Схема аудиокодирования, предоставляющая расширение РСМ-сигнала в DSD-сигнал без потерь для форматов оптических дисков следующего поколения. Способ кодирования входного DSD-сигнала включает в себя передискретизацию соответствующего РСМ-сигнала с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации DSD. Затем формируется набор параметров контурного фильтра для контура формирования шума сигма-дельта модулятора либо с помощью произвольного начального условия сигма-дельта модулятора, либо с помощью включения параметров синхронизации. Это позволяет декодеру повторно сформировать практически идеальный сигнал, но при этом по-прежнему требуется корректирующий сигнал, чтобы иметь возможность повторно сформировать идентично по битам входной DSD-сигнал. Следовательно, корректирующий сигнал формируется на основе разности между сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации и входным DSD-сигналом, при этом сигма-дельта модулированная версия РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, получается с помощью набора параметров контурного фильтра. Корректирующий сигнал может быть приспособлен для применения к РСМ-сигналу с низким битрейтом, к РСМ-сигналу, передискретизованному с повышением частоты дискретизации, или к выходному битовому потоку. В завершение, формируется битовый поток расширения, куда включена кодированная версия набора параметров контурного фильтра и кодированная версия корректирующего сигнала. Декодер может воспроизводить исходный DSD-сигнал на основе уже доступного РСМ-сигнала и описанного битового потока расширения. Таким образом, схема кодирования предоставляет высококачественный звук с минимальной дополнительной потребностью в емкости хранения, поскольку уже доступный РСМ-сигнал используется в комбинации с битовым потоком расширения. Поскольку только дополнительный битовый поток должен быть сохранен на диске, к примеру, как часть MPEG-потока, функциональность DSD добавляется в существующие системы без возникновения проблем совместимости.

 

(57) Реферат / Формула:
аудиокодирования, предоставляющая расширение РСМ-сигнала в DSD-сигнал без потерь для форматов оптических дисков следующего поколения. Способ кодирования входного DSD-сигнала включает в себя передискретизацию соответствующего РСМ-сигнала с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации DSD. Затем формируется набор параметров контурного фильтра для контура формирования шума сигма-дельта модулятора либо с помощью произвольного начального условия сигма-дельта модулятора, либо с помощью включения параметров синхронизации. Это позволяет декодеру повторно сформировать практически идеальный сигнал, но при этом по-прежнему требуется корректирующий сигнал, чтобы иметь возможность повторно сформировать идентично по битам входной DSD-сигнал. Следовательно, корректирующий сигнал формируется на основе разности между сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации и входным DSD-сигналом, при этом сигма-дельта модулированная версия РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, получается с помощью набора параметров контурного фильтра. Корректирующий сигнал может быть приспособлен для применения к РСМ-сигналу с низким битрейтом, к РСМ-сигналу, передискретизованному с повышением частоты дискретизации, или к выходному битовому потоку. В завершение, формируется битовый поток расширения, куда включена кодированная версия набора параметров контурного фильтра и кодированная версия корректирующего сигнала. Декодер может воспроизводить исходный DSD-сигнал на основе уже доступного РСМ-сигнала и описанного битового потока расширения. Таким образом, схема кодирования предоставляет высококачественный звук с минимальной дополнительной потребностью в емкости хранения, поскольку уже доступный РСМ-сигнал используется в комбинации с битовым потоком расширения. Поскольку только дополнительный битовый поток должен быть сохранен на диске, к примеру, как часть MPEG-потока, функциональность DSD добавляется в существующие системы без возникновения проблем совместимости.

 

---

АУДИОДАННЫЕ ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО ПОТРЕБНОСТЬЮ В
ПОТОКА С ПАМЯТИ
2420-147207ЕА/072 МИНИМАЛЬНОЙ
ОПИСАНИЕ
Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к области техники высококачественного аудиокодирования. В частности, изобретение относится к области техники кодирования аудиоданных прямого цифрового потока (DSD), т.е. аудиоданных битового потока. Изобретение включает в себя кодирование и декодирование DSD-сигнала, кодер и декодер для DSD-сигнала, кодированный DSD-сигнал и устройство, включающее в себя кодер DSD-сигнала, и устройство, включающее в себя DSD-декодер. Предшествующий уровень техники
С запуском новых форматов оптических дисков, HD-DVD и Blu-ray Disc, появилось видео высокого разрешения. Для этого высококачественного видео также становится доступным РСМ-аудио более высокого качества. Явным признаком такого изменения является введение формата аудио без потерь DTS++ в качестве обязательного формата. Высококачественное аудио,
предоставляемое DSD, аудиоформат, ' используемый в Philips/SONY Super Audio CD, на данный момент не является частью этих стандартов. Хотя емкость диска этих новых форматов большая, пространство, доступное для аудиоданных, ограничено.
ЕР 0 8 90 94 9 А2 описывает систему обработки цифрового аудио, которая допускает прием сигнала входного битового потока, или DSD-сигнала, формирование соответствующего сигнала импульсно-кодовой модуляции (РСМ-сигнала) с использованием прореживающего фильтра и сигнала остаточных данных на основе разности между входным битовым потоком и битовым потоком, сформированным из версии преобразованного битового потока сформированного РСМ-сигнала, причем это преобразование битового потока выполняется посредством сигма-дельта модулятора 33, показанного на Фиг.З в ЕР 0 890 949 А1. На основе сформированного РСМ-сигнала и кодированной версии сигнала
остаточных данных, сигнал битового потока, или DSD-сигнал, может быть воспроизведен. Таким образом, запоминающий носитель между стороной записи и стороной воспроизведения должен сохранять только сформированный РСМ-сигнал и кодированную версию сигнала остаточных данных, чтобы воспроизводить входной сигнал битового потока.
