Система цифрової передачі, передавальний пристрій та приймальний пристрій для використання у цій системі передачі та носій запису

1 Система цифровой передачи, включающая в себя передающее устройство и приемное устройство, для передачи широкополосного цифрового сигнала, характеризующегося некоторой конкретной частотой дискретизации Fs, например цифрового звукового сигнала, через некоторую среду передачи и для приема упомянутого сигнала, причем упомянутое передающее устройство содержит входной терминал для приема упомянутого широкополосного цифрового сигнала, соединенный со входом источника сигнала, являющегося частью упомянутого передающего устройства и выполненного с возможностью формирования второго цифрового сигнала и его подачи на выход, причем этот второй цифровой сигнал включает в себя следующие друг за другом фреймы, каждый из которых включает в себя множество пакетов данных, содержащих по N битов каждый, где N больше 1, а упомянутое приемное устройство содержит декодер, имеющий вход для приема упомянутого второго цифрового сигнала и выход, соединенный с выходным терминалом, для выдачи упомянутого широкополосного цифрового сигнала, отличающаяся тем, что если Р в формуле n B R Р = n s X —N Fs является целым числом, где BR - битовая ско рость передачи второго цифрового сигнала, a ns количество выборок широкополосного цифрового сигнала, которому соответствует информация одного фрейма упомянутого второго цифрового сигнала, то количество В пакетов данных в одном фрейме равно Р, а если Р не является целым числом, то количество пакетов данных в некотором количестве фреймов равно Р', где Р' представляет собой целое число, предшествующее Р, а количество пакетов данных в остальных фреймах равно Р'+1, так что в точности соблюдается требование о том, что средняя скорость передачи фреймов второго цифрового сигнала должна быть в существенной степени равна Fs/ns и что фрейм должен включать в себя по меньшей мере первую часть фрейма, содержащую синхронизирующую информацию 2 Система по п 1, отличающаяся тем, что упомянутая первая часть фрейма включает в себя дополнительную информацию, характеризующую количество пакетов данных в данном фрейме 3 Система по п 1 или 2, отличающаяся тем, что фрейм включает в себя первую часть фрейма, вторую часть фрейма и третью часть фрейма, при этом упомянутая первая часть фрейма дополнительно включает в себя системную информацию, а упомянутые вторая и третья части фрейма включают в себя данные сигнала 4 Система по п 1 или 2, или 3, отличающаяся тем, что, если фрейм включает в себя Р'+1 пакетов данных, то упомянутая первая часть фрейма включает в себя информацию, соответствующую величине Р' 5 Система по п 3 или 4, отличающаяся тем, что упомянутое передающее устройство включает в себя кодер, содержащий средство разделения сигнала, формирующее из упомянутого широкополосного цифрового сигнала второй цифровой сигнал в виде М субсигналов, где М больше 1, а также содержащий средство для квантования соответствующих субсигналов, и тем, что упомянутая вторая часть фрейма включает в себя информацию о распределении, которая для по меньшей мере нескольких субсигналов указывает количество битов, которыми представлены выборки упомянутых квантованных субсигналов, и упомянутая третья часть фрейма включает в себя выборки по О го Ю ю 52573 меньшей мере упомянутых квантованных субсигналов (если они присутствуют) 6 Система по п 5, отличающаяся тем, что упомянутое средство разделения сигнала выполнено в виде средства с фильтрами анализа, формирующего из упомянутого широкополосного цифрового сигнала несколько (М) субполосных сигналов, которое выполнено с возможностью разделения полосы широкополосного цифрового сигнала, применяя понижение частоты дискретизации, на последовательные субполосы, номера m которых возрастают с увеличением частоты, и в которой упомянутое средство квантования выполнено с возможностью квантования соответствующих субполосных сигналов блок за блоком, и тем, что для по меньшей мере нескольких из упомянутых субполосных сигналов упомянутая информация о распределении, содержащаяся во второй части фрейма, указывает количество битов, которыми представлены выборки упомянутых квантованных субполосных сигналов, которые получены из упомянутых субполосных сигналов, и тем, что упомянутая третья часть фрейма включает в себя выборки по меньшей мере упомянутых квантованных субполосных сигналов (если они присутствуют) 7 Система по п 6, отличающаяся тем, что упомянутая третья часть фрейма дополнительно включает в себя информацию, характеризующую масштабные коэффициенты, при этом масштабный коэффициент ассоциирован с по меньшей мере одним из упомянутых квантованных субполосных сигналов, содержащихся в третьей части фрейма, и тем, что упомянутая информация, характеризующая масштабные коэффициенты, включена в третью часть фрейма перед упомянутыми квантованными субполосными сигналами 8 Система по п 6 или 7, отличающаяся тем, что приемное устройство включает в себя декодер, содержащий средство с фильтрами синтеза, формирующее из соответствующих квантованных субполосных сигналов копию упомянутого широкополосного цифрового сигнала, причем упомянутое средство с фильтрами синтеза выполнено с возможностью объединения субполос, применяя увеличение частоты дискретизации для формирования полосы упомянутого широкополосного цифрового сигнала, и тем, что выборки упомянутых субполосных сигналов (если они присутствуют) вводятся в третью часть фрейма в последовательности, соответствующей той последовательности, в которой эти выборки подаются на упомянутое средство с фильтрами синтеза после приема приемным устройством 9 Система по п 8, отличающаяся тем, что упомянутая информация о распределении для различных квантованных субполосных сигналов вводится во вторую часть фрейма в подобной же последовательности 10 Система по п 9, отличающаяся тем, что упомянутая информация, характеризующая масштабные коэффициенты, вводится в третью часть фрейма в последовательности, соответствующей той последовательности, в которой во вторую часть фрейма вводится упомянутая информация о распределении для квантованных субполосных сигналов, соответствующих упомянутым мас штабным коэффициентам 11 Система по любому из пп 6 - 10, отличающаяся тем, что упомянутый широкополосный цифровой сигнал включает в себя первый и второй компоненты этого сигнала, представляя собой, например, цифровой стереофонический сигнал, при этом упомянутое средство с фильтрами анализа выполнено с возможностью формирования из упомянутых первого и второго компонентов нескольких (М) субполосных сигналов, каждый из которых включает в себя первый и второй компоненты этого субполосного сигнала, причем упомянутое средство дополнительно выполнено с возможностью квантования соответствующих первого и второго компонентов субполосного сигнала некоторой конкретной субполосы, и тем, что упомянутая вторая часть фрейма включает в себя информацию о распределении, указывающую для упомянутой субполосы количество битов, которыми представлены выборки упомянутых квантованных первого и второго компонентов субполосного сигнала, полученные из каждого из упомянутых двух субполосных сигналов данной субполосы, и упомянутая третья часть фрейма включает в себя выборки упомянутых квантованных первого и второго компонентов субполосного сигнала (если они присутствуют) 12 Система по п 11, отличающаяся тем, что упомянутая третья часть фрейма включает в себя информацию, характеризующую масштабные коэффициенты, в частности два масштабных коэффициента для упомянутой субполосы, каждый из которых относится к первому или ко второму квантованному компоненту субполосного сигнала упомянутой субполосы 13 Система по п 11 или 12, отличающаяся тем, что упомянутое средство с фильтрами синтеза выполнено с возможностью формирования копии упомянутого широкополосного цифрового сигнала, содержащего первый и второй компоненты этого сигнала, из соответствующих квантованных компонентов субполосных сигналов и тем, что выборки упомянутых компонентов субполосных сигналов (если они присутствуют) вводятся в упомянутую третью часть фрейма в последовательности, соответствующей той последовательности, в которой выборки упомянутых компонентов субполосных сигналов подаются на средство с фильтрами синтеза после приема приемным устройством 14 Система по п 13, отличающаяся тем, что упомянутая информация о распределении для различных квантованных компонентов субполосных сигналов вводится в упомянутую вторую часть фрейма в подобной же последовательности 15 Система по п 14, отличающаяся тем, что упомянутая информация, характеризующая масштабные коэффициенты, вводится в упомянутую третью часть фрейма в последовательности, соответствующей той последовательности, в которой упомянутая информация о распределении для квантованных первого и второго компонентов субполосных сигналов, соответствующих упомянутым масштабным коэффициентам, вводится в упомянутую вторую часть фрейма, при этом упомянутая информация, характеризующая масштабные коэффициенты, вводится в третью часть 52573 фрейма перед упомянутыми квантованными компонентами субполосного сигнала 16 Система по п 5, отличающаяся тем, что (Р'+1)-й пакет данных не содержит никакой полезной информации 17 Система по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что упомянутые фреймы включают в себя четвертую часть фрейма, в которой содержится информация для обнаружения и/или исправления ошибок 18 Передающее устройство для кодирования и передачи широкополосного цифрового сигнала, характеризующегося некоторой конкретной частотой дискретизации Fs, например цифрового звукового сигнала, содержащее - входной терминал (2) для приема упомянутого широкополосного цифрового сигнала, - первую преобразующую схему для преобразования упомянутого широкополосного цифрового сигнала во второй цифровой сигнал, включающий в себя следующие друг за другом фреймы, каждый из которых включает в себя множество пакетов данных (IP), содержащих по N битов каждый, где N больше 1, - вторую преобразующую схему для преобразования упомянутого второго цифрового сигнала в третий цифровой сигнал, так чтобы сделать упомянутый второй цифровой сигнал пригодным для его направления в передающую среду (4) и передачи через нее, - передающий блок (27) для направления упомянутого третьего цифрового сигнала в передающую среду (4), отличающееся тем, что указанная первая преобразующая схема содержит генератор фреймов (30) либо для формирования фреймов с количеством пакетов данных (В) в каждом из них, равным Р, если Р является целым числом, либо, если Р не является целым числом, для циклического формирования некоторого первого количества фреймов и некоторого второго количества фреймов, где количество (В) пакетов данных упомянутого первого количество фреймов составляет Р', где Р' - целое число, предшествующее Р, и количество (В) пакетов данных упомянутого второго количество фреймов составляет Р'+1, причем упомянутые первое и второе количества таковы, что средняя скорость передачи фреймов упомянутого второго цифрового сигнала должна быть в существенной степени равна Fs/ns, где Р определено как n Р = B R n s х—5-, N Fs' где BR - битовая скорость передачи второго цифрового сигнала, a ns - количество выборок широкополосного цифрового сигнала, которому соответствует информация одного фрейма упомянутого второго цифрового сигнала, при этом упомянутое передающее устройство дополнительно содержит генератор (31) синхронизирующей информации, для формирования синхронизирующей информации, и схему (40) объединения сигналов, для введения упомянутой синхронизирующей информации в первую часть (FD1) упомянутых фреймов 19 Передающее устройство по п 18, отличаю щееся тем, что оно реализовано в виде устройства для записи упомянутого второго цифрового сигнала на дорожке носителя записи 20 Носитель записи, на дорожке которого записан передаваемый сигнал, полученный кодированием широкополосного цифрового сигнала, характеризующегося некоторой конкретной частотой дискретизации Fs, например цифрового звукового сигнала, с использованием кодера, при этом указанный передаваемый сигнал включает в себя следующие друг за другом фреймы, каждый из которых включает в себя множество пакетов данных (IP), содержащих по N битов каждый, где N больше 1, при этом фрейм включает в себя, по меньшей мере, первую часть фрейма, включающую в себя синхронизирующую информацию, отличающийся тем, что