DE4229654A1 - Verfahren zur uebertragung eines audio- und/oder videosignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung eines Audio- und/oder Videosignals, bei dem das analoge Signal vor der Übertragung in ein digitales Signal umgewandelt, einer Kodierung sowie einer Modulation unterzogen wird. Außerdem wird das Signal einer Quellsignalkodierung unterzogen, bei der die Bits einzelner abgetasteter Werte zusammengefaßt und ihrer Wichtigkeit nach geordnet werden und die Werte in Gruppen in einem Rahmen mit einem wiederkehrenden Schema zusammengefaßt werden. Dabei werden die Bits mit gleicher Wichtigkeit bzw. Fehleranfälligkeit innerhalb einer Gruppe eines Rahmens zuammengefaßt, so daß alle ersten, zweiten, dritten Bits usw. einer Gruppe aufeinander folgen. Die Quellsignalcodierung beinhaltet des weiteren eine Datenreduktion, so daß verschiedene Wertegruppen wie z. B. allgemeine Daten- und Skalenfaktoren mit grundsätzlich unterschiedlicher Wichtigkeit bzw. Fehleranfälligkeit zusätzlich zu der Wichtigkeit bzw. Fehleranfälligkeit der einzelnen Bits eines jeden Wertes existieren.

Jede einzelne Gruppe kann mehrere Untergruppen enthalten, die einen bestimmten Grad an Fehleranfälligkeit aufweisen.

Die Fehleranfälligkeit von Sektionen von n-ten Bits einer jeden Gruppe bzw. Untergruppe oder von Zusammenfassungen von z. B. n-ten (n+1)-ten Bits oder von n-ten (n+1)-ten und (n+2)-ten Bits usw. ist bekannt.

Die so entstandenen Sektionen werden der Fehleranfälligkeit nach sortiert und in dieser Reihenfolge übertragen, so daß nun Sektionen mit annähernd gleicher Anfälligkeit benachbart sind unabhängig der Ursprungsgruppe einer Sektion.

Der Grad des Fehlerschutzes über einem Rahmen ist gestaffelt und entspricht im Verlauf im Grad Fehleranfälligkeit des neu geordneten Rahmens.

Sendeseitig werden die Sektionen, Gruppen bzw. Untergruppen einem sogenannten Interlaeving (Verschachtelung) unterzogen, wobei der nach Fehlervorauscodierung entstandene Bitstrom vor der Übertragung nach einem bestimmten Muster verwürfelt und beim Empfang vor der Fehlerkorrektur nach dem gleichen Schema wieder entwürfelt wird.

Die Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft zu verwenden, wenn bestimmte Gruppen, z. B. die Skalenfaktoren bei einer Toncodierung, eine von Rahmen zu Rahmen schwankende Bitmenge aufweisen. In diesem Fall rücken die gemäß der Erfindung nachfolgend angeordnete Bits, Sektionen usw. auf "vordere Plätze" vor und erhalten insgesamt automatisch einen besseren Schutz, was nicht möglich wäre, wenn die Verteilung inhomogen wird.

Tests haben gezeigt, daß verschiedene Sektionen eines quellcodierten Audio-Bitstroms eine unterschiedliche Sensibilität gegen Bitfehler aufweisen. Es wird daher das obengenannte Kanalcodierungssystem vorgeschlagen um die Sensibilitätsfunktion für ein besseres allgemeines Performance anzupassen. Im allgemeinen basiert das Codierungsschema auf der subjektiven Sensibilität von verschiedenen Sektionen, Zuteilung-, Skalenfaktoren und Audiodatenbits, wobei diese Gruppen möglicherweise zusätzlich in Untergruppen aufgeteilt sind, die beispielsweise weniger mittlere und höherwertige Bits LB, NB, HB enthalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So ist es zweckmäßig, die neu entstandenen und in neuer Reihenfolge zusammengestellten Sektionen gespreizt und mit denen aus anderen Gruppen stammenden Nachbarsektionen verschachtelt zu übertragen (siehe Fig. 1c).

Gegebenenfalls werden die übernächsten und gegebenenfalls die nächstliegenden älteren Sektionen aus anderen Gruppen in die Verschachtelung mit einbezogen.

Es ist vorteilhaft, wenn die Spreizung und Verschachtelung so weit durchgeführt wird, daß die Enden einer bestimmten (gespreizten) Sektion, z. B. derjenigen aller dritten Bits einer Gruppe mit den ebenfalls gespreizten Nachbarsektionen aus der betreffenden ursprünglichen Gruppe, also diesem Fall mit denjenigen der zweiten Bits und der vierten Bits aus der gleichen Gruppe wieder zusammentreffen oder nur noch wenige, durch die Spreizung bedingte Bits getrennt sind.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Grad der Spreizung einer Sektion nach beiden Seiten hin unterschiedliche und der Distanz zur Nachbarsektion der gleichen Ursprungsgruppe angemessen ist.

Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn der Grad der Spreizung einer Sektion nach beiden Seiten hin gleich groß oder annähernd gleich ist und von derjenigen Seite bestimmt wird, die zu einer aus der gleichen Gruppe stammenden Sektion führt.

Es kann aber auch zweckmäßig sein, daß der Grad der Spreizung einer Sektion nach beiden Seiten hin unterschiedlich ist und auf der Seite, bei einer weiteren Sektion aus der gleichen Gruppe fehlt, bis zu Mitte oder ungefähr bis zur Mitte der aus einer anderen Gruppe stammenden Nachbarsektion reicht.

Es ist vorteilhaft, wenn die Rangfolge von n-ten Bits einer neu gebildeten Sektion im Fall einer Tonübertragung nach dem sogenannten Subband-Coding der Folge der einzelnen Frequenzbänder (Subbänder) entspricht.

Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Rangfolge von n-ten Bits einer neugebildeten Sektion im Falle einer Tonübertragung gemäß dem Subbandcoding der Wichtigkeit der jeweiligen Frequenz bzw. Subbandbänder entspricht.

Die Reihenfolge der neugebildeten Sektionen, die aus ein und derselben Gruppe stammen, entspricht einer bestimmten, mit den niederwertigen Bits beginnenden, Zählweise der Bits so daß z. B. aufeinander folgen: Sektionen mit den jeweils neunten Bits, den jeweils achten Bits, den jeweils siebenten Bits usw., wobei Werte, bei denen die betreffenden Bits fehlen, übergangen werden. Dies geschieht im Gegensatz zu einer relativen Zählweise, die z. B. mit allen MSBs beginnt.

Ebenso kann es zweckmäßig sein, daß die Rangfolge der Bits einer übergeordneten Gruppe von der Rangfolge der Bits einer untergeordneten Gruppe beeinfluß wird; und zwar in der Weise, daß beim Übergehen der Werte eine untergeordnete Gruppe die entsprechenden Werte bei der übergeordneten Gruppe ebenfalls übergangen werden bzw. erst später mit der Zuteilung von Plätzen für die entsprechenden Werte bei der übergeordneten Gruppe begonnen wird.

Schließlich kann es vorteilhaft sein, daß nach Ermittlung eines theoretisch richtigen Schemas gewisse Veränderungen mit dem Ziel einer einfacheren Gliederung und Handhabung des übertragenen Bitstroms vorgenommen werden und/oder das Schema an die praktisch vorhandene Möglichkeit angepaßt wird z. B. bezüglich der Spreizung an die nur begrenzte Menge der in bestimmten Sektionen vorhandenen Bits.

In einem Empfänger werden die übertragenen Signale entsprechend der erfindungsgemäßen Codierungsvorschrift dekodiert und verarbeitet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung die Kanalcodierung von Audiosignalen, die im DAB (Digital Audio Broadcast)-System übertragen werden. Die Erfindung kann jedoch auch auf andere digitale Übertragungssysteme angewandt werden.

Fig. 1a zeigt das Grundschema der Datenteilung eines Rahmens nach der Abtastung des analogen Signals,

Fig. 1b zeigt das Grundschema der Datenverteilung eines Rahmens z. B. mit ermittelten Werten der Fehleranfälligkeit bzw. des erforderlichen Fehlerschutzes,

Fig. 1c das Schema der Datenverteilung eines Rahmens nach der Umsortierung,

Fig. 1d zeigt das Schema der Datenverteilung eines Rahmens nach der Umsortierung und Spreizung der Sektionen.

