DE4313175A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung von Audiosignalen in einen Halbleiterspeicher - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung von Audiosignalen in einen Halbleiterspeicher

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf effiziente Verfahren der Aufzeichnung von Audiosignalen in einen Halblei­ terspeicher und zur Wiedergabe der aufgezeichneten Signale.
Halbleiterspeicher werden zur Aufzeichnung und Wie­ dergabe von Nachrichten oder andere Arten von Audio­ signalen in vielen Produkten und Systemen, wie Tele­ fonapparate, Spielzeuge und Adressenvorrichtungen verwendet. Da sie keine beweglichen Teile aufweisen, bieten Halbleiterspeicher im Vergleich mit magneti­ schen Bandaufzeichnungen die Vorteile der geringen Abmessungen, der niedrigen Energie, der langen Le­ bensdauer und der hohen Zuverlässigkeit, aber ein Halbleiterspeicher weist eine begrenzte Datenkapazi­ tät auf. Die üblichen Aufzeichnungsverfahren geben eine feste maximale Grenze für die Länge der Auf­ zeichnung vor, die häufig in Sekunden gemessen wird. Wenn ein Versuch gemacht wird, über die Grenze hinaus aufzuzeichnen, dann wird ein Teil der Aufzeichnung unwiderbringlich verloren gehen.
Ein Grund für diese Probleme liegt darin, daß übliche Systeme kein Überschreiben von existierenden Daten, ohne daß Teile des schon aufgezeichneten Signals vollständig verloren gehen, ermöglichen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Aufzeichnen eines Audiosignals in einem Halbleiter­ speicher fortzusetzen, nachdem der Halbleiterspeicher voll ist, indem existierende Daten überschrieben wer­ den, ohne vollständig einen Teil des schon aufge­ zeichneten Signals zu verlieren.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Audiosignal in dem Halbleiterspeicher zu spei­ chern, das bei einer höheren Geschwindigkeit als die Aufzeichnungsgeschwindigkeit wiedergegeben werden kann.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung werden die digitalisierten Audiodaten in Daten mit einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden hierarchischen Ni­ veaus kodiert. Das niedrigste hierarchische Niveau genügt der Wiedergabe eines Audiosignals mit einem gewissen reduzierten Grad an Wiedergabegüte. Die auf­ einanderfolgenden höheren hierarchischen Niveaus se­ hen zusätzliche Daten für eine stufenweise bessere Wiedergabegüte vor. Alle Daten der unterschiedlichen hierarchischen Niveaus werden in dem Halbleiterspei­ cher gespeichert, bis der Halbleiterspeicher voll wird. Danach wird die Aufzeichnung fortgesetzt, indem die in dem Halbleiter gespeicherten Daten des höch­ sten hierarchischen Niveaus mit neuen Daten niedrige­ rer hierarchischer Niveaus überschrieben werden. Die­ ser Prozeß kann fortgesetzt werden, bis der Halblei­ terspeicher nur mit Daten des niedrigsten hierar­ chischen Niveaus gefüllt ist. Am Ende der Aufzeich­ nung wird ein Code in dem Halbleiterspeicher gespei­ chert, der die Anzahl der wiederzugebenden hierarchi­ schen Niveaus angibt.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung wer­ den alle hierarchischen Niveaus in einem Pufferspei­ cher gespeichert, und dann werden so viel hierarchi­ sche Niveaus wie möglich in dem Halbleiterspeicher gespeichert.
Entsprechend einem dritten Aspekt der Erfindung wer­ den die Daten in Rahmen variabler Länge aufgezeichnet und nur die Rahmen mit mindestens einer gewissen mi­ nimalen Länge werden wiedergegeben.
Entsprechend einem vierten Aspekt der Erfindung wird jeder N-te Rahmen wiedergegeben, wobei N eine positi­ ve ganze Zahl ist.
