DE69034132T2 - Digitale Signalübertragung durch einen Aufzeichnungträger - Google Patents

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Telediffusion de France ets Public de Diffusion
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger zur Verwendung in einem Wiedergabegerät zum Darstellen einer Anzahl Signale sowie auf ein Wiedergabegerät zum Wiedergeben des Aufzeichnungsträgers. Der genannte Aufzeichnungsträger und das genannte Wiedergabegerät können einen Teil eines digitalen Übertragungssystems bilden zum Übertragen eines digitalen Breitband-Informationssignals.
  • Ein Übertragungssystem der eingangs beschriebenen Art ist bekannt aus dem Artikel: "The Critical Band Coder – Digital Encoding of Speech signals based on the Percentual requirements of the Aditory System" von M.E. Krasner in "Proc. IEEE ICASSP 80", Heft 1, Seiten 327-331, April 9-11, 1980. Der Artikel bezieht sich auf ein Übertragungssystem, bei dem der Sender ein Teilbandcodierungssystem benutzt und der Empfänger ein entsprechendes Teilbanddecodierungssystem benutzt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein derartiges Codierungssystem beschränkt, wie sich das nachher noch herausstellen wird.
  • Bei dem aus dem genannten Artikel bekannten System ist das Sprachsignalband in eine Anzahl Teilbänder aufgeteilt, deren Bandbreite den Bandbreiten der kritischen Bänder des menschlichen Ohres in den betreffenden Frequenzbereichen nahezu entspricht (siehe 2 in dem Artikel von Krasner). Diese Aufteilung wurde gewählt, weil auf Grund psycho-akustischer Experimente vorhergesenen werden kann, dass das Quantisierungsrauschen in einem derartigen Teilband optimal maskiert wird durch die Signale in diesem Teilband, wenn bei der Quantisierung die Möglichkeit geschaffen wird für die geräuschmaskierende Kurve des menschlichen Ohres (diese Kurve gibt den Schwellenwert für Geräuschmaskierung in einem kritischen Band durch einen einzigen Ton in der Mitte des kritischen Bandes, siehe 3 in dem Artikel von Krasner).
  • Es sei jedoch bemerkt, dass die vorliegende Erfindung sich nicht auf eine Codierung in Teilbandsignale beschränkt. Es ist durchaus möglich, Transformationscodierung in dem Coder anzuwenden, wobei eine Transformationscodierung in der Veröffentlichung: "Low bit-rate coding of high-quality audio signals. An introduction to the MAS-CAM system" von G. Thiele u.a. in "EBU Technical Review" Nr. 230 (August 1988) beschrieben worden ist.
  • In Falle eines digitalen Musiksignals hoher Qualität, was der CD-Norm entsprechend durch 16 Bits je Signalabtastwert dargestellt wird im Falle einer Abtastfrequenz von 1/T = 44,1 kHz, wurde gefunden, dass mit einer auf geeignete Art und Weise gewählten Bandbreite und mit einer geeignet gewählten Quantisierung für die betreffenden Teilbänder die Anwendung dieses bekannten Teilband-Codierungssystems quantisierte Ausgangssignale des Coders ergibt, die durch eine mittlere Anzahl von etwa 2,5 Bits je Signalabtastwert dargestellt werden kann, wobei die Qualität der Replik des Musiksignals nicht spürbar abweicht von der des ursprünglichen Musiksignals in nahezu allen Teilen von nahezu allen Arten der Musiksignale.
  • Die Teilbänder brauchen nicht unbedingt den Bandbreiten der kritischen Bänder des menschlichen Ohrs zu entsprechen. Auf alternative Weise können die Teilbänder andere Bandbreiten haben, so können sie beispielsweise alle die gleiche Bandbreite haben, vorausgesetzt, dass bei der Festlegung der Maskierungsschwelle dies erlaubt worden ist.
  • Es ist daher u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Übertragung über den Aufzeichnungsträger und die darauffolgende Wiedergabe zu verbessern.
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist der Aufzeichnungsträger gekennzeichnet wie in Anspruch 1 definiert.
  • Nach den Grundlagen der vorliegenden Erfindung werden alle Signale, wie die Teilbandsignale, durch betreffende Bitströme dargestellt. Aufeinander folgende Frames enthalten eine ausreichende Anzahl Bits um Teile der Subsignale darzustellen. Das grundlegende Arbeitsprinzip ist, dass die Bitrate (dargestellt durch die je Zeiteinheit aus dem Aufzeichnungsträger ausgelesene Anzahl Bits) für jedes Signal eine Funktion dieses Signals ist. Die Anzahl Bits für ein einzelnes Signal, die in einem bestimmten Frame gespeichert sind, kann zwischen kein Bit und vielen Bits liegen. Aber solange deutlich gemacht wird, welche Anzahl Bits einem bestimmten Signal zugeordnet werden, kann jedes Signal seine eigene Datenrate haben um dadurch eine effiziente Verwendung der gesamten Bitkapazität des Aufzeichnungsträger zu maximieren.
  • Der Aufzeichnungsträger wird insbesondere verwendet in einem Aufzeichnungs-/Wiedergabesystem zum Aufzeichnen/Wiedergeben eines digitalen Brautbandsignals auf den/von dem Aufzeichnungsträger. Das digitale Breitbandsignal wird in ein zweites digitales Signal umgewandelt, das auf den Aufzeichnungsträger aufgezeichnet und aus demselben wiedergegeben werden kann, und zwar derart, dass ein flexibles und vielseitiges Aufzeichnungs-/Wiedergabesystem erhalten wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein zweites digitales Signal, erzeugt von dem Sender und bestehend aus Frames, wobei jedes Frame aus Informationspaketen besteht,
  • 2 eine Darstellung der Struktur eines Frames,
  • 3 eine Darstellung der Struktur des ersten Frameteils eines Frames,
  • 4 ein Beispiel des Übertragungssystems,
  • 5 eine Tabelle, welche die Anzahl Informationspakete B in einem Frame für spezifische Werte der Bitrate BR und der Abtastfrequenz FS angibt,
  • 6 die Anzahl Frames in einer Füllsequenz und eine Anzahl Frames derselben mit einem zusätzlichen Informationspaket ("dummy slot") für eine Anzahl Werte der Bitrate BR,
  • 7 eine Darstellung der Systeminformation in dem ersten Frameteil eines Frames,
  • 8 eine Darstellung der Verteilung der digitalen Information über die jeweiligen (zwei) Kanäle für eine Anzahl Moden,
  • 9 eine Darstellung der Signifikanz der Zuordnungsinformation, wie diese in den zweiten Frameteil eingefügt worden sind,
  • 10 und 11 eine Darstellung der Sequenz, in der die Zuordnungsinformation in dem zweiten Frameteil für zwei Formate, Format A und Format B, gespeichert wird,
  • 12 ein Beispiel eines Empfängers,
  • 13 einen Sender in Form einer Anordnung zum Aufzeichnen des zweiten digitalen Signals auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger,
  • 14 den Empfänger in Form einer Anordnung zum Wiedergeben des zweiten digitalen Signals von einem magnetischen Aufzeichnungsträger,
  • 15a bis 15d einige weitere Möglichkeiten der Aufnahme von Skalierungsfaktoren und Abtastwerten in dem dritten Teil eines Frames,
  • 16 eine weitere Modifikation des Senders,
  • 17 eine andere Struktur des ersten Frameteils eines Frames,
  • 18 die Systeminformation in dem ersten Frameteil aus 17,
  • 19 und 20 detailliert die Information in dem ersten Frameteil aus 17,
  • 21 und 22 die Sequenz, in der die Zuordnungsinformation in dem zweiten Frameteil, assoziiert mit dem ersten Frameteil nach 17 untergebarcht wird,
  • 23 die Struktur eines Frames, gefüllt mit einem zusätzlichen Signal,
  • 24 eine Darstellung, wie die Skalierungsfaktoren hergeleitet werden,
  • 25 eine Darstellung der Quantisierung der skalierten Abtastwerte zum Bilden digitaler Darstellungen mit q Bits, und
  • 26 eine Darstellung der Dequantisierung der digitalen Darstellungen mit q Bits.
  • 1 zeigt schematisch das zweite digitale Signal, wie dies von dem Sender erzeugt und über das Übertragungsmedium übertragen wird. Das zweite digitale Signal hat die Form des seriellen digitalen Datenstroms. Das zweite digitale Signal enthält Frames, wobei zwei solcher Frames, d. h. das Frame j und das Frame j+l, in 1a gegeben sind. Die Frames, wie das Frame j, umfasst eine Anzahl Informationspakete IP1, IP2, IP3,..., siehe 1b.
  • Jedes Informationspaket, wie IP3, umfasst N Bits b1, b1, b2,..., bN–1, siehe 1c. Die Anzahl Informationspakete in einem Frame ist von den nachfolgenden Faktoren abhängig:
    • (a) der Bitrate BR, mit der das zweite digitale Signal über das Übertragungsmedium übertragen wird,
    • (b) der Anzahl Bits N in einem Informationspaket, wobei N größer als 1 ist,
    • (c) F3, welche die Abtastfrequenz des digitalen Breitband-Signals ist, und
    • (d) der Anzahl Abtastwerte nS des digitalen Breitbandsignals, der Information, die damit übereinstimmt und die nach Umwandlung in dem Sender zu dem zweiten digitalen Signal gehört, das in einem einzigen Frame auf die nachfolgende An und weise vorhanden ist.
  • Der Parameter P wird entsprechend der untenstehenden Formel berechnet:
  • Figure 00040001
  • Wenn diese Berechnung eine ganze Zahl für P liefert, wird die Anzahl Informationspakete B in einem Frame gleich P sein. Wenn die Berechnung nicht eine ganze Zahl ergibt, werden einige Frames P' Informationspakete enthalten und die anderen Frames werden P'+1 Informationspakete enthalten. P' ist die nächst niedrigere ganze Zahl, folgend auf P. Die Anzahl Frames mit P' und P'+1 Informationspaketen wird offenbar derart selektiert, dass die mittlere Bitrate gleich Fn/ns ist. Nachstehend wird vorausgesetzt, dass N = 32 und nS = 384 ist. Die Tabelle in 5 gibt die Anzahl Informationspakete (slots) in einem einzigen Frame für diese Werte für N und nS und für vier Werte mit der Bitrate BR und drei Werte für die Abtastfrequenz FS. Es ist wesentlich, dass für eine Abtastfrequenz FS gleich 44,1 kHz der Parameter P nicht in allen Fällen eine ganze Zahl ist und dass folglich eine Anzahl Frames 34 Informationspakete enthalten und die anderen Frames 35 Informationspakete enthalten (wenn BR gleich 128 kbits/s ist). Dies ist ebenfalls in 2 dargestellt. 2 zeigt eine einziges Frame. Das Frame umfasst P' Informationspakete IP1, IP2,..., IPP'. Manchmal umfasst ein Frame P'+1 Informationspakete.