Тем не менее, система, описанная в ЕР 0 890 949 А1, имеет ряд недостатков. Если, например, сигма-дельта модулятор 33 отличается от исходного сигма-дельта модулятора, используемого для формирования сигнала входного битового потока, сформированный битовый поток может очень отличаться от входного битового потока, и, таким образом, сигнал остаточных данных является значительным и практически произвольным сигналом, который не очень сильно сжимается. Следовательно, сигнал остаточных данных требует большой емкости хранения.
В системе, описанной в ЕР 0 890 949 А2, сигнал остаточных данных требует только незначительной емкости хранения в случае, если ряд требований для сигма-дельта модулятора 33 относительно исходного сигма-дельта модулятора удовлетворяются, а именно: что они имеют идентичные топологии, имеют идентичный порядок, идентичные коэффициенты контурного фильтра, принимают идентичные входные данные и имеют идентичные внутренние состояния (т.е. запускаются с одинаковыми состояниями и принимают одинаковые входные данные с начала инициализации). Для практического использования эти требования не удовлетворяются, поскольку исходный сигма-дельта модулятор не может считаться известным, а состояния не передаются в приемное устройство, и поэтому на практике система по ЕР 0 890 94 9 А2 формирует сигнал остаточных данных, который требует большой емкости хранения.
Сущность изобретения
В качестве цели настоящего изобретения может рассматриваться то, чтобы предоставить способ кодирования и кодер, допускающие кодирование без потерь DSD-сигнала с помощью соответствующего РСМ-сигнала с минимальной потребностью в дополнительном пространстве для хранения данных.
Согласно первому аспекту, изобретение предоставляет способ кодирования входного DSD-сигнала на основе соответствующего РСМ-сигнала, содержащий этапы:
1) передискретизации РСМ-сигнала с повышением частоты дискретизации (повышающей передискретизации) до частоты дискретизации, равной частоте дискретизации входного DSD-сигнала,
2) формирования набора параметров контурного фильтра для контура формирования шума сигма-дельта модулятора,
3) формирования корректирующего сигнала на основе разности между сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, и входным DSD-сигналом, при этом сигма-дельта модулированная версия РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, получается с помощью упомянутого набора параметров контурного фильтра, и
4) формирования битового потока расширения, содержащего кодированную версию упомянутого набора параметров контурного фильтра и кодированную версию корректирующего сигнала.
Под "соответствующим РСМ-сигналом" понимается РСМ-сигнал, с низкой частотой дискретизации, такой как соответстзующий стандартному формату CD или DVD, который сформирован из входного DSD-сигнала или, по меньшей мере, тесно связан с ним.
Следует понимать, что "набор параметров контурного фильтра" включает в себя коэффициенты контурного фильтра и параметры инициализации, т.е. начальные условия, которые позволяют декодеру конфигурировать свой сигма-дельта модулятор в соответствии с ними и, таким образом, иметь возможность повторно формировать сигма-дельта модулированную версию РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации. Параметрам контурного фильтра могут быть присвоены: 1) произвольные, но известные значения для коэффициентов контурного фильтра и начальных состояний и условий контурного фильтра (т.е. несинхронизированный случай), или 2) специальные определенные значения для коэффициентов контурного фильтра и начальных состояний и условий контурного
фильтра (синхронизированный случай).
В несинхронизированном случае коэффициенты контурного фильтра не могут быть истинно произвольными, но специалисты в данной области техники могут извлекать практически бесконечное число допустимых наборов. Для начальных условий контурного фильтра число вариантов даже больше, но специалисты опять же должны знать, как выбирать начальные состояния, которые предоставляет рабочая система.
Способ кодирования преимуществен в том, что он обеспечивает возможность предоставления кодированного DSD-аудиосигнала без потерь посредством использования уже существующего соответствующего РСМ-сигнала с низким расходом битов (битрейтом) и битового потока расширения, который требует только минимум дополнительного пространства хранения. Таким образом, способ преимуществен для использования в связи с сохранением многоформатных аудиоданных в оптическом запоминающем носителе хранения с ограниченным доступным пространством хранения.
Согласно этапу 2) способа, параметры контурного фильтра сигма-дельта модулятора, к примеру, коэффициенты контурного фильтра и начальные состояния, включены в битовый поток расширения и тем самым сделаны доступными на стороне декодера. Следовательно, можно выбирать или оптимизировать эти параметры контурного фильтра так, чтобы сигма-дельта модулятор выводил, на основе входного DSD-сигнала и РСМ-сигнала,
передискретизованного с повышением частоты дискретизации, практически корректный битовый поток, т.е. битовый поток, который практически идентичен входному DSD-сигналу.
