DE102004001293A1 - Device and method for data transmission with a reduced amount of data - Google Patents
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Abstract
Die Datenrate bei der Übertragung von Multimediadaten soll reduziert werden. Hierzu wird vorgeschlagen, dass geeignete Datenblöcke durch eine Auswahleinrichtung (2) von dem Eingangsdatenstrom ausgewählt und diese Datenblöcke von dem Bitstrom eines Encoders (1) ausgeschnitten werden. Empfangsseitig wird der Bitstrom in einem Decoder (3) decodiert. Die fehlenden Datenblöcke werden durch eine Extrapolationseinrichtung (4) geschätzt und das Ausgangssignal wird entsprechend ergänzt.The data rate for the transmission of multimedia data should be reduced. For this purpose, it is proposed that suitable data blocks are selected by a selection device (2) from the input data stream and these data blocks are cut out from the bit stream of an encoder (1). At the receiving end, the bit stream is decoded in a decoder (3). The missing data blocks are estimated by an extrapolation device (4) and the output signal is supplemented accordingly.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Senden und Empfangen von Multimediadaten, die in Zeitblöcken übertragen werden. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung entsprechende Sende- und Empfangsvorrichtungen. Insbesondere sollen Audio-Kompressionsverfahren aufgezeigt werden.The The present invention relates to a method for transmitting and receiving of multimedia data transmitted in time blocks. Furthermore The present invention relates to corresponding transmitting and receiving devices. In particular, audio compression methods are to be shown.
Hintergrundbackground
Generell wird angestrebt, die Datenraten bei der Übertragung von Multimediadaten zu reduzieren. So wird auch versucht, die zu übertragenden Audiodaten, die beispielsweise im Rahmen von MPEG-Audio-Verfahren generiert werden, hinsichtlich ihrer Datenmenge zu minimieren. Als Beispiel wird hier das AAC-Verfahren (Advanced Audio Coding) betrachtet, welches unter anderem in MPEG-2 AAC, spezifiziert in ISO/IEC 13818 Part 7, Anwendung findet.As a general rule The aim is the data rates in the transmission of multimedia data to reduce. Thus, it is also attempted to transmit the audio data to be transmitted generated for example in the framework of MPEG audio methods, to minimize their amount of data. As an example, here the AAC method (Advanced Audio Coding) considered under in MPEG-2 AAC, specified in ISO / IEC 13818 Part 7, application place.
Erfindunginvention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen zum Senden sowie zum Empfangen von Multimediadaten vorzustellen, die eine verminderte Datenübertragungsrate gewährleisten.The The object of the present invention is to provide methods and Devices for transmitting and receiving multimedia data to provide a reduced data transfer rate.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Senden von Multimediadaten, die in Zeitblöcken übertragen werden, durch Auswählen mindestens eines ersten Zeitblocks als Grundlage für eine Extrapolation, Auswählen mindestens eines zweiten Zeitblocks von zu schätzenden Daten, Senden der Daten des mindestens einen ersten Zeitblocks und Senden von Stellvertreterdaten für die Extrapolation, die in der Datenmenge gegenüber den zu schätzenden Daten reduziert sind, während mindestens des zweiten Zeitblocks.According to the invention this Task solved by a method of transmitting multimedia data transmitted in time blocks by selecting at least a first time block as a basis for extrapolation, Choose at least a second time block of data to be estimated, sending the data the at least one first time block and transmitting proxy data for the extrapolation, the opposite in the dataset the one to be appreciated Data is reduced while at least the second time block.
