Спосіб та пристрій для кодування аудіосигналів ( варіанти )

1 Спосіб кодування принаймні одного аудіосигналу, який полягає у здійсненні таких операцій -створення першого кодованого сигналу шляхом кодування аудіосигналу з малою швидкістю передачі бітів та невеликою затримкою у порівнянні з затримкою, яка виникає під час кодування аудіосигналу високої якості, та -передача першого кодованого сигналу на декодер до початку передачі на цей декодер принаймні одного додаткового кодованого сигналу, який окремо або разом з першим кодованим сигналом створює під час декодування декодований сигнал вказаної високої якості 2 Спосіб за п 1 зі здійсненням таких операцій - декодування першого кодованого сигналу, - затримання аудіосигналу протягом проміжку часу, який відповідає затримці під час кодування та декодування першого кодованого сигналу, - віднімання декодованого першого сигналу та затриманого сигналу з тим, щоб отримати сигнал різниці, - кодування сигналу різниці з високою якістю і з високою швидкістю передачі бітів та -передача кодованого сигналу різниці на декодер після передачі першого кодованого сигналу 3 Спосіб за п, 1 зі здійсненням таких операцій - кодування аудіосигналу з високою якістю і з високою швидкістю передачі бітів та -передача кодованого аудіосигналу на декодер після передачі першого кодованого сигналу 4 Спосіб за п 3, під час здійснення якого перший кодований сигнал передається у ПОСЛІДОВНОСТІ бітів у межах циклу ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, що знаходиться перед циклом ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, у межах якого передається кодований сигнал різниЦі 5 Спосіб за п 3, під час здійснення якого перший кодований сигнал передається у ПОСЛІДОВНОСТІ бітів у межах циклу ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, що знаходиться перед циклом ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, у межах якого передається додатковий кодований сигнал високої якості 6 Спосіб за будь-яким із пп 2-4, під час здійснення якого у межах відрізку часу, що має задану КІЛЬКІСТЬ значень дискретизації, передається конкретний елемент інформації, причому кожний вказує чи був кодований сигнал, переданий з високою якістю та з високою швидкістю передачі бітів, створений кодуванням принаймні одного аудіосигналу або шляхом створення різниці між декодованим першим сигналом та затриманим сигналом 7 Спосіб за п 2, під час здійснення якого сигнал різниці між першим декодованим сигналом та затриманим сигналом викликає здійснення психоакустичних розрахунків з метою врахування структури маскування, причому вказані розрахунки здійснюються на основі принаймні одного аудіосигналу або на основі принаймні одного аудіосигналу та додатково до нього на основі сигналу різниці 8 Спосіб кодування принаймні одного аудіосигналу, під час здійснення якого кодовані сигнали, створені на основі принаймні одного аудіосигналу кодуванням низької якості та з малою швидкістю передачі бітів та, крім того, факультативно, кодуванням високої якості і з високою швидкістю передачі бітів, передаються на декодер для декодування, причому вказаний спосіб полягає у здійсненні таких операцій - створення першого кодованого сигналу шляхом кодування аудіосигналу з низькою швидкістю передачі бітів та невеликою затримкою у порівнянні з затримкою, яка виникає під час кодування аудіосигналу з високою якістю, - створення другого кодованого сигналу шляхом кодування вказаного аудіосигналу або принаймні одного додаткового сигналу, одержаного на основі аудіосигналу, з високою швидкістю передачі бітів, причому другий кодований сигнал, О 00 48191 окремо або разом з першим кодованим сигналом, створює під час декодування декодований сигнал вказаної високої якості, - передача першого кодованого сигналу на декодер та -передача, якщо бажане декодування високої якості, другого кодованого сигналу на декодер після передачі на цей декодер