Корректирующий сигнал, или сигнал ошибки, в итоге извлекается на основе разности между практически корректным битовым потоком и входным DSD-сигналом. Поскольку можно обнаруживать или оптимизировать параметры контурного фильтра на стороне кодирования так, чтобы обеспечить то, что разность между выводом сигма-дельта модулятора, т.е. практически корректным битовым потоком, и входным DSD-сигналом минимг^ьна, только небольшая величина корректировки требуется для
воссоздания идентичного по битам входного DSD-сигнала из практически корректного битового потока. Таким образом, корректирующий сигнал или корректирующий битовый поток также является минимальным, например, 0 большую часть времени, и поэтому корректирующий сигнал может быть в значительной степени сжат на этапе 4).
Другой путь выбора параметров контурного фильтра, например, параметров инициализации и коэффициентов контурного фильтра, заключается в том, чтобы произвольно выбирать параметры инициализации. Поскольку можно принудительно задать выходной DSD-сигнал на стороне декодера так, чтобы он был идентичным по битам входному DSD-сигналу, так чтобы коэффициенты фильтрации и параметры инициализации были включены в битовый поток расширения и тем самым сделаны доступными декодеру.
Параметры контурного фильтра, которые включены в битовый поток расширения, также могут быть представлены с помощью очень небольшого объема данных, и поскольку эти параметры должны обновляться с низкой частотой, битовый поток расширения может быть полностью представлен с использованием небольшого расхода битов в сравнении с расходом битов представления РСМ-сигнала.
В общем, способ согласно первому аспекту обеспечивает качество DSD-аудио без потерь с добавлением битового потока расширения, который требует только минимальной дополнительной емкости для хранения в сравнении с емкостью хранения самого РСМ-сигнала.
Кроме того, поскольку способ основан на обеспечении качества DSD-аудио с помощью РСМ-сигнала, качество DSD-аудио может быть комбинировано с обратной совместимостью. К примеру, способ кодирования хорошо подходит для использования с целью сохранения DSD-аудиосигнала на запоминающем носителе, к примеру, на DVD-диске. Этот DVD-диск по-прежнему может воспроизводиться посредством традиционного DVD-проигрывателя без поддержки DSD, поскольку этот проигрыватель использует только РСМ-сигнал, тогда как DSD-оборудование, к примеру, проигрыватели с поддержкой Super Audio CD, могут извлекать
выгоду из дополнительного битового потока расширения DSD с низким расходом битов, чтобы восстанавливать исходное DSD-качество на основе РСМ-сигнала. К примеру, битовый поток расширения может быть частью MPEG-потока.
В предпочтительных вариантах осуществления способ содержит оптимизацию параметров контурного фильтра на основе оптимизации разности между сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, и входного DSD-сигнала. Цель этой оптимизации заключается в том, чтобы обеспечить то, что выходной битовый поток сигма-дельта модулятора как можно в большей степени приближен к входному DSD-сигналу. В связи с этим, корректирующий сигнал должен корректировать только небольшие ошибки и, таким образом, корректирующий сигнал имеет характер, который обуславливает его значительную сжимаемость, и таким образом корректирующий сигнал требует только небольшого дополнительного расхода битов.
Предпочтительно, этап 3) содержит формирование
корректирующего сигнала, так что он предоставляет, вместе с сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала,
передискретизованного с повышением частоты дискретизации, битовый поток, идентичный входному DSD-сигналу. Таким образом, входной DSD-сигнал может быть восстановлен идентично по битам на стороне декодера с помощью РСМ-сигнала и битового потока расширения.
Корректирующий сигнал, сформированный на этапе 3), может быть приспособлен для применения в различных положениях на трассе сигнала от входа РСМ-сигнала до выходного битового потока из сигма-дельта модулятора. Естественно, для того чтобы иметь возможность воссоздавать входной DSD-сигнал на стороне декодера, корректирующий сигнал должен быть применен в той же позиции на трассе сигнала, как предназначено в ходе кодирования. Корректирующий сигнал может быть приспособлен для применения к РСМ-сигналу, т.е. к РСМ-сигналу до того, как к нему применена передискретизация с повышением частоты дискретизации. Корректирующий сигнал альтернативно может быть приспособлен для применения к версии РСМ-сигнала, после
передискретизованного с повышением частоты дискретизации. В других альтернативах корректирующий сигнал может быть приспособлен для применения в сочетании с сигма-дельта модулятором. Корректирующий сигнал может быть приспособлен для применения внутри или снаружи контура формирования шума сигма-дельта модулятора. Корректирующий сигнал, в еще одной альтернативе, быть приспособлен для применения к внутреннему состоянию сигма-дельта модулятора.
Для вариантов осуществления, где набор параметров контурного фильтра инициализирован с помощью неспецифически извлеченных значений (т.е. несинхронизированный случай), предпочтительно сформировать корректирующий сигнал, который должен быть применен к РСМ-сигналу, после передискретизованному с повышением частоты дискретизации.
Может быть сформировано и включено в битовый поток расширения более одного корректирующего сигнала, к примеру, корректирующие сигналы, приспособленные для применения к различным позициям на трассах сигнала, такие как комбинация двух или более вышеупомянутых возможностей. Этап 3) может содержать процедуру оптимизации с целью извлечения комбинации из двух или более вышеупомянутых возможных корректирующих сигналов, которые вместе требуют минимума емкости хранения для своего представления. Причиной такой необязательной оптимизации является то, что для определенных входных DSD-сигналов может быть так, что комбинация из двух или более корректирующих сигналов, приспособленных для применения в различных позициях на трассе сигнала, может требовать расхода битов, меньшего чем тот, что может быть получен в случае, когда используется только один корректирующий сигнал.