  • Dies wird dadurch erreicht, dass den Frames mit P' Informationspaketen ein zusätzliches Informationspakete ("dummy slot") zugeordnet wird. Die zweite Spalte der Tabelle nach 6 gibt die Anzahl Frames in der Füllsequenz für eine Abtastfrequenz von 44,1 kHz und die obengenannten vier Bitraten. Die dritte Spalte spezifiziert diejenigen Frames der genannten Anzahl Frames in der Sequenz, die P' + 1 Informationspakete enthalten. Durch Subtraktion der Anzahlen in der zweiten und der dritten Spalten von einander ergibt dies die Anzahl Frames in der Sequenz, die P' Informationspakete haben. Das (P'+1). Informationspaket braucht dann überhaupt keine Information zu enthalten. Das (P'+1). Informationspaket kann dann beispielsweise nur Nullen enthalten. Es dürfte einleuchten, dass die Bitrate BR nicht unbedingt auf die vier Werte, wie diese in den Tabellen nach 5 und 6 gegeben sind, begrenzt wird. Andere Werte (beispielsweise zwischenliegende Werte) sind ebenfalls möglich. 2 zeigt, dass ein Frame drei Frameteile FD1, FD2 und FD3 in dieser Reihenfolge aufweist. Der erste Frameteil FD1 enthält Synchronisationsinformation und Systeminformation.
  • Der zweite Frameteil FD2 enthält Zuordnungsinformation. Der dritte Frameteil FD3 enthält Abtastwerte und, ggf. Skalierungsfaktoren des zweiten digitalen Signals. Für eine weitere Erläuterung ist es notwendig, dass zunächst die Wirkungsweise des Senders in dem Übertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung beschrieben wird.
  • 4 zeigt schematisch das Übertragungssystem 4 zeigt schematisch das Übertragungssystem mit einem Sender 1, der eine Eingangsklemme 2 hat zum Empfan gen des digitalen Breitbandsignals SBB, das beispielsweise ein digitales Audiosignal sein kann. Im Falle eines Audiosignals kann dies ein Monosignal oder ein Stereosignal sein, wobei in diesem Fall das digitale Signal einen ersten (Linkskanal) und einen zweiten (Rechtskanal) Signalanteil aufweist.
  • Es wird vorausgesetzt, dass der Sender einen Coder für Teilbandcodierung des digitalen Breitbandsignals umfasst und dass der Empfänger folglich einen Teilbanddecoder zum Wiederherstellen des digitalen Breitbandsignals umfasst. Der Sender umfasst Analysenfiltermittel 3, die auf das digitale Breitbandsignal SBB reagieren zum Erzeugen einer Anzahl von M Teilbandsignale SSB1 bis SSBM, wobei diese Analysenfiltermittel das Signalband des Breitbandsignals SBB mit Abtastfrequenzreduktion in aufeinander folgende Teilbänder mit den Bandnummern M (1 ≤ m ≤ M) aufteilt, die mit der Frequenz zunimmt. All diese Teilbänder können die gleiche Bandbreite haben aber, auf alternative An und Weise können die Teilbänder verschiedene Bandbreiten haben. In dem Fall können die Teilbänder beispielsweise den Bandbreiten der kritischen Bänder des menschlichen Ohres entsprechen. Der Sender umfasst weiterhin Mittel zum blockweisen Quantisieren der betreffenden Teilbandsignale. Diese Quantisierungsmittel sind in dem Block mit dem Bezugszeichen 9 in 4 dargestellt.
  • Ein derartiger Teilbandcoder ist an sich bekannt und ist u.a. in der oben genannten Veröffentlichung von Krasner und von Thiele u.a. beschrieben. Es sei ebenfalls auf die veröffentlichte Europäische Patentanmeldung 289.080 (PHN 2.108) verwiesen.
  • Für eine weitere Beschreibung der Wirkungsweise des Teilbandcoders sei auf die genannten Veröffentlichungen verwiesen. Diese Veröffentlichungen werden durch Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet. Ein derartiger Teilbandcoder ermöglicht es, dass eine wesentliche Datenreduktion erreicht werden kann, beispielsweise eine Reduktion von 16 Bits je Abtastwert für das digitale Breitbandsignal SBB auf beispielsweise 4 Bits je Abtastwert in dem Signal, das dem Empfänger 5 über das Übertragungsmedium 4 zugeführt wird, siehe 4. Oben ist nS als 384 vorausgesetzt.
  • Dies bedeutet, dass es Blöcke von 384 Abtastwerten des digitalen Breitbandsignals gibt, wobei jeder Abtastwert eine Länge von 16 Bits hat. Es wird nun ebenfalls vorausgesetzt, dass M = 32 ist. Folglich wird das digitale Breitbandsignal in den Analysenfiltermitteln 3 in 32 Teilbandsignale aufgeteilt. Nun erscheinen 32 (Blöcke von Teilbandsignalen) Teilbandsignale an den 32 Ausgängen der Analysenfiltermittel, wobei jeder Block 12 Abtastwerte umfasst (die Teilbänder haben die gleiche Bandbreite) und jeder Abtastwert eine Länge von 16 Bits hat. Dies bedeutet, dass an den Ausgängen der Filtermittel 3 der Informationsinhalt noch immer dem Informationsinhalt des Blocks mit 384 Abtastwerten des Signals SBB an dem Eingangs 2 entspricht. Die Mittel 9 schaffen nun Datenreduktion dadurch, dass unter Anwendung der Kenntnisse über Maskierung, die Abtastwerte in den 32 Blöcken zu je 12 Abtastwerten, jeden Block für ein Teilband, gröber quantisiert werden und auf diese Weise durch eine geringere Anzahl Bits dargestellt werden können. Im Falle einer statischen Bitzuordnung werden alle Abtastwerte je Teilband je Frame in einer festen Anzahl Bits ausgedrückt. Diese Anzahl kann für zwei oder mehr Teilbänder verschieden sein aber sie kann auch für die Teilbänder gleich sein, beispielsweise gleich 4 Bits. Im Falle einer dynamischen Bitzuordnung kann die Anzahl Bits, die für jedes Teilband selektiert worden sind, in der Zeit gesehen, anders sein, so dass manchmal eine noch größere Datenreduktion oder eine höhere Qualität mit der gleichen Bitrate erzielt werden kann.
  • Die in dem Block 9 quantisierten Teilbandsignale werden einer Generatoreinheit 6 zugeführt. Ausgehend von den quantisierten Teilbandsignalen erzeugt diese Einheit 6 das zweite digitale Signal, wie in den 1 und 2 dargestellt. Dieses digitale Signal, wie oben erwähnt, kann über das Medium unmittelbar übertragen werden. Vorzugsweise aber wird dieses zweite digitale Signal zunächst in einem (nicht dargestellten) Signalkonverter angepasst um über das Übertragungsmedium 4 übertragen zu werden. Ein derartiger Signalkonverter umfasst beispielsweise einen 8-zu-10-Konverter. Ein derartiger 8-zu-10-Konverter ist beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung 150.082 (PHN 11.117) der Anmelderin beschrieben worden. Dieser Konverter verwandelt 8-Bit-Datenwörter in 10-Bit-Datenwörter. Weiterhin ermöglicht ein derartiger Konverter die Anwendung eines Verschachtelungsverfahrens. Der Zweck von dies allem ist, eine Fehlerkorrektur durchführen zu können an Information, die an der Empfangsseite empfangen werden soll.
  • Es dürfte einleuchten, dass das von de4m Übertragungsmedium 4 von dem Empfänger 5 empfangene Signal entschachtelt und danach einer 10-zu-8-Umwandlung ausgesetzt werden soll.
  • Die Zusammensetzung und der Inhalt der Frames wird nun detailliert beschrieben. Der erste Frameteil FD 1 in 2 ist in 3 detailliert dargestellt. 3 zeigt deutlich, dass der erste Frameteil nun genau 32 Bits umfasst und deswegen einem einzigen Informationspaket genau entspricht, und zwar dem ersten Informationspaket IP1 des Fra mes. Die ersten 16 Bits des Informationspakets bilden das Synchronsignal (oder das Synchronwort). Das Synchronsignal kann beispielsweise nur "Einsen" enthalten. Die Bits 16 bis 31 stellen die Systeminformation dar. Die Bits 16 bis 23 stellen die Anzahl Informationspakete in einem Frame dar. Diese Anzahl entspricht folglich dem Wert P', und zwar für das Frame mit P' Informationspaketen sowie für Frames mit dem zusätzlichen Informationspaket IP P'+1. P' kann höchstens 254 sein (1111 1110 in Bitnotierung), damit eine Übereinstimmung mit dem Synchronsignal vermieden wird. Die Bits 24 bis 31 liefern Frameformatinformation. 7 zeigt ein Beispiel der Gliederung und der Signifikanz dieser Information. Bit 24 bezeichnet den Typ des Frames. Im Falle des Formats A hat der zweite Frameteil eine andere Länge (eine andere Anzahl Informationspakete) als in dem Fall des Formats B. Wie es sich nachher herausstellen wird, umfasst der zweite Frameteil FD2 in dem A Format 8 Informationspakete, und zwar die Informationspakete IP2 bis IP9 und in dem B Format umfasst er 4 Informationspakete, und zwar die Informationspakete IP2 bis IP5. Die Bits 25 und 26 bezeichnen, ob Kopierung der Information erlaubt ist. Die Bits 27 bis 31 geben die Funktionsmode an. Dies bedeutet:
    • (a) die Kanalmode, die den Typ des Breitbandsignals angibt (wie oben erwähnt, kann dies ein Stereo-Audiosignal, ein Mono-Audiosignal, oder ein Audiosignal mit zwei verschiedenen Signalanteilen sein, die beispielsweise den gleichen Text aber in zwei verschiedenen Sprachen darstellen). 8 stellt die Kanalmode dar. Diese Figur illustriert, wie in den oben genannten Fällen die Signalanteile zwischen den beiden Kanälen verteilt werden (Kanal I und Kanal II).
    • (b) die Abtastfrequenz FS des Breitbandsignals.
    • (c) die Hervorhebung, die in dem Sender auf das digitale Breitbandsignal angewandt werden kann. Die Werte 50 und 15 μs sind die Zeitkonstanten der Emphasis und CCITT J. Der Wert 17 bezeichnet eine spezifische Hervorhebungsnorm, wie von CCITT definiert. Der Inhalt des Frameteils FD2 in 2 wird anhand der 9, 10 und 11 detailliert beschrieben. In dem A Format enthält der zweite Frameteil acht Informationspakete. Dies ist weil vorausgesetzt ist, dass das digitale Breitbandsignal SBB in 32 Teilbandsignale umgewandelt wird ( für jeden Signalteil des digitalen Signals SBB). Ein Zuordnungswort mit einer Länge von vier Bits wird jedem Teilband zugeordnet. Dies ergibt eine Gesamtzahl von 64 Zuordnungswörtern mit einer Länge von je 4 Bits, die genau in acht Informationspaketen untergebracht werden können.
  • In dem B Format umfasst der zweite Frameteil die Zuordnungsinformation für nur die Hälfte der Teilbänder, so dass nun der zweite Frameteil nur 4 Informationspakete umfasst. 9 zeigt die Signifikanz der vier-Bit Zuordnungswörter AW.