першого кодованого сигналу 9 Спосіб за п 8 зі здійсненням таких операцій - декодування першого кодованого сигналу, - затримання аудіосигналу протягом проміжку часу, який відповідає затримці під час кодування та декодування першого кодованого сигналу, - віднімання декодованого першого сигналу та затриманого сигналу з тим, щоб отримати сигнал різниці, - кодування сигналу різниці з високою якістю і з високою швидкістю передачі бітів та -передача кодованого сигналу різниці на декодер після передачі першого кодованого сигналу 10 Спосіб за п, 8 зі здійсненням таких операцій - кодування аудіосигналу з високою якістю і з високою швидкістю передачі бітів та -передача кодованого аудіосигналу на декодер після передачі першого кодованого сигналу 11 Спосіб за п 9, під час здійснення якого перший кодований сигнал передається у ПОСЛІДОВНОСТІ бітів у межах циклу ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, що знаходиться перед циклом ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, у межах якого передається кодований сигнал різниЦі 12 Спосіб за п 10, під час здійснення якого перший кодований сигнал передається у ПОСЛІДОВНОСТІ бітів у межах циклу ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, що знаходиться перед циклом ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, у межах якого передається додатковий кодований сигнал високої якості 13 Спосіб за будь-яким із пп 9-11, під час здійснення якого у межах відрізку часу, що має задану КІЛЬКІСТЬ значень дискретизації, передається конкретний елемент інформації, причому кожний вказує чи був кодований сигнал, переданий з високою якістю та з високою швидкістю передачі бітів, створений кодуванням принаймні одного аудіосигналу або шляхом створення різниці між декодованим першим сигналом та затриманим сигналом 14 Спосіб за п 9, під час здійснення якого сигнал різниці між першим декодованим сигналом та затриманим сигналом викликає здійснення психоакустичних розрахунків з метою врахування структури маскування, причому вказані розрахунки здійснюються на основі принаймні одного аудіосигналу або на основі принаймні одного аудіосигналу та додатково до нього на основі сигналу різниці 15 Пристрій для кодування принаймні одного аудіосигналу з метою створення кодованих сигналів низької якості та з малою швидкістю передачі бітів і, крім того, факультативно, кодованих сигналів високої якості та з високою швидкістю передачі бітів, що містить перші засоби кодування (11, 42) для створення першого кодованого сигналу шляхом кодування аудіосигналу з малою швидкістю передачі бітів та невеликою затримкою у порівнянні з затримкою, яка виникає під час кодування аудіосигналу високої якості, перший декодер (13), на який надходить перший кодований сигнал, першу схему затримки (14), яка створює затримку, що відповідає затримці перших кодувальних засобів (11, 42) та першого декодера (13), схему підсумовування (15), яка встановлює різницю у часі між вихідними сигналами першого декодера (13) та першої схеми затримки (14), другі засоби кодування (18, 46) для створення другого кодованого сигналу шляхом кодування аудіосигналу або принаймні одного додаткового сигналу, отриманого на основі аудіосигналу з високою швидкістю передачі бітів, причому другий кодований сигнал, окремо або разом з першим кодованим сигналом, забезпечує після декодування отримання декодованого сигналу вказаної високої якості, мультиплексор (12) ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, на який надходять перший та другий кодовані сигнали, який відрізняється тим, що він містить каскад (16) прийняття рішення, що посилає на другі засоби кодування (18) аудіосигнал, затриманий першою схемою затримки (14), або сигнал різниці у часі, створений схемою підсумовування (15), та другу схему затримки (20), яка розташована після других засобів кодування (18) та з'єднана з ними, для затримки другого кодованого сигналу з метою його