Корректирующий сигнал может быть основан на разности между сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала,
передискретизованного с повышением частоты дискретизации, и входного DSD-сигнала. Более предпочтительно, корректирующий сигнал может быть извлечен с тем, чтобы обеспечить то, чтобы разность между сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, и
входного DSD-сигнала стала нулем.
Предпочтительно, входной DSD-сигнал делится на кадры (к примеру, 1/75 секунды, 37632 DSD-выборок) до того, как к нему будет применен способ кодирования.
Поскольку этап 4) содержит включение параметров контурного фильтра в битовый поток расширения, выбранные параметры контурного фильтра известны на стороне декодера, независимо от того, являются ли они оптимизированными или (в большей либо меньшей степени)' произвольно выбранными. Кроме того, РСМ-сигнал является доступным, поскольку он сохраняется, к примеру, на DVD-диск, как требуется согласно существующим DVD-стандартам. Таким образом, с помощью параметров контурного фильтра и корректирующего сигнала, доступных на стороне декодера, можно воссоздать идентично по битам входной DSD-сигнал.
Способ кодирования дополнительно может содержать этап сохранения РСМ-сигнала и битового потока расширения на запоминающем носителе.
Во втором аспекте изобретение предоставляет способ формирования выходного DSD-сигнала на основе РСМ-сигнала и битового потока расширения, содержащий этапы:
1) формирования набора параметров контурного фильтра и корректирующего сигнала посредством декодирования битового потока расширения,
2) передискретизации РСМ-сигнала с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации, равной частоте дискретизации выходного DSD-сигнала,
3) формирования выходного DSD-сигнала на основе битового потока, полученного посредством сигма-дельта модуляции РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, с помощью набора параметров контурного фильтра,
при этом способ дополнительно содержит применение корректирующего сигнала в сочетании, по меньшей мере, с одним из этапов 2) и 3).
Преимущества, функция и варианты осуществления, упом.янутые в связи с первыми аспектами, применимы к способу декодирования согласно второму аспекту, поскольку второй аспект задает способ
формирования DSD-сигнала на основе РСМ-сигнала и битового потока расширения, такого как сформированный согласно способу по второму аспекту. Корректирующий сигнал, разумеется, должен применяться в соответствии с тем, как предназначено посредством способа кодирования, таким образом, такие же возможности предусмотрены для корректирующего сигнала, что и изложенные в связи с первым аспектом: к РСМ-сигналу (с низким расходом битов), к передискретизированному с повышением частоты дискретизации сигналу, внутри контура формирования шума сигма-дельта модулятора, вне контура формирования шума сигма-дельта модулятора, к внутреннему состоянию сигма-дельта модулятора или к выходному битовому потоку из сигма-дельта модулятора. Помимо этого, передискретизация РСМ-сигнала с повышением частоты дискретизация должна выполняться с помощью того же фильтра, что использовался в процессе кодирования.
В третьем аспекте изобретения предоставляется аудиокодер, выполненный с возможностью кодировать входной DSD-сигнал на основе соответствующего РСМ-сигнала, при этом аудиокодер содержит:
модуль повышающей передискретизации, выполненный с возможностью формировать версию РМС-сигнала
передискретизованного с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации, равной таковой входного DSD-сигнала,
сигма-дельта модулятор с набором параметров контурного фильтра, выполненный с возможностью формировать сигнал битового потока на основе РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации,
генератор корректирующего сигнала, выполненный с возможностью формировать корректирующий сигнал на основе разности между сигналом битового потока и входным DSD-сигналом, и
средство кодирования, выполненное с возможностью кодировать набор параметров контурного фильтра и кодировать корректирующий сигнал и включать эти кодированные сигналы в битовый поток расширения.
Такие же преимущества, функция и варианты осуществления,
как изложены в связи с первым аспектом, применимы к третьему аспекту, который, по сути, задает аудиокодер, выполненный с возможностью осуществлять способ, заданный в первом аспекте. Таким образом, кодер может содержать средство оптимизации, выполненное с возможностью оптимизировать набор параметров контурного фильтра, а генератор корректирующего сигнала может быть выполнен с возможностью формировать корректирующий сигнал, так чтобы он был приспособлен для применения: к РСМ-сигналу (с низким расходом битов), к передискретизованному сигналу с повышением частоты дискретизации, внутри контура формирования шума сигма-дельта модулятора, вне контура формирования шума сигма-дельта 'модулятора, к внутреннему состоянию сигма-дельта модулятора или к выходному битовому потоку из сигма-дельта модулятора. Может быть использована комбинация из двух или более этих вариантов корректирующего сигнала.
Кодер может быть реализован с помощью программного обеспечения или аппаратных средств либо комбинации вышеозначенного. Предпочтительно, кодер содержит средство вычисления, к примеру, процессор сигналов.
В четвертом аспекте, изобретение предоставляет аудиодекодер, выполненный с возможностью формировать выходной DSD-сигнал на основе РСМ-сигнала и сигнала битового потока расширения, при этом аудиодекодер содержит:
модуль декодирования, выполненный с возможностью декодировать сигнал битового потока расширения и формировать набор параметров контурного фильтра и корректирующий сигнал в ответ на него,
модуль повышающий передискретизации, выполненный с возможностью формировать версию РМС-сигнала
передискретизованного с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации, равной таковой выходного DSD-сигнала,
сигма-дельта модулятор, выполненный с возможностью формировать сигнал битового потока в ответ на версию РСМ-сигнала передискретизованного с повышением частоты дискретизации посредством использования набора параметров контурного фильтра,
- выходной генератор, выполненный с возможностью применять корректирующий сигнал и формировать выходной DSD-сигнал на основе сформированного битового потока, и
- корректор сигналов, выполненный с возможностью применять корректирующий сигнал, по меньшей мере, в одном из модуля повышающей передискретизации, сигма-дельта модулятора и выходного генератора.
