WO1993025015A1 - Verfahren zur reduzierung von daten bei der übertragung und/oder speicherung digitaler signale mehrerer voneinander abhängiger kanäle - Google Patents

Verfahren zur reduzierung von daten bei der übertragung und/oder speicherung digitaler signale mehrerer voneinander abhängiger kanäle Download PDF

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WO1993025015A1
WO1993025015A1 PCT/DE1993/000448 DE9300448W WO9325015A1 WO 1993025015 A1 WO1993025015 A1 WO 1993025015A1 DE 9300448 W DE9300448 W DE 9300448W WO 9325015 A1 WO9325015 A1 WO 9325015A1
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Dieter Seitzer
Karl-Heinz Brandenburg
Ernst Eberlein
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H04S1/007—Two-channel systems in which the audio signals are in digital form
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/66—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission
    • H04B1/665—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission using psychoacoustic properties of the ear, e.g. masking effect

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing data during the transmission and / or storage of digital signals of several mutually dependent channels.
  • MPEG Moving Pictures Experts Group
  • ISO International Standardization Organization
  • the known methods can therefore only be used if an unfavorable signal composition is not to be expected, or if interference is accepted in favor of reducing the amount of data.
  • the known methods are limited to stereo coding.
  • the invention has for its object to provide a method for reducing data in the transmission and / or storage of digital signals of several mutually dependent channels, in which the dependency of the signals in the different channels is exploited and that no subjectively perceptible interference in the transmitted signals leads.
  • the signals of the different channels are first converted into spectral ranges. Subsequently, with the aid of the spectral values of corresponding blocks of several channels, the necessary data rate for a separate coding of the channels, ie for a monocoding of the channels and for a common coding of several channels, is carried out.
  • a common coding of the relevant channels takes place so as long as the data rate for the common coding does not exceed the data rate for the separate coding of the channels by a predeterminable value.
  • the spectral values of the corresponding blocks are similar, so that a common coding is preferred.
  • the channels are monocoded.
  • the spectral values of the corresponding blocks of the channels are so dissimilar that a very high data rate would be necessary so as not to generate artifacts in the corresponding channels through the coding process, which artifacts are not obscured by the signal actually present in these channels.
  • the use of the common coding is temporarily dispensed with in order to reliably avoid such disruptive artifacts.
  • an estimation function SF is formed for accounting for the required data rates for the mono or the common coding, which specifies the number of bits with which each sample value must be coded in order to reduce the interference caused by the coding method below the monitoring threshold for a given coding method hold.
  • the estimation function can be calculated in advance (see, for example, Theile G., Stoll G., Link M., Low bit-rate coding of high quality audio signals, in EBU Review No. 230, 1988, pp. 158-181).
  • the estimation function (SF) must be selected appropriately for the corresponding method.
  • a preferred estimator is specified below.
  • the SF of the possible coding methods namely the monocoding and the joint coding of several channels, is thus compared in blocks. On the basis of this comparison, a decision is made as to whether monocoding or common coding of several channels is applied to the signal.
  • the data rate required for the separate coding of the signals is obtained by summing the SF of the relevant channels.
  • the estimation function SF (LR) for separate coding is formed by adding the estimation functions SF (L) and SF (R) of the signals from the left (L) and the right (R) channel det.
  • the channels are jointly coded according to claim 4 by forming Lion combinations (matrixing) of the input signals. After the signal has been decoded, the matrixing is canceled (dematriculation).
  • the estimation function SF (Mijk ) of the data rate required for the joint coding of signals from channels Ki, Kj, Kk ... by adding the estimation functions SF (Mi), SF (Mj), SF (Mk) ... is formed, whereby Mi is the i-th matrified channel.
  • the estimation function of the data rate required for the common coding of the signals is obtained by summing the SF of the middle signal (M) and the side signal (S).
  • the middle signal is formed from the signal (L) of the left and the signal (R) of the right channel by the relationship and the side signal (S) by the relationship
  • the required accuracy of the coding is determined before balancing the required data rate. For this purpose, a maximum permitted disturbance is initially given. In no channel may the disturbance actually occur exceed this permitted disturbance.