подачі на мультиплексор (12) ПОСЛІДОВНОСТІ бітів до початку подачі першого кодованого сигналу 16 Пристрій для кодування принаймні одного аудіосигналу з метою створення кодованих сигналів низької якості та з малою швидкістю передачі бітів і, крім того, факультативно, кодованих сигналів високої якості та з високою швидкістю передачі бітів, що містить засоби (14) для перетворення аудіосигналу у спектральний діапазон, перший каскад (42) квантування та кодування для створення першого квантованого сигналу з відносно малою швидкістю передачі бітів, каскад (45) повторного квантування, який розташований після першого каскаду (42) квантування та кодування та з'єднаний з ним, другий каскад (46) квантування та кодування для створення, на основі вихідного сигналу засобів (43) спектрального підсумовування, другого сигналу, який у порівнянні з першим сигналом більш тонко квантований та має високу швидкість передачі бітів у порівнянні з швидкістю передачі бітів першого сигналу, каскад (47) затримки, який розташований після другого каскаду (46) квантування та кодування та з'єднаний з ним, форматер (44) ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, який розташований після першого каскаду (42) квантування та кодування і каскаду (47) затримки для передачі ПОСЛІДОВНОСТІ бітів першого каскаду (42) квантування та кодування у загальній ПОСЛІДОВНОСТІ бітів на ВИХІДНІЙ стороні з рознесенням у часі до 5 48191 6 початку передачі ПОСЛІДОВНОСТІ бітів другого каскаду (46) квантування та кодування Цей винахід стосується способу кодування одного аудіосигналу або деякої КІЛЬКОСТІ аудіосигналів, під час здійснення яких кодовані сигнали, створені ВІДПОВІДНО на основі аудіосигналу або аудіосигналів шляхом кодування, з низькою якістю та малою швидкістю передачі бітів, та крім того, МОЖЛИВО З ВИСОКОЮ ЯКІСТЮ І ВИСОКОЮ ШВИДКІСТЮ передачі бітів передаються на декодер для факультативного низькоякісного або високоякісного декодування Хоча системи кодування аудіосигналів, які можуть піддаватися масштабуванню у розумінні майбутнього стандарту MPEG-4 зараз ще не існують масштабованість є головною вимогою до підтримки нових функціональних можливостей майбутнього стандарту ISO MPEG-4 Взагалі, під масштабованістю розуміють можливість часткового декодування групи ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, яка представляє закодований аудіосигнал, з тим щоб можна було створити сигнал, який можна використовувати Ця властивість бажана зокрема тоді, коли, наприклад, канал передачі даних не забезпечує усю необхідну ширину спектру для передачі усієї ПОСЛІДОВНОСТІ бітів Іншим прикладом може бути неповне декодування декодером, який має низьку ступінь Інтеграції Хоча бажано мати безперервну повну масштабованість, під час практичного застосування визначають різні дискретні шари масштабованості Таким чином, різні типи масштабованості являють собою складову частину переліку вимог до майбутнього нового стандарту для аудіосигналів MPEG-4 Перші пропозиції, що стосувалися системи послідовностей бітів, які можуть бути масштабовані, були описані у праці Ейч Бранденбурга (Н Brandendurg) та Б Грілла (В Grill), 1994 року «Перші ідеї відносно масштабованого кодування аудіосигналів» (9-та конвенція AES, СанФранциско, 1995 рік, препринт №3924) Під час здійснення способу який пояснюється у цій технічній публікації, аудіосигнал кодують спочатку відносно всієї ширини спектру за допомогою так званого самого внутрішнього «шару», що складається з кодера-декодера (кодека) аудіосигналів, який працює з низькою частотою дискретування Сигнал різниці, отриманий завдяки відніманню декодованого сигналу, отриманого із самого внутрішнього шару, від початкового або вихідного сигналу, потім кодують в додатковому кодеку або за допомогою двокаскадних кодеків, працюючих на такому ж принципі Окремі закодовані сигнали передають на декодер у загальній ПОСЛІДОВНОСТІ бітів Основна проблема пропонованого