Такие же преимущества, функция и варианты осуществления, как изложены в связи со вторым аспектом, применимы к четвертому аспекту, который, по сути, задает аудиодекодер, выполненный с возможностью осуществлять способ, заданный во втором аспекте. Декодер может быть реализован с помощью программного обеспечения или аппаратных средств либо комбинации вышеозначенного. Предпочтительно, декодер содержит средство вычисления, к примеру, процессор сигналов.
В пятом аспекте изобретение предоставляет устройство, содержащее кодер согласно третьему аспекту. Устройством могут быть аудио/видео устройства, к примеру, устройства записи DVD, устройства записи DVD с жестким диском, оборудование объемного звучания, устройства записи HD-DVD, устройства записи Blu-ray Disc и т.д.
В шестом аспекте, изобретение предоставляет устройство, содержащее декодер согласно четвертому аспекту. Устройством могут быть аудиоустройства, к примеру, проигрыватели Super Audio CD, устройства записи и воспроизведения DVD и устройства записи DVD с жестким диском, устройства записи и воспроизведения HD-DVD, устройства записи и воспроизведения Blu-ray Disc, оборудование объемного звучания и т.д.
В седьмом аспекте, изобретение предоставляет кодированный аудиосигнал, содержащий:
- РСМ-сигнал, и
- битовый поток расширения, содержащий кодированную версию набора параметров контурного фильтра для сигма-дельта модулятора и кодированную версию корректирующего сигнала.
Преимущества этого кодированного аудиосигнала очевидны из вышеприведенного пояснения в связи с первым аспектом.
Кодированный аудиосигнал согласно седьмому аспекту оптимально подходит для хранения на запоминающем носителе, поскольку он позволяет сохранить звук качества DSD при относительно ограниченной емкости хранения. По этой же причине кодированный аудиосигнал оптимально подходит для передачи, к примеру, по Интернету, поскольку он дает возможность передачи звука качества DSD при относительно низком расходе битов. Битовый поток расширения может быть частью MPEG-уровня.
В восьмом аспекте, изобретение предоставляет запоминающий носитель хранения, на котором сохранен кодированный аудиосигнал согласно седьмому аспекту. Запоминающим носителем может быть жесткий диск, гибкий диск, CD, DVD, SD-карта, карта Memory Stick, микросхема памяти и т.д.
В дополнительных аспектах, изобретение предоставляет машиноисполняемый программный код, выполненный с возможностью осуществлять способ согласно первому аспекту. Дополнительно, изобретение предоставляет машиноисполняемый программный код, выполненный с возможностью осуществлять способ согласно второму аспекту.
Перечень фигур чертежей
Далее изобретение описывается подробнее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 иллюстрирует систему предпочтительного кодера и предпочтительного декодера с промежуточным хранением сигналов на носителе хранения,
Фиг.2 иллюстрирует вариант осуществления кодера, Фиг.З иллюстрирует другой вариант осуществления кодера, Фиг.4 иллюстрирует вариант осуществления декодера, Фиг. 5 иллюстрирует вариант осуществления декодера с указанием различных вариантов корректирующего сигнала.
Хотя изобретение -допускает различные модификации и альтернативные формы, конкретные варианты осуществления показаны в качестве примера на чертежах и подробнее описываются в данном документе. Тем не менее, следует понимать, что изобретение не предназначено для того, чтобы быть ограниченным конкретными раскрытыми формами. Наоборот, изобретение должно
охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, подпадающие под объем изобретения, задаваемый прилагаемой формулой изобретения.
Фиг.1 иллюстрирует блок-схему кодера ENC и декодера DEC согласно изобретению и запоминающий носитель SM, такой как оптический диск, чтобы промежуточно сохранять кодированный сигнал из кодера ENC. Кодер ENC выполнен с возможностью принимать входной DSD-сигнал IDSD и соответствующий РСМ-сигнал РСМ, к примеру, DTS-сигнал, и формировать битовый поток EBS расширения в ответ на него, при этом битовый поток EBS расширения позволяет декодеру DEC воссоздавать входной DSD-сигнал из РСМ-сигнала РСМ. Битовый поток EBS расширения содержит набор параметров LFP контурного фильтра формирования шума для сигма-дельта модулятора и корректирующий сигнал CS, при этом параметры LFP контурного фильтра и корректирующий сигнал CS предпочтительно включаются в битовый поток EBS расширения в кодированной форме. Корректирующий сигнал CS может быть кодирован, к примеру, с помощью кодирования длин серий, LZW или арифметического кодирования.
Таким образом, битовый поток EBS расширения может быть сохранен на запоминающем носителе SM вместе с РСМ-сигналом РСМ, требуя только незначительной величины дополнительной емкости хранения в соответствии с одним РСМ-сигналом РСМ. Декодер DEC создает выходной DSD-сигнал ODSD, который идентичен по битам с входным DSD-сигналом IDSD, на основе РСМ-сигнала РСМ и битового потока EBS расширения.