количество (В) пакетов данных одного фрейма соотносится с величиной Р таким образом, что в случае, если Р в формуле n Р = B R n s х—5-, N Fs' где BR - битовая скорость упомянутого передаваемого сигнала, a ns - количество выборок широкополосного цифрового сигнала, которому соответствует информация одного фрейма упомянутого передаваемого сигнала, является целым числом, то В равно Р, а в случае, если Р не является целым числом, то В для некоторого количества фреймов равно Р', где Р' представляет собой целое число, предшествующее Р, а для остальных фреймов В равно Р'+1, так что в точности соблюдается требование о том, что средняя скорость передачи фреймов упомянутого передаваемого сигнала должна быть в существенной степени равна Fs/ns 21 Приемное устройство для приема передаваемого сигнала и преобразования упомянутого передаваемого сигнала в широкополосный цифровой сигнал, содержащее декодер для декодирования содержащегося в указанном передаваемом сигнале кодированного цифрового сигнала, полученного кодированием широкополосного цифрового сигнала, характеризующегося некоторой конкретной частотой дискретизации Fs, например цифрового звуковогосигнала, с использованием кодера, причем упомянутый передаваемый сигнал включает в себя следующие друг за другом фреймы, каждый из которых включает в себя множество пакетов данных (IP), содержащих по N битов каждый, где N больше 1, при этом фрейм включает в себя, по меньшей мере, первую часть фрейма, включающую в себя синхронизирующую информацию, и упомянутый декодер имеет вход для приема упомянутого кодированного цифрового сигнала и выполнен с возможностью преобразования упомянутого кодированного цифрового сигнала в копию упомянутого широкополосного цифрового сигнала, а также имеет выход (8) для выдачи упомянутой копии широкополосного цифрового сигнала, отличающееся тем, что количество (В) пакетов данных одного фрейма соотносится с величиной Р таким образом, что в случае, если Р в формуле n Р = B R n s х—5-, N Fo 52573 где BR - битовая скорость передачи кодированного цифрового сигнала, a ns - количество выборок широкополосного цифрового сигнала, которому соответствует информация одного фрейма упомянутого кодированного цифрового сигнала, является целым числом, то В равно Р, а в случае, если Р не является целым числом, то В для некоторого количества фреймов равно Р', где Р' представляет собой целое число, предшествующее Р, а для остальных фреймов В равно Р'+1, так что в точности соблюдается требование о том, что средняя скорость передачи фреймов кодированного цифрового сигнала должна быть в существенной степени равна Fs/ns 22 Приемное устройство по п 21, отличающееся тем, что упомянутая первая часть фрейма (FD1) включает в себя дополнительную информацию, характеризующую количество пакетов данных в данном фрейме, а упомянутый декодер содержит средство извлечения (18) для извлечения упомянутой дополнительной информации из упомянутой первой части фрейма по получении упомянутого кодированного цифрового сигнала 23 Приемное устройство по п 21 или 22, отличающееся тем, что упомянутая первая часть фрейма дополнительно включает в себя системную информацию, а упомянутый декодер содержит средство извлечения (15, 18а) для извлечения упомянутой системной информации из упомянутой первой части фрейма по получении упомянутого кодированного цифрового сигнала 24 Приемное устройство по п 23, отличающееся тем, что упомянутая системная информация характеризует упомянутую битовую скорость передачи BR 25 Приемное устройство по п 23, отличающееся тем, что упомянутая системная информация характеризует упомянутую частоту дискретизации Fs 26 Приемное устройство по п 23, отличающееся тем, что указанная системная информация обеспечивает идентификацию фрейма, имеющего на один пакет данных больше, чем другие фреймы 27 Приемное устройство по п 23, отличающееся тем, что упомянутая системная информация идентифицирует режим передачи упомянутого цифрового сигнала, идентифицируя кодированный цифровой сигнал, содержащий информацию, относящуюся к стереофоническому звуковому сигналу, кодированный цифровой сигнал, содержащий информацию, относящуюся к монофоническому звуковому сигналу, двуязычный сигнал или кодированный звуковой сигнал "intensity stereo", при этом упомянутый декодер содержит средство извлечения (15, 18а), для извлечения упомянутой информации, идентифицирующей режим 28 Приемное устройство по любому из пунктов 23 - 27, отличающееся тем, что фрейм включает в себя указанную первую часть фрейма (FD1), вторую часть фрейма (FD2) и третью часть фрейма (FD3), при этом упомянутый кодированный цифровой сигнал дополнительно включает в себя информацию о распределении и выборки множества квантованных субсигналов, причем упомянутая информация о распределении указывает для упомянутого множества квантованных субсигналов 8 количество битов, которыми представлены выборки этих квантованных субсигналов, и упомянутая информация о распределении включается в упомянутую вторую часть фрейма, а упомянутые выборки включаются в упомянутую третью часть фрейма, при этом упомянутый декодер дополнительно содержит второе средство извлечения (15, 18Ь) для извлечения упомянутой информации о распределении из упомянутой второй части фрейма и третье средство извлечения (11, 18), для извлечения упомянутых выборок из упомянутой третьей части фрейма 29 Приемное устройство по п 28, отличающееся тем, что упомянутый кодированный цифровой сигнал дополнительно включает в себя информацию, характеризующую масштабные коэффициенты, где масштабный коэффициент ассоциирован с по меньшей мере одним из упомянутых квантованных субсигналов, содержащихся в упомянутой третьей части фрейма, и упомянутая третья часть фрейма дополнительно включает в себя упомянутую информацию, характеризующую масштабные коэффициенты, при этом упомянутый декодер дополнительно содержит третье средство извлечения (11, 18) для извлечения упомянутой информации, характеризующей масштабные коэффициенты, из упомянутой третьей части фрейма и средство (12) хранения для хранения упомянутой информации, характеризующей масштабные коэффициенты 30 Приемное устройство по п 28, отличающееся тем, что указанное второе средство извлечения (15, 18Ь) выполнено с возможностью извлечения из упомянутой второй части фрейма, в качестве упомянутой информации о распределении, по одному четырехразрядному слову за раз, каждое из которых характеризует количество битов, которыми представлены выборки упомянутого квантованного субсигнала 31 Приемное устройство по п 29, отличающееся тем, что указанное третье средство извлечения (11, 18) выполнено с возможностью извлечения по одному шестиразрядному слову указанной информации, характеризующей масштабные коэффициенты, за раз, каждое из которых характеризует масштабный коэффициент для упомянутого квантованного субсигнала 32 Приемное устройство по любому из пунктов 28 - 31, отличающееся тем, что оно содержит средство (21) с фильтрами синтеза для восстановления копии упомянутого широкополосного цифрового сигнала из принятых квантованных субсигналов, при этом упомянутое средство (21) с фильтрами синтеза объединяет упомянутые субсигналы, используя умножитель (17), для формирования полосы упомянутого широкополосного цифрового сигнала 33 Приемное устройство по п 30 или 31, отличающееся тем, что при выявлении указанным вторым средством четырехразрядного слова "0000" для некоторого конкретного субсигнала указанному третьему средству запрещается извлечение выборок из упомянутой третьей части фрейма для данного субсигнала 34 Приемное устройство по п 30 или 31, отличающееся тем, что при выявлении указанным 52573 вторым средством четырехразрядного слова "0000" для некоторого конкретного субсигнала указанному третьему средству запрещается извлечение масштабного коэффициента из указанной третьей части фрейма для данного субсигнала 35 Приемное устройство по любому из пунктов 21 - 34, отличающееся тем, что Fs=48 кГц 36 Приемное устройство по любому из пунктов 21 - 34, отличающееся тем, что N=32 37 Приемное устройство по любому из пунктов 21 - 34, отличающееся тем, что ns=384 38 Приемное устройство по любому из пунктов 21 - 34, отличающееся тем, что BR=384 Изобретение относится к системе цифровой передачи, включающей в себя передающее устройство и приемное устройство, для передачи широкополосного цифрового сигнала, характеризующегося некоторой конкретной частотой дискретизации Fs, например, цифрового звукового сигнала, через некоторую среду передачи, и для приема упомянутого сигнала, причем упомянутое передающее устройство имеет входной терминал для приема упомянутого широкополосного цифрового сигнала, соединенный со входом источника сигнала, являющегося частью упомянутого передающего устройства и выполненного с возможностью формирования второго цифрового сигнала и его подачи на выход, причем этот второй цифровой сигнал включает в себя последовательность фреймов, каждый из которых включает в себя множество пакетов данных, содержащих по N битов каждый, где N больше 1, а упомянутое приемное устройство содержит декодер, имеющий вход для приема упомянутого второго цифрового сигнала и выход, соединенный с выходным терминалом для выдачи упомянутого широкополосного цифрового сигнала Изобретение также относится к передающему устройству и к приемному устройству для использования в упомянутой системе передачи, к передающему устройству в виде устройства для записи упомянутого второго цифрового сигнала на дорожку носителя записи, к носителю записи, полученному с помощью упомянутого передающего устройства, и к приемному устройству в виде устройства для считывания упомянутого второго цифрового сигнала с дорожки упомянутого носителя записи Система передачи такого типа, как описано выше, известна из статьи "The Critical Band Coder Digital Encoding of Speech signals based on the Perceptual requirements of the Auditory System", M E Krasner, "Proc IEEE ICASSP 80", том 1, стр 327 331, 9 - 1 1 апреля 1980 г В этой статье описана система передачи, в которой передающее устройство использует систему субполосного кодирования, а принимающее устройство использует соответствующую систему субполосного декодирования, однако настоящее изобретение не ограничено такой системой кодирования, как это 10 39 Приемное устройство по п 21, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средство для преобразования упомянутого передаваемого сигнала в упомянутый кодированный цифровой сигнал, причем упомянутое средство преобразования имеет выход, соединенный со входом упомянутого декодера 40 Приемное устройство по п 39, отличающееся тем, что оно выполнено в виде устройства для воспроизведения упомянутого передаваемого сигнала с носителя записи (25) и содержит блок воспроизведения (28), имеющий выход, соединенный со входом упомянутого средства преобразования станет очевидным из нижеследующего В системе, известной из указанной публикации, полоса частот речевого сигнала разбивается на множество субполос, ширина которых приблизительно соответствует ширине критических полос человеческого уха в соответствующих частотных диапазонах (см фиг 2 в статье Краснера) Такое разбиение было выбрано потому, что на основе физико-акустических экспериментов можно предвидеть, что шум квантования в такой субполосе будет маскироваться до оптимального уровня сигналами этой субполосы, если при квантовании учитывается маскирующая шум кривая человеческого уха (эта кривая дает пороговое значение для маскирования шума в некоторой критической полосе с помощью сигнала одиночной частоты, являющейся центральной для данной критической полосы, см фигЗ статьи Краснера) В случае высококачественного цифрового музыкального сигнала, который в соответствии с CDстандартом представляется 16-ю разрядами на каждую выборку сигнала при частоте дискретизации 1/Т = 44,1 кГц, было обнаружено, что, при должным образом выбранной ширине полосы частот и должным образом выбранном квантовании для соответствующих субполос, применение этой известной системы субполосного кодирования позволяет получить квантованные выходные сигналы кодера, которые могут быть представлены, в среднем, примерно 2,5 разрядами на одну выборку сигнала, при этом такая копия упомянутого музыкального сигнала по качеству не отличима для органов восприятия от упомянутого исходного музыкального сигнала в практически всех фрагментах музыкальных сигналов практически всех видов Упомянутые субполосы не