способу, в якому не можна побачити реального впровадження технологи, полягає у тому що для кодування сигналу із швидкістю, меншою ніж 10 кілобітів за секунду для досягнення прийнятних результатів частота дискретування на першому каскаді пови нна становити 8кГц Отже, затримка всієї системи може становити величину порядку однієї секунди або навіть більше Виходячи із цього відомого способу, ціллю винаходу є створення способу кодування вказаного вище типу, який забезпечує зменшення затримки, викликаної кодуванням Вказана ціль досягається за допомогою способу згідно з пунктом 1 або пунктом 2 формули винаходу Згідно З першим аспектом винаходу пропонується спосіб кодування принаймні одного аудіосигналу який полягає у виконанні таких операцій - створення першого кодованого сигналу шляхом кодування аудіосигналу з малою швидкістю передачі бітів та невеликою затримкою у порівнянні з затримкою, яка виникає під час кодування аудіосигналу високої якості, та - передачі першого кодованого сигналу на декодер до початку передачі на нього принаймні одного додаткового кодованого сигналу, який, окремо або разом з першим кодованим сигналом, дозволяє отримати під час декодування декодований сигнал високої якості Згідно З другим аспектом винаходу пропонується спосіб кодування принаймні одного аудіосигналу, під час здійснення якого кодовані сигнали, створені кодуванням на основі принаймні одного аудіосигналу, низької якості та з малою швидкістю передачі бітів та, крім того факультативно, сигнали високої якості та з високою швидкістю передачі бітів передаються на делодер, який їх декодує, причому вказаний спосіб полягає у виконанні таких операцій - створення першого кодованого сигналу шляхом кодування аудіосигналу з малою швидкістю передачі бітів та невеликою затримкою у порівнянні з затримкою яка виникає під час кодування аудіосигналу високої якості, - створення другого кодованого сигналу шляхом кодування вказаного аудіосигналу або принаймні одного додаткового сигналу, отриманого на основі аудіосигналу з високою швидкістю передачі бітів який окремо або разом з першим кодованим сигналом, дозволяє отримати після декодування декодований сигнал вказаної високої якості, - передачі першого кодованого сигналу на декодер та - передачі другого кодованого сигналу на декодер після передачі на нього першого кодованого сигналу у випадку, коли необхідне декодування високої якості Способи згідно з винаходом забезпечують низькоякісну обробку, але одночасно передача аудіоданих з малою затримкою, в основному з затримкою першої операції кодування, забезпечує, таким чином, з'єднання для передачі даних з затримкою, яка набагато менша, ніж затримка всієї системи Виходячи з загальної затримки, яка необхідна для системи, декодер з боку приймача також може 48191 створювати високоякісний декодований сигнал Якщо НИЗЬКОЯКІСНІ декодовані сигнали з невеликою затримкою є достатніми, то на приймач цілком досить передати перший кодований сигнал На основі згаданого вище відомого способу ще одна ціль винаходу полягає у створенні такого кодувального пристрою типу, вказаного на початку опису, який дозволяє зменшити затримку, яка викликана кодуванням Ця ціль досягається за допомогою пристрою згідно з пунктами 9 або 10 формули винаходу Згідно З третім аспектом винаходу пропонується кодувальний пристрій для кодування принаймні одного аудіосигналу з метою створення кодованих сигналів низької якості та з малою швидкістю передачі бітів, і, крім того, факультативно, сигналів високої якості та з високою швидкістю передачі бітів, причому вказаний пристрій містить - перші засоби кодування для створення першого кодованого сигналу шляхом кодування аудіосигналу з малою швидкістю передачі бітів та невеликою затримкою у порівнянні з затримкою, яка виникає під час кодування аудіосигналу високої якості, - перший декодер, на який надходить перший кодований сигнал, - першу схему затримки, затримка