使用該等連續的奇數資料訊框產生該原始音訊信 10 號的一個96ΚΗζ/24位元表現型態。 6·依據申請專利範圍第5項所述的方法，其中該等多個奇 數及偶數訊框組合來產生一個192ΚΗζ/24位元音訊信 號。 7. —種用以產生音訊信號的資訊處置系統，包含： 15 可操作來儲存資料檔案的-資料儲存媒體’該等資 • 料棺案包含一原始音訊信號的-個數位表現型態；以及 處理器’可操作來處理該等資料檔案，用以： 自鱗資料_產生第—及第二基本資料串流； 使用該第一基本資料串流產生—第m的 2〇 一第一音訊信號；及 使用該第二基本資料争流產生-第二音訊品質的 第-曰訊u虎，其中該第二基本資料串流包含了含有 α192ΚΗζ取樣m多個訊框’該第二基本資料串 流中之間隔交替的赌分別當御位元長度字組以及24 18 1317089 位元長度子、、且來寫人’而該等訊框中含有24位元字組的 資料與該第-基本資料串流中的資料組合來產生包含 多個192Khz/24位元資料訊框的音訊信號。 8. 依射請專利範圍第7項所述之資訊處置系統，其中該 5 第一基本資料串流包含該原始音訊信號的一個 96KHz/24位元數位表現型態。 9. 依據申請專利範圍第7或8項所述之資訊處置系統，其中 該等第一及第二基本資料串流是藉由以下程序來編寫： 產生對應於該原始音訊信號的一個丨92ΚΗζ/24位元 10 資料串流，該192KHz/24位元信號包含有多個連續的奇 數及偶數192KHz/24位元資料訊框； 使用一個48KHz濾波器產生多個連續的奇數及偶 數192KHz/24位元資料訊框；以及 使用該等連續的奇數資料訊框產生該原始音訊信 15 號的一個96KHz/24位元表現塑態。 10. 依據申請專利範圍第9項所述之資訊處置系統，其中該 等多個奇數及偶數訊框組合來產生一個192KHz/24位元 音訊信號。 19