Entsprechend einem fünften Aspekt der Erfindung wer­ den die Daten bei einer variablen Taktgeschwindigkeit wiedergegeben und die Anzahl der wiedergegebenen hierarchischen Niveaus wird entsprechend der Taktge­ schwindigkeit ausgewählt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Aufzeichnung von Audiosignalen in einem Halbleiterspeicher und zur Wie­ dergabe der aufgezeichneten Signale,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Bitzuordners nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Kennlinie, die die mittleren Energiepegel, die Verdeckung und die Schwelle der Hörbarkeit darstellt,
Fig. 4 eine Kennlinie, die die mittleren Energiepegel und die zulässigen Rauschpegel darstellt,
Fig. 5 ein Format eines Rahmens variabler Länge der kodierten Audiodaten,
Fig. 6 eine Speichertabelle zur Erläuterung der Speicherung der kodierten Audio­ daten,
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur hierarchischen Aufzeichnung und Wiedergabe von Audiosignalen,
Fig. 8 eine Darstellung der hierarchischen Klassifikation von Audiosignaldaten,
Fig. 9 Kennlinien zur Erläuterung des hierarchischen Klassifikationsschemas nach Fig. 8,
Fig. 10 ein detaillierteres Blockschaltbild des hierarchischen Kodierers nach Fig. 7, wobei auch das Überschreiben von Daten dargestellt ist,
Fig. 11 eine Speichertabelle, die das aufein­ anderfolgende Überschreiben der hierarchischen Niveaus von Daten dar­ stellt,
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur hierarchischen Aufzeichnung und Wiedergabe von Audiosignalen, die für eine Hochgeschwindigkeitswiedergabe geeignet ist,
Fig. 13 ein Zeitdiagramm, das die Normalge­ schwindigkeits- und die Doppelge­ schwindigkeitswiedergabe erläutert,
Fig. 14 eine Erläuterung des Aufzeichnungsver­ fahrens mit zwei hierarchischen Niveaus,
Fig. 15 einen hierarchischen Kodierer für ein anderes Aufzeichnungsverfahren mit zwei hierarchischen Niveaus,
Fig. 16 eine Erläuterung des Aufzeichnungsver­ fahrens mit zwei hierarchischen Ni­ veaus nach Fig. 15,
Fig. 17 eine Speichertabelle zur Erläuterung eines Aufzeichnungsverfahrens mit zwei hierarchischen Niveaus,
Fig. 18 eine Speichertabelle zur Erläuterung von vier Stufen bei der Aufzeichnung mit zwei hierarchischen Niveaus, und
Fig. 19 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur hierarchischen Aufzeichnung und Wiedergabe von Audiosignalen in einem entfernbaren Halbleiterspeicher.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wer­ den.
Zuerst wird ein Verfahren zum Aufzeichnen von Audio­ daten in Rahmen mit variabler Länge beschrieben. Die­ ses Verfahren ermöglicht, daß die Audiodaten in ver­ schiedenen nützlichen Hochgeschwindigkeitsdaten wie­ dergegeben werden können.
Entsprechend Fig. 1 wird ein Audiosignal dem Ein­ gangsanschluß 1 zugeführt, durch einen Audioverstär­ ker 2 auf ein geeignetes Niveau verstärkt und von einem Analog/Digitalwandler 3 in digitale Audiodaten 4 umgewandelt. Die digitalen Audiodaten 4 werden ei­ nem Umsetzprozessor 5 zugeführt und in Frequenzkoef­ fizienten 6 umgesetzt. Die Frequenzkoeffizienten 6 werden einem Bitzuordner 7 zugeführt, der Zuordnungs­ informationen 8 berechnet. Die Frequenzkoeffizienten 6 und die Bitzuordnungsinformationen 8 werden beide an einen Quantisierer 9 geliefert, der quantisierte Frequenzkoeffizienten 10 erzeugt. Die Bit-Zuordnungs­ informationen 8 und die quantisierten Frequenzkoeffi­ zienten 10 werden an einen Formatierer 11 gesandt, der sie in Ausgangsdaten formatisiert. Die Bitzuord­ nungsinformationen 8 werden gleichfalls an einen Rah­ menlängen-Berechner 12 gesandt, der die Rahmenlängen berechnet. Auf der Basis der berechneten Rahmenlängen erzeugt ein Generator 13 für Schreibadressen Adres­ sen, bei denen die Ausgangsdaten von dem Formatierer 11 in ein Halbleiterspeicher 14 geschrieben werden.
Um das Audiosignal wiederzugeben, werden die Bitzu­ ordnungsinformationen 15 aus dem Halbleiterspeicher 14 in einen anderen Rahmenlängenberechner 16 gelesen, der einen Puffer zum Speichern der Bitzuordnungsin­ formationen 15 aufweist. Auf der Basis der von dem Rahmenlängenberechner 16 berechneten Rahmenlängen erzeugt ein Generator 17 für Leseadressen Adressen, bei denen quantisierte Frequenzkoeffizienten 18 aus dem Halbleiterspeicher 14 in einen inversen Umsetz­ prozessor 19 gelesen werden, der gleichfalls die Bit­ zuordnungsinformationen von dem Rahmenlängenberechner 16 empfängt. Der inverse Umsetzprozessor 19 wandelt die quantisierten Frequenzkoeffizienten 18 in digita­ lisierte Audiodaten um, die einem Digital/Analogwand­ ler 20 zugeführt werden und in ein analoges Signal umgewandelt werden. Das analoge Signal wird von einem Audioverstärker 21 verstärkt und am Ausgangsanschluß 22 ausgegeben.