  • That monitoring threshold is calculated from the acoustic model that guarantees this condition.
  • the minimum threshold for coding both channels is used from the two monitoring thresholds calculated. This procedure ensures that the permitted interference signal is never exceeded.
  • the so-called perceptual entropy (PE, perceptual entropy) is used as an estimation function.
  • the PE of an audio signal is the minimum data rate that is required for a given coding in order to be able to code and decode the audio signal without a subjectively perceptible change.
  • the determination of the PE is described, for example, in JD Johnston, Estimation of Perceptual Entropy, Using Noice Masking Criteria, ICASSP 1988, pp. 2524-2527.
  • the required data rate is balanced using the relationship SF (Mijk ...) ⁇ C- j SF (Ki, Kj, Kk ...) + C 2 , where C- j and C 2 predeterminable constants are. If the spectral values from the corresponding blocks of the relevant channels meet the specified relationship, the coding is carried out together. In the case of stereo coding of two channels, the relationship is: SF (MS) ⁇ C-
  • the main advantages of the invention are that an additional data reduction is achieved without appreciably increasing the complexity of the transmission method. Artifacts that can be caused by joint coding of several channels in each other channel are reliably avoided.
  • the method according to the invention is independent of the specific structure of the coding method used and is therefore very versatile. The method only requires additional signal processing in the encoder required in small numbers on the transmitter side, but not in the decoder, which is used in large numbers by end users.
  • the sample values L (t) and R (t) of stereo signals from the left and right channel of a stereo source are converted block by block from the time range into the frequency range, in spectral values L (f), with the help of a fast Fourier transform (FFT) , R (f).
  • FFT fast Fourier transform
  • the listening thresholds for the two channels are calculated from the spectral values (1a, 1b).
  • Estimating functions are then determined for the balancing of the required data rates, first for separate coding, and secondly for joint coding.
  • the perceptual entropy PE is used as an estimation function.
  • PE (LR) PE (L) + PE (R) (3).
  • the spectral values are subjected to a middle / side matrixing in the preferred embodiment (4).
  • the middle signal is formed by the designation M _ L + R and
  • the PE of the center signal and the side signal is determined separately (6a, 6b).
  • PE (MS) PE (M) + PE (S) (7).
  • the audio signals are subjected to stereo coding if the condition PE (MS) ⁇ C 1 PE (LR) + C 2 is fulfilled.
  • the coding is dispensed with in order to avoid disruptive artifacts.
  • the exemplary embodiment described does not represent any restriction to a specific coding method. Rather, the method according to the invention can be used universally regardless of the respective coding method.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Reduzierung von Daten bei der Übertragung und/oder Speicherung digitaler Signale mehrerer voneinander abhängiger Signale. Da die Signale aus den Kanälen nicht unabhängig voneinander sind, ist bei der Übertragung eine zusätzliche Reduzierung der Datenmenge möglich. Bei bekannten Verfahren zur Codierung von Signalen aus zwei Stereokanälen können bei ungünstiger Signalzusammensetzung durch die Codierung Störungen hervorgerufen werden, die durch das tatsächlich im Kanal vorhandene Signal nicht verdeckt werden und den Hörgenuß trüben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird unter Zuhilfenahme der Spektralwerte korrespondierender Blöcke mehrerer Kanäle eine Bilanzierung der erforderlichen Datenrate für eine getrennte Codierung der beiden Kanäle sowie für eine gemeinsame Codierung durchgeführt. Eine gemeinsame Codierung der Kanäle erfolgt, solange die Datenrate für die gemeinsame Codierung die Datenrate für die getrennte Codierung der betreffenden Kanäle nicht um einen vorgebbaren Wert übersteigt. In diesem Fall ähneln sich die Spektralwerte der korrespondierenden Blöcke, so daß eine gemeinsame Codierung bevorzugt wird. Bei sehr unähnlichen Signalen führt die Bilanzierung zu einer getrennten Übertragung der Signale. Zugunsten der sicheren Vermeidung von Störungen wird vorübergehend auf den Einsatz der gemeinsamen Codierung mehrerer Kanäle verzichtet.