В кодере выполняются следующие этапы: 1) извлечение параметров LFP контурного фильтра, 2) определение корректирующего сигнала CS и, в завершение, упаковка и сжатие параметров LFP контурного фильтра и корректирующего сигнала(ов) CS. Предусмотрены различные варианты для корректирующего сигнала. Он может быть определен посредством кодера ENC, чтобы быть примененным в декодере DEC к РСМ-сигналу РСМ, к версии передискретизованного с повышением частоты дискретизации РСМ-сигнала или в качестве сигнала корректировки битов, т.е.. быть прибавленным или вычтенным из промежуточного битового потока,
внутри или вне контура формирования шума сигма-дельта модулятора. Корректирующий сигнал CS при необходимости может содержать множество отдельных корректирующих сигналов, например, любую комбинацию упомянутых, поскольку это может предоставлять, при данном входном DSD-сигнале IDSD, наиболее эффективный способ хранения, чтобы сохранять требуемые корректировки. Таким образом, способ кодирования может включать в себя этап оптимизации корректирующего сигнала CS посредством сравнения различных вариантов одного сигнала сравнения из упомянутых типов или комбинации из нескольких упомянутых типов.
Фиг. 2 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления кодера, выполненный с возможностью кодировать входной DSD-сигнал IDSD на основе соответствующего РСМ-сигнала РСМ с низкой частотой дискретизации. Передискретизованная с повышением частоты дискретизации версия UPCM РСМ-сигнала РСМ сначала формируется с помощью фильтра повышающей передискретизации. Передискретизованный с повышением частоты дискретизации РСМ-сигнал UPCM передискретизован с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации входного DSD-сигнала IDSD. Далее передискретизованный с повышением частоты дискретизации РСМ-сигнал UPCM подвергается сигма-дельта модуляции в сигма-дельта модуляторе SDM, который имеет контур формирования шума, с помощью набора параметров LFP контурного фильтра. Могут быть выбраны различные стратегии для выбора параметров LFP контурного фильтра. Из сигма-дельта модулированной версии передискретизованного с повышением частоты дискретизации РСМ-сигнала UPCM затем вычитается вкодной DSD-сигнал IDSD, чтобы сформировать битовый поток, представляющий сигнал ошибки или корректирующий сигнал CS.
Зная соответствующий корректирующий сигнал CS и параметры LFP контурного фильтра, используемые сигма-дельта модулятором SDM, декодер может воссоздать входной DSD-сигнал IDSD посредством сигма-дельта модуляции версии передискретизованного с повышением частоты дискретизации РСМ-сигнала UPCM с помощью параметров LFP контурного фильтра посредством прибавления корректирующего сигнала к выводу сигма-дельта модулятора.
Декодер должен использовать такой же фильтр повышающей передискретизации для того, чтобы сформировать UPCM-сигнал, который использовался кодером.
Фиг.З иллюстрирует вариант осуществления, в котором коэффициенты LFC контурного фильтра и параметры ISYNC синхронизации интеграторов для контурного фильтра LF сигма-дельта модулятора извлекаются. Входные данные в процесс содержат входной DSD-сигнал IDSD и соответствующий РСМ-сигнал РСМ. РСМ-сигнал РСМ может быть сформирован посредством выполнения распаковки данных DTS и DTS++, чтобы получить исходный РСМ-сигнал без потерь. Отметим, что форма сжатого без потерь РСМ-сигнала (к примеру, АСЗ), в общем, не похожа на форму исходного РСМ-сигнала и поэтому в меньшей степени подходит для этой схемы.
РСМ-сигнал РСМ с низким расходом битов далее передискретизуется с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации DSD в фильтре повышающей
передискретизации. Посредством использования входного DSD-сигнала IDSD сигнал Е ошибки формируется, и число ошибок Е может быть подсчитано. При заданных входных данных затем вычисляются параметры, т.е. LFC и ISYNC, которые приводят к минимальному числу ошибок Е. Оптимизация необязательного корректирующего РСМ-сигнала может быть осуществлена на. этом этапе. После того как оптимальные настройки извлечены, сигнал корректировки битов (для корректировки внутри контура формирования шума) равен сигналу ошибки, показанному на Фиг.З. Отметим, что этот сигнал может равняться нулю при корректно выбранных корректирующих РСМ-сигналах, корректно выбранных LFC и параметрах ISYNC синхронизации.
Фиг.4 иллюстрирует вариант осуществления декодера, который может повторно формировать идентичный по битам DSD-сигнал из доступного РСМ-потока РСМ (DTS) и битового потока EBS расширения.
РСМ-сигнал РСМ с низким расходом битов декодированного потока DTS++ (DTS++) вводится и передискретизуется с повышением частоты дискретизации до частоты DSD. Корректирующий сигнал
может быть применен к РСМ-сигналу РСМ (DTS++) с низким расходом битов или к РСМ-сигналу, передискретизованному с повышением частоты дискретизации, или и к тому, и к другому. Передисктеризованный с повышением частоты дискретизации РСМ-сигнал вводится в сигма-дельта модулятор SDM с синхронизацией. Сигма-дельта модулятор SDM может быть выполнен с возможностью применять корректировку битов, внутри или вне своего контура формирования шума. Таким образом, все четыре возможных корректирующих сигнала могут быть извлечены из битового потока EBS расширения, указанные посредством четырех стрелок начиная с битового потока EBS расширения. Любая комбинация для этих вариантов корректирующих сигналов может быть использована для того, чтобы гарантировать идентичное по битам восстановление, с тем чтобы обеспечить то, что выходной DSD-сигнал ODSD сигма-дельта модулятора SDM является идентичным по битам с исходным DSD-сигналом, который кодирован. Распаковка битового потока EBS расширения не показана.