Der Umsetzprozessor 5, Bitzuordner 7, Quantisierer 9, Formatierer 11, Rahmenlängenberechner 12 und Genera­ tor 13 für Schreibadressen bilden einen Kodierer 23. Der Rahmenlängenberechner 16, der Generator 17 für Leseadressen und der inverse Umsetzprozessor 19 bil­ den einen Dekodierer 24. Der Kodierer 23 und der De­ kodierer 24 können unter Verwendung eines Digitalsi­ gnalprozessors implementiert werden, der zur Durch­ führung der notwendigen Transformationen, Zuordnungen und anderen Berechnungen programmiert ist. Alternativ können die einzelnen Elemente des Kodierers 23 und des Dekodierers 24 als getrennte Prozessorelemente implementiert werden, die speziell an die Durchfüh­ rung ihrer individuellen Funktionen angepaßt sind. Es ist auch möglich, daß der Kodierer 23 und der Deko­ dierer 24 durch Programme implementiert werden, die auf einem Universalmikroprozessor oder anderen Pro­ zessoren laufen, wobei jedes der Elemente des Kodie­ rers 23 und des Dekodierers 24 einem individuellen Programmodul entspricht. Digitalsignalprozessoren und Mikroprozessoren sind allgemein bekannt und die Pro­ grammierungsverfahren zur Durchführung der in Fig. 1 dargestellten Funktionen sind für den Fachmann offen­ sichtlich, so daß eine Beschreibung von Hardware- und Software-Details ausgelassen wird. Die Erfindung ist nicht auf irgendeine besondere Implementierung des Systems nach Fig. 1 begrenzt.
Die Betriebsweise des Kodierers 23 und des Dekodie­ rers 24 wird im folgenden genauer beschrieben.
Die digitalisierten von dem Umsetzprozessor 5 empfan­ genen Audiodaten 4 umfassen digitalisierte Abtastpro­ ben des Audiosignals, die jeweils in Blocks mit einer festen Anzahl von Abtastproben gruppiert sind. Daher stellen alle Blöcke gleiche Zeitabschnitte oder Zeit­ räume dar. Der Umsetzprozessor 5 führt eine Zeitbe­ reichs-Frequenzbereichstransformation, wie eine dis­ krete Cosinustransformation in Hinblick auf jeden Block durch, wodurch die Abtastdaten im Block in ei­ nen Satz von Frequenzkoeffizienten 6 umgewandelt wer­ den.
Der Bitzuordner 7 umfaßt entsprechend Fig. 2 einen Subband- oder Teilband-Energieberechner 25, einen Berechner 26 für zulässiges Rauschen und einen Bit­ zuordnungsberechner 27. Der Subband-Energieberechner 25 teilt die Frequenzkoeffizienten 6 in eine Vielzahl von Frequenzsubbändern und berechnet die mittlere Energie in jedem Subband aus den Werten der Frequenz­ koeffizienten in diesen Subband. Der Berechner 26 für das zulässige Rauschen berechnet auf der Basis dieser mittleren Energien einen zulässigen Rauschpegel für jedes Subband, wobei solche Faktoren wie die mensch­ liche Hörschwelle und Verdeckungseffekte von benach­ barten Subbändern in Betracht gezogen werden. Der Bitzuordnungsberechner 27 subtrahiert den zulässigen Rauschpegel in jedem Subband von der mittleren Ener­ gie in diesem Subband und ordnet eine Anzahl von Bits entsprechend der Differenz zu.
Die Operation des Subband-Energieberechners 25 und des Berechners 26 für das zulässige Rauschen ist in den Kennlinien nach Fig. 3 und 4 dargestellt. In beiden Figuren stellt die horizontale Achse die Fre­ quenzachse dar, wobei die Frequenzsubbänder durch die Symbole S1, S2, . . . , S10 angezeigt werden. Der Schalleistungspegel wird auf der vertikalen Achse in Dezibel angegeben. Die vertikalen Linien über jedem Frequenzbandsymbol stellen den mittleren Schalleistungspegel dar, der äquivalent zu dem mittleren Energiepegel in diesem Frequenzsubband ist.
In Fig. 3 stellen die von jeder vertikalen Linie schräg abwärts gehende Linie den Verdeckungseffekt auf benachbarte Frequenzsubbänder dar. Die gestri­ chelte Linie stellt die menschliche Hörschwelle dar. Rauschen ist zulässig, wenn es unterhalb dieser Schwelle ist oder wenn es durch Audiosignalkomponen­ ten in benachbarten Frequenzsubbändern verdeckt ist.
Der zulässige Rauschpegel wird daher durch die maxi­ male Einhüllende der geneigten und gestrichelten Li­ nien gegeben. Der zulässige Rauschpegel in jedem Sub­ band wird durch eine kurze horizontale Linie in Fig. 4 angegeben.
Die Bitzuordnungsinformationen 8 für jeden Rahmen umfassen einen Wert für jedes Frequenzsubband, der die Anzahl der für die Kodierung der Frequenzkoeffi­ zienten in diesem Subband verwendeten Bits spezifi­ ziert. Der Quantisierer 9 begrenzt die von dem Um­ setzprozessor 5 erhaltenen Frequenzkoeffizienten 6 auf die spezifizierte Anzahl von Bits, wodurch die quantisierten Frequenzkoeffizienten 10 erzeugt wer­ den.
Die Bitzuordnungsinformationen 8 selbst weisen eine feste Länge auf. Die Gesamtbitlänge der quantisierten Frequenzkomponenten hängt von den Eigenschaften des Audiosignals ab und ist stark veränderlich. Der For­ matierer 11 formatiert die Bitzuordnungsinformationen 8 und die quantisierten Frequenzkoeffizienten 10, wie in Fig. 5 gezeigt wird, um einen Rahmen mit einem Teil fester Länge, in dem die Bitzuordnungsinforma­ tionen 8 aufgenommen sind, und einen Teil variabler Länge zu erzeugen, indem die quantisierten Frequenz­ koeffizienten 10 aufgenommen sind.