Description

BESCHREIBUNG
VERFAHREN ZUR REDUZIERUNG VON DATEN BEI DER ÜBER¬ TRAGUNG UND/ODER SPEICHERUNG DIGITALER SIGNALE MEHRERER VONEINANDER ABHÄNGIGER KANÄLE
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung von Daten bei der Übertragung und/oder Speicherung digitaler Signale mehrerer voneinander ab¬ hängiger Kanäle.
Verfahren, bei denen Audiosignale frequenzcodiert übertragen werden, sind beispielsweise aus den PCT- Veröffentlichungen WO 88/001811 und WO 89/08357 bekannt. Auf diese Druckschriften sei zur Erläuterung der hier nicht näher erklärten Begriffe ausdrücklich Bezug genommen.
Für den Bitstrom des zu übertragenden Signals und die Ausgestaltung eines Decoders wurde von dem Standardisierungsgremium Moving Pictures Experts Group (MPEG) der Internationalen Standardisierungs-Organisation (ISO) der Standard ISO-11172-3 festgelegt.
Viele bekannte Verfahren zur datenreduzierten Codierung digitaler Audiosignale codieren die Signale im Frequenzbereich und benützen zur Übertragung der Signale aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich (in Spektralwerte) eine ge¬ eignete Abbildungstechnik z.B. eine "FFT", "DCT", "MDCT", "Polyphasenfilter- bank" oder "Hybridfilterbank".
Mit diesen Verfahren ist ein hoher Grad an Ausnutzung von Signal-Redundanz und Irrelevanz bezüglich der Eigenschaften des menschlichen Ohres erreichbar. Wenn bei der Übertragung von Signalen mehrerer Kanälen die Signale nicht un¬ abhängig voneinander sind, ist eine zusätzliche Reduzierung der zu übertra¬ genden Datenmenge möglich. Diese Voraussetzung ist beispielsweise bei Signalen in den Kanälen eines quadrophonen oder stereophonen Audiosignals erfüllt.
Neuerdings wird an der Weiterentwicklung des internationalen Standards zur Übertragung mehrerer Kanäle gearbeitet. In der Fachveröffentlichung "MUSICAM-Surround: A Universal MultiChannel Coding System Compatible with ISO 11172-3", 93 rd AES Convention, 1992, San Francisco, wird ein Verfahren zur Übertragung von bis zu 5 Kanälen vorgeschlagen. Beispielsweise können zwei Stereokanäle und zusätzlich ein Mittenkanal sowie zwei Seitenkanäle (3/2 Stereofonie) oder zwei Stereokanäle und drei Kommentar-Kanäle übertragen werden. Auch bei diesen Verfahren sind die Signale in den einzelnen Kanälen voneinander abhängig.
Stand der Technik
Ein Verfahren zur Ausnutzung der Redundanz/Irrelevanz zwischen zwei Kanälen eines Stereo-Audiosignals ist in der Veröffentlichung von J.D. Johnston, "Perceptual Transform Coding of Wideband Stereo Signals", ICASSP 89, be¬ schrieben. Bei dieser sogenannten M/S-Codierung (Mitte/Seite-Codierung) wird anstatt dem linken und rechten Kanal die Summe (= Mitte) und die Differenz (= Seite) des Stereosignals codiert. Dadurch wird eine Einsparung bei der Menge der zu übertragenden Daten erreicht.