  • Ein zu einem spezifischen Teilband gehörendes Zuordnungswort spezifiziert die Anzahl Bits, wodurch die Abtastwerte des Teilbandsignals in dem betreffenden Teilband nach der Quantisierung in der Einheit 9 dargestellt werden. So bezeichnet beispielsweise das Zuordnungswort AW, das 0100 ist, dass die Abtastwerte durch 5-Bit Wörter dargestellt werden. Weiterhin folgt aus 9, dass das Zuordnungswort 0000 angibt, dass in dem betreffenden Teilband keine Abtastwerte erzeugt worden sind.
  • Dies kann beispielsweise passieren, wenn das Teilbandsignal in einem benachbarten Teilband eine derart große Amplitude hat, dass dieses Signal das Teilbandsignal in dem betreffenden Teilband völlig maskiert. Weiterhin wird das Zuordnungswort 1111 nicht benutzt, weil es viel Übereinstimmung mit dem Synchronwort in dem ersten Informationspaket IP1 zeigt. 10 bezeichnet die Sequenz, in dem Fall, dass die Frame-Mode A ist, worin die Zuordnungswörter AW,j,m, die zu den beiden Kanälen j gehören, wobei j=I oder II ist, und die 32 Teilbänder der Sequenznummer m, wobei m von 1 bis 32 reicht, in dem zweiten Frameteil vorgesehen sind. Das Zuordnungswort AW,1, das zu dem ersten Teilbandsignalanteil des ersten und niedrigsten Teilband gehört (Kanal I, Teilband 1) wird als erstes eingefügt. Danach wird das Zuordnungswort AWII,1l, das zu dem zweiten Teilbandsignalanteil des ersten und niedrigsten Teilband gehört (Kanal II, Teilband 1) in den zweiten Frameteil FD2 eingefügt. Danach wird das Zuordnungswort AWII,1, das dem zweiten Teilbandsignalanteil des ersten und niedrigsten Teilband gehört (Kanal II, Teilband 1) in dem zweiten Frameteil FD2 eingefügt. Daraufhin wird das Zuordnungswort AWI,2, das dem ersten Teilbandsignalanteil des zweiten und zweitniedrigsten Teilband gehört (Kanal I, Teilband 2) in den Frameteil FD2 eingefügt. Diesem Vorgang folgt das Zuordnungswort AWII,2, das dem zweiten Teilbandsignalanteil des zweiten Teilbandes gehört (Kanal II, Teilband 2). Dies geht so weiter, bis das Zuordnungswort AWII,4, das dem zweiten Teilbandsignalanteil des vierten Teilbandes gehört (Kanal II, Teilband 4) in den zweiten Frameteil FD2 eingefügt wird. Das zweite Informationspaket IP2 (slot 2) des Frames, wobei es sich um das erste Informationspaket in dem Frameteil FD2 des Frames handelt, wird danach genau gefüllt. Daraufhin wird das Informationspaket IP3 (slot 3) mit AW I,5; AW II,5;... AW II,8 gefüllt.
  • Dies wird auf diese An und Weise in der Sequenz fortgesetzt, wie dies in 10 dargestellt ist. 10 gibt hauptsächlich die Indizes j-m ds eingefügten Zuordnungswortes AW, j,m. 11 gibt die Sequenz für die Zuordnungswörter im Falle eines B Format Frames. In diesem Fall werden nur Zuordnungswörter der Teilbänder 1 bis 16 eingefügt. Die Sequenz, wie diese in 10 dargestellt ist, entspricht der Sequenz, in der die einzelnen Abtastwerte, die einem Kanal j und einem Teilband m zugehören, bei Empfang in dem Empfänger den Synthesefiltermitteln zugeführt werden.
  • Dies wird nachstehend detailliert erläutert.
  • Der serielle Datenstrom enthält beispielsweise nur Frames entsprechend einem A Format. In dem Empfänger wird dann die Zuordnungsinformation in jedem Frame zum einwandfreien Herleiten der Abtastwerte aus der Information in dem dritten Frameteil des genannten Frames benutzt. Der serielle Datenstrom kann aber auch mehr oder weniger als Alternative, die beiden Frames entsprechend dem A Format und Frames entsprechend dem B Format enthalten. Die Frames entsprechend den beiden Formaten können aber Abtastwerte für alle Kanäle und alle Teilbänder in dem dritten Frameteil enthalten. Einem Frame entsprechend dem B Format mangelt es dann im Wesentlichen an der Zuordnungsinformation, erforderlich zum Herleiten der Abtastwerte für die Kanäle I oder II der Teilbänder 17 bis 32 von dem dritten Frameteil eines B Format Frames. Der Empfänger umfasst einen Speicher, in dem die Zuordnungsinformation in dem zweiten Frameteil eines A Format Frames gespeichert werden kann. Wenn das nächste Frame ein B Format Frame ist, wird nur die Zuordnungsinformation für die Teilbänder 1 bis 16 und die Kanäle I und II in dem Speicher durch die Zuordnungsinformation in dem zweiten Frameteil des B Format Frames ersetzt und zum Herleiten der Abtastwerte für die Teilbänder 17 bis 32 aus dem dritten Frameteil des B Format Frames wird die Zuordnungsinformation für diese Teilbänder aus dem immer noch in dem Speicher vorhandenen vorhergehenden A Format Frame benutzt. Der Grund für den wechselnden Gebrauch von A Format Frames und B Format Frames ist, dass für einige Teilbänder die Zuordnungsinformation in dem vorliegenden Fall die Zuordnungsinformation für die höheren Teilbänder 17 bis 32, sich nicht schnell ändert. Da während der Quantisierung die Zuordnungsinformation für die jeweiligen Teilbänder in dem Sender verfügbar ist, kann dieser Sender entscheiden, ein B Format Frame statt eines A Format Frames zu erzeugen, wenn die Zuordnungsinformation für die Teilbänder 17 bis 32 sich nicht (wesentlich) ändern. Weiterhin zeigt dies, dass nun zusätzlicher Raum verfügbar wird zum Enthalten von Abtastwerten in dem dritten Frameteil FD3. Für einen spezifischen Wert von P' ist der dritte Frameteil eines B Format Frames um vier Informationspakete länger als der dritte Frameteil eines A Format Frames. Folglich ermöglicht dies, dass die Anzahl Bits, wodurch die Abtastwerte in den unteren Teilbändern 1 bis 16 dargestellt sind, vergrößert wird, so dass für diese Teilbänder eine größere Übertragungsgenauigkeit erreicht werden kann. Weiterhin kann, wenn es erforderlich ist, dass die unteren Teilbänder genauer quantisiert werden, der Sender sich automatisch entscheiden für die Erzeugung von B Format Frames. Dies kann dann auf Kosten der Genauigkeit gehen, mit der die höheren Teilbänder quantisiert werden.
  • Der dritte Frameteil FD3 in 2 enthält die Abtastwerte der quantisierten Teilbandsignalanteile für die zwei Kanäle. Wenn das Zuordnungswort 0000 für keinen der Teilbandkanäle in dem Frameteil FD2 nicht vorhanden ist, bedeutet dies, dass in dem vorliegenden Beispiel zwölf Abtastwerte in den dritten Frameteil FD3 für jedes der 32 Teilbänder und 2 Kanäle eingefügt werden. Dies bedeutet, dass es insgesamt 768 Abtastwerte gibt. In dem Sender können die Abtastwerte mit einem Skalierungsfaktor multipliziert werden, und zwar vor ihrer Quantisierung. Für jedes der Teilbänder und jeden der Kanäle werden die Amplituden der zwölf Abtastwerte durch die Amplitude desjenigen Abtastwertes der zwölf Abtastwerte geteilt, der die größte Amplitude hat. In dem Fall sollte ein Skalierungsfaktor für jedes Teilband und für jeden Kanal übertragen werden, damit der inverse Vorgang bei Abtastwerten am Empfangsende durchgeführt werden kann. Dazu enthält dann der dritte Frameteil Skalierungsfaktoren SF j,m, einen für jeden der quantisierten Teilbandsignalanteile in den jeweiligen Teilbändern. In dem vorliegenden Beispiel werden die Skalierungsfaktoren durch 6 Bitzahlen dargestellt, das signifikanteste Bit als erstes, wobei die Werte von 000000 bis 111110 reichen. Die Skalierungsfaktoren der Teilbänder, denen diese zugeordnet werden, d. h. eren Zuordnungsinformation nicht Null ist, werden übertragen, bevor die Übertragung der Abtastwerte anfängt. Dies bedeutet, dass die Skalierungsfaktoren in dem Vorderteil des Frameteils FD3 vor den Abtastwerten untergebracht werden. Dies ermöglicht eine schnelle Decodierung in dem Empfänger 5 ohne die Notwendigkeit einer Speicherung aller Abtastwerte in dem Empfänger, wie dies nachher einleuchten wird. Ein Skalierungsfaktor SF j,m kann auf diese An und Weise den Wert darstellen, um den die Abtastwerte des Signals in dem j. Kanal des m. Teilbandes multipliziert worden sind. Dagegen kann die Nummer eins, geteilt durch den genannten Wert als der Skalierungsfaktor gespeichert werden, so dass es am Empfangsende nicht notwendig ist, die Skalierungsfaktoren vor dem Abtastwert zu teilen, werden zu den richtigen Werten hochskaliert.
  • Für das Frameformat A ist die maximale Anzahl Skalierungsfaktoren 64. Wenn das Zuordnungswort AW j,m für einen spezifischen Kanal j und ein spezifisches Teilband m den Wert 0000 hat, was bedeutet, dass für diesen Kanal und dieses Teilband keine Abtastwerte in dem Frameteil FD3 vorhanden sind, wird es nicht notwendig sein, für diesen Kanal und für dieses Teilband einen Skalierungsfaktor einzuschließen. Die Anzahl Skalierungsfaktoren ist dann kleiner als 64. Die Sequenz, in der die Skalierungsfaktoren SF j,m in den dritten Frameteil FD3 eingefügt werden, ist die gleiche wie die, in der die Zuordnungswörter in den zweiten Frameteil eingefügt werden. Die Sequenz ist deswegen wie folgt:
    SF I,1; SF II,1; SF I,2; SF II,2; SF I,3; SF II,3;.... SF I,32; SF II,32.
    Wenn es nicht erforderlich ist, einen Skalierungsfaktor einzufügen wird die Sequenz nicht voll gemacht; die Sequenz kann dann beispielsweise wie folgt sein:
    .... SF I,4; SF I,5; SF II,5; SF II,6;....
    In diesem Fall werden die Skalierungsfaktoren für das vierte Teilband des Kanals II und das sechste Teilband des Kanals I nicht eingefügt. Wenn das Frame ein B Format Frame ist, kann es noch immer erwogen werden, Skalierungsfaktoren in den dritten Frameteil für alle Teilbänder und alle Kanäle einzufügen. Dies ist aber nicht notwendig. In diesem Fall wäre es möglich, Skalierungsfaktoren in den dritten Frameteil des Frames nur für die Teilbänder 1 bis 16 einzufügen. In dem Empfänger erfordert dies einen Speicher, in dem alle Skalierungsfaktoren zu demjenigen Zeitpunkt gespeichert werden können, an dem ein vorher eintreffendes A Format Frame empfangen wird. Daraufhin werden bei Empfang des B Format Frames nur die Skalierungsfaktoren für die Teilbänder 1 bis 16 durch die Skalierungsfaktoren in dem B Format Frame ersetzt. Die Skalierungsfaktoren des vorher empfangenen A Format Frames für die Teilbänder 17 bis 32 werden danach benutzt, damit die Abtastwerte für diese Teilbänder in dem dritten Frameteil des B Format Frames in das richtige Maß wiederhergestellt werden.