якої відповідає затримці перших засобів кодування та першого декодера, - схему підсумовування, яка встановлює різницю у часі між вихідними сигналами першого декодера та першою схемою затримки, - другі засоби кодування для створення другого кодованого сигналу шляхом кодування аудіосигналу або принаймні одного додаткового сигналу, отриманого на основі аудіосигналу, з високою швидкістю передачі бітів, який, окремо або разом з першим кодованим сигналом, дозволяє отримати після декодування декодований сигнал високої якості, - каскад прийняття рішення, який посилає на другі засоби кодування аудіосигнал затриманий першою схемою затримки, або сигнал різниці у часі, створений схемою підсумовування, - мультиплексор ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, на який поступає перший та другий кодовані сигнали Згідно З четвертим аспектом винаходу пропонується кодувальний пристрій для кодування принаймні одного аудіосигналу з метою створення кодованих сигналів низької якості та з малою швидкістю передачі бітів і, крім того, факультативно, сигналів високої якості та з високою швидкістю передачі бітів, причому вказаний пристрій містить - засоби для перетворювання аудіосигналу в спектральний діапазон, - перший каскад квантування та кодування, який створює перший квантований сигнал з порівняно малою швидкістю передачі бітів, - каскад повторного квантування, який знаходиться за першим каскадом квантування та кодування, - засоби спектрального підсумовування для створення спектральної різниці між вихідними сигналами каскаду повторного квантування та засобами для перетворювання аудіосигналу в спектральний діапазон, 8 - другий каскад квантування та кодування що створює на основі вихідного сигналу засобів спектрального підсумовування другий сигнал який у порівнянні з першим сигналом більш чітко квантований та має високу швидкість передачі бітів у порівнянні з швидкістю передачі бітів першого сигналу, - каскад затримки, який знаходиться за другим каскадом квантування та кодування, - форматер ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, який знаходиться за першим каскадом квантування та кодування і з'єднаний з ним та каскадом затримки, для передачі ПОСЛІДОВНОСТІ бітів першого каскаду квантування та кодування, у загальній ПОСЛІДОВНОСТІ бітів на ВИХІДНІЙ стороні, з рознесенням у часі до початку передачі ПОСЛІДОВНОСТІ бітів другого каскаду квантування та кодування Варіанти блок-схем, яким надається перевага, для здійснення варіантів способу згідно з винаходом, яким надається перевага, будуть описані більш докладно нижче з посиланням на додані креслення, на яких Фіг 1 - блок-схема для здійснення способу згідно з винаходом, яка установлює різницю у часі, та Фіг 2 - блок-схема для здійснення способу згідно з винаходом, яка установлює різниця у спектрі Схема, показана на фіг 1, яка у цілому має позиційне позначення 10, містить перший кодер 11, що кодує аудіосигнал вхідної сторони з порівняно низькою якістю та малою швидкістю передачі бітів Затримка, викликана таким кодуванням, яка буде пояснена більш докладно, значно менша, ніж затримка усієї системи для повної операції кодування аудіосигналу вхідної сторони з високою якістю та великою швидкістю передачі бітів Створений таким чином перший кодований сигнал подається, з одного боку, безпосередньо на вхід мультиплексора 12 ПОСЛІДОВНОСТІ бітів та, з другого боку, на перший декодер 13, який разом з першим кодером 11 утворює каскад кодера-декодера 11 13 У точці 15 підсумовування установлюється різниця у часі між вихідними сигналами каскаду кодера-декодера 11,13 та першої схеми 14 затримки Каскад 16 прийняття рішення вибирає за допомогою перемикача 17 аудіосигнал затриманий першою схемою 14 затримки, або сигнал різниці у часі, створений у точці 15 підсумовування для подальшої обробки сигналу, тобто для кодування другим кодером 18 який кодує сигнал різниці у часі або затриманий