Der Rahmenlängenberechner 12 berechnet aus den Bit­ zuordnungsinformationen in jedem Rahmen die Rahmen­ länge und der Generator 13 für die Schreibadressen berechnet die Adressen, bei denen der Rahmen in dem Halbleiterspeicher 14 gespeichert werden sollte. Der Halbleiterspeicher ist willkürlich adressierbar, so daß es nicht nötig ist, jeden Rahmen in einem einzi­ gen Bereich von abhängigen Adressen zu speichern. Beispielsweise können die Bitzuordnungsinformationen 8 in einem Bereich des Halbleiterspeichers 14 und die quantisierten Frequenzkoeffizienten 10 in einem ande­ ren Bereich gespeichert werden.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel dieses Speicherschemas. Bitzuordnungsinformationen werden in den Adressen null bis neunhundertneunundneunzig gespeichert, quan­ tisierte Frequenzkoeffizienten sind in den Adressen tausend und höhere Adressen gespeichert. Die Bitzu­ ordnungsinformationen für jeden Rahmen sind in einem Zwanzig-Bitblock gespeichert. Die Nummern innerhalb dieser Blöcke stellen die gesamte Bitlänge der quan­ tisierten Frequenzkoeffizienten in einem Rahmen dar, wie aus den in dem Block gespeicherten Bitzuordnungs­ informationen berechnet wird. Die umkreisten Zahlen in dem Frequenzkoeffizientendatenbereich sind Rahmen­ zahlen.
Das in den Fig. 1 bis 6 dargestellte System zeichnet leistungsfähig Audiodaten mit einem konstanten wahr­ nehmbaren Wiedergabegütepegel auf. Bei der Aufzeich­ nung beispielsweise einer gesprochenen Nachricht er­ halten Rahmen, in denen der Sprecher mit einer lauten Stimme mit stark markierten Frequenzcharakteristiken spricht, hohe Bitzuordnungen. Rahmen, in denen der Sprecher ruhiger oder in einem gleichmäßigen Ton spricht, erhalten verringerte Bitzuordnungen, da die­ se Rahmen weniger Audioinformationen enthalten und mit weniger Bits genauso genau reproduziert werden können. Rahmen, in denen der Sprecher still ist, er­ halten Bitzuordnungen von null. Durch Verringern der Bitzuordnungen für Rahmen mit geringem Informations­ inhalt kann das neue Verfahren merkbar die Aufzeich­ nungszeit im Vergleich mit üblichen Verfahren vergrö­ ßern.
Im folgenden wird die Operation des Dekoders 24 unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben.
Wenn die Audiodaten reproduziert werden, werden die Bitzuordnungsinformationen 15 aus dem Halbleiterspei­ cher 14 ausgelesen und in dem Bitzuordnungsinforma­ tionspuffer im Rahmenlängenberechner 16 gespeichert. Aus diesen Informationen berechnet der Rahmenlängen­ berechner 16 die Länge der quantisierten Frequenzko­ effizienten in jedem Rahmen, d. h. er berechnet die Rahmenlängenwerte, die in Fig. 6 angegeben sind. Aus diesen Werten berechnet der Leseadressengenerator 17 die Startadresse der quantisierten Frequenzkoeffi­ zienten in jedem Rahmen, beispielsweise durch Addie­ ren von tausend zu der Summe der Längen der vorherge­ henden Rahmen. Der Leseadressengenerator 17 sendet an den Halbleiterspeicher 14 diese Startadresse, die von Adressen der restlichen quantisierten Frequenzkoeffi­ zienten in diesem Rahmen gefolgt wird, wodurch der Halbleiterspeicher 14 die quantisierten Frequenzkoef­ fizienten 14 an den inversen Umsetzprozessor 19 aus­ gibt. Unter Verwendung der in dem Bitzuordnungsinfor­ mationspuffer in dem Rahmenlängenberechner 16 gespei­ cherten Bitzuordnungsinformationen führt der inverse Umsetzprozessor 19 eine Frequenzbereichs/- Zeitbereichstransformation, wie eine inverse diskrete Cosinustransformation durch, um die quantisierten Frequenzkoeffizienten 18 in digitalisierte Audioab­ tastdaten umzuwandeln.
Ein Ziel der Erfindung liegt darin, das Audiosignal mit höherer Geschwindigkeit als die Aufzeichnungsge­ schwindigkeit zu reproduzieren. Mit der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 6 kann dies durch Überspringen von Rahmen, wie im folgenden beschrieben, durchge­ führt werden.