  • Die Abtastwerte werden in den dritten Frameteil FD3 in derselben Sequenz wie die Zuordnungswörter und die Skalierungsfaktoren eingefügt, einen Abtastwert für jedes Teilband jedes Kanals nacheinander. Dies bedeutet: zunächst alle ersten Abtastwerte für die quantisierten Teilbandsignale für alle Teilbänder der beiden Kanäle, danach alle zweiten Abtastwerte,... usw. Die binäre Darstellung der Abtastwerte ist beliebig, wobei das binäre Wort mit nur "Einsen" vorzugsweise nicht wieder benutzt wird.
  • Das zweite von dem Sender 1 erzeugte digitale Signal wird danach über den Ausgang 7 einem Übertragungsmedium 4 zugeführt und mit Hilfe des Übertragungsmediums 4 wird dieses Signal zu dem Empfänger 5 übertragen. Die Übertragung über das Übertragungsmedium 4 kann eine drahtlose Übertragung sein, wie beispielsweise ein Funkübertragungskanal. Andere Übertragungsmedien sind aber durchaus möglich. In dieser Hinsicht kann eine optische Übertragung angewandt werden, beispielsweise über optische Fasern oder über einen optischen Aufzeichnungsträger, wie ein CD-artiges Madium, oder eine Übertragung mit Hilfe magnetischer Aufzeichnungsträger, wobei RDAT- oder SDAT-ähnliche Aufzeichnungs- und Wiedergabetechniken angewandt werden, wobei in diesem Zusammenhang auf das nachfolgende Buch verwiesen wird: "The an of digital audio" von J. Watkinson, Focal Press, London 1988.
  • Der Empfänger 5 umfasst einen Decoder, der das in dem Coder 6 des Senders 1 codierte Signal decodiert und es in eine Replik des an dem Ausgang 8 gelieferten digitalen Breitbandsignals verwandelt.
  • 12 zeigt eine detaillierte Version des Empfängers 5 in 4. Das codierte Signal (das zweite digitale Signal) wird über die Klemme 10 einer Einheit 11 zugeführt. Die wesentliche Information in dem eintreffenden Signal ist in den Skalierungsfaktoren und in den Abtastwerten enthalten. Der restliche Teil der Information in dem zweiten digitalen Signal wird hauptsächlich für eine "einwandfreie Buchhaltung" benutzt, damit eine einwandfreie Decodierung möglich ist. Der Decodierungsprozess wird für jedes eintreffende Frame wiederholt. Der Sender leitet zunächst die Synchron- und Systeminformation aus den Frames her.
  • Die Einheit 19 detektiert jeweils die Synchronwörter in den ersten 16 Bits des ersten Frameteils jedes Frames. Da die Synchronwörter aufeinander folgender Frames jeweils durch ein ganzes Vielfaches von P' oder P'+1 Informationspakete getrennt werden, können die Synchronwörter sehr genau detektiert werden. Wenn der Empfänger einmal synchron läuft, kann das Synchronwort in der Einheit 19 detektier werden, damit in der Einheit 19 ein Zeitfenster mit beispielsweise einer Länge eines Informationspakets nach jeweils P' Informationspaketen offen ist, so dass nur derjenige Teil der eintreffenden Information dem Synchronwortdetektor in der Einheit 19 zugeführt wird. Wenn das Synchronwort nicht detektiert wird bleibt das Zeitfenster für die Dauer eines anderen Informationspakets offen, weil das vorhergehende Frame ein Frame mit P'+1 Informationspaketen sein kann. Aus diesen Synchronwörtern kann eine PLL in der Einheit 19 ein Taktsignal herleiten zur Steuerung der zentralen Prozessoreinheit 18. Es dürfte aus dem Obenstehenden einleuchten, dass der Empfänger wissen soll, wie viele Informationspakete in einem einzigen Frame vorhanden sind. Dazu wird die Systeminformation über einen Eingang der Verarbeitungseinheit 18 den Schaltmitteln 15 zugeführt, wobei diese Schaltmittel danach in der dargestellten Position stehen. Die Systeminformation kann nun in einem Speicher 18a der Verarbeitungseinheit 18 gespeichert werden. Die Information in Bezug auf die Anzahl Informationspakete in einem Frame kann über die Steuersignalleitung 20 der Einheit 19 zugeführt werden, damit das Zeitfenster zu den richtigen Zeitpunkten zur Synchronwortdetektion geöffnet wird. Wenn die Systeminformation empfangen wird, wird der Schalter in die untere Position umgeschaltet. Die Zuordnungsinformation in dem zweiten Frameteil des Frames kann nun in dem Speicher 18b gespeichert werden. Wenn die Zuordnungsinformation in dem eintreffenden Frame nicht ein Zuordnungswort für alle Teilbänder und Kanäle enthält, wird dies bereits aus der detektierten Systeminformation bekannt geworden sein. Dabei kann es sich beispielsweise um die Information handeln, die angibt, ob das Frame ein A Format oder ein B Format Frame ist. Auf diese An und Weise wird unter dem Einfluss der betreffenden Information in der Systeminformation die Verarbeitungseinheit 18 die empfangenen Zuordnungswörter an der richtigen Stelle in dem Zuordnungsspeicher 18b speichern.
  • Es dürfte einleuchten, dass bei dem vorliegenden Beispiel der Zuordnungsspeicher 18b 64 Speicherstellen umfasst. Wenn keine Skalierungsfaktoren übertragen werden, kann auf die Elemente mit den Bezugszeichen 11, 12 und 17 verzichtet werden und der Inhalt des dritten Frameteils eines Frames wird über den Eingang 10, der über die Verbindung 16 mit dem Eingang der genannten Filtermittel gekoppelt ist, den Synthesefiltermitteln zugeführt. Die Sequenz, in der die Abtastwerte den Filtermitteln 21 zugeführt werden, ist dieselbe wie die Sequenz, in der die Filtermittel 21 die Abtastwerte verarbeiten, damit das Breitbandsignal wiederhergestellt wird. Die in dem Speicher 18b gespeicherte Zuordnungsinformation ist erforderlich zum Aufteilen des seriellen Datenstroms mit Abtastwerten in die jeweiligen Abtastwerte in den Filtermitteln 21, wobei jeder Abtastwert die richti ge Anzahl Bits hat. Dazu wird die Zuordnungsinformation über die Leitung 22 den Filtermitteln zugeführt. Der Empfänger umfasst weiterhin eine Rückentzerrungseinheit 23, die das rekonstruierte digitale Signal, das von dem Filter 21 geliefert wird, einer Rückentzerrung aussetzt. Für eine einwandfreie Rückentzerrung sollte die betreffende Information in den Bits 24 bis 31 des ersten Frameteils aus dem Speicher 18a über die Leitung 24 in die Rückentzerrungseinheit 23 gegeben werden.
  • Wenn der dritte Frameteil ebenfalls die Skalierungsfaktoren SF j,m enthält, wir der Empfänger den Schalter 11, den Speicher 12 und den Multiplizierer 17 enthalten. Die ganze Zeit, dass der dritte Frameteil FD3 eines Frames eintrifft, steht der Schalter 11 in der unteren Position, und zwar unter dem Einfluss eines Steuersignals, das über die Leitung 13 von der Verarbeitungseinheit 18 zugeführt wird. Die Skalierungsfaktoren können nun dem Speicher 12 zugeführt werden. Unter dem Einfluss von Adressensignalen, die dem Speicher 12 von der Verarbeitungseinheit 18 über die Leitung 14 zugeführt werden, werden die Skalierungsfaktoren an den richtigen Stellen in dem Speicher 12 gespeichert. Der Speicher 12 hat 64 Stellen zur Speicherung der 64 Skalierungsfaktoren. Auch hier gilt, wenn ein B Format Frame empfangen wird, die Verarbeitungseinheit 18 solche Adressensignale dem Speicher 12 zuführt, dass nur die Skalierungsfaktoren für die Teilbänder 1 bis 16 mit den Skalierungsfaktoren in dem B Format Frame überschrieben werden. Daraufhin schaltet der Schalter 11 unter dem Einfluss des über die Leitung 13 zugeführten Steuersignals in die dargestellte (obere) Position um, so dass die Abtastwerte dem Multiplizierer 17 zugeführt werden. Unter dem Einfluss der Zuordnungsinformation, die nun dem Multiplizierer 17 über die Leitung 22 zugeführt wird, leitet der Multiplizierer zunächst die einzelnen Abtastwerte mit der richtigen Bitlänge aus dem seriellen Datenstrom her, die über die Leitung 16 zugeführt wird. Danach werden die Abtastwerte multipliziert um sie zu den richtigen Werten der Abtastwerte vor der Herunterskalierung in dem Sender wiederherzustellen. Wenn die in dem Speicher 12 gespeicherten Skalierungsfaktoren die Skalierungsfaktoren sind, mit denen die Abtastwerte in dem Sender herunter skaliert worden sind, sollten diese Skalierungsfaktoren zunächst invertiert (Eins geteilt durch den Skalierungsfaktor) und danach dem Multiplizierer 17 zugeführt werden. Es ist offenbar auch möglich, die Skalierungsfaktoren bei Empfang zu invertieren, bevor sie in dem Speicher 12 gespeichert werden. Wenn die Skalierungsfaktoren in den Frames bereits dem Wert entsprechen, mit dem die Abtastwerte bei Empfang heraufskaliert werden sollen, können sie unmittelbar in dem Speicher 12 gespeichert werden und sie können unmittelbar dem Multiplizierer 17 zugeführt werden. Es dürfte einleuchten, dass kein Speicher erforderlich ist zum Speichern all dieser Abtastwerte bevor die Signalverarbeitung, die an den Abtastwerten in den Frames durchgeführt wird, beginnt. Zu dem Zeitpunkt, an dem ein Abtastwert über die Leitung 16 eintrifft, ist alle Information, erforderlich zum Verarbeiten dieses Abtastwertes, bereits verfügbar, so dass die Verarbeitung unmittelbar anfangen kann. Dieser ganze Prozess erfolgt unter dem Einfluss von Steuersignalen und Taktsignalen, die allen Teilen des Senders von der Verarbeitungseinheit 18 zugeführt werden. Keines der Mittel zeigt alle Steuersignale. Dies ist nicht notwendig, weil dem Fachmann die Wirkungsweise des Empfängers klar sein dürfte. Unter Ansteuerung der Verarbeitungseinheit 18 multipliziert der Multiplizierer 17 die Abtastwerte mit den betreffenden Multiplikationsfaktoren. Die Abtastwerte, die nun zu der richtigen Amplitude wiederhergestellt worden sind, werden dem Rekonstruktionsfilter 18 zugeführt, in dem die Teilbandsignale zurückverwandelt werden zum Bilden des digitalen Breitbandsignals. Eine weitere Beschreibung des Empfängers ist nicht notwendig, weil derartige Empfänger allgemein bekannt sind, siehe beispielsweise die Veröffentlichung: "Low bit rate coding of high-quality audio signals. An introduction to the MASCAM system" von G. Thiele u.a. in "EBU Technical Review" Nr. 230 (August 1988). Weiterhin dürfte es einleuchten, dass, wenn die Systeminformation ebenfalls übertragen wird, der Empfänger weitgehend flexibel sein kann und die Signale einwandfrei decodieren kann, sogar in dem Fall von zweiten digitalen Signalen mit anderer Systeminformation.