Die Abhängigkeit der Signale zweier Stereokanäle nutzt auch das aus der Ver¬ öffentlichung "Subband Coding of Stereophonie Digital Audio Signals", Proc. of the ICASSP, 1991, s. 3601 bis 3604, bekannt gewordene Intensity-Stereoverfah- ren aus. Bei diesem Verfahren wird das Monosignal sowie eine zusätzliche In¬ formation über die Links/Rechtsverteilung des Signals übertragen. Durch beide Verfahren können bei ungünstiger Signalzusammensetzung starke Störungen entstehen. Beispielsweise führt eine stark unterschiedliche Signalzu¬ sammensetzung im linken und im rechten Kanal bei der M/S-Codierung zu Artefakten, die durch das tatsächlich im Kanal vorhandenem Signal nicht ver¬ deckt werden. Deshalb erzeugt z.B. ein lautes Saxophon-Signal, das fast nur im rechten Kanal enthalten ist, auf dem linken Kanal Störungen, die nicht verdeckt werden und deshalb deutlich wahrnehmbar sind. Bei der Verwendung des Intensity-Stereoverfahrens wird das räumliche Klangbild zerstört, wenn linker und rechter Kanal stark unterschiedliche spektrale Zusammensetzung haben.
Die bekannten Verfahren sind somit nur einsetzbar, wenn keine ungünstige Signalzusammensetzung zu erwarten ist, oder wenn zugunsten der Reduzierung der Datenmenge Störungen in Kauf genommen werden. Darüberhinaus sind die bekannten Verfahren auf die Stereo-Codierung beschränkt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduzierung von Daten bei der Übertragung und/oder Speicherung digitaler Signale mehrerer voneinander abhängiger Kanäle bereitzustellen, bei welchem die Abhängigkeit der Signale in den verschiedenen Kanälen ausgenutzt wird und das zu keiner subjektiv wahrnehmbaren Störung der übertragenen Signale führt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß werden die Signale der verschiedenen Kanäle zunächst in Spektralbereiche überführt. Anschließend wird unter Zuhilfenahme der Spektral¬ werte korrespondierender Blöcke mehrerer Kanäle eine Bilanzierung der erfor¬ derlichen Datenrate für eine getrennte Codierung der Kanäle, also für eine Mo- nocodierung der Kanäle sowie für eine gemeinsame Codierung mehrerer Kanäle durchgeführt. Eine gemeinsame Codierung der betreffenden Kanäle erfolgt, so- lange die Datenrate für die gemeinsame Codierung die Datenrate für die ge¬ trennte Codierung der Kanäle nicht um einen vorgebbaren Wert übersteigt. In diesem Fall ähneln sich die Spektralwerte der korrespondierenden Blöcke, so daß eine gemeinsame Codierung bevorzugt wird.
Wenn die Datenrate für die gemeinsame Codierung die Datenrate für die Mono¬ Codierung um den vorgebbaren Wert übersteigt, erfolgt eine Monocodierung der Kanäle. In diesem Fall sind die Spektralwerte der korrespondierenden Blöcke der Kanäle so unähnlich, daß eine sehr hohe Datenrate nötig wäre, um nicht durch den Codiervorgang Artefakte in jeweils korrespondierenden Kanälen zu erzeugen, die durch das in diesen Kanälen tatsächlich vorhandene Signal nicht verdeckt werden. Zugunsten der sicheren Vermeidung solcher störender Artefakte wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorübergehend auf den Einsatz der gemeinsamen Codierung verzichtet.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un¬ teransprüchen gekennzeichnet.
Nach Anspruch 2 wird zur Bilanzierung der erforderlichen Datenraten für die Mono- bzw. die gemeinsame Codierung eine Schätzfunktion SF gebildet, die angibt, mit welcher Bitzahl jeder Abtastwert codiert werden muß, um bei einem vorgegebenen Codierverfahren die durch das Codierverfahren verursachten Störungen unter der Mithörschwelle zu halten.
Bei Codierverfahren, die eine feste Bitzuteilung für die einzelnen Frequenzbän¬ der vorsehen, kann die Schätzfunktion vorab berechnet werden (siehe z. B. Theile G., Stoll G., Link M., Low bit-rate coding of high quality audio signals, in EBU Review No. 230, 1988, S. 158-181).