обязательно должны соответствовать ширине критических полос частот человеческого уха В альтернативном варианте упомянутые субполосы могут иметь другие значения ширины, например, все они могут иметь одну и ту же ширину, при условии, что это учитывается при определении порога маскирования Целью настоящего изобретения является предоставление нескольких усовершенствований для упомянутой системы передачи, в частности, 12 11 52573 весьма специфического варианта формата, иснала могла поддерживаться равной Fs/ns Так как в пользуя который упомянутый широкополосный этом случае расстояние между синхронизируюцифровой сигнал, после преобразования в упомящей информацией (сигналами синхронизации или нутый второй цифровой сигнал, может быть пересинхронизирующими словами), включенной в уподан через упомянутую среду передачи, так что мянутые первые части последовательных фрейполучают в высокой степени многоцелевую и гибмов, также является целым числом, кратным дликую систему передачи Это необходимо понимать не пакета данных, сохраняется возможность в том смысле, что для упомянутого передающего поддержания синхронизации на уровне пакета устройства должна быть обеспечена возможность данных преобразования широкополосных цифровых сигПредпочтительно упомянутая первая часть налов различных форматов (которые отличаются фрейма включает в себя дополнительную инфордруг от друга в том числе и частотой дискретизамацию, характеризующую количество пакетов ции Fs широкополосного цифрового сигнала, котоданных в данном фрейме Во фрейме, содержарая может иметь различные значения, такие как щем В пакетов данных, эта информация может 32 кГц, 44,1 кГц и 48 кГц, как установлено станбыть равна величине В Это означает, что упомядартом на интерфейс для цифрового аудио Обнутая информация соответствует величине Р' для 1 щества инженеров-акустиков (AES) и Европейскофреймов, содержащих Р пакетов данных, и соотго союза радиовещания (EBU)) во второй ветствует величине Р'+1 для фреймов, содержацифровой сигнал Аналогичным образом, приемщих Р'+1 пакетов данных Другая возможность ное устройство должно быть способно восстанавзаключается в том, что эта информация соответливать из упомянутого второго цифрового сигнала ствует величине Р' для всех фреймов, независимо широкополосный сигнал в правильном формате от того, содержит ли фрейм Р' или Р+1 пакетов данных Дополнительно введенный (Р'+1)-ый паСоответственно, предложенная настоящим кет данных может содержать, например, просто изобретением система передачи отличается тем, "нули" В этом случае этот пакет данных не сочто если Р в формуле держит какой-либо полезной информации Конечно же, такой дополнительный пакет данных также p = B R x ^ N Fs может быть заполнен и полезной информацией является целым числом, где BR — битовая Упомянутая первая часть фрейма может доскорость передачи второго цифрового сигнала, а полнительно включать в себя системную инфорns - количество выборок широкополосного цифромацию Она может включать в себя частоту дисвого сигнала, которому соответствует информакретизации Fs широкополосного цифрового ция одного фрейма упомянутого второго цифровосигнала, поданного в передающее устройство, го сигнала, то количество В пакетов данных в коды защиты от копирования, тип широкополосноодном фрейме равно Р, а если Р не является цего цифрового сигнала, поданного в передающее лым числом, то количество пакетов данных в неустройство, например, стереофонический сигнал, котором количестве фреймов равно Р', где Р' монофонический сигнал или же цифровой сигнал, представляет собой целое число, предшествуюсодержащий два практически независимых звукощее Р, а количество пакетов данных в остальных вых сигнала Однако в равной мере возможна и фреймах равно Р'+1, так что в точности соблюдадругая системная информация, как это станет ется требование о том, что средняя скорость пепонятно из изложенного ниже Включение такой редачи фреймов второго цифрового сигнала системной информации обеспечивает большую должна быть в существенной степени равна Fs/ns, гибкость и приемному устройству и делает вози что фрейм должен включать в себя, по меньшей можным корректное обратное преобразование мере, первую часть фрейма, содержащую синхропринятого второго цифрового сигнала в широконизирующую информацию полосный цифровой сигнал Цель разбиения упомянутых фреймов на В пакетов данных заключается втом, что для широкополосного цифрового сигнала произвольной частоты дискретизации Fs средняя скорость передачи фреймов второго цифрового сигнала, передаваемого передающим устройством, теперь такова, что продолжительность фрейма второго цифрового сигнала соответствует временному интервалу, занимаемому ns выборками широкополосного сигнала Кроме того, благодаря этому обеспечивается возможность поддержания синхронизации на уровне пакета данных, что является более простым и более надежным, чем поддержание синхронизации на уровне бита Таким образом, в тех случаях, когда Р не является целым числом, передающее устройство может в моменты времени, когда это возможно, а также необходимо, создавать фрейм с Р'+1 блоками информации вместо Р', так чтобы средняя скорость передачи фреймов второго цифрового сиг Вторая и третья части фрейма включают в себя данные сигнала Упомянутое передающее устройство может включать в себя кодер, содержащий средство разделения сигнала, формирующее из упомянутого широкополосного цифрового сигнала второй цифровой сигнал в виде М субсигналов, где М больше 1, а также содержащий средство для квантования соответствующих субсигналов Для этой цели можно использовать любое кодирование с преобразованием, например, быстрое преобразование Фурье (БПФ) В этом случае предлагаемая система передачи отличается тем, что упомянутая вторая часть фрейма включает в себя информацию о распределении, которая для по меньшей мере нескольких субсигналов указывает количество битов, которыми представлены выборки упомянутых квантованных субсигналов, и тем, что упомянутая третья часть фрейма включает в себя выборки по меньшей мере упомянутых квантованных субсигналов 14 13 52573 (если они присутствуют) После этого на приемной ла информация о распределении сохраняется в стороне необходимо применить кодирование с памяти приемного устройства Информационное обратным преобразованием, например, обратным наполнение (контент) этой информации о распрепреобразованием Фурье (ОБПФ), для восстановделении намного меньше информационного наления упомянутого широкополосного цифрового полнения выборок из третьей части фрейма, так сигнала что требуется значительно меньший объем памяти чем в случае, когда в приемном устройстве Система передачи, в которой упомянутое должны были бы сохраняться все выборки Несредство разделения сигналов выполнено в виде медленно по поступлению последовательного средства с фильтрами анализа, формирующего из потока данных выборок из третьей части фрейма упомянутого широкополосного цифрового сигнала этот поток данных может быть разделен на отнесколько (М) субполосных сигналов, которое выдельные выборки, имеющие количество битов, полнено с возможностью разделения диапазона указанное упомянутой информацией о распредеширокополосного цифрового сигнала, применяя лении, так что не требуется предварительного понижение частоты дискретизации, на последовазапоминания упомянутых данных сигнала Во тельные субполосы, номера m которых возрастафрейм может быть включена информация о расют с увеличением частоты, и в которой упомянупределении для всех субполос Однако это не тое средство квантования выполнено с является обязательным, как станет понятно из возможностью квантования соответствующих субизложенного ниже полосных сигналов блок за блоком, представляет собой систему, использующую субполосное кодиПредложенная система передачи может также рование, как описано выше Такая система переотличаться тем, что третья часть фрейма дополдачи отличается также тем, что для по меньшей нительно включает в себя информацию, характемере нескольких из упомянутых субполосных сигризующую масштабные коэффициенты, при этом налов упомянутая информация о распределении, масштабный коэффициент ассоциирован с, по содержащаяся во второй части фрейма, указываменьшей мере, одним из упомянутых квантованет количество битов, которыми представляются ных субполосных сигналов, содержащихся в выборки упомянутых квантованных субполосных третьей части фрейма, и тем, что упомянутая инсигналов, которые получены из упомянутых субформация, характеризующая масштабные коэфполосных сигналов, и тем, что упомянутая третья фициенты, включена в третью часть фрейма печасть фрейма включает в себя выборки по меньред упомянутыми квантованными субполосными шей мере упомянутых квантованных субполосных сигналами Выборки могут быть закодированы в сигналов (если они присутствуют) Это означает, передающем устройстве без их нормализации, то что фактически упомянутая информация о расесть без деления значений выборок некоторого пределении введена в фрейм перед выборками блока выборок некоторой субполосы на значение Эта информация о распределении требуется для выборки, имеющей максимальную для данного того, чтобы сделать возможным разделение на блока величину В этом случае нет необходимости приемной стороне непрерывного последовательв передаче масштабных коэффициентов Если ного потока битов выборок из третьей части выборки во время кодирования были нормализофрейма на различные отдельные выборки, сованы, то упомянутая информация, характеризуюстоящие из соответствующего числа битов Инщая масштабные коэффициенты, должна быть формация о распределении может требовать, передана, для предоставления величины указанчтобы все выборки были представлены фиксироного максимального значения В этом случае, есванным количеством битов для каждой субполосы ли упомянутая информация, характеризующая каждого фрейма В этом случае имеем передаюмасштабные коэффициенты, также введена в трещее устройство с фиксированным или статичетью часть фрейма перед выборками, будет возским распределением битов Информация о расможно, во время приема, сначала сохранять маспределении может указывать, что для выборок штабные коэффициенты, получаемые из субполосы используется количество битов, переупомянутой информации о масштабе, в памяти, и менное во времени В этом случае имеем переумножать выборки, немедленно по их прибытии, дающее устройство с системой адаптивного или то есть без временной задержки, на обратные динамического распределения битов Фиксирозначения указанных масштабных коэффициентов ванное и адаптивное распределение битов описаУпомянутая информация, характеризующая масны втом числе в публикации "Low bit-rate coding of штабные коэффициенты, может быть образована high quality audio signals An introduction to the самими масштабными коэффициентами Понятно, MASCAM system", G Theile и др , EBU Technical что масштабный коэффициент, как он вводится в Review, № 230 (август 1988 г) Введение такой третью часть фрейма, также может представлять информации о распределении во фрейм перед собой величину, обратную максимальному значевыборками обеспечивает преимущество, состоянию выборки в блоке, так что в приемном устройщее в том, что на приемной стороне становится стве не потребуется определять обратное значевозможным более простое декодирование, котоние и, следовательно, декодирование может быть рое может быть осуществлено в реальном времебыстрее В альтернативном варианте, значения ни и которое вносит лишь небольшую задержку масштабных коэффициентов могут быть закодиКак результат этого, не будет необходимости снарованы перед введением в третью часть фрейма чала сохранять всю информацию из третьей части в виде информация, характеризующей масштабфрейма в памяти приемного устройства По поные коэффициенты, и последующей передачей ступлении упомянутого второго цифрового сигнаКроме того, понятно, что если после квантования 16 15 52573 в передающем устройстве субполосный сигнал дирования, упомянутое передающее устройство некоторой субполосы представляет собой нуль, будет выдавать субполосные сигналы, каждый из что, конечно, будет явно следовать из информакоторых включает в себя первый и второй компоции о распределении для данной субполосы, для ненты субполосного сигнала, которые после кванэтой субполосы не требуется передавать инфортования в средстве квантования преобразуются в мацию, характеризующую масштабные коэффипервый и второй квантованные компоненты субциенты полосного сигнала