  • 13 zeigt schematisch noch eine andere Ausführungsform des Senders, der nun die Form einer Aufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen des digitalen Breitbandsignals auf dem Aufzeichnungsträger hat, in dem vorliegenden Fall einem magnetischen Aufzeichnungsträger 25. Der Coder 6 liefert das codierte digitale Signal zu einer Aufzeichnungsanordnung 27 mit einem Schreibkopf 26, mit deren Hilfe das Signal in einer Spur des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet wird. Es ist dann möglich, das codierte digitale Signal in einer einzigen Spur auf dem Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen, beispielsweise mittels eines Recorders mit Schrägspurverfahren, wobei in diesem Fall die einzelne Spur im Wesentlichen in einander gegenüberliegende Spuren aufgeteilt ist, die gegenüber der Längsrichtung des Aufzeichnungsträgers schräg liegen. Ein Beispiel davon ist ein RDAT-ähnliches Aufzeichnungsverfahren. Ein anderes Verfahren ist die Information zu spalten und die gespaltene Information in eine Anzahl einander gegenüberliegende Spuren simultan aufzuzeichnen, die sich in der Längsrichtung des Aufzeichnungsträgers erstrecken. Dazu könnte die Anwendung eines SDAT-ähnlichen Aufzeichnungsverfahrens erwogen werden. Eine kurze Beschreibung der beiden Verfahren lässt sich finden in dem obengenannten Buch: "The an of a digital audio" von J. Watkinson. Auch hier sei bemerkt, dass das von der Einheit 6 gelieferte Signal zunächst in einem Signalwandler codiert wird. Diese Codierung kann wieder eine 8-zu-10-Umwandlung mit nachfolgendem Verschachtelungsverfahren sein, wie anhand der 4 beschrieben worden ist. Wenn die codierte Information auf dem Aufzeichnungsträger in einer Anzahl benachbarter paralleler Spuren aufgezeichnet wird, sollte dieser Signalwandler ebenfalls imstande sein, die codierte Information den jeweiligen Spuren zuzuordnen.
  • 14 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Empfängers 5, der in dem vorliegenden Fall die Form einer Ausleseanordnung hat zum Auslesen des Aufzeichnungsträgers 25, auf dem das digitale Breitbandsignal in Form des codierten digitalen Signals mittels der in 13 dargestellten Anordnung aufgezeichnet ist. Das codierte digitale Signal wird aus einer Spur auf dem Aufzeichnungsträger mit Hilfe des Lesekopfes 29 ausgelesen und dem Empfänger 5 mit dem Decoder nach der vorliegenden Erfindung zugeführt, der beispielsweise von der in 12 dargestellten Konstruktion sein kann. Auch hier kann die Ausleseeinrichtung 28 derart konstruiert sein, dass sie ein RDAT-ähnliches oder ein SDAT-ähnliches Wiedergabeverfahren durchführen kann. Die beiden Verfahren sind wieder kurz in dem obengenannten Buch von Watkinson beschrieben worden. Wenn das von der Einheit 6 in der Aufzeichnungseinrichtung nach 13 gelieferte Signal umgewandelt worden ist, beispielsweise in einem 8-zu-10-Umwandlungsvorgang und in einem Verschachtelungsvorgang, sollte das codierte Signal (das Übertragungssignal), das aus dem Aufzeichnungsträger 25 ausgelesen worden ist, zunächst entschachtelt und es sollte einer 10-zu-8-Umwandlung ausgesetzt werden. Weiterhin sollte, wenn das codierte Signal in einer Anzahl paralleler Spuren aufgezeichnet wurde, die Wiedergabeeinheit aus 14 die aus den Spuren ausgelesene Information in einwandfreier Reihenfolge arrangieren, bevor eine weitere Verarbeitung durchgeführt wird.
  • 15 zeigt eine Anzahl anderer Möglichkeiten der Einfügung der Skalierungsfaktoren und der Abtastwerte in den dritten Frameteil FD3 eines Frames. 15a zeigt das oben beschriebene Verfahren, wobei die Skalierungsfaktoren SF für alle Teilbän der m und Kanäle (I oder II) in den dritten Frameteil vor den Abtastwerten eingefügt werden. 15b zeigt dieselbe Situation wie 15a, aber in diesem Fall zeigt die Figur schematisch die Speicherkapazität für die Skalierungsfaktoren SF I,m und SF II,m und die zugehörigen x Abtastwerte für diese beiden Kanäle in dem Teilband m. 15b zeigt die Abtastwerte für die beiden Kanäle in dem Teilband m kombiniert zu Blöcken, während sie normalerweise innerhalb des dritten Frameteils verteilt sind. Die Abtastwerte haben eine Länge von y Bits. In dem obenstehenden Beispiel ist x = 12 und y = nun 8. 15c zeigt ein anderes Format. Die beiden Skalierungsfaktoren für den ersten und den zweiten Kanal in dem Teilband sind in dem dritten Frameteil noch immer vorhanden. Statt der x Abtastwerte für die beiden Kanäle (der rechte und linke Kanal für ein Stereo-Signal) in dem Teilband m (d. h. 2x Abtastwerte insgesamt) sind aber nur x Abtastwerte für das Teilband m in dem dritten Frameteil vorgesehen. Diese x Abtastwerte werden beispielsweise dadurch erhalten, dass in jedem der beiden Kanäle Abtastwerte zusammengezählt werden. Im Wesentlichen wird in diesem Teilband m ein Mono-Signal erhalten. Die x Abtastwerte in 15c haben je eine Länge von z Bits. Wenn z gleich y ist, spart dies Raum in dem dritten Frameteil, der für Abtastwerte benutzt werden kann, die eine genauere Quantisierung erfordern. Es ist ebenfalls möglich, die x Abtastwerte des Mono-Signals in Z = 2y (=16) Bits auszudrücken. Eine derartige Signalverarbeitung wird angewandt, wenn die Phasendifferenz zwischen dem linken und dem rechten Signalanteil in einem Teilband nicht relevant, die Wellenform des Mono-Signals aber wichtig ist. Dies gilt insbesondere für Signale in höheren Teilbändern, weil die Phasenempfindlichkeit des Ohres für die Frequenz in diesen Teilbändern kleiner ist. Dadurch, dass die x Abtastwerte des Mono-Signals in 16 Bits ausgedrückt werden, wird die Wellenform genauer quantisiert, während der von diesen Abtastwerten in dem dritten Frameteil belegte Raum dem Raum in dem in 15b dargestellten Beispiel entspricht.
  • Noch eine andere Möglichkeit ist, die Abtastwerte in 15 durch beispielsweise 12 Bits darzustellen. Die Signalauflösung ist dann genauer als in dem in 15b dargestellten Beispiel, während außerdem in dem dritten Frameteil Raum gespart wird. Wenn am Empfangsende die Signale in dem in 15c dargestellten dritten Frameteil wiedergegeben werden, wird ein Stereo-Effekt erhalten, der als "Intensitäts-Stereo" bezeichnet wird. Hier können nur die Intensitäten des Signals des linken Kanals und des rechten Kanals (in dem Teilband m) voneinander abweichen, und zwar wegen eines anderen Wertes für die Skalierungsfaktoren SF I,m und SF II,m.
  • 15d bietet noch eine andere Möglichkeit. In diesem Fall gibt es nur einen Skalierungsfaktor SFm für beide Signalanteile in dem Teilband m. Dies ist eine Situation, die insbesondere für NF-Teilbänder auftreten kann. Noch eine andere Möglichkeit, die nicht dargestellt ist, ist, dass die x Abtastwerte für die Kanäle I und II des Teilbandes m, wie in 15b, keine zugeordnete Skalierungsfaktoren SF I,m und SF II,m haben. Folglich werden diese Skalierungsfaktoren nicht in denselben Frameteil eingefügt. In diesem Fall müssen die Skalierungsfaktoren SF I,m und SF II,m in dem dritten Frameteil eines vorhergehenden Frames benutzt werden zum Hochskalieren der Abtastwerte in dem Empfänger. Alle anhand der 15 beschriebenen Möglichkeiten können in dem Sender angewandt werden, damit eine möglichst effiziente Datenübertragung über das Übertragungsmedium erzielt wird. Auf diese Weise können Frames, wie anhand der 15 beschrieben, abwechselnd in dem Datenstrom auftreten. Es dürfte einleuchten, dass wenn der Decoder in dem Empfänger dennoch imstande sein sollte, diese verschiedenen Frames zu decodieren, Information über die Struktur dieser Frames in der Systeminformation eingeschlossen sein sollte.