In einem Modus wird jeder N-te Rahmen gelesen, wobei N eine positive ganze Zahl ist. Wenn N gleich eins ist, werden alle Rahmen des Audiosignals bei normaler Geschwindigkeit reproduziert. Wenn N größer als eins ist, werden Rahmen übersprungen und das reproduzierte Signal wird schneller gemacht. Um beispielsweise das reproduzierte Signal um den Faktor 5 schneller zu machen, kann der Dekoder 24 die quantisierten Fre­ quenzkoeffizienten 10 für jeden fünften Rahmen, d. h. Rahmen eins, sechs, elf und die anderen Rahmen mit den durch doppelte Kreise in Fig. 6 umgebenen Rahmen­ nummern lesen und dekodieren. Dies ermöglicht, daß beispielsweise eine Sprachnachricht schneller gemacht wird, ohne ihre Frequenzkomponenten zu ändern, so als ob der Sprecher sehr schnell aber in normaler Tonhöhe spricht. Dieses Verfahren hängt von der Eigenschaft ab, daß alle Rahmen gleiche Zeitabschnitte darstel­ len.
Bei einem anderen Hochgeschwindigkeitsmodus über­ springt der Dekoder 24 alle Rahmen, die kürzer als eine gewisse Länge sind. Diese Rahmen umfassen stille oder lautlose Rahmen, in denen alle Koeffizienten der Frequenzkoeffizienten 6 unterhalb der Hörschwelle liegen und in denen alle Bitzuordnungen null sind. Sie schließen auch Rahmen mit nur Umgebungsgeräuschen ein, in denen der mittlere Energiepegel in allen Fre­ quenzsubbändern gering ist und alle Bitzuordnungen sehr klein sind. Dieser Modus ist extrem nützlich zum Abspielen einer Aufzeichnung einer Versammlung oder einer Konversation, da er nur diese Rahmen auswählt, in denen die Teilnehmer gerade sprechen. Dieser Hoch­ geschwindigkeitsmodus kann implementiert werden, in­ dem der Leseadressengenerator 17 in Fig. 1 nur Adres­ sen erzeugt, wenn die Rahmenlängen mindestens einen bestimmten minimalen Wert aufweist. Dieses Verfahren hängt nicht von der Eigenschaft ab, daß alle Rahmen gleiche Zeitabschnitte darstellen.
Neben der Ermöglichung dieser Hochgeschwindigkeits­ wiedergabemoden ermöglicht die Aufzeichnung mit va­ riabler Rahmenlänge, daß der Raum in dem Halbleiter­ speicher wirksam ausgenutzt wird, aber es bleibt das Problem, was zu tun ist, wenn der Speicher voll wird, bevor die Aufzeichnung beendet ist. Bevor die Auf­ zeichnung einfach gestoppt wird und gegebenenfalls wichtige Informationen verloren gehen, ist es offen­ sichtlich vorzuziehen, einen gewissen Grad an Tonwie­ dergabegüte zu opfern, um die Aufzeichnung fortsetzen zu können. Ein derartiges Verfahren durch hierarchi­ sche Kodierung wird im folgenden beschrieben.
Ein Beispiel eines hierarchischen Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems ist in Fig. 7 dargestellt. Dabei haben Elemente, die identisch mit den Elementen in Fig. 1 sind, die gleichen Bezugszeichen. Die neuen Elemente, die den Kodierer 23 und den Dekodierer 24 in Fig. 1 ersetzen, sind ein hierarchischer Kodierer 30, der hierarchisch die von dem Analog/Digitalwand­ ler 3 empfangenen digitalen Daten kodiert; ein hier­ archischer Dekodierer 31, der hierarchisch die aus dem Halbleiterspeicher 14 gelesenen Daten dekodiert; ein Rangfolge-Codegenerator 32 der an den hierarchi­ schen Kodierer 30 und den Halbleiterspeicher 14 einen Rangfolgecode liefert, der ein hierarchisches Niveau darstellt; ein Speicheradressengenerator 33, der Speicheradressen für den Halbleiterspeicher 14, den hierarchischen Kodierer 30 und den Rangfolge-Codege­ nerator 32 erzeugt; einen Rangfolgecodeleser 34, der den Rangfolgecode aus dem Halbleiterspeicher 14 liest und hierarchische Informationen an den hierarchischen Dekodierer 31 und den Speicheradressengenerator 33 liefert; und ein Taktgenerator 35, der Taktsignale für die anderen Elemente erzeugt.
Fig. 8 zeigt schematisch das hierarchische Aufzeich­ nungsverfahren. Das ursprüngliche Eingangssignal kann zuerst in drei Komponenten zerlegt werden: eine nichthörbare Komponente, die unterhalb der Hörschwel­ le liegt; eine Verdeckungskomponente, die Frequenzen umfaßt, die durch stärkere Frequenzen in benachbarten Subbändern verdeckt werden; und eine hörbare Kompo­ nente. Dieses ist im wesentlichen das gleiche Schema, das in den Fig. 3 und 4 dargestellt wurde, wie vor­ her wird nur die hörbare Komponente aufgezeichnet.