В этом случае фреймы также должны включать в себя информацию о распреУпомянутая система передачи, в которой приделении и информацию, характеризующую масемное устройство содержит декодер, включающий штабные коэффициенты (если выборки были в себя средство с фильтрами синтеза, формимасштабированы в передающем устройстве) рующее из соответствующих квантованных субпоОчередность в этом случае также важна Соответлосных сигналов копию упомянутого широкопоственно, такая система передачи определяется в лосного цифрового сигнала, причем упомянутое пунктах 1 1 - 1 5 формулы изобретения Очевидно, средство с фильтрами синтеза выполнено с возчто эта система может быть расширена для рабоможностью объединения субполос, применяя уветы с широкополосным цифровым сигналом, вклюличение частоты дискретизации для формировачающем в себя более чем два компонента сигнания полосы упомянутого широкополосного ла цифрового сигнала, может отличаться тем, что выборки упомянутых субполосных сигналов (если Такие составляющие настоящее изобретение они присутствуют) вводятся в третью часть фрейособенности могут быть применены к системам ма в той последовательности, в которой эти выцифровой передачи, например, системам для пеборки подаются на упомянутое средство с фильтредачи цифровых звуковых сигналов через эфир рами синтеза после приема приемным (цифровое радиовещание) Однако в равной мере устройством Введение упомянутых выборок в возможны и другие применения, например, перетретью часть фрейма в той же последовательнодача через оптическую или магнитную среду Пести, в которой они подаются на упомянутое средредача через оптическую среду может представство с фильтрами синтеза в приемном устройстве, лять собой, например, передачу через также обеспечивает быстрое декодирование, костекловолокно или посредством оптических дисторое, опять же, не требует дополнительного соков или лент Передача через магнитную среду хранения упомянутых выборок в приемном устможет осуществляться, например, посредством ройстве перед тем, как станет возможной их магнитного диска или магнитной ленты В этом последующая обработка Как результат, объем случае упомянутый второй цифровой сигнал храпамяти, необходимый приемному устройству, монится в формате, предложенном настоящим изожет быть ограничен практически до величины, бретением, на одной или нескольких дорожках необходимой для хранения системной информаносителя записи, такого как оптический или магции, информации о распределении и, если таконитный диск или магнитная лента Таким образом, вая применяется, информации, характеризующей универсальность и гибкость предложенной системасштабные коэффициенты Кроме того, вносится мы передачи заключается в специальном формаограниченная задержка, обусловленная главным те, используя который информация в виде упомяобразом обработкой сигнала, осуществляемой нутого второго цифрового сигнала передается, над выборками например, через носитель записи К этому добавляется специальная конструкция передающего Упомянутая информация о распределении устройства, которое способно преобразовывать для различных квантованных субполосных сигнавходные сигналы различных типов в этот специлов должным образом вводится во вторую часть альный формат Передающее устройство формифрейма в той же самой последовательности, в рует системную информацию, необходимую для которой выборки упомянутых субполосных сигнакаждого типа сигнала, и вводит эту информацию в лов введены в третью часть фрейма Аналогичное подлежащий передаче поток данных На приемверно и для последовательности, в которой ввоной стороне универсальность и гибкость предлодятся масштабные коэффициенты Если требуетженной системы передачи обеспечивается с пося, фреймы также могут быть разделены на четымощью специального приемного устройства, ре части, первая, вторая и третья из которых которое извлекает упомянутую системную инфортакие же, как описано выше В этом случае помацию из потока данных и использует ее для праследняя (четвертая) часть фрейма может вклювильного декодирования чать в себя информацию для обнаружения и/или исправления ошибок По получении этой инфорВ этом случае упомянутый пакет данных мации в приемном устройстве можно осуществпредставляют собою некую виртуальную единицу лять исправление ошибок, возникших в упомянуизмерения, используемую для того, чтобы опретом втором цифровом сигнале во время передачи делять длину фрейма Это означает, что они не должны быть явно различимы в потоке данных Как уже упоминалось, упомянутый широкопоупомянутого второго цифрового сигнала Кроме лосный цифровой сигнал может представлять того, связь между пакетами данных и существуюсобой монофонический сигнал В альтернативном щим интерфейсом для цифрового аудио является варианте, упомянутый широкополосный цифровой такой, как это определено стандартом IEC 958 сигнал может быть стереофоническим сигналом, Этот стандарт, как он обычно применяется с быобразованным первым (левым) и вторым (правым) товыми устройствами, определяет фреймы, соканалом-компонентом Если упомянутая система держащие одну выборку из обоих — левого и прапередачи основана на системе субполосного ко 18 17 52573 вого — каналов стереофонического сигнала Эти Фиг 21 и фиг 22 иллюстрируют очередность, в выборки представляются двумя 16-разрядными которой информация о распределении размещена словами в дополнительном двоичном коде Если во второй части фрейма, соответствующей первой значение N будет выбрано равным 32, то один части фрейма с фиг 17, фрейм, соответствующий упомянутому стандарту Фиг 23 - структура фрейма, заполненного дона интерфейс для цифрового аудио, сможет переполнительным сигналом, давать в точности один пакет данных упомянутого Фиг 24 иллюстрирует восстановление масвторого цифрового сигнала Согласно этому станштабных коэффициентов, дарту на интерфейс для цифрового аудио, скоФиг 25 иллюстрирует квантование масштабирость передачи фреймов равна скорости передарованных выборок для формирования представчи выборок В данном случае скорость передачи ляющих их q-разрядных цифровых слов, и фреймов должна быть выбрана равной BR/N БлаФиг 26 - деквантование q-разрядных цифрогодаря этому становится возможным применение вых представлений существующих ИС, используемых в стандартных На фиг 1 схематически изображен второй аппаратных средствах для упомянутого интерцифровой сигнал, формируемый передающим фейса для цифрового аудио устройством и передаваемый через некоторую среду передачи Второй цифровой сигнал имеет Ниже более подробно будут описаны варианвид последовательного потока цифровых данных ты осуществления настоящего изобретения, исВторой цифровой сигнал включает в себя фрейключительно в качестве примера, со ссылками на мы, два из которых, фрейм j и фрейм j+1, показачертежи, на которых показаны ны на фиг 1а Фреймы, такие как фрейм j , вклюФиг 1 - второй цифровой сигнал, формируечают в себя множество пакетов данных Ip1, Ip2, мый передающим устройством и состоящий из ІрЗ и т д , см фиг 1Ь Каждый пакет данных, такой фреймов, каждый из которых состоит из пакетов как ІрЗ, содержит N битов bo, b-i, Ьг, , Ьм 1, см данных, фиг 1с Количество пакетов данных в фрейме заФиг 2 - структура фрейма, висит от Фиг 3 - структура первой части фрейма, Фиг 4 - пример системы передачи, (а) битовой скорости передачи (bit rate) (BR), с Фиг 5 - таблица, показывающая количество которой второй цифровой сигнал передается чепакетов данных В во фрейме для конкретных знарез среду передачи, чений битовой скорости передачи (BR) и частоты (б) количества битов в пакете данных (N, дискретизации Fs, большее 1), Фиг 6 - количество фреймов в заполняющей (в) частоты дискретизации широкополосного последовательности и количество ее фреймов, цифрового сигнала (Fs), и включающих в себя дополнительный пакет дан(г) количества выборок ns широкополосного ных (незначащий слот) для ряда значений битоцифрового сигнала, соответствующие которому вой скорости передачи (BR), данные, после преобразования в передающем устройстве входящие во второй цифровой сигнал, Фиг 7 - системная информация, входящая в включены в один фрейм указанным ниже образом первую часть фрейма, Фиг 8 - распределение цифровой информации Параметр Р вычисляется согласно следующей по различным (двум) каналам для нескольких реформуле жимов, B R x ^ p = Фиг 9 - значение информации о распределеN Fs нии, вводимой во вторую часть фрейма, Если вычисленное значение Р будет целым Фиг 10 и фиг 11 - очередность, в которой инчислом, то количество В пакетов данных в фрейформация о распределении хранится во второй ме будет равно Р Если вычисленное значение Р части фрейма для двух форматов, А и В, соответне будет целым числом, то некоторые фреймы ственно, будут содержать Р' пакетов данных, а другие Фиг 12 - пример приемного устройства, фреймы будут содержать Р'+1 пакетов данных Р' Фиг 13 - передающее устройство в виде устпредставляет собой ближайшее целое число, ройства для записи упомянутого второго цифровопредшествующее Р Количество фреймов, содерго сигнала на магнитный носитель записи, жащих Р' и Р'+1 пакетов данных, очевидно, выбиФиг 14 - приемное устройство в виде устройрается таким образом, чтобы средняя скорость ства для воспроизведения упомянутого второго передачи фреймов была равна Fs/ns Здесь и дацифрового сигнала с магнитного носителя записи, лее будем считать, что N = 32 и ns = 384 На табФиг 15a-15d - некоторые дополнительные лице, показанной на фиг 5, показано количество возможные варианты включения масштабных копакетов данных (слотов) в одном фрейме для укаэффициентов и выборок в третью часть фрейма, занных значений N и ns и для четырех значений Фиг 16 - еще одна модификация передающего битовой скорости передачи (BR) и трех значений устройства, частоты дискретизации Fs Очевидно, что для часФиг 17 - другая структура первой части фрейтоты дискретизации Fs, равной 44,1 кГц, параметр ма, Р не является целым числом во всех случаях, и, Фиг 18 - системная информация, включенная следовательно, некоторые фреймы включают в в первую часть фрейма, изображенную на фиг 17, себя 34 пакета данных, тогда как другие фреймы Фиг 19 и фиг 20 - более подробно показана 35 пакетов данных (для случая BR = 128кбит/с) информация из первой части фрейма, изображенЭто также проиллюстрировано фиг 2 На фиг 2 ной на фиг 17, 19 52573 показан один фрейм Этот фрейм содержит Р1 пакетов данных IP1, IP2, , IPP' Иногда фрейм содержит Р'+1 пакетов данных Это достигается путем добавления к фреймам, включающим в себя Р' пакетов данных, дополнительного пакета данных (незначащего слота) Вторая колонка таблицы, показанной на фиг 6, указывает количество фреймов в заполняющей последовательности для частоты дискретизации 44,1 кГц и вышеуказанных четырех битовых скоростей передачи В третьей колонке указаны те из упомянутого числа фреймов упомянутой последовательности, которые содержат Р'+1 пакетов данных Вычитая значения, указанные в третьей колонке, из значений, указанных во второй колонке, получают количество фреймов упомянутой последовательности, содержащих Р' пакетов данных В этом случае (Р'+1)-й пакет данных не должен содержать никакой информации, он может содержать, например, только нули Совершенно очевидно, что битовая скорость передачи BR не обязательно ограничена четырьмя значениями, указанными в таблицах, показанных на фиг 5 и 6 Возможны также и другие значения (например, промежуточные) На фиг 2 показано, что один фрейм содержит три части фрейма - FD1, FD2 и FD3, в указанной последовательности Первая часть FD1 фрейма включает в себя синхронизирующую информацию и системную информацию Вторая часть FD2 фрейма включает в себя информацию о распределении Третья часть FD3 фрейма включает в себя выборки и, если они применяются, масштабные коэффициенты для упомянутого второго цифрового сигнала Для дальнейшего пояснения опишем вначале работу передающего устройства в системе передачи согласно настоящему изобретению На фиг 4 схематически показана система передачи, включающая в себя передающее устройство 1, имеющее входной терминал 2 для приема широкополосного цифрового сигнала SBB, который может быть, например, цифровым звуковым сигналом В случае звукового сигнала это может быть монофонический сигнал или стереофонический сигнал В этом случае упомянутый цифровой сигнал включает в себя первый (левый канал) и второй (правый канал) компоненты сигнала Предполагается, что передающее устройство содержит кодер для субполосного кодирования