  • 16 zeigt den Sender detailliert. Die Figur zeigt, wie die jeweiligen Informationsitems kombiniert werden können zum Bilden des seriellen Datenstroms, wie in 1, 2 und 3 gegeben. 16 zeigt im Wesentlichen eine detaillierte Version des Coders 6 in dem Sender 1. Der Coder umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit 30, die eine Anzahl Anordnungen in dem Coder steuert. Der Coder umfasst einen Generator 31 in der Verarbeitungseinheit 30 zum Erzeugen der Synchronisationsinformation und der Systeminformation, wie dies anhand der 3 beschrieben, einen Generator 32 zum Definieren der Zuordnungsinformation, einen Generator 33 (eventuell) zum Bestimmen der Skalierungsfaktoren, einen Generator 34 zum Definieren der Abtastwerte für ein Frame. Der Generator 35 ist ein Generator, der imstande ist, das zusätzliche Informationspaket IP P'+1 zu erzeugen. Die Ausgänge dieser Generatoren sind mit zugeordneten Eingängen von Schaltmitteln 40 in Form eines Fünf-Stellungen-Schalters gekoppelt, dessen Ausgang mit dem Ausgang 7 des Coders 6 gekoppelt ist. Die Schaltmittel 40 werden ebenfalls von der Verarbeitungseinheit 30 gesteuert. Die jeweiligen Generatoren werden über die Leitungen 41.1 bis 41.4 gesteu ert. Die Wirkungsweise des Senders wird für ein in M Teilbandsignale aufgeteiltes Mono-Signal beschrieben. Diese M Teilbandsignale SSBI bis SSBM werden den Klemmen 45.1, 45.2,..., 45.M zugeführt. So werden beispielsweise Blöcke von 12 Abtastwerten jedes der Teilbandsignale zusammengenommen. In der Einheit 46.1 bis 46M, falls vorhanden, werden die zwölf Abtastwerte in einem Block zu der Amplitude des größten Abtastwertes in dem Block skaliert. Die M Skalierungsfaktoren werden der Einheit 33 (falls vorhanden) über die Leitungen 46.1 bis 47M zugeführt. Die Teilbandsignale werden dem M Quantisierern 48.1 bis 48M sowie einer Einheit 49 zugeführt. Für jedes Teilband definiert die Einheit 49 die Anzahl Bits, mit der das betreffende Teilbandsignal quantisiert werden sollte. Diese Information wird über die Leitungen 50.1 bis 50M den betreffenden Quantisierern 48.1 bis 48M zugeführt, so dass Quantisierer die 12 Abtastwerte jedes der Teilbandsignale einwandfrei quantisieren. Weiterhin wird diese (Zuordnungs) Information der Einheit 32 zugeführt. Die Abtastwerte der quantisierten Teilbandsignale werden über die Leitungen 51.1 bis 51M der Einheit 34 zugeführt. Die Einheiten 32, 33 und 34 arrangieren die Zuordnungsinformation, die Skalierungsfaktoren und die Abtastwerte in der richtigen Reihenfolge, d. h. in der Reihenfolge, wie diese oben beschrieben ist. Weiterhin hat die Verarbeitungseinheit 30 die Synchronisationsinformation und die dem zu erzeugenden Frame zugeordnete Systeminformation erzeugt, wobei die genannte in den Einheiten 32, 33 und 34 gespeicherte Information eingefügt werden sollte. In der dargestellten Position der Schaltmittel 40 wird die Synchronisations- und die Systeminformation für ein Frame von dem Generator 31 geliefert und dem Ausgang 7 zugeführt. Daraufhin wird der Schalter 40 unter dem Einfluss des über die Leitung 53 von der CPU 30 gelieferten Steuersignals in die zweite Position von oben gebracht, so dass der Ausgang des Generators 32 mit dem Ausgang 7 gekoppelt ist. Danach wird die Zuordnungsinformation durch den Generator 32 dem Ausgang 7 zugeführt. Die Reihenfolge der Zuordnungsinformation ist, wie anhand der 10 oder 11 beschrieben wurde. Danach wird der Schalter 40 in die dritte Position von oben gesetzt. Dies bedeutet, dass der Ausgang des Generators 33 mit dem Ausgang 7 gekoppelt ist. Der Generator 33 liefert nun die Skalierungsfaktoren in der einwandfreien Reihenfolge zu dem Ausgang 7. Der Schalter 40 wird nun in die nächste Position gebracht, so dass der Ausgang des Generators 34 mit dem Ausgang 7 gekoppelt wird. Nun liefert der Generator 34 die Abtastwerte in den jeweiligen Teilbändern in der einwandfreien Reihenfolge zu dem Ausgang 7. In diesem Zyklus wird genau ein Frame dem Ausgang 7 zugeführt. Daraufhin wird der Schalter 40 in die obere Position zurückgesetzt.
  • Es wird nun ein neuer Zyklus gestartet, in dem ein nächster Block von 12 Abtastwerten für jedes Teilband codiert wird und an dem Ausgang 7 kann ein nachfolgendes Frame erzeugt werden. In manchen Fällen, beispielsweise wenn die Abtastfrequenz FS 44,1 kHz beträgt, siehe 5, muss ein zusätzliches Informationspaket (der Dummy-Schlitz, siehe 2) hinzugefügt werden. In dem Fall wird der Schalter aus der Position gesetzt, worin der Generator 34 mit der unteren Position gekoppelt ist. Der Ausgang des Generators 35 wird nun mit dem Ausgang 7 gekoppelt. Nun erzeugt der Generator 35 das zusätzliche Informationspaket IP P'+1, das dem Ausgang 7 zugeführt wird. Danach wird der Schalter 40 in die obere Position zurückgesetzt zum Starten des nächsten Zyklus. Es dürfte einleuchten, dass, wenn das von dem Sender empfangene Signal auf Fehler korrigiert werden soll, die während der Übertragung des Signals verursacht worden sind, eine spezifische Fehlerkorrekturcodierung an dem codierten digitalen Signal durchgeführt werden sollte. Außerdem ist es erforderlich, das codierte digitale Signal vor der Übertragung zu modulieren (oder zu kanalcodieren), damit ein Übertragungssignal erhalten wird. Auf diese Art und Weise wird über das Übertragungsmedium ein codiertes, digitales Signal übertragen, wobei dieses Signal nicht unmittelbar als das codierte digitale Signal identifizierbar sein darf, das aber daraus hergeleitet ist. Weiterhin sei bemerkt, dass beispielsweise in dem Fall, dass die Teilbänder verschiedene Breiten haben, die Anzahl Abtastwerte für die jeweiligen Teilbänder, die in einen dritten Frameteil eingefügt worden sind, anders sein kann, Es wird vorausgesetzt, dass eine Aufteilung in drei Teilbänder angewandt wird, ein unteres Teilband SB1, ein zentrales Teilband SB2 und ein oberes Teilband SB3. Das obere Teilband SB3 wird eine Bandbreite haben, die beispielsweise zweimal größer sein wird als der beiden anderen Teilbänder. Dies bedeutet, dass die Anzahl in den dritten Frameteil für das Teilband SB3 eingefügter Abtastwerte ebenfalls zweimal größer ist als für jedes der anderen Teilbänder. Die Reihenfolge, in der die Abtastwerte dem Rekonstruktionsfilter in dem Decoder zugeführt werden, kann dann sein: den ersten Abtastwert von SB1, den ersten Abtastwert von SB3, den ersten Abtastwert von SB2, den zweiten Abtastwert von SB3, den zweiten Abtastwert von SB1, den dritten Abtastwert von SB3, den zweiten Abtastwert von SB2, den vierten Abtastwert von SB3,.... Usw. Die Reihenfolge, in der die Zuordnungsinformation für diese Teilbänder dann in den zweiten Frameteil eingefügt wird, ist nun: zunächst das Zuordnungswort für SB1, dann das Zuordnungswort für SB3, daraufhin das Zuordnungswort für SB2. Dasselbe gilt für die Skalierungsfaktoren. Weiterhin kann der Decoder aus dem System derart Information herleiten, dass in diesem Fall der Zyklus Gruppen zu je vier Abtastwerten umfasst, wobei jede Gruppe einen Abtastwert von SB1, einen Abtastwert von SB3, einen Abtastwert von SB2 und danach einen anderen Abtastwert von SB3 aufweist.
  • 17 zeigt eine andere Struktur des ersten Frameteils FD1. Auch hier enthält der erste Frameteil FD 1 genau 32 Bits und entspricht deswegen einem Informationspaket. Die ersten 16 Bits bilden wieder das Synchronisationssignal (oder Synchronisationswort). Das Synchronisationswort kann wieder dasselbe sein wie das des ersten Frameteils FD1 in 3. Die in den Bits 16 bis 31 untergebrachte Information weicht Arbeitsbetriebsan von der Information in den Bits 16 bis 31 in 3. Die Bits b16 bis b9stellen den Bitratenindex (BR-Index) dar. Der Bitratenindex ist eine 4-Bit Zahl, deren Bedeutung in der Tafel in 18 dargestellt ist. Wenn der Bitratenindex der digitalen 4-Bit Zahl "0000" entspricht, bedeutet dies den Freiformat-Zustand, was bedeutet, dass die Bitrate nicht spezifiziert ist und dass der Decoder nur von dem Synchronisationswort abhängig ist zum Detektieren des Anfangs eines neuen Frames. Die digitale 4-Bit Zahl "1111" wird nicht benutzt, damit die Detektion des Synchronisationswortes nicht gestört wird. In der zweiten Spalte der Tafel nach 18 ist der Bitratenindex als Dezimalzahl entsprechend der digitalen 4-Bit Zahl dargestellt. Die entsprechenden Bitratenwerte sind in der Spalte 1 gegeben.
  • Die Bits 20 und 21 stellen die Abtastfrequenz FS dar, siehe 18.
  • 18 zeigt die vier möglichen digitalen 2-Bit Zahlen für die Bits b20 und b21, und die zugeordnete Abtastfrequenz. Bit 22 bezeichnet ob das Frame einen Dummy-Schlitz aufweist, wobei in diesem Fall b22 = "1" ist, oder ob es nicht einen Dummy-Schlitz aufweist, wobei dann in dem Fall b22 = "0" ist. Die Information in den Bits b16 bis b22 ermöglicht es, zu bestimmen, wieviel Informationspakete es in dem Frame in Wirklichkeit gibt. Dies bedeutet wieder, dass der erste Frameteil Information in Bezug auf die Anzahl Informationspakete in dem Frame enthält. Da nS bekannt ist, was die Anzahl Abtastwerte des Breitbandsignals ist, dessen entsprechende Information, die dem codierten digitalen Signal zugehört, in einem einzigen Frame untergebracht ist, in dem vorliegenden Beispiel ist nS = 384, ist es möglich, zu bestimmen, wieviel Informationspakete B es in dem Frame gibt, und zwar mittels der Daten in der Tafel in 8, mittels des Füllbits b22 und mittels der Formel:
  • Figure 00230001
  • Das Bit b23 ist gemeint zur Spezifizierung einer künftigen Erweiterung des Systems. Diese künftige Erweiterung wird nachstehend beschrieben. Vorläufig wird vorausgesetzt, dass dieses Bit "0" ist. Der Inhalt des ersten Frameteils, wo es die Bits b24 bis b31 anbelangt, wird anhand der 19, und 20 näher beschrieben. Die Bits b24 und b25 geben die Mode-Anzeige für das Audio-Signal.
  • Für die vier Möglichkeiten dieser digitalen Zwei-Bit-Zahl zeigt 20, ob das digitale Breitbandsignal ein Stereo-Audio-Signal ("00"), ein Mono-Signal ("11"), ein Zweisprachensignal ("10") oder ein Intensitäts-Stereo-Signal ("01") ist. In dem letztgenannten Fall bezeichnen die Bits 26 und 27 welche Teilbänder entsprechend dem Intensitäts-Stereo-Verfahren verarbeitet worden sind. 20 bezeichnet für die betreffenden Zwei-Bit Zahlen "00", "01", "10" und "11" , dass die Teilbänder 5–32, 9–32, 13–32 und 17–32 entsprechend dem Intensitäts-Stereo-Verfahren verarbeitet worden sind. Wie oben bereits erwähnt, kann Intensitäts-Stereo auf die höheren Teilbänder angewandt werden, weil das Ohr weniger phasenempfindlich ist für Frequenzen in diesen Teilbändern. Das Bit b28 kann als "Copyright"-Bit benutzt werden. Wenn dieses Bit "1" ist, bedeutet dies, dass die Information rechtlich geschützt ist und nicht kopiert werden soll. Das Bit b29 kann angeben, dass die Information die ursprüngliche Information ist (b29 = "1"), beispielsweise im Falle vorbespielter Bänder, oder Information, die kopiert worden ist (b29 = "0"). Die Bits b30 und b31 spezifizieren die Emphasis, die auf das Breitbandsignal in dem Sender angewandt worden ist, siehe auch die Beschreibung anhand der 7.