Die hörbare Komponente wird weiterhin in vier hier­ archische Niveaus aufgeteilt, die durch die umkrei­ sten Zahlen von eins bis vier angezeigt werden. Die höchste Wiedergabegüte wird durch Aufzeichnung und Wiedergabe aller vier hierarchischer Niveaus erhal­ ten. Eine etwas geringere Wiedergabegüte wird durch Aufzeichnung und Wiedergabe von nur den ersten drei hierarchischen Niveaus erhalten. Eine noch geringere Wiedergabegüte wird durch Aufzeichnung und Wiedergabe nur der ersten zwei hierarchischen Niveaus erhalten. Eine noch geringere aber noch erkennbare Wiedergabe­ güte wird durch Aufzeichnung und Wiedergabe nur des ersten hierarchischen Niveaus erhalten, das durch die umkreiste Zahl eins angezeigt wird.
Fig. 9 zeigt die vier hierarchischen Niveaus in einer Kennlinie der Frequenz-Schalldruckpegel-Ebene, wobei die Frequenz auf der horizontalen Achse und der Schalldruckpegel auf der vertikalen Achse liegt. Die Hörschwellenkurve und die Verdeckungskurve sind ent­ sprechend Fig. 3 definiert, wobei die Form der Ver­ deckungskurve abhängig von den Signaleigenschaften variiert. Das erste hierarchische Niveau umfaßt Si­ gnalkomponenten, die oberhalb dieser Kurven innerhalb der gekrümmten Linie, die bei f1 endet, angeordnet sind. Somit umfaßt das erste hierarchische Niveau Komponenten, die eine Schalldruckpegelgrenze über­ schreitet, die mit steigender Frequenz steigt und bei der Frequenz f1 im wesentlichen unendlich wird. In einer nichttechnischen Sprache gesagt, umfaßt das erste hierarchische Niveau laute Töne niedriger Höhe.
Das zweite hierarchische Niveau umfaßt Komponenten, die zwischen den bei f1 und bei f2 endenden gekrümmten Kurven liegen, wobei Komponenten ausgeschlossen wer­ den, die nicht hörbar oder verdeckt sind. Das dritte hierarchische Niveau umfaßt Komponenten, die zwischen den bei f2 und f3 endenden gekrümmten Kurven liegen, wobei gleichfalls nicht hörbare oder maskierte Kom­ ponenten ausgeschlossen sind. Das vierte hierarchi­ sche Niveau umfaßt Komponenten, die zwischen den bei f3 und f4 endenden gekrümmten Linien liegen, wobei wiederum die nichthörbaren oder verdeckten Komponen­ ten ausgeschlossen sind. Im Vergleich mit dem ersten hierarchischen Niveau umfassen diese anderen hierar­ chischen Niveaus fortschreitend weichere Töne und fortschreitend höhere Töne.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf vier hierarchische Niveaus begrenzt, die Anzahl der Ni­ veaus kann entweder mehr oder weniger als vier sein.
Fig. 10 zeigt einen möglichen Aufbau des hierarchi­ schen Kodierers 30 aus Fig. 7 und stellt das Auf­ zeichnungsschema dar. Der hierarchische Kodierer 30 umfaßt ein Subband-Zerlegungsfilter 36, einen Kon­ troller 37 für die Blockabmessung, eine Mehrzahl von Orthogonaltransformationsprozessoren 38, einen Fre­ quenzkopierer 39, einen hierarchischen Quantisierer 40, einen Bitzuordner 41, einen Maßstabsfaktorgenera­ tor 42 und einen Formatierer 43.
Das Subbandzerlegungsfilter 36 ist das digitale Äqui­ valent zu einem analogen Filter: es teilt die ankom­ menden digitalisierten Audiodaten in eine Vielzahl von Frequenzsubbändern, wobei es die Zeitbereichsda­ ten in jedem Subband erzeugt. Der Kontroller 37 für die Blockabmessung analysiert die Variationen in die­ sen Subbändern und wählt eine geeignete Blockabmes­ sung aus, wobei die Blockabmessung mit steigender Abweichung abnimmt. Die Blocks der Audiodaten der ausgewählten Abmessung werden in die Orthogonaltrans­ formationsprozessoren 38 gegeben. Die Blockabmessung ist für jeden Orthogonaltransformationsprozessor 38 gleich, aber sie variiert von Zeit zu Zeit abhängig von dem Inhalt des Audiosignals.
Jeder Orthogonaltransformationsprozessor 38 führt eine modifizierte diskrete Cosinustransformation (MDCT) mit seinen Eingangsdaten durch, wodurch die Signalkomponenten in einem Subband von dem Zeitbe­ reich in den Frequenzbereich transformiert wird. Die von jedem Orthogonaltransformationsprozessor 38 aus­ gegebenen Frequenzkoeffizienten werden an den Fre­ quenzkopierer 39 geliefert.
Die modifizierte diskrete Cosinustransformation ge­ hört zu der Klasse der orthogonalen Zeitbereichs-Fre­ quenzbereichstransformationen, aber die Erfindung ist nicht auf diese Transformation oder auf die Klasse von Transformationen beschränkt. Andere Zeitbereichs- Frequenzbereichstransformationen können an jeder Stelle verwendet werden.