Bei Codierverfahren mit variabler Bitzahl, wie beispielsweise in der PCT-Ver-öf- fentlichung WO 88/001811 beschrieben, ist die Schätzfunktion (SF) passend für das entsprechende Verfahren zu wählen. Eine bevorzugte Schätzfunktion wird weiter unten angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die SF der möglichen Codier¬ verfahren, nämlich der Monocodierung und der gemeinsamen Codierung mehrerer Kanäle blockweise verglichen. Aufgrund dieses Vergleichs wird ent¬ schieden, ob auf das Signal Monocodierung oder gemeinsame Codierung meh¬ rerer Kanäle angewandt wird.
Bei dem Vergleich der SF von Monocodierung bzw. gemeinsamer Codierung wird nach Anspruch 3 die erforderliche Datenrate für die getrennte Codierung der Signale durch Summenbildung aus der SF der betreffenden Kanäle gewon¬ nen.
Bei der Stereocodierung von zwei Kanälen wird beispielsweise die Schätzfunk¬ tion SF (LR) für die getrennte Codierung durch Addition der Schätzfunktionen SF (L) und SF (R) der Signale aus dem linken (L) und dem rechten (R) Kanal gebil¬ det.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die gemeinsame Codierung der Kanäle nach Anspruch 4 durch Bildung von Lionearkombi- nationen (Matrizierung) der Eingangssignale. Nach der Decodierung des Signals wird die Matrizierung wieder rückgängig gemacht (Dematrizierung). Bei der Übertragung von zwei Stereokanälen erfolgt die Codierung mit Hilfe der Mitte/Seite (M/S) Stereocodierung. Bei dieser Codierung werden anstelle des linken und des rechten Kanals die Summe (= Mitte) und die Differenz (= Seite) der Signale aus dem linken und dem rechten Kanal codiert. Daduch wird eine Einsparung der zu übertragenden Datenmenge erreicht.
Gemäß Anspruch 5 wird die Schätzfunktion SF (Mijk ...) der erforderlichen Datenrate für die gemeinsame Codierung von Signalen aus Kanälen Ki, Kj, Kk ... durch Addition der Schätzfunktionen SF (Mi), SF (Mj), SF (Mk) ... gebildet, wobei Mi der i-te matrizierte Kanal ist. Bei der Codierung von zwei Stereokanälen wird die Schätzfunktion der erforderlichen Datenrate für die gemeinsame Codierung der Signale durch Summenbildung der SF des Mitte-Signals (M) und des Seite-Signals (S) gewonnen. Dabei wird das Mitte-Signal aus dem Signal (L) des linken und dem Signal (R) des rechten Kanals durch die Beziehung gebildet und das Seite-Signal (S) durch die Beziehung
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Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird vor der Bilanzierung der erforderlichen Datenrate die benötigte Genauigkeit der Codierung festgelegt. Hierzu wird zunächst eine maximal erlaubte Störung vor¬ gegeben. In keinem Kanal darf die tatsächlich auftretende Störung diese er¬ laubte Störung übersteigen.
Für die Codierung von zwei Stereokanälen wird in Abhängigkeit von dem jeweili¬ gen Signal für beide Kanäle diejenige Mithörschwelle aus dem akustischen Mo¬ dell berechnet, die diese Bedingung gewährleistet. Aus den beiden berechneten Mithörschwellen wird die minimale Schwelle für die Codierung beider Kanäle herangezogen. Durch dieses Verfahren ist gewährleistet, daß das erlaubt Störsignal nie überschritten wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird nach Anspruch 7 als Schätzfunktion die sogenannte Perceptual Entropy (PE, Wahrnehmungsbezo- gene Entropie) eingesetzt. Die PE eines Audiosignals ist die minimale Datenrate, die bei vorgegebener Codierung benötigt wird, um das Audiosignal ohne sub¬ jektiv wahrnehmbare Veränderung codieren und decodieren zu können. Die Be¬ stimmung der PE ist beispielsweise beschrieben in J. D. Johnston, Estimation of Perceptual Entropy, Using Noice Masking Criteria, ICASSP 1988, S. 2524 - 2527. Nach Anspruch 8 erfolgt die Bilanzierung der erforderlichen Datenrate mit Hilfe der Beziehung SF (Mijk ...) < C-j SF (Ki, Kj, Kk ...) + C2, wobei C-j und C2 vor¬ gebbare Konstanten sind. Wenn die Spektralwerte aus den korrespondierenden Blöcken der betreffenden Kanäle die angegebene Beziehung erfüllen, erfolgt die gemeinsame Codierung. Im Falle der Stereocodierung von zwei Kanälen lautet die Beziehung: SF (MS) < C-| SF (LR) + C2.