аудіосигнал високої якості та з великою швидкістю передачі ПОСЛІДОВНОСТІ бітів Під час такого кодування здійснюють психоакустичне обчислювання, щоб взяти до уваги структуру маскування принаймні на основі аудіосигналу та, крім того, можливо на основі сигналу різниці Для цього другий кодер 18 містить психоакустичний модуль 19 Вихідний сигнал другого кодера 18 подається через другу схему 20 затримки на інший вхід мультиплексора 12 ПОСЛІДОВНІСТЬ бітів першого кодера 11 передається мультиплексором 12 на вихідну сторону загальної ПОСЛІДОВНОСТІ бітів з рознесенням у часі до початку передачі ПОСЛІДОВНОСТІ бітів другого кодера 18 Під час передачі бітів першого кодова ного сигналу створеного першим кодером 11, другий кодер 18 здійснює кодування з врахуванням необхідних затримок, причому ПОСЛІДОВНІСТЬ бітів другого кодера передається на декодер після закінчення передачі першого кодованого сигналу Таким чином, спосіб згідно з винаходом дозволяє здійснювати низькоякісну передачу аудюданих, але в той же самий час з невеликою затримкою у часі, в основному з затримкою першого кодера 11,і, отже, забезпечує з'єднання для передачі даних з затримкою, яка набагато менша, ніж затримка всієї системи Виходячи з загальної затримки яка необхідна для системи декодер з боку приймача також може створювати високоякісний декодований сигнал Якщо НИЗЬКОЯКІСНІ декодовані сигнали з невеликою затримкою є достатніми то цілком досить передати дані з першого кодера на приймач Каскад 16 прийняття рішення направляє на мультіплексер 12 біт, що визначає який сигнал повинен оброблятися другим кодером 18 - сигнал різниці або затриманий аудіосигнал Завдяки передачі цієї додаткової інформації декодер з боку приймача може правильно складати сигнал Для кожного відрізку часу з заданою КІЛЬКІСТЮ дискретизованих значень здебільшого передають один біт, який вказує на те була чи не була визначена різниця у часі На фіг 2 показана блок-схема що має позиційне позначання 40 яка також призначена для здійснення способу згідно з винаходом і у якій встановлюється різниця у спектрі Аудіосигнал, з одного боку, перетворюють у спектральний діапазон за допомогою блоку фільтрів 41 і передають на перший каскад 42 квантування та кодування, а, з другого боку, подають у 48191 10 точку підсумовування 43 Вихідний сигнал першого каскаду 42 подають, з одного боку, на форматер 44 ПОСЛІДОВНОСТІ бітів, а, з другого боку, на каскад 45 повторного квантування, причому вихідний сигнал каскаду 45 подають з негативним знаком у точку спектрального підсумовування 43 для створення різниці у спектрі Сигнал різниці подають на другий каскад 46 квантування та кодування, вихідний сигнал якого подають через каскад 47 затримки на форматер 44 ПОСЛІДОВНОСТІ бітів ПОСЛІДОВНІСТЬ бітів першого каскаду 42 квантування та кодування передають за допомогою форматера 44 у загальній ПОСЛІДОВНОСТІ бітів на вихідну сторону з рознесенням у часі до початку роботи другого каскаду 46 квантування та кодування Відеосигнал враховується, завдяки психоакустичному модулю 48, як у першому, так і у другому каскадах 42,46 квантування та кодування, приймаючи до уваги структуру маскування Перший каскад 42 квантування взагалі обробляє більш грубо квантований сигнал з порівняно малою швидкістю передачі бітів, використовуючи, наприклад, код Хаффмена Обробка здійснюється під управлінням другого вихідного сигналу психоакустичного модуля 48 Цей другий вихідний сигнал дає зрозуміти, на яких частотах можна збільшити рівні шумів, зберігаючи при цьому найнижчу ступінь чутності похибки квантування Після обробки сигналу у каскаді 42 каскад 46 створює більш тонко квантований сигнал, уводячи у нього коефіцієнти масштабування та додаткове кодове слово, наприклад кодове слово ІКМ Ця концепція може бути розповсюджена на подальші біти, які мають менше значення у шарі, але, тим не менше, вищу якість 11 48191 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12