упомянутого широкополосного цифрового сигнала, и что приемное устройство, соответственно, содержит субполосный декодер для восстановления упомянутого широкополосного цифрового сигнала Передающее устройство содержит средство 3 с фильтрами анализа, формирующее из упомянутого широкополосного цифрового сигнала SBB множество (М) субполосных сигналов SSBI-SSBM, которое разделяет полосу широкополосного сигнала SBB С уменьшением частоты дискретизации на последовательные субполосы, номер m которых (1 < m s M) возрастает с увеличением частоты Все эти субполосы могут иметь одну и ту же ширину полосы, однако, в альтернативном варианте, эти субполосы могут иметь различные значения ширины полосы В этом случае ширина субполос могут соответствовать, например, ширине крити 20 ческих полос человеческого уха Передающее устройство содержит также средство для квантования соответствующих субполосных сигналов блок за блоком Это средство квантования показано на фиг 4 блоком 9 Такой субполосный кодер сам по себе является известным и описан, в том числе, в вышеупомянутых публикациях Краснера и Тойле и др См также опубликованную заявку на Европейский патент ЕР 289080 (PHN 12 108) Для дальнейшего описания работы субполосного кодера делается ссылка на указанные публикации Содержимое этих документов, таким образом, включено в данный текст посредством ссылки Такой субполосный кодер делает возможным существенное сокращение объема данных, например, сокращение количества битов, приходящихся на одну выборку, с 16 для широкополосного цифрового сигнала SBB ДО, например, 4 для сигнала, который передается в приемное устройство 5 через среду передачи 4, см фиг 4 Упомянутое значение ns принимается равным 384 Это значит, что имеются блоки из 384 выборок широкополосного цифрового сигнала, при этом каждая выборка имеет длину 16 битов Будем считать, что М = 32 Следовательно, упомянутый широкополосный цифровой сигнал разделяется в средстве 3 с фильтрами анализа на 32 субполосных сигнала Теперь 32 субполосных сигнала (блока субполосных сигналов) появляются на всех 32 выходах средства 3 с фильтрами анализа, при этом каждый блок включает в себя 12 выборок (субполосы имеют одинаковую ширину), и каждая выборка имеет длину 16 битов Это значит, что на выходах средства 3 информационное наполнение все еще равно информационному наполнению блока из 384 выборок сигнала SBB на входе 2 Средство 9 теперь обеспечивает сжатие данных, используя знания о маскировании, так что выборки в упомянутых 32 блоках, каждый из которых включает в себя 12 выборок и соответствует одной субполосе, квантуются более грубо и, таким образом, могут быть представлены меньшим количеством битов В случае статического распределения битов все упомянутые выборки каждой субполосы каждого фрейма представляются фиксированным количеством битов Это количество может быть различным для двух или нескольких субполос, но оно может быть и одинаковым для упомянутых субполос, например, может составлять 4 бита В случае динамического распределения битов количество битов, выбранное для каждой субполосы, может изменяться с течением времени, так что иногда можно достичь даже более существенного сжатия или более высокого качества при одной и той же битовой скорости передачи Субполосные сигналы, квантованные в блоке 9, подаются в формирователь 6 Исходя из упомянутых квантованных субполосных сигналов, формирователь 6 формирует второй цифровой сигнал, показанный на фиг 1 и фиг 2 Этот второй цифровой сигнал, как упоминалось выше, может быть передан непосредственно через упомянутую среду Однако предпочтительно этот второй цифровой сигнал вначале адаптируется для его передачи через среду передачи 4 в преобразователе 22 21 52573 сигнала (не показан) Такой преобразователь сигвергнут упомянутый широкополосный цифровой налов содержит, например, 8/10-преобразователь сигнал в передающем устройстве Значения 50мкс Такой 8/10-преобразователь описан, например, в и 15мкс представляют собой постоянные времени нашей заявке на Европейский патент № предыскажения и CCITT J 17 указывает на конЕР150 082 (PHN 11117) Этот преобразователь кретный стандарт на предыскажение, определенпреобразует 8-розрядные слова в 10-розрядные ный CCITT (Международный консультативный слова Кроме того, такой преобразователь сигнала комитет по телеграфии и телефонии, МККТТ) делает возможным применение перемежения Содержимое второй части FD2 фрейма с Цель всего этого заключается в обеспечении возфиг 2 будет более подробно описано со ссылками можности осуществления исправления ошибок в на фиг 9, фиг 10 и фиг 11 В формате А вторая информации, принимаемой на принимающей сточасть фрейма включает в себя 8 пакетов данных роне Это объясняется тем, что принимается, что цифровой сигнал SBB преобразуется в 32 субполосных Совершенно очевидно, что сигнал, принятый сигнала (для каждой части цифрового сигнала через среду передачи 4 приемным устройством 5, SBB) Каждой субполосе назначается слово расзатем должен быть подвергнут обратному перепределения, имеющее длину 4 бита Как резульмежению и 10/8-преобразованию тат, в сумме получаем 64 слова распределения, Структура и содержимое фреймов будут бокаждое из которых имеет длину 4 бита, что может лее подробно пояснены ниже Первая часть FD1 вместиться в ровно восьми пакетах данных В фрейма с фиг 2 показана более подробно на формате В вторая часть фрейма включает в себя фигЗ На фигЗ ясно видно, что первая часть информацию о распределении для лишь половифрейма содержит ровно 32 бита, так что она в ны субполос, так что теперь вторая часть фрейма точности равна одному пакету данных, а именно включает в себя только 4 пакета данных На фиг 9 — первому пакету данных IP1 данного фрейма показаны значения четырехразрядных слов расПервые 16 битов этого пакета данных образуют пределения AW Слово распределения, соответсигнал синхронизации (или синхронизирующее ствующее какой-либо конкретной субполосе, укаслово) Сигнал синхронизации может включать в зывает количество битов, посредством которого себя, например, только "единицы" Биты от 16 до представляются выборки субполосного сигнала 31 представляют собой системную информацию соответствующей субполосы после квантования в Биты 1 6 - 2 3 указывают количество пакетов данблоке 9 Например слово распределения AW, ных в фрейме Это количество, следовательно, равное 0100, указывает, что выборки представлясоответствует Р', как для фрейма, включающего в ются пятиразрядными словами Кроме того, как себя Р' пакетов данных, так и для фреймов, вклюпоказано на фиг 9, слово распределения 0000 чающих в себя дополнительный пакет данных IP 1 указывает, что в данной субполосе не было Р'+1 Р может составлять максимум 254 (1111 сформировано выборок Это может случиться, 1110 в двоичной записи), так чтобы не допускать например, если субполосный сигнал соседней сходства с сигналом синхронизации Биты 24 - 31 субполосы имеет такую большую амплитуду, что предоставляют информацию о формате фрейма этот сигнал полностью маскирует субполосный На фиг 7 дан пример структуры и значения этой сигнал данной субполосы Кроме того, слово расинформации Бит 24 указывает тип фрейма Длипределения 1111 не используется, так как оно на второй части фрейма (количество пакетов данимеет большое сходство с синхронизирующее ных) в случае формата А отличается от длины словом из первого пакета данных IP1 На фиг 10 второй части фрейма в случае формата В Как для случая фрейма формата А показана последостанет понятно из нижеизложенного, вторая часть вательность размещенных во второй части фрейFD2 фрейма формата А включает в себя 8 пакема слов распределения AW j-m, для упомянутых тов данных, а именно — пакеты данных IP2 - IP9 двух каналов j , где j - I или II, и 32 субполос, включительно, а в формате В она включает в себя имеющих порядковый номер m от 1 до 32 Первым 4 пакета данных, а именно — пакеты данных IP2 введено слово распределения AW 1-1, относящееIP5 включительно Биты 25 и 26 указывают, разся к первому компоненту сигнала первой и самой решено ли копирование информации Биты 27 - 31 нижней субполосы (канал I, субполоса 1) После указывают режим функционирования, что включаэтого во вторую часть FD2 фрейма введено слово ет в себя распределения AW 11-1, относящееся ко второму компоненту сигнала первой и самой нижней суба) режим канала, указывающий на тип широполосы (канал II, субполоса 1) Затем во второй кополосного сигнала (как указано выше, это может части FD2 фрейма идет слово распределения AW быть стереофонический звуковой сигнал, моноI-2, относящееся к первому компоненту сигнала фонический звуковой сигнал или звуковой сигнал, второй субполосы, самой низкой, если не принивключающий в себя два различных компонента мать во внимание упомянутую выше первую субсигнала, например, представляющих один и тот полосу (канал I, субполоса 2) За ним следует же текст, но на двух различных языках) На фиг 8 слово распределения AW II-2, относящееся ко показаны эти режимы канала второму компоненту сигнала упомянутый второй Эта фигура иллюстрирует, каким образом субполосы (канал II, субполоса 2) Это продолжаупомянутые компоненты сигнала распределяются ется до тех пор, пока во вторую часть FD2 фрейма между двумя каналами (канал I и канал II) в вышене будет введено слово распределения AW II-4, упомянутых случаях, относящееся ко второму компоненту сигнала четб) частоту дискретизации Fs широкополосного вертой субполосы (канал II, субполоса 4) Теперь сигнала, в) предыскажение, которому может быть под 23 52573 второй пакет данных IP2 (слот 2) данного фрейма, который является первым пакетом данных второй части FD2 фрейма, полностью заполнен После этого пакет данных IP3 (слот 3) заполняется словами AW 1-5, AW 11-5, AW 11-8 Аналогичное имеет место и далее, как видно из последовательности, показанной на фиг 10 На фиг 10 просто показаны индексы j-m введенных слов распределения AW j-m На фиг 11 показана последовательность слов распределения в случае фрейма формата В В этом случае вводятся только слова распределения для субполос 1 - 1 6 Упомянутая последовательность слов, такая как показанная на фиг 10, соответствует очередности, в которой отдельные выборки, относящиеся к каналу j и к субполосе т , подаются на упомянутое средство с фильтрами синтеза после их приема приемным устройством Это будет пояснено более подробно ниже Упомянутый последовательный поток данных включает в себя, например, только фреймы, соответствующие формату А В этом случае в приемном устройство информация о распределении каждого фрейма используется для правильного выделения выборок из информации, содержащейся в третьей части данного фрейма Однако упомянутый последовательный поток данных в равной степени может включать в себя как фреймы, соответствующие формату А, так и фреймы, соответствующие формату В, чередующиеся с большей или меньшей частотой В то же время эти фреймы, соответствующие упомянутым двум форматам, могут включать в себя, в третьей части фрейма, выоорки для всех каналов и всех субполос Фрейм, соответствующий формату В, в этом случае фактически не будет содержать информацию о распределении, необходимую для обработки выборок для канала I или II субполос 17 - 32, содержащихся в третьей части фрейма формата В Приемное устройство содержит память, в которой может сохраняться информация распределения, входящая во вторую часть фрейма формата А Если следующий фрейм представляет собой фрейм формата В, только информация о распределении для субполос 1 - 16 и каналов I и II заменяется в этой памяти на информацию о распределении, включенную во вторую часть упомянутого фрейма формата В, и для обработки выборок субполос 17 - 32 из третьей части фрейма формата В используется информация о распределении из предшествующего фрейма формата А, еще присутствующая в памяти Поочередное использование фреймов формата А и фреймов формата В объясняется тем, что для некоторых субполос, в данном случае - для высокочастотных субполос 1 7 - 3 2 , информация о распределении не изменяется быстро Так как во время квантования информация о распределении для различных субполос известна передающему устройству, оно может принимать решение формировать фрейм формата В вместо фрейма формата А в случае, когда информация о распределении для субполос 1 7 - 3 2 включительно не меняется (существенным образом) Кроме того, это иллюстрирует появление дополнительного пространства для включения выборок в третью часть FD3 фрейма Для конкретного