Je kleiner die Konstanten C-j und C2 gewählt werden, desto stärker müssen sich die Spektralwerte der Signale aus den Kanälen ähneln, um die Bedingung für die gemeinsame Codierung zu erfüllen. Desto größer ist auch die Wahr¬ scheinlichkeit, daß ein bei der Codierung durch einen anderen Kanal erzeugtes Störsignal durch das tatsächlich im Kanal vorhandene Signal verdeckt wird. Be¬ vorzugte Werte für die Konstanten C-j und C2 sind in den Ansprüchen 9 und 10 gekennzeichnet.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß ohne nennenswerte Erhöhung der Komplexität des Übertragungsverfahrens eine zusätzliche Daten¬ reduktion erreicht wird. Artefakte, die durch eine gemeinsame Codierung mehre¬ rer Kanäle in jeweils anderen Kanälen hervorgerufen werden können, werden si¬ cher vermieden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig vom spezifi¬ schen Aufbau des verwendeten Codierungsverfahrens und ist dadurch vielseitig einsetzbar. Das Verfahren bedarf lediglich einer zusätzlichen Signalbearbeitung in dem in geringen Stückzahlen benötigten Coder auf der Senderseite, jedoch nicht im Decoder, der in großen Stückzahlen von Endverbrauchern eingesetzt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Wegen der leichteren Darstellbarkeit wird als Beispiel die Codierung von zwei Stereokanäien beschrie¬ ben. Die einzige Zeichung zeigt ein Blockschaltbild der Bestimmung des Einschalt¬ kriteriums für die Stereocodierung.
Weα zur Ausführung der Erfindung
Die Abtastwerte L (t) und R (t) von Stereosignalen aus dem linken und rechten Kanal einer Stereoquelle werden mit Hilfe einer schnellen Fouriertransformation (FFT, Fast Fourier Transformation) aus dem Zeitbereich blockweise in den Fre¬ quenzbereich, in Spektralwerte L (f), R (f), überführt. Aus den Spektralwerten werden für die beiden Kanäle die Mithörschwellen berechnet (1a, 1b).
Anschließend werden für die Bilanzierung der erforderlichen Datenraten, einmal für eine getrennte Codierung, zum anderen für eine gemeinsame Codierung, Schätzfunktionen ermittelt. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform, wird als Schätzfunktion die Perceptual Entropy PE verwendet.
Zur Ermittlung der PE (LR) für die getrennte Codierung wird unter Verwendung der berechneten Mithörschwellen für den linken und den rechten Kanal die PE jeweils getrennt ermittelt (2a, 2b). Die gesamte PE (LR) ergibt sich daraus durch die Summenbildung: PE (LR) = PE (L) + PE (R) (3).
Zur Ermittlung der PE (MS) der gemeinsamen Codierung der beiden Kanäle werden die Spektralwerte in der bevorzugten Ausführungsform einer Mitte/Seite Matrizierung unterzogen (4).
Dabei wird das Mitte-Signal durch die Bezeichnung M _ L + R gebildet und
" ~rr das Seite-Signal (S) durch die Beziehung 3 _ L - R gewonnen (4).
Der nachfolgenden Ermittlung der PE dieser Signale wird das Minimum (5) aus der Berechnung der Mithörschwellen der beiden Kanäle (1a, 1b) zugrundege¬ legt.
Unter Zuhilfenahme dieser minimalen Mithörschwelle wird die PE des Mitte- Signals und des Seite-Signals getrennt ermittelt (6a, 6 b).