In den Fig. 1a-1d sind die römischen Zahlenangaben Bezeichnungen der Gruppen, die Buchstaben a, b, c Bezeichnungen der Untergruppen. In den Fig. 1b bis 1d ist die Fehleranfälligkeit bzw. der erforderliche Fehlerschutz einer Gruppe I, II, III, IV bzw. entsprechenden Untergruppen a, b, c, a1, a2 usw. über der zur Verfügung stehenden Bitmenge eines Datenrahmens aufgetragen. In Fig. 1c sind die Blöcke mit der gleichen Fehleranfälligkeit aus Fig. 1b geordnet aufgetragen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Übertragung eines Audio- und/oder Videosignals, bei dem das analoge Signal in ein digitales Signal umgewandelt, vor der Übertragung einer Codierung und einer Modulation unterzogen wird, wobei das Signal einer Quellsignalcodierung unterzogen wird, bei der die Bits einzelner abgetasteter Werte zusammengefaßt und ihrer Wichtigkeit nach geordnet werden und die Werte gruppenweise in einem Rahmen mit einem wiederkehrenden Schema zusammengefaßt werden, wobei gemäß dem wiederkehrenden Schema alle Bits mit gleicher Wichtigkeit bzw. Fehleranfälligkeit innerhalb einer Gruppe des Rahmens so zusammengefaßt oder aufgeteilt werden, daß alle ersten, zweiten, dritten Bits usw. einer Gruppe aufeinanderfolgen, wobei die Quellsignalcodierung eine Datenreduktion beinhaltet, so daß veschiedene Wertegruppen (I, II, II, IV) wie z. B. allgemeine Zuordnungs-Daten, und Skalenfaktoren mit grundsätzlich unterschiedlicher Wichtigkeit bzw. Fehleranfälligkeit vorgesehen sind und die einzelnen Gruppen (I, II, . . .) wie auch Untergruppen (a, b, c, . . .) einen vorbestimmten Grad der Fehleranfälligkeit aufweisen, daß die so entstandenen Sektionen bzw. Untergruppen oder Gruppen nach ihrer Fehleranfälligkeit sortiert werden, so daß Sektionen mit annähernd gleicher Fehleranfälligkeit benachbart sind unabhängig von ihrer Ursprungsgruppe, daß der Grad des Fehlerschutzes über einen Rahmen gestaffelt ist und im Verlauf dem Rahmen der Fehleranfälligkeit des neugeordneten Rahmens entspricht, daß sendeseitig die digitalen Daten einem Interleaving (Verschachtelung) unterworfen werden, wobei der sich nach der Fehlervorauscodierung entstehende Bitstrom vor der Übertragung nach einem bestimmten Muster verwürfelt nach beim Empfang vor der Fehlerkorrektur nach gleichen Schema wieder entwürfelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die neuentstandenen und in einer neuen Reihenfolge zusammengestellten Sektionen gespreizt und mit den aus anderen Gruppen stammenden Nachbarsektionen verschachtelt übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls die übernächsten und und gegebenenfalls nächstliegenden weiteren Sektionen aus anderen Gruppen in die Verschachtelung mit einbezogen werden.

4. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizung und Verschachtelung soweit geschieht, daß die Enden einer bestimmten (gespreizten) Sektion, z. B. derjenigen aller dritten Bits einer Gruppe mit den ebenfalls gespreizten Nachbarsektionen aus der betreffenden ursprünglichen Gruppe, also in diesem Fall mit denjenigen der zweiten Bits und der vierten Bits aus der gleichen Gruppe, wiederzusammentreffen oder nur noch durch wenige, durch die Spreizung bedingte Bits getrennt sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Spreizung einer Sektion nach beiden Seiten hin unterschiedlich und der Distanz zur Nachbarsektion der gleichen Ursprungsgruppe angemessen ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Spreizung einer Sektion nach beiden Seiten hin gleich groß oder annähernd gleich groß ist und von derjenigen Seite bestimmt wird, die zu einer aus der gleichen Gruppe stammenden Sektion führt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Spreizung einer Sektion nach beiden Seiten hin unterschiedlich ist und auf der Seite, bei der eine weitere Sektion aus der gleichen Gruppe fehlt, bis zu Mitte oder ungefähr bis zu Mitte der aus einer anderen Gruppe stammenden Nachbarsektion reicht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge von n-ten Bits einer neu gebildeten Sektion im Falle einer Tonübertragung nach dem sogenannten Subbandcoding Folge der Frequenzbänder entspricht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge von n-ten Bits einer neu gebildeten Sektion im Falle einer Tonübertragung nach dem sogenannten Subbandcoding der Wichtigkeit der Frequenzbänder entspricht.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der neu gebildeten Sektionen, die aus ein und derselben Gruppe stammen, einer bestimmten, mit den niederwertigsten Bits beginnenden, Zählweise der Bits entspricht, so daß z. B. aufeinanderfolgen: Sektionen mit den jeweils n-ten Bits, den jeweils (N-1)ten Bits, den jeweils (N-2)ten Bits usw. wobei Werte, bei denen die betreffenden Bits fehlen, übergangen werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rangfolge der Bits eine übergeordnete Gruppe von der Rangfolge der Bits einer untergeordneten Gruppe beeinflußt wird; das beim Übergehen der Werte einer untergeordneten Gruppe die entsprechenden Werte bei der übergeordneten Gruppe ebenfalls übergangen werden, und/oder erst später mit der Zuteilung von Plätzen für die entsprechenden Werte bei der übergeordneten Gruppe begonnen wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ermittlung eines theoretisch richtigen Schemas gewisse Veränderungen mit dem Ziel einer einfachen Gliederung und Handhabung des übertragenen Bitstromes vorgenommen werden und/oder das Schema an die praktisch vorhandenen Möglichkeiten angepaßt wird z. B. bezüglich der Spreizung an die nur begrenzte Menge der in bestimmten Sektionen vorhandenen Bits.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig entsprechend einer sendeseitigen Kodierung die entsprechende Dekodierung vorgenommen wird.

14. Schaltung oder Gerät mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-13.