Спосіб стиснення даних під час передачі та/або накопичення цифрових звукових сигналів, що надходять з кількох залежних один від одного каналів

1 Способ сжатия данных при передаче и/или накоплении цифровых звуковых сигналов, посту пающи х из нескольких завися щи х др уг от др уга каналов, при котором считы ваемые параметры сигналов поблочно переводят из временной об ласти в частотн ую область (в спектральные па раметры), спектральные параметры с учетом оп ределяемого с помощью психо акустической мо дели порога слы шимости кодир уют, передают и/или накапливают и передают обратно в частот ной области в несколько зависящих др уг от др уга кан алов, о тли чающий ся тем, что с помо щью спектральных параметров информационных бло ков нескольких зависящих др уг от др уга каналов проводят балансировку скорости передачи дан ных для раздельного кодирования си гнало в из нескольких завися щи х др уг о т др уга каналов, а также для совместного кодирования сигналов из зависящи х др уг о т др уга каналов, при этом сов местное кодирование сигналов из нескольких за висящих друг от др уга каналов проводят так дол го, пока скорость передачи данных для совмест ного кодирования не превзойдет количество дан ных для раздельного кодирования си гнало в из нескольких завися щи х др уг о т др уга каналов на заданную величину, а при ее превышении произ водят их раздельное кодирование. 2 Способ по п 1, отлича ющийся тем, что для балансировки требуемой скорости передачи данных для раздельного кодирования и для совместного кодирования образуют оценочную функцию, которая показывает, какое число двоичных разрядов требуется для одного информационного блока для удержания при заданном способе ко дирования уровня помех, вызванного способом кодирования, ниже порога слышимости 3 Способ по п 2. о тли чающийся тем , что оце ночную функцию требуемой скорости передачи данных для раздельного кодирования сигнало в из нескольких завися щи х др уг о т др уга каналов получают путем суммирования оценочных функ ций сигналов из соответствующи х, зависящи х друг от др уга каналов 4 Способ по п 3 , о тли ча ющий ся тем, что со в местное кодирование осуществляют путем обра зования линейных комбинаций сигналов из зави сящи х др уг о т др уга каналов, а при декодирова нии производят обратное разделение си гналов зависящих др уг от др уга каналов. 5 Способ по одному из пп 2 или 4, отличающийся тем, что оценочную функцию требуемой скорости передачи данных для совместного кодирования сигналов из нескольких зависящих друг от друга ка налов получают путем суммирования оценочных функций линейных комбинаций сигналов. 6 Способ по одном у из пп 1-5 , о тли чающий ся тем, что перед балансировкой для декодирова ния сигнало в за вися щи х др уг от др уга каналов задают максимальную доп устимую помеху, при этом для этой максимальной помехи рассчи ты вают соотве тствующий порог слышимости в за висящих друг от др уга каналах и используют для определения оценочной функции для совместно го кодирования 7 Способ по о дном у из пп 2 , 3 и 6, о тлича ю щий ся тем, что в ка честве оцено чной функции при раздельном кодировании использ уют перцептуальную энтропию звукового сигнала, 8 Способ по о дном у из пп 3-7 , о тли ча ющийся тем, что совместное кодирование сигналов зави сящих др уг от др уга каналов производят при вы полнении условия SF(M*. ), К,, К*.) - суммарная оценочная функция требуемого количества данных при раздельном кодировании, Сі. Сг задаваемые константы СМ О ю со - . л г - суммарная оценочная функция требуемого количества данных для совмест 10. Способ по одному из пп. 8 или 9, отличающийся тем, что константа Сі составляет величину между 1 и 2 Изобретение относится к способу обработки (сжатию) данных при передаче и/или накоплении цифровых сигналов, поступающих из нескольких взаимосвязанных каналов Способы, с помощью которых звуковые сигналы передаются с закодированной частотой, известны, например, из опубликованных заявок РСТ WO 88/001811 и WO 89/08357 На эти публикации следует сослаться для объяснения понятий, не освещенных здесь более подробно Для потока двоичных разрядов передаваемого сигнала и формирования декодера органом стандартизации Moving Pictures Experts Group (MPEG) Международной организации Стандартизации (ISO) был установлен стандарт 1SO-11172-3. Многие известные способы кодирования цифровых звуковых сигналов для обработки данных кодируют сигналы в частотном диапазоне и используют для переноса сигналов из временного диапазона в частотный диапазон (в спектральные параметры) соответствующую технику, например. "FFT", "DCT* 1, "МОСТ", многофазный блок фильтров или гибридный блок фильтров Благодаря применению этих способов, может быть достигнута высокая степень использования избыточности сигналов и несущественной (для конкретной задачи) части информации Если при передаче сигналов, поступающих из нескольких каналов, сигналы не являются независимыми друг от друга, возможно дополнительное преобразование объема данных, подлежащих передаче Это условие выполняется, например, когда речь идет о сигналах в каналах квэдрофонического или стереофонического звучания В последнее время работают над усовершенствованием международного стандарта по трансляции нескольких каналов. В специальной публикации "MUSIC AM - Surround- A Uni versal Multi channel Coding Compatible with ISO 11172-3", 93 r d AES Convention. 