  • Nachstehend wird eine andere Konfiguration des zweiten Frameteils FD2 beschrieben für die jeweiligen Mode-Angaben, die durch die Bits b24 bis b27 in dem ersten Frameteil dargestellt sind. Auch hier umfasst der zweite Frameteil die 4-Bit Zuordnungswörter, deren Bedeutung anhand der 9 beschrieben worden ist. Für die Stereo-Mode (b24, b25 = 00) und die Zweisprachenmode (b24, b25 = 10) hat der zweite Frameteil FD2 wieder eine Länge von 8 Informationspaketen (Schlitze) und ist zusammengesetzt, wie dies anhand der 10 beschrieben worden ist. In der Stereo-Mode bezeichnet in 10 dann "I" beispielsweise den Links-Kanal-Anteil und "II" den Rechts-Kanal-Anteil dar. Für die Zweisprechenmode bezeichnet "I" die eine Sprache und "II" bezeichnet eine andere Sprache. Für die Mono-Mode (b24, b25 = 11) ist die Länge des zweiten Frameteils FD2 selbstverständlich nur 4 Informationspakete (Schlitze). 21 zeigt die Reihenfolge der Zuordnungswörter für die jeweiligen Teilbänder 1 bis 32 in den vier Informationspaketen (Schlit zen) 2 bis 5. Auf diese Weise stellt jede Menge M-i ein vier-Bit Zuordnungswort dar, das die Anzahl Bits in jedem Abtastwert in dem Teilband der Folgenummer i spezifiziert, wobei i zwischen 1 und 32 liegt. In der Intensitäts-Stereo-Mode (b24, b25 = 01) sind vier Möglichkeiten angegeben mittels der Bits b26 und b27, siehe 20. All diese Möglichkeiten führen zu einem verschiedenen Inhalt des zweiten Frameteils FD2.
  • 22a bis 22d zeigen die vier verschiedenen Inhalte des zweiten Frameteils. Wenn die Schalterbits b26, b27 "00" sind, sind die Signale in den Teilbändern 1 bis 4 normale Stereo-Signale und die Signale in den Teilbändern 5 bis 32 sind Intensitäts-Stereo-Signale. Das bedeutet, dass für die Teilbänder 1 bis 4 für die Links-Kanalanteile und die Rechts-Kanalanteile in diesen Teilbändern die zugeordneten Zuordnungswörter in dem zweiten Frameteil gespeichert werden sollten. In 22a ist dies durch die aufeinanderfolgenden Zuordnungswörter AW (1, 1); AW (R, 1); AW (1, 2); AW (R, 2);... AW (R, 4), gespeichert in dem Schlitz 2 des Frames, d. h. in dem ersten Schlitz des zweiten Frameteils. 22a zeigt nur die Indizes (i–j) der Zuordnungswörter, wobei i gleich L oder R ist und den Links-Kanal- bzw. den Rechts-Kanal-Anteil angibt, und wobei j zwischen 1 und 4 liegt und die Folgenummer des Teilbandes darstellt. Für die Teilbänder 5 bis 32 enthalten die Links-Kanal- und die Rechts-Kanal-Anteile dieselben Reihen von Abtastwerten. Die einzige Differenz liegt in den Skalierungsfaktoren für den Links-Kanal-Anteil und den Rechts-Kanal-Anteil in einem Teilband. Folglich erfordert ein Teilband nur ein einziges Zuordnungswort. Die Zuordnungswörter AW (i,j) für diese Teilbänder 5 bis 32 werden durch die Indizes M j angegeben, wobei i folglich gleich M ist für alle Teilbänder und wobei j zwischen 5 und 32 liegt.
  • 22a zeigt, dass 4 % Informationspakete erforderlich sind zum Einfügen der 36 Zuordnungswörter in den zweiten Frameteil. Wenn die Schaltbits b26, b27 "01" sind werden die Signale in den Teilbändern 1 bis 8 normale Stereo-Signale sein und die Signale in den Teilbändern 9 bis 32 werden Intensitäts-Stereo-Signale sein. Das bedeutet, dass für jedes der Teilbänder 1 bis 8 zwei Zuordnungswörter AW(L,j) und AW(R,j) erforderlich sind und dass für jedes der Teilbänder 9 bis 32 nur ein einziges Zuordnungswort AW(M,j) erforderlich ist. Dies bedeutet, dass insgesamt 40 Zuordnungswörter erforderlich sind, eingeschlossen in fünf Informationspaketen (Schlitzen), d. h. IP2 bis IP6 des Frames. Dies ist in 22b dargestellt. In diesem Fall hat der zweite Frameteil FD2 eine Länge von fünf Informationspaketen (Schlitzen).
  • Wenn die Schaltbits b26, b27 "10" sind werden die Signale in den Teilbändern 1 bis 12 normale Stereo-Signale sein und die Signale in den Teilbändern 13 bis 32 werden Intensitäts-Stereo-Signale sein. 22c zeigt die Struktur des zweiten Frameteils FD2 mit den Zuordnungswörtern für die jeweiligen Teilbänder. Der zweite Frameteil hat nun eine Länge von 5 ½ Informationspaketen (Schlitzen), damit alle Zuordnungswörter untergebracht werden. Wenn die Schaltbits b26, b27 "11" sind, sind die Signale in den Teilbändern 1 bis 16 normale Stereo-Signale und die Signale in den Teilbändern 17 bis 32 werden Intensitäts-Stereo-Signale sein. Nun sind 48 Zuordnungswörter erforderlich, die in den zweiten Frameteil eingefügt werden, der dann eine Länge von 6 Informationspaketen (Schlitzen) hat, siehe 22d.
  • Was oben über die Skalierungsfaktoren erwähnt wurde, gilt auch in diesem Fall. Wenn vorausgesetzt wird, dass ein Zuordnungswort 0000 weder einem Teilband noch einem Kanal zugeordnet worden ist, sind 64 Skalierungsfaktoren für die Stereo-Mode sowie die Intensitäts-Stereo-Mode erforderlich. Dies ist, weil in allen Intensitäts-Stereo-Moden jedes Mono-Teilband zwei Skalierungsfaktoren haben sollte, damit Intensitäts-Stereo für den Links-Kanal und den Rechts-Kanal in diesem Teilband verwirklicht werden kann, siehe 15c.
  • Es dürfte einleuchten, dass in der Mono-Mode die Anzahl Skalierungsfaktoren halbiert wird, d. h. 32, wieder unter der Voraussetzung, dass das Zuordnungswort 0000 nicht irgendeinem der Teilbänder zugeordnet worden ist.
  • Ein Verfahren zum Bestimmen der 6-Bit Skalierungsfaktoren wird nachstehend erläutert. Wie oben bereits erwähnt, wird der Abtastwert mit dem größten Absolutwert für alle 12 Abtastwerte des Teilbandkanals bestimmt.
  • 24a zeigt diesen maximalen Abtastwert |Smax|. Das erste Bit, durch SGN bezeichnet, ist das Vorzeichenbit und ist "0", weil es sich auf den Absolutwert von Smax bezieht. Die Abtastwerte werden in der gegenseitigen Komplementnotierung dargestellt. Der Abtastwert umfasst k "Nullen", denen eine "1" folgt. Die Werte der anderen Bits der digitalen 24-Bit Zahl sind nicht relevant und können "0" oder "1" sein.
  • |Smax| wird nun mit 2k multipliziert, siehe 24b. Danach wird |Smax|. 2k mit einer digitalen Zahl DV1 gleich 010100001100000000000000 und mit einer digitalen Zahl gleich 011001100000000000000000 verglichen.
    • Wenn |Smax| .2k < DV1 ist, wird eine spezifische Konstante p mit dem Wert 2 genommen.
    • Wenn DV1 ≤ |Smax| . 2k < DV2 ist, dann wird für p der Wert 1 gewählt.
    • Wenn |Smax| . 2k ≥ DF2 ist, dann ist p = 0.
    Die Zahl k beschränkt sich auf 0 < k < 20. Der Skalierungsfaktor wird nun durch die Zahlen k und p entsprechend der nachfolgenden Formel bestimmt: SF=3k+p.
  • Dadurch ist der maximale Wert für SF gleich 62. Dies bedeutet, dass die Skalierungsfaktoren durch 6-Bit Zahlen dargestellt werden können, wobei die Sechs-Bit Zahl 111111 (was der Dezimalzahl 63 entspricht) nicht benutzt wird. Im Wesentlichen sind die binären 6-Bit Zahlen nicht die Skalierungsfaktoren, sondern sie stehen in einem einzigartig definierten Verhältnis zu den richtigen Skalierungsfaktoren, wie nachstehend noch erläutert wird. Alle 12 Abtastwerte S werden nun mit einer Zahl multipliziert, die mit den Werten für k und p in einem Verhältnis steht. Die 12 Abtastwerte werden je wie folgt multipliziert. S'= S×2k×g(p) wobei die Zahl g(p) die nachfolgende Beziehung zu p hat: g(p)= 1 für p=0 g(p) = 1+2–2+2-–8+2–10+2–16+2–18+2–23 für p = 1 g(P) = 1+2 –1+2–4+2–6+2–8+2–9+2–10+2–193+2–15+2–16+2–17+2–19+2–20 für p = 2. Der Parameter k spezifiziert die Anzahl von 6 dB Schritten und die Faktoren (g(1) und g(2)) sind die optimalen Annäherungen an die Schritte von 2 dB. Die auf diese Art und Weise skalierten Abtastwerte S' werden nun quantisiert damit es ermöglicht wird, dass sie durch digitale q-Bit Zahlen in gegenseitiger Komplimentnotierung dargestellt werden können. In 25 ist dies für q = 3 dargestellt. Die skalierten Abtastwerte s' haben einen Wert zwischen +1 und –1, siehe 25a. In dem Quantisierer müssen diese Abtastwerte durch q Bits dargestellt werden, wobei q dem Zuordnungswert für das betreffende Teilband (Kanal) entspricht. De, wie oben erwähnt, die digitale q-bit Zahl, die nur "Einsen" aufweist, nicht benutzt wird zum Darstellen eines Abtastwertes sollte das gesamte Intervall von –1 bis +1 über 2q–1 kleiner Intervalle aufgeteilt werden. Dazu werden die skalierten Abtastwerte S' entsprechend der Formel: S" = S'(1–2–q)––q in die Abtastwerte S" transformiert.
  • Die Abtastwerte S" werden danach zu q Bits zugeschnitten, siehe 25c. Da die "111"-Darstellung nicht erlaubt ist, werden die Vorzeichenbits invertiert, siehe 25d. Die q(=3)-Bit Zahlen aus 25d werden nun in den dritten Frameteil FD3 eingefügt, siehe 2.
  • Abtastwerte S', die der nachfolgenden Gleichung entsprechen –0,71 ≤ S' ≤ –0,14, werden durch die digitale Zahl "001" dargestellt. Dies geschieht ebenfalls für die Abtastwerte S' mit größeren Werten bis zu den Abtastwerten, die der nachfolgenden Gleichung entsprechen 0,71 ≤ S' ≤ 1 und die durch die digitale Zahl "110" dargestellt werden. Folglich wird die digitale Zahl "111" nicht benutzt.
  • Dequantisierung an der Empfangsseite erfolgt in einer Art und Weise, die der Quantisierung an der Sendeseite entgegengesetzt ist, siehe 26. Das bedeutet, dass zunächst die Vorzeichenbits der digitalen q-Bit Zahlen invertiert werden zum Erhalten der normalen gegenseitigen Komplementnotierung, siehe 26b.