значения Р' третья часть фрейма форма 24 та В на четыре пакета данных длиннее, чем третья часть фрейма формата А Следовательно, это позволяет увеличить число битов, которыми представлены выборки в нижних субполосах 1 - 16, в результате чего для этих субполос можно достичь более высокой точности передачи Кроме того, если есть необходимость квантовать низкие субполосы с большей точностью, передающее устройство может автоматически выбрать формирование фреймов формата В В этом случае платой за это может быть точность, с которой квантуются верхние субполосы Третья часть FD3 фрейма с фиг 2 содержит выборки компонентов квантованного субполосного сигнала для упомянутых двух каналов Если ни для одного из субполосных каналов в части FD2 фрейма не содержится слово распределения 0000, это означает, что для рассматриваемого примера в третью часть FD3 фрейма введены двенадцать выборок для каждой из 32 субполос и каждого из 2 каналов Соответственно, в сумме имеем 768 выборок Перед их квантованием выборки в передающем устройстве могут быть умножены на масштабный коэффициент Для каждой из субполос и каждого из каналов значения всех двенадцати выборок разделены на значение той из этих двенадцати выборок, которая имеет максимальное значение В этом случае для каждой субполосы и каждого канала должен быть передан масштабный коэффициент, для обеспечения возможности выполнения на приемной стороне обратных преобразований над выборками С этой целью в этом случае третья часть фрейма содержит масштабные коэффициенты SFj-m, по одному на каждый из компонентов квантованного субполосного сигнала в различных субполосах В рассматриваемом примере масштабные коэффициенты представлены 6-разрядными числами, в которых первый из битов представляет самый старший разряд и значения которых находятся в пределах от 000000 до 111110 Масштабные коэффициенты субполос, к которым они отнесены, то есть информация о распределении которых не равна нулю, передаются перед началом передачи выборок Это означает, что масштабные коэффициенты размещены в начале части FD3 фрейма, перед выборками Этим обеспечивается выполнение быстрого декодирования в приемном устройстве 5 без необходимости в сохранении всех выборок в приемном устройстве, как это станет понятным далее Таким образом, масштабный коэффициент SF j-m может представлять число, на которое были умножены выборки сигнала j-oro канала m-й субполосы И наоборот, в качестве масштабного коэффициента может сохраняться единица, разделенная на указанное число, так что на приемной стороне не требуется выполнять деление масштабных коэффициентов перед восстановлением правильных значений выборок Для фрейма формата А максимальное количество масштабных коэффициентов составляет 64 Если слово распределения AW j-m для некоторого конкретного канала j и некоторой конкретной субполосы m имеет значение 0000, что означает, что для этого канала и этой субполосы в части FD3 фрейма выборки отсутствуют, то вклю 25 Упомянутые выборки вводятся в третью часть FD3 фрейма в той же последовательности, что и слова распределения и масштабные коэффициенты, последовательно по одной выборке для каждой субполосы, каждого канала Это означает сначала идут все первые выборки квантованных сигналов всех субполос обоих каналов, затем вторые выборки и т д Двоичное представление этих выборок является произвольным, при этом, опятьтаки, двоичное слово, содержащее только "единицы", предпочтительно не используется Второй цифровой сигнал, формируемый передающим устройством 1, затем подается в среду передачи 4 через выход 7, и посредством среды передачи 4 этот сигнал передается в приемное устройство 5 Передача через среду передачи 4 может представлять собой беспроводную передачу, например, передачу по радиоканалу Однако в равной степени возможны и другие виды среды передачи Так, можно рассматривать вариант с оптической передачей, например, через оптоволокно или с использованием оптических носителей записи, таких как носители типа компактдиска, или передачу с использованием магнитных носителей записи, использующих технологии записи и воспроизведения типа R-DAT или S-DAT, в этой связи мы ссылаемся на книгу "The art of digi 26 tal audio", J Watkmson, Focal press, Лондон, 1988 г Приемное устройство 5 содержит декодер, который декодирует сигнал, закодированный в формирователе 6 передающего устройства 1, и преобразует его в копию широкополосного цифрового сигнала, подаваемую на выход 8 На фиг 12 показан более подробно вариант приемного устройства 5 с фиг 4 Кодированный сигнал (упомянутый второй цифровой сигнал) подается на блок 11 через терминал 10 Полезной нагрузкой поступающего сигнала являются масштабные коэффициенты и выборки Остальная информация второго цифрового сигнала необходима лишь для служебных целей, для обеспечения возможности правильного декодирования Процесс декодирования повторяется для каждого входящего фрейма Передающее устройство вначале выделяет из фреймов синхронизирующую и системную информацию Всякий раз блок 19 выявляет синхронизирующее слово, расположенное в первых 16 разрядах первой части каждого фрейма Поскольку синхронизирующие слова последовательных фреймов всегда разделены целым количеством (Р1 или Р'+1) пакетов данных, эти синхронизирующих слова могут быть выявлены с высокой точностью После того как приемное устройство войдет в синхронизм, синхронизирующее слово может быть выявлено в блоке 19 следующим образом в блоке 19 после каждых Р' пакетов данных открывается временное окно, имеющее длительность, например, соответствующую одному пакету данных, так что только эта часть входящей информации подается на детектор синхронизирующего слова в блоке 19 Если синхронизирующее слово не обнаружено, временное окно оставляют открытым на длительность, соответствующую еще одному пакету данных, так как предшествующий фрейм может представлять собой фрейм, содержащий Р'+1 пакетов данных Исходя из этих синхронизирующих слов, схема ФАПЧ блока 19 может формировать сигнал синхронизации для управления центральным процессором 18 Из вышеизложенного со всей очевидностью следует, что приемное устройство должно знать, сколько пакетов данных содержится в одном фрейме С этой целью упомянутая системная информация подается на коммутирующее средство 15 через вход процессора 18, которое после этого принимает показанное положение Затем эта системная информация может быть сохранена в памяти 18а процессора 18 Эта информация, касающаяся количества пакетов данных в фрейме, через шину управления 20 может быть подана в блок 19 для открывания упомянутого временного окна в соответствующие моменты времени для выявления синхронизирующего слова После приема системной информации коммутатор 15 переключается в нижнее положение После этого в памяти 18Ь может быть сохранена информация о распределении из второй части фрейма Если информация о распределении входящего фрейма не содержит слов распределения ни для одного из всех субполос и каналов, это станет очевидным уже из выявленной системной информации Это может быть, например, информация, указывающая, является ли 52573 чать масштабный коэффициент для этого канала и этой субполосы не будет необходимости В этом случае количество масштабных коэффициентов будет меньшим 64 Масштабные коэффициенты SF j-m введены в третью часть FD3 фрейма в такой же последовательности, в которой были введены во вторую часть фрейма слова распределения Соответственно, эта последовательность будет такой SF 1-1, SF II-1, SF I-2, SF II-2, SF I-3, SFII-3, SFI-32, SFII-32 Если вводить какой-либо масштабный коэффициент не требуется, упомянутая последовательность не будет полной В этом случае эта последовательность, например, может быть такой SFI-4, SF I-5, SFII-5, SF II-6, В этом случае не вводятся масштабные коэффициенты для четвертой субполосы, канала II и шестой субполосы, канала I Если данный фрейм представляет собой фрейм формата В, также можно рассматривать возможность введения в третью часть фрейма масштабных коэффициентов для всех субполос и всех каналов Однако это не является обязательным В этом случае будет возможным ввести в третью часть данного фрейма масштабные коэффициенты только для субполос 1 - 1 6 Для этого в приемном устройстве должна быть память, в которой в момент предшествующего приема фрейма формата А могут быть сохранены все масштабные коэффициенты Затем после приема фрейма формата В масштабные коэффициенты для субполос 1-16 заменяются масштабными коэффициентами, включенными в данный фрейм формата В После этого масштабные коэффициенты для субполос 1 7 - 3 2 принятого ранее фрейма формата А используются для восстановления выборок упомянутых субполос, включенных в третью часть данного фрейма формата В, до правильного масштаба 27 данный фрейм фреймом формата А или формата В Таким образом, учитывая соответствующие данные системной информации процессор 18 сможет сохранить полученные слова распределения в правильном месте в памяти 18Ь для информации о распределении Понятно, что в настоящем примере память 18Ь для информации о распределении включает в себя 64 ячейки Если масштабные коэффициенты не передаются, можно обойтись без блоков, показанных позициями 11, 12 и 17, и содержимое третьей части фрейма подается на средство с фильтрами синтеза через вход 10, подключенный ко входу упомянутого средства с фильтрами соединением 16 Выборки подаются на средство 21 с фильтрами в той же последовательности, в которой это средство 21 с фильтрами обрабатывает эти выборки с целью восстановления широкополосного сигнала Информация о распределении, хранящаяся в памяти 18Ь, требуется для разделения в средстве 21 с фильтрами последовательного потока данных упомянутых выборок на отдельные выборки, каждая из которых включает в себя должное число битов С этой целью информация о распределении по линии 22 подается в средство 21 с фильтрами Приемное устройство, кроме того, содержит блок 23 коррекции предыскажений, который компенсирует предыскажения в восстановленном цифровом сигнале, выдаваемом средством 21 с фильтрами Для правильной компенсации предыскажений в блок 23 коррекции предыскажений по линии 24 из памяти 18а должна быть подана соответствующая информация, содержащаяся в разрядах 24-31 первой части фрейма Если третья часть фрейма включает в себя также масштабные коэффициенты SF j-m, приемное устройство будет содержать коммутатор 11, память 12 и умножитель 17 Каждый раз при поступлении третьей части FD3 фрейма коммутатор 11 устанавливается в нижнее положение под управлением сигнала управления, подаваемого по линии 13 процессором 18 После этого масштабные коэффициенты могут быть поданы в память 12 Под управлением сигналов адресации, по линии 14 подаваемых в память 12 из процессора 18, масштабные коэффициенты запоминаются в соответствующих ячейках памяти 12 Память 12 имеет 64 ячейки для хранения 64 масштабных коэффициентов Опять же, если поступает фрейм формата В, процессор 18 подает в память 12 такие сигналы адресации, что только масштабные коэффициенты для субполос 1 - 1 6 перезаписываются масштабными коэффициентами из данного фрейма формата В Затем коммутатор 11 в ответ на сигнал управления, подаваемый по линии 13, переводится в показанное (верхнее) положение, в результате чего выборки подаются на умножитель 17 Под управлением информации о распределении, которая теперь по линии 22 подается на умножитель 17, умножитель вначале выделяет отдельные выборки правильной длины (в битах) из последовательного потока данных, подаваемого по линии 16 Затем выборки должным образом умножают, так чтобы восстановить правильные значения выборок, которые они имели до масштабирования в передающем устройстве Ес 52573 28 ли масштабные коэффициенты, записанные в памяти 12, представляют собой масштабные коэффициенты, с помощью которых выборки масштабировались в передающем устройстве, эти масштабные коэффициенты должны быть вначале обращены (возведены в степень "-1") и затем поданы на умножитель 17 Совершенно очевидно, что масштабные коэффициенты могут обращаться после их получения и перед тем, как они сохраняются в памяти 12 Если масштабные коэффициенты, содержащиеся во фреймах, уже равны значению, в соответствии с которым выборки должны быть масштабированы при приеме, они могут сразу же сохраняться в памяти 12 и сразу подаваться на умножитель 17 Понятно, что нет необходимости в памяти для сохранения всех выборок перед тем, как начать обработку сигнала с использованием выборок, содержащихся