Unter Ausnutzung des Vorteils des Prinzips des kriti­ schen Bandes der menschlischen Hörpsychologie redu­ ziert der Frequenzkopierer 39 die von dem Orthogonal­ transformationsprozessor 38 erhaltene Koeffizienten­ datenmenge durch Gruppieren der Koeffizientendaten und Kombinieren der gruppierten Koeffizienten in ein­ zelne Werte. Die Anzahl der so in einen einzigen Wert gruppierten Koeffizienten erhöht sich in höheren Fre­ quenzsubbändern, in denen das menschliche Gehör weni­ ger scharf ist. Der Frequenzgruppierer 39 liefert die resultierenden gruppierten Frequenzkoeffizienten an den hierarchischen Quantisierer 40, den Bitzuordner 41 und den Maßstabsfaktorgenerator 42.
Der hierarchische Quantisierer 40 trennt die von dem Frequenzkopierer 39 erhaltenen Koeffizienten in die vier hierarchischen Niveaus. Es wird wieder auf Fig. 9 Bezug genommen und ein Rechenschema beginnt mit dem Auswählen aller oberhalb und links der bei fn enden­ den Kurve (n = 1, 2, 3 oder 4) und oberhalb der die Hörschwelle und den Verdeckungspegel darstellenden Kurve angeordneten Daten für das n-te hierarchische Niveau, dann werden die oberhalb und links von der bei fn-1 endenden Kurve und oberhalb der die Hör­ schwelle und den Verdeckungspegel darstellenden Kurve angeordneten Daten subtrahiert. Die ausgewählten Da­ ten werden für das erste hierarchische Niveau so ver­ wendet wie sie sind, ohne Subtraktion.
Der Bitzuordner 41 in Fig. 10 führt die gleiche Funk­ tion aus wie der Bitzuordner 7 in Fig. 1, er ordnet unterschiedliche Bitanzahlen unterschiedlichen Sub­ bändern zu entsprechend dem Ausgangssignal der grup­ pierten Frequenzkoeffizienten von dem Frequenzkopie­ rer 39. Der Maßstabsgenerator 42 ordnet Maßstabsfak­ toren zu, so daß die Daten in der Gleit-Form gespei­ chert werden können, wodurch kleine Werte ohne den Verlust von signifikanten Bits gespeichert werden können. Der Formatierer 43 skaliert und begrenzt die hierarchischen Daten von dem hierarchischen Quanti­ sierer 40 entsprechend der Anzahl der von dem Bitzu­ ordner 41 zugeordneten Bits und der von dem Maßstabs­ faktor 42 vorgesehenen Maßstabsfaktoren, formatiert die Daten und liefert als Ausgangsdaten vier hierar­ chische Niveaus von Frequenzdaten zusammen mit der Blockabmessungsinformation, der Bitzuordnungsinforma­ tion und der Maßstabsfaktorinformation, wodurch ein Datenrahmen erzeugt wird.
Wenn zusätzliche Audiodaten empfangen werden, wieder­ holt sich der vorbeschriebene Prozeß und die so er­ zeugten Datenrahmen werden, wie im Konzept rechts in Fig. 10 gezeigt wird, gespeichert. Ausgehend von der ursprünglichen Adresse werden zuerst die vier hier­ archischen Datenniveaus des ersten Rahmens gespei­ chert und so weiter. Der Speicheradressengenerator 33 in Fig. 7 erzeugt die notwendigen Speicheradressen und überwacht ebenfalls die Adressen. Wenn die Spei­ cheradressen zu der ursprünglichen Adresse zurückkeh­ ren, meldet der Speicheradressengenerator 33 die dem hierarchischen Kodierer 30 und dem Generator 32 für den hierarchischen Code in Fig. 7 und der Speicher­ adressengenerator 33 und der hierarchische Kodierer 30 schalten in einen Überschreibmodus. In diesem Mo­ dus werden nur die ersten drei hierarchischen Niveaus von Daten gespeichert. Die Daten der ersten drei hierarchischen Niveaus in dem nächsten Rahmen werden auf dem vierten hierarchischen Datenniveau in den ersten drei Rahmen überschrieben. Da die ersten drei hierarchischen Niveaus der ersten drei Rahmen in Takt gelassen werden, können diese Rahmen mit nur einem geringen Verlust an Wiedergabegüter wiedergegeben werden.
Wenn die Adresse wieder zu der Anfangsadresse zurück­ kehrt, benachrichtigt der Speicheradressengenerator 33 den hierarchischen Kodierer 30 und den Generator für den hierarchischen Code 32, die den Modus wieder umschalten, wodurch nur die ersten zwei hierarchi­ schen Datenniveaus geschrieben und Adressen erzeugt werden, um die schon gespeicherten Daten in dem drit­ ten hierarchischen Niveau zu überschreiben.
Am Ende der Aufzeichnung schreibt der Generator 32 für den hierarchischen Code einen Code, um das maxi­ male hierarchische Niveau anzuzeigen, das wiedergege­ ben werden kann.