Фиг.5 иллюстрирует вариант осуществления декодера с сигма-дельта модулятором с поддержкой синхронизации и корректировки битов, как, например, показано в варианте осуществления кодера по Фиг.З. Сигма-дельта модулятор принимает многобитовый входной сигнал n-бит и выводит битовый поток, указанный как 1-бит. Сигма-дельта модулятор имеет вход ISYNC для синхронизации интеграторов контурного фильтра и вход LFC для настройки коэффициентов контурного фильтра. Эти два входа ISYNC, LFC должны обновляться с низкой частотой. Помимо этого, сигма-дельта модулятор принимает сигнал CS корректировки битов. Сигнал CS корректировки битов может быть применен в двух показанных позициях, а именно, внутри контура CS формирования шума (IL) или вне контура CS формирования шума (0L) . Сигнал функционирует на частоте дискретизации DSD.
Важнейшим в данной схеме является извлечение параметров ISYNC синхронизации контурного фильтра. Поскольку исходный DSD-сигнал, а также исходный РСМ-сигнал доступны на стороне кодера, параметры ISYNC синхронизации могут быть вычислены с очень высокой степенью точности. Патент Philips US 6606043 В2
описывает то, как синхронизировать состояния интегратора произвольного сигма-дельта модулятора с битовым потоком. Эта идея может быть расширена так, чтобы также извлекать коэффициенты контурного фильтра для более оптимальной синхронизации. Корректирующий РСМ-сигнал с низким расходом битов и корректирующий РСМ-сигнал, передискретизованный с повышением частоты дискретизации, также извлекаются с помощью аналогичной схемы.
Если сигма-дельта модулятор синхронизирован корректно, его вывод, обусловленный вводом РСМ, практически идентичен исходному DSD. Поскольку не все биты являются корректными, либо входной РСМ-сигнал, либо выходной сигнал битового потока должны иногда корректироваться. Если корректировка применяется только к РСМ-сигналу с низким расходом битов, выход никогда не будет 100%-но корректным. Если корректировка применяется к РСМ-сигналу, передискретизованному с повышением частоты дискретизации, выход может быть 100%-но корректным. Посредством применения корректировки и к РСМ-сигналу с низким расходом битов, и к РСМ-сигналу, передискретизованному с повышением частоты дискретизации, возможно, требуемый объем хранения меньше, чем при применении только к РСМ-сигналу, передискретизованному с повышением частоты дискретизации.
Посредством применения корректировки к РСМ-сигналу, передискретизованному с повышением частоты дискретизации, выходные биты могут быть сделаны корректными. Необходимые изменения в передискретизованный с повышением частоты дискретизации сигнал незначительные, тем самым этот корректирующий сигнал может быть сжат. Посредством применения корректировки также к РСМ-сигналу с низким расходом битов требуемые корректировки РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, могут быть уменьшены, потенциально снижая общий требуемый объем хранения. Посредством корректировки квантованных битов корректировка может быть применена в контуре формирования шума или вне контура. Поскольку квантованный сигнал является однобитовым, сигнал корректировки битов также является однобитовым сигналом. В
типичном варианте, сигнал корректировки битов состоит из нулей (0). Только когда квантованный вывод является некорректным, сигнал корректировки битов содержит единицы (1). Вследствие характера этого сигнала он может быть эффективно сохранен в сжатой форме. Любая комбинация вышеупомянутых вариантов может быть использована для того, чтобы находить корректирующие сигналы минимального размера.
Система, содержащая кодер и декодер согласно изобретению, может рассматриваться как система расширения РСМ-сигнала до DSD, поскольку она предоставляет функциональность DSD без потерь для существующих запоминающих носителей, так как можно предоставлять звук качества DSD на основе уже существующего РСМ-сигнала и незначительного объема дополнительных данных, т.е. битового потока расширения.
Номера ссылок в формуле изобретения служат только для того, чтобы повысить удобочитаемость. Эти номера ссылок .никоим образом не должны рассматриваться как ограничивающие объем, определяемый формулой изобретения, а включены только для целей иллюстрации примеров.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ кодирования входного сигнала прямого цифрового потока (DSD-сигнала) (IDSD) на основе соответствующего сигнала импульсно-кодовой модуляции (РСМ-сигнала), содержащий этапы, на которых:
1) выполняют передискретизацию РСМ-сигнала (РСМ) с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации, равной частоте дискретизации входного DSD-сигнала (IDSD),
2) формируют набор параметров (LFP) контурного фильтра для контура формирования шума сигма-дельта модулятора,
3) формируют корректирующий сигнал (CS) на основе разности между сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, и входным DSD-сигналом (IDSD), при этом сигма-дельта модулированную версию РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, получают с использованием упомянутого набора параметров (LFP) контурного фильтра, и
4) формируют битовый поток (EBS) расширения, содержащий кодированную версию упомянутого набора параметров (LFP) контурного фильтра и кодированную версию корректирующего сигнала (CS).