Entsprechend ergibt sich eine Vorrichtung zum Senden von Multimediadaten, die in Zeitblöcken übertragbar sind, mit einer Sendeeinrichtung zum Senden der zu übertragenden Daten, mit einer Auswahleinrichtung zum Auswählen mindestens eines ersten Zeitblocks als Grundlage für eine Extrapolation und mindestens eines zweiten Zeitblocks von zu schätzenden Daten, wobei durch die Sendeeinrichtung während mindestens des zweiten Zeitblocks Stellvertreterdaten für die Extrapolation, die in der Datenmenge gegenüber den zu schätzenden Daten reduziert sind, übertragbar sind.Corresponding results in a device for sending multimedia data, the transferable in time blocks are, with a transmitting device for transmitting to be transmitted Data comprising selecting means for selecting at least a first one Time blocks as a basis for an extrapolation and at least a second time block of estimated Data, wherein by the transmitting device during at least the second Time blocks Substitute data for the extrapolation, in the amount of data compared to the estimated Data are reduced, transferable are.
Empfangsseitig ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Verfahren zum Empfangen von Multimediadaten, die in Zeitblöcken übertragen werden, durch Empfangen von Daten in mindestens einem ersten Zeitblock, Empfangen von Stellvertreterdaten in mindestens einem zweiten Zeitblock, Extrapolieren der Daten des mindestens einen zweiten Zeitblocks auf der Grundlage der Daten des mindestens einen ersten Zeitblocks und der Stellvertreterdaten.At the receiving end is provided according to the invention a method for receiving multimedia data transmitted in time blocks by receiving data in at least a first time block, Receiving proxy data in at least a second time block, Extrapolating the data of the at least one second time block based on the data of the at least one first time block and the proxy data.
Hierzu ist erfindungsgemäß schließlich vorgesehen eine Vorrichtung zum Empfangen von Multimediadaten, die in Zeitblöcken übertragbar sind, mit einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von Daten in mindestens einem ersten Zeitblock und von Stellvertreterdaten in mindestens einem zweiten Zeitblock und einer Extrapolationseinrichtung zum Extrapolieren des mindestens einen zweiten Zeitblocks auf der Grundlage der Daten des mindestens einen ersten Zeitblocks und der Stellvertreterdaten.For this is finally provided according to the invention a device for receiving multimedia data, transferable in time blocks are, with a receiving device for receiving data in at least a first time block and proxy data in at least a second time block and an extrapolation device for Extrapolating the at least one second time block based on the data of the at least one first time block and the proxy data.
Vorzugsweise umfassen die Multimediadaten Audiodaten und insbesondere solche, die beim AAC-Verfahren verwendet werden.Preferably the multimedia data comprise audio data and in particular those used in the AAC process.
Die Stellvertreterdaten können ein sogenanntes Null-Signal umfassen oder ausschließlich daraus bestehen, bei dem lediglich eine Null oder ein entsprechend anderes Signal mit minimalem Informationsgehalt übertragen wird. Durch die Übertragung des Null-Signals in ausgewählten Zeitblöcken wird die gesamte Datenrate entsprechend vermindert. Die Stellvertreterdaten können Zusatzinformationen für die Extrapolation umfassen. Beispielsweise könnte lediglich an Stelle der ursprünglich zu sendenden Daten eine Energieinformation und/oder die Einhüllende des Zeitsignals dieser Daten für die Extrapolation übertragen werden. Damit können die Daten exakter extrapoliert werden.The Substitute data can comprise a so-called zero signal or exclusively from it exist in which only a zero or a correspondingly different Signal is transmitted with minimal information content. Through the transmission the zero signal in selected Time blocks becomes the entire data rate is reduced accordingly. The proxy data can Additional information for include extrapolation. For example, only in place of originally data to be sent energy information and / or the envelope of the Time signal of this data for transfer the extrapolation become. With that you can the data will be extrapolated more exactly.
Sendeseitig kann durch Codieren und Decodieren ein Alias-Anteil, der sich auf Grund der Datenreduktion ergibt, ermittelt und übertragen werden. Dies erweist sich insbesondere bei Codierverfahren als vorteilhaft, bei denen die zu übertragenden Daten gespreizt werden und somit Überlappungen entstehen.At the transmitting end For example, by encoding and decoding, an alias portion due to the data reduction can be obtained results, determined and transmitted become. This proves to be particularly advantageous in coding methods, where the to be transferred Data are spread and thus overlaps arise.