1992, San Francisco, предлагается способ трансляции по 5 каналам, например по двум стереоканапам, и одному центрапьному каналу, а также двум дополнительным (3/2 стереозвучания) или двум стереоканалам и трем образо ва тельным каналам Также и при этом способе сигналы в отдельных каналах зависят друг от др уга. Способ использования избыточной информации/несущественной (ДЛИ конкретной задачи) части информации двумя каналами одного стереозвукового сигнала описан в публикации J D Johnston, "Perceptual Transform Coding of Widebond Stereo Signals", IC ASSP 89. При этом так называемом M/S-кодировании (центральное/ дополнительное кодирование) вместо левого и правого каналов кодируется сумма (центральное) и разность (дополнительное) стереосигнала. Благодаря этому достигается экономия объема данных, подлежащих передаче Зависимость сигналов двух стереоканалов испопьэуется также в интенсивном методе стереокодирования (Intensity-Stereoverfahren), ставшем известным из публикации "Subband Coding of Stereophonie Digital Audio Signals", Proc. of the ICASSP, 1991, S. 3601-3604 Этот способ предполагает передачу моносигнала, а также дополнительной информации благодаря разделению сигнала на левый и правый. С помощью этих обоих способов при неблагоприятной структуре сигнала могут возникнуть сильные помехи Например, сильно отличающаяся друг от др уга структура сигнала левого и правого каналов при M/S-кодировании приводит к таким искусственно вызванным явлениям, которые нельзя замаскировать при помощи действительно существующе го в канапе сигнала Поэтому, например, громкий сигнал саксофона, который присутствует практически только в правом канале, создает в левом канале помехи, которые не маскируются и поэтому четко воспринимаются. При использовании интенсивного метода стереокодирования нарушае тся пространственный эффект звучания, если сигналы левого и правого канала имеют сильно отличающийся спектральный состав Известные способы применяются, таким образом, только тогда, когда не ожидается никаких неблагоприятных явлений в структуре сигнала или когда для пользы обработки (преобразования) объема данных приходится мириться с помехами Кроме того, известные способы ограничиваются стереокодированием В основе изобретения стоит задача создания способа обработки (сжатия) данных при передаче и/ипи накоплении цифровых сигналов, поступающих из нескольких взаимосвязанных каналов, при котором используется зависимость сигналов в различных каналах и который исключает появление каких-либо субъективно воспринимаемых помех в передаваемых сигналах Эта задача решается тем, что с помощью спектральных параметров информационных блоков нескольких каналов проводят балансировку скорости передачи данных, требуемой для отдельного кодирования (монокодирования) кана 34457 лов, а также для общего кодирования сигналов, поступающи х из каняпои, при этом общее коди рование сигналов, поступающи х из каналов, происходит до тех пор, пока количество данных общего кодироеанип не превзойдет количества данных раздельного кодирования обоих каналов на заданную величину Согласно изобретению сигналы различных каналов переводят сначала в спектральные области Затем с помощью спектральных параметров информационных блоков нескольких каналов проводится балансировка необходимой скорости передачи данных для раздельного кодирования сигналов нескольких каналов Общее кодирование сигналов указанных канапов происходит до тех пор, пока количество данных общего кодирования не превысит количество данных раздельного кодирования сигналов каналов на заданную величину. В этом случае спектральные параметры информационных блоков схожи, так что общее кодирование сигналов является предпочтительным Если количество данных общего кодирования превышает количество данных монокодироеания на заданную величину, происходит монокодирование каналов В этом случае спектральные параметры информационных блоков каналов так разнятся, что необходима очень высокая скорость передачи данных, чтобы вследствие процесса кодирования в соответствующи х информационных каналах не возникало искусственно вызванных явлений (ошибок), которые не маскируются с помощью сигнала, действительно имеющегося в этих каналах Для надежного предотвращения таких искусственно вызванных: явлений в заявленном способе отказались, прежде всего, от применения общего кодирования. Другие варианты и усовер шенство вания изобретения даны в зависимых пунктах формулы Согласно п 2, для балансировки необходимой скорости передачи данных ДЛЙ .