2. Способ по п.1, в котором этап 2) содержит этап, на котором оптимизируют упомянутый набор параметров (LFP) контурного фильтра на основе оптимизации разности между сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, и входным DSD-сигналом (IDSD).
3. Способ по п.1, в котором этап 3) содержит этап, на котором формируют корректирующий сигнал (CS), так что он предоставляет, вместе с сигма-дельта модулированной версией РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, битовый поток, идентичный входному DSD-сигналу (IDSD).
4. Способ по п.1, в котором этап 3) содержит этап, на котором формируют корректирующий сигнал (CS), приспособленный быть применяемым к РСМ-сигналу (РСМ).
5. Способ по п.1, в котором этап 3) содержит этап, на котором формируют корректирующий сигнал (CS), приспособленный быть применяемым к версии РСМ-сигнала передискретизованного с повышением частоты дискретизации.
6. Способ по п.1, в котором этап 3) содержит этё.п, на котором формируют корректирующий сигнал (CS), приспособленный быть применяемым к внутреннему состоянию сигма-дельта модулятора.
7. Способ по п.1, в котором этап 3) содержит этап, на котором формируют корректирующий сигнал (CS), приспособленный быть применяемым в сочетании с контуром формирования шума сигма-дельта модулятора.
8. Способ формирования выходного DSD-сигнала (ODSD) на основе РСМ-сигнала (РСМ) и битового потока (EBS) расширения, содержащий этапы, на которых:
1) формируют набор параметров (LFP) контурного фильтра и корректирующий сигнал (CS) посредством декодирования битового потока (EBS) расширения,
2) выполняют передискретизацию РСМ-сигнала (РСМ) с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации, равной частоте дискретизации выходного DSD-сигнала (ODSD),
3) формируют выходной DSD-сигнал (ODSD) на основе битового потока, полученного посредством сигма-дельта модуляции РСМ-сигнала, передискретизованного с повышением частоты дискретизации, с использованием упомянутого набора параметров (LFP) контурного фильтра,
при этом способ дополнительно содержит этап, на котором применяют корректирующий сигнал (CS) в связи, по меньшей мере, с одним из этапов 2) и 3).
9. Аудиокодер (ENC), выполненный с возможностью кодировать входной DSD-сигнал (IDSD) на основе соответствующего РСМ-сигнала (РСМ), при этом аудиокодер (ENC) содержит:
модуль повышающей передискретизации, выполненный с возможностью формировать версию РСМ-сигнала,
передискретизованного с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации, равной таковой входного DSD-сигнала
(IDSD) ,
сигма-дельта модулятор с набором параметров (LFP) контурного фильтра, выполненный с возможностью формировать сигнал битового потока на основе РСМ-сигнала,
передискретизованного с повышением частоты дискретизации,
генератор корректирующего сигнала, выполненный с возможностью формировать корректирующий сигнал (CS) на основе разности между сигналом битового потока и входным DSD-сигналом (IDSD), и
средство кодирования, выполненное с возможностью кодировать упомянутый набор параметров (LFP) контурного фильтра и кодировать корректирующий сигнал (CS) и включать эти кодированные сигналы в битовый поток (EBS) расширения.
10. Аудиодекодер (DEC), выполненный с возможностью формировать выходной DSD-сигнал (ODSD) на основе РСМ-сигнала (РСМ) и сигнала битового потока (EBS) расширения, при этом аудиодекодер (DEC) содержит:
модуль декодирования, выполненный с возможностью декодировать сигнал (EBS) битового потока расширения и формировать набор параметров (LFP) контурного фильтра и корректирующий сигнал (CS) в ответ на него,
модуль повышающей передискретизации, выполненный с возможностью формировать версию РСМ-сигнала
передискретизованного с повышением частоты дискретизации до частоты дискретизации, равной таковой выходного DSD-сигнала (ODSD),
сигма-дельта модулятор, выполненный с возможностью формировать сигнал битового потока в ответ на версию РСМ-сигнала передискретизованного с повышением частоты дискретизации посредством использования упомянутого набора параметров (LFP) контурного фильтра,
выходной генератор, выполненный с возможностью применять корректирующий сигнал (CS) и формировать выходной DSD-сигнал (ODSD) на основе сформированного битового потока, и
корректор сигналов, выполненный с возможностью применять корректирующий сигнал (CS), по меньшей мере, в одном из модуля
повышающей передискретизации, сигма-дельта модулятора и выходного генератора.
11. Устройство, содержащее кодер (ENC) по п.9.
12. Устройство, содержащее декодер (DEC) по п.10.
13. Кодированный аудиосигнал, содержащий: РСМ-сигнал (РСМ) и
битовый поток (EBS) расширения, содержащий кодированную версию набора параметров (LFP) контурного фильтра для сигма-дельта модулятора и кодированную версию корректирующего сигнала (CS) .
14. Запоминающий носитель (SM), на котором сохранен кодированный аудиосигнал по п.13.
По доверенности
147207
1/3
> LFP
* CS
EBS
* ODSD
ФИГ.1
2/3
LFP
PCM
IDSD
ФИГ.2
PCM
LFC ISYNC
t \
LF \
i -
IDSD
ФИГ.З
3/3
EBS
PCM
PCM
(DTS)
(DTS++)
SDM
ODSD
ФИГ.4
LFC ISYNC
n-bit
CS (IL) CS (OL)
LF 1-bit ->
ФИГ.5