Ferner können die Daten für den mindestens einen zweiten Zeitblock auf der Grundlage der Daten des mindestens einen ersten Zeitblocks sendeseitig extrapoliert und ein entsprechendes Differenzsignal zwischen den extrapolierten Daten und den Daten des mindestens einen zweiten Zeitblocks übertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass sendeseitig die Signalgewinnung des Empfängers simuliert wird und somit das zu sendende Signal optimiert werden kann.Further can the data for the at least one second time block based on the data of the extrapolated at the transmitter side at least a first time block and a corresponding difference signal between the extrapolated data and the data of the at least one second time block are transmitted. This has the advantage that the transmission side simulates the signal acquisition of the receiver and thus the signal to be sent can be optimized.
Empfangsseitig kann ein Signal eines Alias-Anteils, der sich auf Grund der Datenreduktion ergeben hat, für die Extrapolation herangezogen werden. Dadurch kann der Umstand berücksichtigt werden, dass sendeseitig Spreizungsverfahren zur Datenübertragung verwendet werden.At the receiving end may be a signal of aliasing due to the data reduction has resulted for the extrapolation is used. This may be the circumstance considered be that transmitting side spreading method for data transmission be used.
Bei der empfangsseitigen Extrapolation kann außerdem ein Differenzsignal zwischen sendeseitig extrapolierten Daten und den ursprünglichen Daten des mindestens einen zweiten Zeitblocks berücksichtigt werden. Wie oben angedeutet, können durch die Empfängersimulation im Sender die durch den Empfänger hervorgerufenen Artefakte weitestgehend unterbunden werden.at the reception-side extrapolation can also be a difference signal between the transmission side extrapolated data and the original Data of at least one second time block taken into account become. As indicated above, can through the receiver simulation in the transmitter by the receiver caused artefacts are largely prevented.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenSummary the drawings
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:The The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which: show:
Beispielhafte Ausführungsformenexemplary embodiments
Der
Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, ein oder mehrere ausgesuchte
Zeitblöcke
(Frames) beim Codieren nicht oder anders zu übertragen, z.B. durch ein Null-Signal,
um bei der Audio-Codierung die Datenrate zu reduzieren. Voraussetzung
hierfür ist
die Verwendung einer variablen Bitrate oder die Verwendung eines
Puffers, z.B. Bitsparkasse bei mp3. Wird in einem Zeitblock ein
Null-Signal übertragen,
so wird im Falle einfacher Codierung das Ausgangssignal in diesem
Zeitblock ebenfalls auf Null gesetzt. Dementsprechend würden die
Aus gangssamples vor der inversen Transformation oder dem Synthesefilter
im entsprechenden Frame auf Null gesetzt. Bei der Audiocodierung
mittels dem AAC-Verfahren wird eine MDCT (Modified Discrete Cosine
Transformation) eingesetzt um das Audiosignal in den Frequenzbereich
zu transformieren. Hierbei überlappen
sich die Synthesefilter, wie dies in
Ziel der Erfindung ist es nun, das auf Grund der Übertragung von Null-Signalen zeitweise eingebrochene Decodersignal (fett gedruckte Linie) durch Extrapolation zu glätten.aim The invention is now that due to the transmission of zero signals intermittent decoder signal (bold line) by extrapolation to smooth.
Durch die Extrapolation werden die ausgesuchten und zu Null gesetzten Frames auf der Basis eines oder mehrerer vorhergehender und/oder eines oder mehrerer nachfolgender Frames rekonstruiert. Dazu kann man die in der Literatur bekannten Extrapolationsverfahren (Concealment-Verfahren) verwenden.By the extrapolation will be the chosen and zeroed Frames based on one or more previous and / or one or more subsequent frames reconstructed. This can the extrapolation methods known in the literature (concealment method) use.