  • Daraufhin werden die Abtastwerte S' mittels der nachstehenden Formel von den transformierten Abtastwerten S" hergeleitet: S' = (S" + 2–q+1) (1 + 2–q + 2–2q + 2–3q + 2–4q + ....), siehe 26c und 26d. Die auf diese Art und Weise erhaltenen Werte S' werden nun genau innerhalb der ursprünglichen Intervalle in 25a festgelegt. Empfangsseitig werden die Abtastwerte S' danach mit Hilfe der übertragenen Information k, p, die in einem Verhältnis zu den Skalierungsfaktoren stehen, zu den ursprünglichen Amplituden skaliert. Auf diese Weise entspricht empfangsseitig eine Zahl g'(p) der nachstehenden Formel: g'(p)= 1 für p= 0 g'(p) = 2–1 + 2–2 + 2–5 + 2–6 für p = 1 g'(p)=2–1+2–3+2–8+2–9 für p = 2. Nun wird Skalierung zu den ursprünglichen Amplituden durchgeführt, und zwar unter Anwendung der nachfolgenden Formel: S = S'.2–k.g'(p).
  • In den zwei möglichen Versionen eines Frames, wie anhand der 2 und 3 bzw. der 2, 17 und 19 beschrieben, kann der dritte Frameteil nicht völlig mit Information gefüllt werden. Dies wird öfter und schneller auftreten, wenn die Algorithmen für Teilbandcodierung, d. h. der ganze Prozess der Teilung des Signals in Teilbandsignale und die nachfolgende Quantisierung der Abtastwerte in den jeweiligen Teilbändern, verbessert werden. Insbesondere wird hierdurch ermöglicht, dass die Information mit einer kleiner Anzahl Bits (mittlere Anzahl je Abtastwert) übertragen wird. Der nicht benutzte Teil des dritten Frameteils kann dann zur Übertragung zusätzlicher Information benutzt werden. In dem ersten Frameteil FD1 in 17 ist dazu mit Hilfe des "künftige Benutzung"-Bits b23 eine Ausnahme gemacht. Normalerweise ist dieses Bit "0", wie aus 18 hervorgehen dürfte.
  • Wenn in den dritten Frameteil FD3 eines Frames ein zusätzliches Signal eingefügt worden ist, wird das "künftige Benutzung"-Bit b23 in dem ersten Frameteil FD1, siehe 17, eine "1" sein. Beim Auslesen des ersten Frameteils FD1 kann der Empfänger detektieren, ob das Frame zusätzliche Information enthält. Die Zuordnungsinformation und die Skalierungsfaktoren, siehe 23, informieren den Empfänger darüber, dass nur der Teil des dritten Frameteils FD3, der in 23 durch FD4 bezeichnet ist, quantisierte Abtastwerte der Teilbandsignale enthält. Der restliche Teil, in 23 durch FD5 bezeichnet, enthält nun die zusätzliche Information. Die ersten Bits in diesem Frameteil FDS sind als "EXT INFO" oder Erweiterungsinformation bezeichnet. Diese Bits bezeichnen den Typ der zusätzlichen Information. Die zusätzliche Information kann beispielsweise ein zusätzlicher Audio-Kanal, beispielsweise zur Übertragung eines zweiten Stereo-Kanals, sein. Eine andere Möglichkeit ist, diese zwei zusätzlichen Audio-Kanäle zu benutzen zur Verwirklichung von "surround sound" zusammen mit den Audio-Teilbandsignalen in dem Frameteil FD4. In dem Fall kann die Vorne-Hinten-Information, erforderlich für den umgebenden Schall in dem Frameteil FDS vorgesehen sein. In dem durch FD6 bezeichneten Teil kann der Frameteil FDS wieder Zuordnungsinformation, Skalierungsfaktoren und Abtastwerte (in dieser Reihenfolge) enthalten und die Reihenfolge der Zuordnungswörter und der Skalierungsfaktoren kann dann dieselbe sein wie die Reihenfolge, wie diese anhand der 2 und 3 und der 2, 17 und 19 beschrieben worden ist.
  • Im Falle von "surround sound" können einfache Empfänger die Stereo-Audio-Information in den Frameteilen FD2 und FD3 decodieren, ausgenommen für den Frameteil FDS. Kompliziertere Empfänger sind dann imstande, die "surround sound"-Information wiederzugeben und dazu benutzen sie ebenfalls die Information in dem Frameteil FDS.
  • Die Erweiterungsinformationsbits können ebenfalls angeben, dass die Information in dem Frameteil FD6 zu dem Text gehört, beispielsweise in Form von ASCII-Zeichen. Es kann sogar erwogen werden, Video- oder Bildinformation in den Frameteil FD6 einzufügen, wobei die genannte Information wieder durch die Erweiterungsinformationsbits gekennzeichnet wird.
  • Es sei bemerkt, dass die Erfindung sich nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf diejenigen Ausführungsformen, die von den hier beschriebenen Ausführungsformen in Bezug auf Merkmale, die für die Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, abweichen, nicht relevant sind.
  • Text in der Zeichnung
  • 2
    • Synchronisations- und Systeminformation
    • Zuordnungsinformation
    • Skalierungsfaktoren
    • Abtastwerte
  • 3
    • Synchronisationssignal
    • Anzahl Schlitze
    • Frame-Formatinformation
  • 5
    • Bitrate
    • Abtastfrequenz
    • Anzahl Schlitze in einem Frame
  • 6
    • Bitrate
    • Gesamte Anzahl Frames in einer Füllsequenz
    • Anzahl Frames mit einem Dummy-Schlitz
  • 7
    • Frametyp
    • Urheberrecht
    • Kein Urheberrecht, eigene Aufzeichnung
    • Mode-Angabe
    • Abtastfrequenz
    • Reserviert
    • Zwei-Kanal
    • Ein-Kanal
  • 8
  • Figure 00310001
  • 9
    Zuordnungsinformation Länge von Abtastwerten in Bits (keine Abtastwerte oder Skalierungsfaktoren übertragen) nicht verwendet zur Vermeidung nicht einwandfreier Synchrondetektion
  • 10
    Schlitz 2
  • 11
    Schlitz 2
  • Fig. 12
    • 18a
    Systeminformation
    18b
    Zuordnungsinformation
    17
    Multiplizierer
    21
    Rekonstruktionsfilter
    23
    Deemphasis
    12
    Speicher
  • 15
    Abtastwerte
  • 17
    Synchronisationssignal Frameformat
  • 18
    • Bitrate Abtastfrequenz Schlitze Füllung
    • Abtastfrequenz
    • Reserviert
    • Füllbit
    • '1' wenn das Frame einen "Dummy"-Schlitz enthält, sonst '0'
    • künftige Verwendung reserviert für künftige Verwendung vorläufig '0'
  • 19
    Mode Schalter
  • 20
    Bits 24 und 25: Modeangabe Stereo
    Intensität Stereo
    Zweisprachig
    Mono
    Bits 26 und 27: Intensität Stereo Modeschalter
    Teilbänder in Intensität Stereo Mode
    Bit 28: Urheberrecht kein Urheberrecht
    Urheberrecht geschützt
    Bit 29: Original / Heimkopie Kopie
    Original
  • 21
    • Mono Mode:
    • M = Mono-Signal
    • Schlitz 2
  • 22a
    • Intensität Stereo Mode:
    • L = Links-Kanal, R = Rechts-Kanal, M = Mono-Signal
    • Schaltbits (Bits 26 und 27) sind
    • Schlitz 2
  • 23
    • Synchronisations- und Systeminformation
    • Zuordnungsinformation
    • Skalierungsfaktoren
    • Abtastwerte
    • Erweiterungsinformation
    • Zusätzliches Signal
    • Dummy-Schlitz
  • 25
    gestutzt

Claims (8)

  1. Aufzeichnungsträger (25) zur Verwendung in einem Wiedergabegerät (10-21, 12) zum Darstellen einer Anzahl Signale (SSBI–SSBM, SF), die synchron zueinander wiedergegeben werden sollen, wobei die genannten Signale auf dem Aufzeichnungsträger (25) in Form digitaler Daten dargestellt werden, wobei jedes der genannten Signale durch einen Bitstrom dargestellt wird, der entworfen worden ist um während der Wiedergabe des Aufzeichnungsträgers mit einer Rate verarbeitet zu werden, die mit dem Informationsinhalt selber variiert, wobei die digitalen Daten auf dem Aufzeichnungsträger in einer Reihe von Frames (j,j+1) organisiert sind, wobei die Frames eine variable Anzahl Bits für jedem Bitstrom enthalten, wobei die Bitströme über die Frames auf dem Aufzeichnungsträger verteilt werden, so dass Bits jedes Bitstroms beim Auslesen aus dem Aufzeichnungsträger und beim Speichern in der Wiedergabeanordnung zu jeder Zeit verfügbar sind, wenn dies für eine Rekonstruktion des betreffenden dargestellten Signals erforderlich ist.
  2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei die Bitraten der genannten Anzahl Signale unabhängig voneinander sind.
  3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein oder mehrere Frames keine Bits eines oder mehrerer der genannten Bitströme haben.
  4. Aufzeichnungsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Frames Codes enthalten, die dafür indikativ sind, welche Bitströme Bits haben, die in einem derartigen Datenblock enthalten sind (Zuordnungsinformation).
  5. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Frames Zeichen aufweisen, welche die einzelnen Bitströme, die in den genannten Reihen von Frames vorhanden sind, identifizieren (Systeminformation).
  6. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei der Aufzeichnungsträger in Form einer optischen Platte ist.
  7. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei der Aufzeichnungsträger in Form eines magnetischen Aufzeichnungsträgers ist.
  8. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei die digitalen Daten, dargestellt auf dem Aufzeichnungsträger (20) durch Codierung eines digitalen Breitbandsignals einer spezifischen Abtastfrequenz Fs, beispielsweise eines digitalen Audiosignals, in einem Codierer erhalten worden sind, wobei das digitale Signal aufeinander folgende Frames aufweist, wobei jedes Frame eine Anzahl Informationspakete (IP) umfasst, wobei jedes Informationspaket N Bits enthält, wobei N größer ist als 1, wobei ein Frame wenigstens einen ersten Frameteil aufweist, der Synchronisationsinformation enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl B an Informationspaketen in einem Frame eine Beziehung zu einem Wert P hat, und zwar derart, dass, wenn P in der Formel P = BR × nS / (N × FS) eine ganze Zahl ist, wobei BR die Bitrate des digitalen Signals ist und nS die Anzahl Abtastwerte des Breitbandsignals ist, deren entsprechende Information in dem digitalen Signal in einem einzigen des digitalen Signals enthalten ist, wobei die Anzahl B an Informationspaketen in einem einzigen Frame P beträgt, oder dass, wenn P nicht eine ganze Zahl ist, die Anzahl B an Informationspaketen in einer Anzahl Frames P' ist, wobei P' die nächst niedrigere ganze Zahl nach P ist, und die Anzahl Informationspakete in den anderen Frames gleich P'+1 ist, damit die Anforderung erfüllt wird, dass die mittlere Framerate des digitalen Signal im Wesentlichen gleich FS/nS ist.
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