в данном фрейме В тот момент, когда по линии 16 поступает некоторая выборка, вся информация, необходимая для обработки этой выборки, уже имеется в наличии, так что обработка может быть осуществлена немедленно Этот процесс в целом осуществляется под управлением сигналов управления и синхронизирующих сигналов, подаваемых на все компоненты передающего устройства процессором 18 На фигуре показаны отнюдь не все сигналы управления В этом нет необходимости, поскольку функционирование приемного устройства будет очевидным для специалиста в данной области Под управлением процессора 18 умножитель 17 умножает выборки на соответствующие коэффициенты умножения Выборки, правильные значения которых уже восстановлены, подаются на восстанавливающий фильтр 21, в котором выполняется обратное преобразование субполосных сигналов, для формирования широкополосного цифрового сигнала Более подробное описание приемного устройства не требуется, так как такие устройства в целом являются известными, см например публикацию "Low bit rate coding of high-quality audio signals An introduction to the MASCAM system", G Theile и др , EBU Technical Review № 230, август 1988 г Кроме того, понятно, что если также передается системная информация, то обеспечивается высокая гибкость приемного устройства - оно может правильно декодировать сигналы даже в случае вторых цифровых сигналов с различной системной информацией На фиг 13 схематически показан еще один вариант выполнения передающего устройства, которое в этом случае имеет вид записывающего устройства для записи широкополосного цифрового сигнала на носитель записи, в данном случае — магнитный носитель записи 25 Формирователь 6 выдает второй цифровой сигнал на записывающее устройство 27, содержащее записывающую головку 26, с помощью которой упомянутый сигнал записывается на дорожку носителя записи После этого второй цифровой сигнал может записываться на одиночную дорожку упомянутого носителя записи, например, с помощью устройства с наклонно-строчной записью, в этом случае одиночная дорожка фактически разбивается на смежные дорожки, которые расположены под углом к продольному направлению носителя записи Приме 29 52573 ром этого является способ записи типа R-DAT Другой способ предусматривает разбиение информации и одновременное записывание этой разбитой информации на множество смежных дорожек, которые идут по носителю записи в продольном направлении носителя записи Для этого может быть использован способ записи типа SDAT Исчерпывающее описание обоих этих способов можно найти в вышеупомянутой книге "The art of a digital audio" Дж Уоткинсона Опять же, следует отметить, что сигнал, выдаваемый блоком 6, может быть вначале закодирован преобразователем сигнала Это кодирование, опять же, может являться 8/10-преобразованием, за которым следует операция перемежения, как описано со ссылками на фиг 4 Если закодированная информация записывается на носителе записи на нескольких параллельных смежных дорожек, этот преобразователь сигнала также должен быть выполнен с возможностью назначать закодированную информацию различным дорожкам На фиг 14 схематически показан вариант выполнения приемного устройства 5, который в этом случае имеет вид считывающего устройства, предназначенного для чтения носителя записи 25, на который с помощью устройства, показанного на фиг 13, записан упомянутый широкополосный цифровой сигнал в виде второго цифрового сигнала Второй цифровой сигнал считывается с дорожки носителя записи с помощью считывающей головки 29 и подается на приемное устройство 5, которое может, например, иметь конструкцию, показанную на фиг 12 Опять же, считывающее устройство 28 может быть выполнено так, чтобы осуществлять воспроизведение с помощью способа типа R-DAT или S-DAT Опять же, оба способа исчерпывающе описаны в вышеупомянутой книге Уоткинсона Если сигнал, выдаваемый блоком 6 записывающего устройства, показанного на фиг 13, подвергался преобразованию, например, с 8/10-преобразованием и перемежением, то закодированный сигнал, считанный с носителя записи 25, сначала должен быть подвергнут обратному перемежению и преобразованию 10/8 Кроме того, если закодированный сигнал был записан на нескольких параллельных дорожках, блок воспроизведения, показанный на фиг 14, должен будет упорядочить информацию, считанную с этих дорожек, в правильной последовательности перед осуществлением последующей обработки На фиг 15 показаны несколько других возможных вариантов введения масштабных коэффициентов и выборок в третью часть FD3 фрейма Фиг 15а иллюстрирует способ, описанный выше, при котором масштабные коэффициенты SF для всех субполос m и каналов (I или II) введены в третью часть фрейма перед выборками На фиг 15Ь показан тот же случай, что и на фиг 15а, однако в этом случае схематически показана емкость памяти для хранения масштабных коэффициентов SF l,m и SF II,т и соответствующих х выборок для этих двух каналов субполосы m На фиг 15Ь показаны выборки для обоих этих каналов субполосы т , собранные блоками, в то время как обычно они будут распределены по третьей части фрейма Выборки имеют длину у битов В выше 30 указанном примере х равно 12, а у теперь взято равным 8 На фиг 15с показан другой формат Оба масштабных коэффициента для первого и второго канала данной субполосы по-прежнему присутствуют в третьей части фрейма Однако вместо х выборок для двух каналов (левый и правый каналы для стереофонического сигнала) субполосы m (то есть в сумме 2х выборок) только х выборок включены в третью часть фрейма для данной субполосы m Эти х выборок получают, например, путем добавления соответствующих выборок каждого из упомянутых двух каналов друг к другу Фактически в этой субполосе m получают монофонический сигнал Каждая из х выборок в этом случае имеет длину z битов Если z равно у, это экономит место в третьей части фрейма, которое может быть использовано для выборок, требующих более точного квантования В альтернативном варианте можно выразить х выборок монофонического сигнала с помощью z = 2у (т е 16) битов Такая обработка сигнала применяется в случае, если разница по фазе между левым компонентом и правым компонентом сигнала некоторой субполосы не имеет значения, однако существенной является форма монофонического сигнала Это особенно применимо к сигналам высоких субполос, так как чувствительность человеческого уха к разнице по фазе для частот этих субполос будет более низкой Выражая эти х выборок монофонического сигнала с помощью 16 битов, аналоговый сигнал квантуется более точно, в то время как место, занимаемое этими выборками в третьей части фрейма, равно месту в примере, проиллюстрированном с помощью фиг15Ь Еще одним возможным вариантом является представлении выборок с фиг 15с с помощью, например, 12 битов Сигнал представляется в этом случае более точно, чем в примере, изображенном на фиг15Ь, и при этом экономится дополнительное место в третьей части фрейма Когда на приемной стороне воспроизводятся сигналы, включенные в третью часть фрейма, показанную на фиг 15с, получают стереоэффект, который называют "intensity stereo" В данном случае могут различаться только значения интенсивности сигналов левого канала и правого канала (субполосы т ) , из-за разных значений масштабных коэффициентов SF l,m и SF П,т Фиг15d иллюстрирует еще один возможный вариант В этом случае используется только один масштабный коэффициент SF m для обоих компонентов сигнала субполосы m Этот случай может иметь место, в частности, для низкочастотных субполос Еще один возможный вариант, который не показан, заключается в том, что упомянутые х выборок для каналов I и II субполосы т , как на фиг 15Ь, не имеют соответствующих им масштабных коэффициентов SF l,m и SF II,т Соответственно, никакие масштабные коэффициенты не включаются в эту третью часть фрейма В этом случае для масштабирования упомянутых выборок в приемном устройстве должны быть использованы масштабные коэффициенты SF l,m и SF II,т, включенные в третью часть предшествующего фрейма Все эти возможные варианты, описанные со 32 31 52573 ссылками на фиг 15, могут быть использованы в выше Кроме того, процессор 30 формирует синпередающем устройстве для осуществления наихронизирующую информацию и системную инболее эффективной передачи данных через среду формацию, ассоциированные с формируемым передачи Таким образом, фреймы, описанные со фреймом, в который должна быть введена инссылками на фиг 15, могут использоваться в потоформация, сберегаемая в блоках 32, 33 и 34 В ке данных поочередно Понятно, что если приемпоказанном положении коммутирующего средства ное устройство должно быть в состоянии пра40 синхронизирующая информация и системная вильно декодировать эти различные фреймы, информация для соответствующего фрейма выинформация о структуре этих фреймов должна дается генератором 31 и направляется на выход быть включена в упомянутую системную инфор7 После этого коммутатор 40 устанавливается во мацию второе положение сверху под влиянием сигнала управления, выдаваемого центральным процесНа фиг 16 более подробно показано пересором 30 по линии 53, так что к выходу 7 будет дающее устройство На этой фигуре видно, как подключен выход генератора 32 Теперь на выход различные блоки информации могут комбиниро7 подается информация о распределении из геневаться для формирования последовательного ратора 32 Последовательность, в которой следупотока данных, такого как показанный на фиг1, ет информация о размещении, такова, как описафиг 2 и фигЗ На фиг 16 фактически более подно со ссылками на фиг 10 или 11 После этого робно показан вариант формирователя 6 перекоммутатор 40 устанавливается в третье положедающего устройства 1 Формирователь 6 содерние сверху Это значит, что к выходу 7 будет поджит центральный процессор 30, который ключен выход генератора 33 Теперь на выход 7 управляет рядом блоков, входящих в состав форгенератором 33 в правильной последовательномирователя Формирователь содержит генератор сти подаются масштабные коэффициенты После 31, содержащийся в процессоре 30, для формироэтого коммутатор 40 устанавливается в следуювания синхронизирующей информации и системщее положение, так что в результате к выходу 7 ной информации, как описано с ссылками на будет подключен выход генератора 34 После этофиг 3, генератор 32 для определения информации го генератор 34 выдает на выход 7 выборки разо распределении, генератор 33 (необязательно) личных субполос в должной очередности В этом для определения масштабных коэффициентов, цикле на выход 7 выдается в точности один генератор 34 для определения выборок некоторофрейм После этого коммутатор 40 вновь перевого фрейма Генератор 35 представляет собой гедится в верхнее положение Начинается новый нератор, выполненный с формирования дополницикл, в котором кодируется последующий блок из тельного пакета данных IP P'+1 Выходы этих 12 выборок для каждой субполосы, и последуюгенераторов соединены с соответствующими вхощий фрейм формируется на выходе 7 В некотодами коммутирующего средства 40, имеющего вид рых случаях, например, если частота дискретизапятипозиционного переключателя, выход которого ции Fs равна 44,1 кГц, см фиг 5, необходимо будет соединен с выходом 7 формирователя 6 Коммудобавлять дополнительный пакет данных ("незнатирующее средство 40 также управляется процесчащий", или "пустой", слот, см фиг 2) В этом слусором 30 Различные генераторы управляются чае коммутатор будет установлен из положения, в через линии 41 1 - 41 4 Работа передающего усткотором к выходу подключен генератор 34, в нижройства будет описана для случая монофониченее положение Это значит, что к выходу 7 будет ского сигнала, разделенного на М субполосных подключен выход генератора 35 После этого гесигналов Эти М субполосных сигналов SSBI-SSBM нератор 35 формирует дополнительный пакет подаются на терминалы 45 1, 45 2, 45 М Наданных IP P'+1, который выдается на выход 7 пример, блоки из 12 выборок каждого из субпоПосле этого коммутатор 40 вновь переводится в лосных сигналов принимаются одновременно В верхнее положение, для начала следующего цикблоках 46 1 - 46 6М, если они используются, все ла Совершенно очевидно, что, если в сигнале, двенадцать выборок соответствующего блока полученном передающим устройством, должны масштабируются в соответствии со значением исправляться ошибки, возникающие при передаче наибольшей выборки в данном блоке М масэтого сигнала, то должно быть выполнено специштабных коэффициентов подаются