Ein einfaches Verfahren wäre z.B. eine Blockwiederholung gegebenenfalls mit phasenrichtigem Übergang. Ein weiteres hier anwendbares Extrapolationsverfahren ist in dem Aufsatz von Kauppinen et al. „A Method for Long Extrapolation of Audiosignals", J. Audio Eng. Soc., Bd. 49, Nr. 12, Dezember 2001, Seiten 1167 ff beschrieben. Die gesamte Information für die Extrapolation wird hierbei von dem Signal selbst entnommen, so dass keine zusätzliche Information über den Signalinhalt erforderlich ist. Auch gestörte Signale können extrapoliert werden, da die aus den Störungen resultierenden Fehler verhältnismäßig gering sind. Die Einhüllenden der Signalamplituden können Polynom- oder Exponentialfunktionen sein.One simple procedure would be e.g. a block repeat possibly with in-phase transition. Another extrapolation method applicable here is in the Review by Kauppinen et al. "A Method for Long Extrapolation of Audio Signals ", J. Audio Eng. Soc., Vol. 49, No. 12, December 2001, pages 1167 ff. The entire information for the Extrapolation is taken from the signal itself, so that no additional information about the Signal content is required. Disturbed signals can also be extrapolated be that out of the glitches resulting error relatively low are. The envelopes the signal amplitudes can Be polynomial or exponential functions.
Ein weiteres Extrapolationsverfahren ist in dem Aufsatz von R. Sottek, „Kombination einer hochauflösenden Spektralschätzung mit einer Analyse der Einhüllenden der Zeitfunktion", DAGA 91-Bochum 1991, Teil B, Seiten 801 ff beschrieben. Dort wird das Zeitsignal durch eine diskrete Fourier-Transformation (FFT) von „richtig decodierten" Frames mit anschließender Schätzung der Spektrallinien (inverse Faltung), nachfolgender Faltung mit einem längeren Fenster und inverser ebenfalls längerer Transformation sinnvoll extrapoliert.One Another extrapolation method is described in the article by R. Sottek, "Komb a high-resolution spectral with an analysis of the envelope the time function ", DAGA 91-Bochum 1991, Part B, pages 801 ff described. There will the time signal by a discrete Fourier transform (FFT) of "correct decoded "frames with following estimate the spectral lines (inverse folding), followed by folding with a longer one Windows and inverser also longer Transformation sensibly extrapolated.
Erfindungsgemäß wird die
Extrapolation somit nicht nur im Fehlerfall durchgeführt, sondern
gezielt von einem Encoder
In
dem Decoder
Bei der Frame-Auswahl durch die Auswahleinrichtung 2 sollte die zu erwartende Ausgangsqualität des Decodersignals berücksichtigt werden.at the frame selection by the selector 2 should be the expected output quality the decoder signal considered become.
In
der Auswahlinformation in dem übertragenen
Bitstrom könnten
weitere Zusatzinformationen wie z.B. die Energie, die Einhüllende des
Zeitsignals, die beispielsweise durch die Hilbertransformation errechnet
werden kann, übertragen
werden. Im Decoder
Das
in
Um
die Verhältnisse
des Empfängers
bereits im Sender vollständig
zu simulieren, kann gemäß
Die Extrapolation kann dadurch verfeinert werde, dass die Hüllkurve des Orignnal-Inputsignals übertragen wird. Wird die Extrapolation nach Sottek verwendet, so könnten die Schätzmethoden für die Spektrallinien durch neue Algorithmen, die bei der Parametrischen Codierung in MPEG-4 (Parametric Audio Coding HILN, ISO/IEC 14496-3: 2001 (E) MPEG-4 Audio, Subpart 7) verwendet werden, optimiert werden.The Extrapolation can be refined by changing the envelope transmitted the Orignnal input signal becomes. If the extrapolation according to Sottek is used, then the estimation methods for the spectral lines through new algorithms used in parametric coding in MPEG-4 (Parametric Audio Coding HILN, ISO / IEC 14496-3: 2001 (E) MPEG-4 Audio, Subpart 7) can be optimized.
Eine
weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
beziehungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in
Die Komponenten der oben beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.The Components of the above-described embodiments may be arbitrary be combined with each other.
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