Die gesamte PE (MS) für die Stereocodierung ergibt sich daraus durch die
Summenbildung:
PE (MS) = PE (M) + PE (S) (7).
Schließlich erfolgt die Bilanzierung der erforderlichen Datenrate (8). Die Audiosignale werden einer Stereocodierung unterzogen, wenn die Bedingung PE (MS) < C1 PE (LR) + C2 erfüllt ist.
Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, wird zugunsten der Vermeidung störender Artefakte durch die Codierung auf eine Stereocodierung verzichtet.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel stellt keine Beschränkung auf ein be¬ stimmtes Codierverfahren dar. Vielmehr ist das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig vom jeweiligen Codierverfahren universell einsetzbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Reduzierung von Daten bei der Übertragung und/oder Spei¬ cherung digitaler Audio-Signale aus mehreren voneinander abhängigen Kanälen, bei welchem Abtastwerte von Signalen aus dem Zeitbereich blockweise in den Frequenzbereich (in Spektralwerte) überführt werden, die Spektralwerte unter Berücksichtigung einer mittels eines psychoakusti- schen Modells bestimmten Mithörschwelle codiert, übertragen und/oder gespeichert, decodiert und in mehrere Kanäle in den Zeitbereich zurück¬ übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß unter Zuhilfenahme der Spektralwerte korrespondierender Blöcke mehrerer Kanäle eine Bilanzierung der erforderlichen Datenrate für eine ge¬ trennte Codierung (Monocodierung) von Kanälen sowie für eine ge¬ meinsame Codierung von Kanalsignalen durchgeführt wird, und daß eine gemeinsame Codierung von Kanalsignalen erfolgt, solange die Datenrate für die gemeinsame Codierung die Datenrate für die getrennte Codierung der beiden Kanäle nicht um einen vorgebbaren Wert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Bilanzierung der erforderlichen Datenrate eine Schätzfunktion (SF) gebildet wird, die angibt, welche Bitzahl pro Block erforderlich ist, um bei einem vorgegebenen Codierverfahren die durch das Codierverfahren ver¬ ursachten Störungen unter der Mithörschwelle zu halten.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzfunktion (SF (Ki, Kj, Kk ...)) der erforderlichen Datenrate für die getrennte Codierung von Kanalsignalen durch Addition der Schätz¬ funktionen (SF (Ki), SF (Kj) ...) der Signale aus den Kanälen (Ki, Kj ...) ge¬ bildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Codierung durch die Bildung von Linearkombinatio¬ nen (Matrizierung) der Eingangssignale erfolgt, die beim Decodiervorgang wieder rückgängig gemacht wird (Dematrizierung).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzfunktion (SF (Mijk ...)) der erforderlichen Datenrate für die gemeinsame Codierung von Signalen aus Kanälen (Ki, Kj, Kk ...) durch Addition der Schätzfunktionen (SF (Mi), SF (Mj), SF (Mk) ...) gebildet wird, wobei Mi der i-te matrizierte Kanal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das decodierte Signal in den Kanälen eine erlaubte maximale Stö¬ rung vorgegeben wird, daß für diese maximale Störung die jeweilige Mit¬ hörschwelle in den Kanälen berechnet und für die Bestimmung der Schätzfunktion für die gemeinsame Codierung verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schätzfunktion die Perceptual Entropy (PE) des Audiosignals ver¬ wendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Codierung der Signale mehrerer Kanäle (Ki, Kj, Kk...) erfolgt, wenn folgende Beziehung erfüllt ist, SF (Mijk ...) < C1 SF (Ki, Kj, Kk ...) + C2, wobei C-^ und C2 vorgebbare Konstanten sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante C-j zwischen den Werten 1 und 2 liegt
10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante C2 null ist.
PCT/DE1993/000448 1992-05-25 1993-05-18 Verfahren zur reduzierung von daten bei der übertragung und/oder speicherung digitaler signale mehrerer voneinander abhängiger kanäle Ceased WO1993025015A1 (de)

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