на блок 33 альное канальное кодирование упомянутого вто(если используется) по линиям 47 1 - 47 М Субпорого цифрового сигнала В дополнение к этому, лосные сигналы подаются как в М квантователей упомянутый второй цифровой сигнал должен быть 48 1 - 48 М, так и в блок 49 Для каждой субполосы модулирован перед его передачей Таким обраблок 49 определяет количество битов, с которым зом, через среду передачи передается цифровой будет квантоваться данный субполосный сигнал сигнал, который может и не быть непосредственно Эта информация подается на соответствующие упомянутым вторым сигналом, но может являться квантователи 48 1 - 48 М по линиям 50 1 - 50 М, в сигналом, производным от упомянутого второго результате чего эти квантователи правильно сигнала Кроме того, следует отметить, что, наквантуют все 12 выборок каждого из субполосных пример, в случае, когда упомянутые субполосы сигналов Кроме того, эта информация (о распреимеют различную ширину, количество используеделении) подается в блок 32 Выборки квантованмых для различных субполос выборок, вводимых ных субполосных сигналов подаются в блок 34 по в третью часть фрейма, может быть (и вероятнее линиям 51 1 - 51 М Блоки 32, 33 и 34 размещают всего будет) различным Предположим, например, информацию о распределении, масштабные кочто используются три субполосы, нижняя субпоэффициенты и выборки в правильной очереднолоса SB-i, средняя субполоса SB2 и верхняя субсти, то есть в последовательности, описанной 33 52573 полоса БВз Верхняя субполоса SB3 будет иметь ширину, которая, например, в два раза больше ширины остальных двух субполос Это значит, что количество выборок, вводимых в третью часть фрейма для субполосы SB3, также в два раза превышает количество выборок для каждой из остальных двух субполос Очередность, в которой выборки подаются на восстанавливающий фильтр в приемном устройстве, в этом случае может тогда быть такой первая выборка из SBi первая выборка из SB3, первая выборка из SB2, вторая выборка из SB3, вторая выборка из SB-i, третья выборка из SB3, вторая выборка из SB2, четвертая выборка из SB3 и т д Очередность, в которой в этом случае информация о распределении для этих субполос вводится во вторую часть фрейма, такова вначале слово распределения для SB-i, затем слово распределения из SB3, затем слово распределения для SB2 Аналогичное справедливо и для масштабных коэффициентов Кроме того, приемное устройство может узнать из системной информации, что в этом случае фрейм содержит группы из четырех выборок каждая, при этом каждая группа содержит одну выборку из SB-i, одну выборку из SB3, одну выборку из SB2 и затем еще одну выборку из SB3 На фиг 17 показана другая структура первой части FD1 фрейма Первая часть FD1 фрейма опять содержит ровно 32 бита, так что она соответствует одному пакету данных Опять же, первые 16 битов образуют сигнал синхронизации (или синхронизирующее слово) Опять же, синхронизирующее слово может быть тем же самым, что и синхронизирующее слово из первой части FD1 фрейма с фигЗ Информация, размещенная в битах 16 - 31, отличается от информации, размещенной в битах 16-31 с фигЗ Биты Ь-іє-Ь-ід представляют показатель битовой скорости передачи (показатель BR) Этот показатель битовой скорости передачи представляет собой 4-разрядное число, значение которого проиллюстрировано таблицей, показанной на фиг 18 Если показатель битовой скорости передачи равен 4-разрядному двоичному числу '0000', это указывает на состояние "свободный формат", что означает, что битовая скорость передачи не задана и что при детектировании начала нового фрейма декодер должен руководствоваться лишь синхронизирующим словом 4-разрядное двоичное число '1111' не используется, для того чтобы не мешать выявлению синхронизирующего слова Во второй колонке таблицы с фиг 18 показатель битовой скорости передачи представлен как десятичное число, соответствующее 4-разрядному двоичному числу Соответствующие значения битовой скорости передачи приведены в колонке 1 Биты 20 и 21 представляют частоту дискретизации Fs, см фиг 18 На фиг 18 показаны четыре возможных 2-розрядных двоичных числа для битов Ьго и Ьгі и соответствующие значения частоты дискретизации Бит 22 показывает, содержит ли данный фрейм незначащий слот (в этом случае Ь22-'1') или нет (в этом случае Ь22-'0') Информация в битах bi6-b22 позволяет определить, сколько пакетов данных фактически присутствует в данном фрейме Это означает, что первая часть 34 фрейма вновь содержит информацию, касающуюся количества пакетов данных в данном фрейме Так как величина ns (количество выборок широкополосного сигнала, которому соответствуют данные второго цифрового сигнала, входящие в один фрейм) известна - в настоящем примере ns=384 — можно определить, сколько пакетов данных В имеется в данном фрейме, используя сведения из таблицы с фиг 8, бит Ьгг, касающийся заполнения незначащим фреймом, и формулу B R x ^ N Fs Бит Ьгз предназначен для указания на расширение системы, возможное в будущем Это расширение, возможное в будущем, будет описано ниже На данный момент будем считать этот бит равным '0' Содержимое первой части фрейма, в том что касается битов Ь24-Ьзі будет описано со ссылками на фиг 19 и 20 Биты Ь24 и Ь25 представляют указатель режима (вида) звукового сигнала На фиг 20 показаны четыре возможные значения этого двухразрядного двоичного числа, указывающие, является ли данный широкополосный цифровой сигнал звуковым стереофоническим сигналом ('00'), монофоническим сигналом ('11'), двуязычным сигналом ('10') или звуковым сигналом типа "intensity stereo" ('01') В последнем случае биты 26 и 27 указывают, какие субполосы были обработаны в соответствии с методикой "intensity stereo" Как показано на фиг 20, двухразрядные числа '00", '01', '10' и '11' указывают, что субполосы, соответственно, с 5 по 32, с 9 по 32, с 13 по 32 и с 17 по 32 были обработаны в соответствии с методикой "intensity stereo" Как упоминалось выше, методика "intensity stereo" может быть применена для верхних субполос, так как человеческое ухо менее чувствительно к разнице в фазах для частот этих субполос Бит Ь28 может быть использован в качестве copyrightстатуса Если этот бит равен Т , это означает, что упомянутая информация защищена от копирования и не должна/не может копироваться Бит Ьгэ может указывать, что упомянутая информация представляет собой оригинальную информацию (b29='1'), например, в случае заранее записанной ленты, или информацию, которая была скопирована (Ьгэ-'О1) Биты Ьзо и Ьзі указывают вид предыскажения, которое, возможно, было применено к широкополосному сигналу в передающем устройстве, см также настоящее описание в части, касающейся фиг 7 p = Ниже будет описана другая структура второй части FD2 фрейма для различных указателей режимов, представленных битами Ь24-Ьг7 первой части фрейма Опять же, вторая часть фрейма содержит 4-разрядные слова распределения, назначение которых было описано со ссылками на фиг 9 Для режима стерео (b24, b25-00) и двуязычного режима (Ь24, Ь25-Ю) длина второй части FD2 фрейма вновь составляет 8 пакетов данных (слотов), и ее структура такова, как описано со ссылками на фиг 10 В этом случае в режиме стерео Т на фиг 10 обозначает, например, левый каналкомпонент, а 'IIі — правый канал-компонент Для двуязычного режима Т обозначает один язык, а Т 35 Определяемых С ПОМОЩЬЮ 36 stereo" На фиг 22с показана структура второй части фрейма FD2 со словами распределения для различных субполос Для того чтобы вместить все слова распределения, эта вторая часть фрейма теперь имеет длину 5,5 пакетов данных (слотов) Если биты-флаги Ьгє, b27 равны '11', сигналы в субполосах 1 - 1 6 будут нормальными стереофоническими сигналами, а сигналы в субполосах 17 38 будут представлять собой сигналы "intensity stereo" В этом случае потребуются 48 слов распределения, вводимых во вторую часть фрейма, которая теперь имеет длину 6 пакетов данных (слотов), см фиг22сі 52573 другой язык Для режима моно (Ьг4, Ь25—11) длина второй части FD2 фрейма составляет, конечно, только 4 пакета данных (слота) На фиг 21 показана очередность слов распределения для различных субполос 1 - 32 в этих четырех пакета данных (слотах) 2 - 5 Таким образом, каждое число M-i означает четырехразрядное слово распределения, которое указывает количество битов в каждой выборке субполосы номер і, где і принимает значение от 1 до 32 В режиме "intensity stereo" (b24, b25=01) имеются четыре возможных варианта, бИТОВ Ь26 И Ь27, СМ фиг 20 Этим вариантам соответствует различное содержимое второй части FD2 фрейма Фиг 22a-22d иллюстрируют эти четыре различных варианта содержимого второй части фрейма Если биты-флаги Ьгє, b27 представляют собой '00', то сигналы в субполосах 1 - 4 являются нормальными стереофоническими сигналами, а сигналы в субполосах 5 - 32 представляют собой сигналы типа "intensity stereo" Это означает, что для субполос 1 - 4 для левого и правого каналовкомпонентов этих субполос во второй части фрейма должны храниться соответствующие слова распределения На фиг 22а это представлено последовательными словами распределения AW (L, 1), AW (R, 1), AW (L, 2), AW (R, 2), AW (R, 4), сохраненными во втором слоте данного фрейма, то есть в первом слоте второй части фрейма На фиг 22а показаны только индексы (I-J) слов распределения, где і - L или R - указывает на, соответственно, левый канал-компонент или правый канал-компонент, a j принимает значение от 1 до 4 и указывает порядковый номер субполосы Для субполос 5 - 32 левый канал-компонент и правый канал-компонент содержат одни и те же последовательности выборок Единственная разница между левым каналом-компонентом и правым каналом-компонентом каждой из этих субполос заключается в масштабных коэффициентах Следовательно, для такой субполосы требуется только одно слово распределения Слова распределения AW (i, j) для субполос с 5 по 32 показаны индексами M-j, где і всегда равна М для всех субполос, и где j принимает значение от 5 до 32 Из фиг 22а видно, что для размещения всех 36 слов распределения во второй части фрейма требуются 4, 5 пакета данных Если биты-флаги Ьгє, b27 равны '01', то сигналы в субполосах 1 - 8 будут нормальными стереофоническими сигналами, а сигналы в субполосах 9 - 38 будут представлять собой сигналы "intensity stereo" Это означает, что для каждой из субполос 1-8 требуются два слова распределения AW (L, j) и AW (R, j), а для каждой из субполос 9 32 требуется только одно слово распределения AW (M, j) Это означает, что всего необходимо 40 слов распределения, которые умещаются в пяти пакета данных (слотах) фрейма, то есть слотах IP2-IP6 Это иллюстрируется с помощью фиг22Ь В этом случае длина второй часть FD2 фрейма составляет пять пакетов данных (слотов) Если биты-флаги Ьгє, b27 равны '10', сигналы в субполосах 1 - 1 2 будут нормальными стереофоническими сигналами, а сигналы в субполосах 13 32 будут представлять собой сигналы "intensity То, что было сказано в отношении масштабных коэффициентов выше, также справедливо и здесь Если считать, что слово распределения 0000 не было назначено ни одной из субполос и ни одному из каналов, то как для режима стерео, так и для режимов "intensity stereo" потребуется 64 масштабных коэффициента Это связано с тем, что для всех режимов "intensity stereo" каждая монофоническая субполоса должна иметь два масштабных коэффициента, для обеспечения режима "intensity stereo" для левого и правого каналов данной субполосы,см фиг 15с Понятно, что в режиме "моно" количество масштабных коэффициентов будет вдвое меньшим, то есть 32, опять же, полагая, что слово распределения 0000 не было назначено ни одной из субполос Рассмотрим способ задания 6-разрядных масштабных коэффициентов Как упоминалось выше, для каждых 12 выборок субполосного канала определяется выборка, имеющая максимальную абсолютную величину На фиг 24а показана эта наибольшая выборка |Smax| ПерВЫЙ разряд, ОбОЗНЭЧеННЫЙ СИМВОЛОМ "SGN", представляет собой знаковый разряд и равен 'О', так как он относится к абсолютному значению выборки S m a x Выборки представлены в дополнительном двоичном коде Выборка содержит к '0', за которыми следует " 1 " Значения остальных битов 24-разрядного двоичного числа в данном случае не имеют значения и могут быть либо '0', либо '1' Затем |Smax| умножают на 2к, см фиг24Ь После этого |Smax|x2k сравнивается с двоичным числом DVi равным 010100001100000000000000, и двоичным числом DV2, равным 011001100000000000000000 Если |SmaX|x2k