МОНО- или общего кодирования сформирована функция оценки SF, которая показывает, с каким двоичным разрядом должно кодироваться каждое считываемое значение, чтобы при заданном способе кодирования удерживать ниже порога прослушивания помехи, возникшие в процессе кодирования. При способе кодирования, предусматривающем четкое распределение двоичных разрядов для отдельных частотных диапазонов, можно сначала рассчитать функцию оценки (см , например, В. The V, Stolt G. Link M , Low bit-rate coding of high quality audi signals, in EBU Review № 230. 1988, S. 158-181). При способе кодирования с переменными двоичными разрядами, как. например, описывае тся в оп убликованной зая вке РС Т WO 88/001811, выбирается подходящая для соответствующего способа функция оценки (оценочная функция). Наиболее предпочтительная функция оценки дается ниже В заявленном способе функция оценки возможного способа кодирования, а именно монокодирования и общего кодирований сигналов нескольких каналов сравни вается, таким образом, поблочно На основании такого сравнения решается вопрос применения в отношении сигнала монокодирования или общего кодирований нескольких каналов. При сравнении функции оценки монокодирования ипи общего кодирования по п. 3 получается требуемое количество данных для раздельного кодирования сигналов при помощи суммирования функций оценки соответствующи х каналов При стереокодировании двух канапов, например, функция оценки БГ (LR) для раздельного кодирования образуется путем суммирования функций оценки SF (L) и SF (R) сигналов, поступающих из певого (L) и правого (R) каналов. При наиболее выгодном формировании способа общее кодирование каналов по п 4 происходит путем образования линейных комбинаций (создание матрицы данных) входящих сигналов. После декодирования сигнала делается обратное матрицирование (разделение данных) При трансляции по двум стереоканалам происходит кодирование с помощью центрального/дополнительного (M/S) стереокодирования При таком кодировании вместо сигналов левого и правого каналов кодируются сумма (центральное) и разность (дополнительное) сигналов, поступающи х из певого и правого канала Благодаря этому достигается экономия объема данных, подлежащих передаче Согласно по п. 5 формулы функция оценки SF{M,jk ) количества данных, требуемого для общего кодирования сигналов, поступающих из каналов К,, К(, Kt,. , образуется п утем суммирования функций оценки SF(Mi), SF(M|), SF(MK)-. . причем М, является i-матрицированным каналом При кодировании сигналов двух стереоканалов функция оценки количества данных, требуемого для общего кодирования сигналов получается при суммировании функции оценки центрального сигнала (М) и дополнительного сигнала (S). При этом центральный сигнал формируется из сигнала (L) левого канала и сигнала (R) правого канала и выражен через соотно шение М= L + R = —==-, а дополни те льным си гн ал (S) через соо тно шени е S- —г*-. V2 При выго дном совер шенство вании изобретения согласно п 6 перед балансировкой требуемого количества данны х определяется необходимая то чность кодирования. Для этого сначала задается максимально допустимая помеха. Ни в одном канапе фактически возникающая помеха не до лжна превосходи ть эту доп устим ую помеху. Для кодирования сигналов двух стереоканалов в зависимости от соответствующего сигнала для обоих канапов рассчитывается такой порог прослуши вания из акустической модели, который обеспечивает это условие Из двух рассчитанных порого в прослуши вания выбирается меньший порог для кодирования сигнапов обоих каналов Благодаря этому способу гарантируе тся, что паразитный сигнал никогда не выйдет за рамки допустимого значения 34457 При дальнейшем выгодном выполнении изобретения по п 7 в качестве функции оценки применяется так называемая "перцелтуальная энтропия" (Perceptual Entropy) (РЕ). РЕ звукового сигнала - это минимальный объем данных, необходимый для заданного кодирования для возможности кодировать vi декодировать звуковой сигнал без субъективно воспринимаемых изменений Определение РЕ дано, например, у J.D. Johnston, Estimation of Perceptual Entropy, Using Noice Masking Crite ria, IC ASSP 1989, S. 25242527. Согласно п.0 балансировка требуемого количества данных происходит с помощью соотношения SF(M*)