Fig. 11 stellt dieses Aufzeichnungsschema in der Form von vier Speichertabellen oder -karten dar. Die Spei­ chertabelle (1) links stellt eine Aufzeichnung dar, die vor der Notwendigkeit des Überschreibens beendet wurde. Steuerinformationen einschließlich Blockgrö­ ßeninformation, Blockbitzuordnungsinformation und eines hierarchischen Codes von "11" wird in den An­ fang des Speichers geschrieben. Der Rest des Spei­ chers enthält Frequenzkoeffizientendaten und Maß­ stabsfaktorinformationen, die in den vier hierarchi­ schen Niveaus gespeichert sind und in unterschiedli­ che Adressenabschnitte geteilt sind, wie durch die mit einem Kreis versehenen Zahlen von eins bis vier angezeigt wird.
Wenn der Halbleiterspeicher 14 voll ist, werden neue zu den ersten drei hierarchischen Niveaus gehörenden Daten in dem vierten Abschnitt gespeichert, wobei die Daten des vierten hierarchischen Niveaus überschrie­ ben werden, wie in der zweiten Speichertabelle (2) gezeigt wird. Wenn die Aufzeichnung in diesem Modus endet, schreibt der Generator 32 für den hierarchi­ schen Code den hierarchischen Code "10" in den Steu­ erabschnitt. Wenn die Aufzeichnung nicht endet, wer­ den weitere zu den ersten zwei hierarchischen Niveaus gehörenden Daten in den Bereichen gespeichert, die vorher Daten des dritten hierarchischen Niveaus ge­ halten haben, wie durch die dritte Speichertabelle (3) dargestellt wird.
Wenn die Aufzeichnung in diesem Modus endet, schreibt der Generator 32 für den hierarchischen Code den hierarchischen Code "01" in den Steuerabschnitt. Wenn die Aufzeichnung sich fortsetzt, werden neue zu dem ersten hierarchischen Niveau gehörende Daten nun in den Bereichen gespeichert, die vorher Daten des zwei­ ten hierarchischen Niveaus gehalten haben, wie es in der vierten Speichertabelle (4) gezeigt wird und der Generator 32 für den hierarchischen Code schreibt den hierarchischen Code "00" in den Steuerabschnitt. Die Aufzeichnung kann somit solange fortgesetzt werden, bis der Halbleiterspeicher 14 mit Daten des ersten hierarchischen Niveaus gefüllt ist und keine Daten eines höheren hierarchischen Niveaus mehr enthält.
Wenn die Audiodaten wiedergegeben werden, liest zu­ erst der Leser 34 für den hierarchischen Code den hierarchischen Code in den Steuerabschnitt des Halb­ leiterspeichers 14 und benachrichtigt den hierarchi­ schen Dekoder 31 und den Speicheradressengenerator 33 über die Anzahl der hierarchischen Niveaus der ge­ speicherten Daten. Der Speicheradressengenerator 33 erzeugt dann Speicheradressen entsprechend einer der Speichertabellen in Fig. 11 und wählt die durch den hierarchischen Code angezeigte Tabelle aus. Der hier­ archische Dekoder 31 liest die in den durch den Spei­ cheradressengenerator 33 erzeugten Adressen gespei­ cherten Daten und dekodiert die Daten mittels eines im wesentlichen umgekehrten Prozesses zu dem Prozeß entsprechend Fig. 10 mit der Ausnahme, daß nur die durch den Leser 34 für den hierarchischen Code ange­ zeigte Anzahl von hierarchischen Niveaus dekodiert werden. Die dekodierten Daten werden einem Digital/- Analogwandler 20 zugesandt und in ein analoges Signal umgewandelt. Das analoge Signal wird von dem Audio­ verstärker 21 verstärkt und am Ausgangsanschluß 22 ausgegeben.
Wenn auf fortschreitend niedrige Niveaus der Tonwie­ dergabegüte zurückgegangen wird, ermöglicht die Er­ findung, wie sie in den Fig. 9 bis 11 dargestellt ist, eine Verlängerung der Aufzeichnungszeit um den Faktor vier. Wenn mehr hierarchische Niveaus verwen­ det werden, dann kann die Aufzeichnungszeit noch wei­ ter ausgedehnt werden. Die Erhöhung der Anzahl der hierarchischen Niveaus hat auch den Vorteil, daß die Wiedergabegüte in kleineren Stufen schlechter wird.
Das Aufzeichnungsschema nach den Fig. 8 bis 11 er­ laubt ein anderes Verfahren der Hochgeschwindigkeits­ wiedergabe, bei dem alle Rahmen wiedergegeben werden, aber höhere hierarchische Niveaus werden bei höheren Geschwindigkeiten ausgelassen. Im folgenden wird eine Modifikation des Systems nach Fig. 7 beschrieben, um diesen Hochgeschwindigkeitsmodus zu implementieren.
In der Fig. 12 weist das modifizierte System einen Adressenschalter 45 auf, der Adressen von entweder dem Schreibadressengenerator 46 oder Leseadressenge­ nerator 47 an den Halbleiterspeicher 14 liefert. Ein anderes neues Element ist der Selektor 48 für das hierarchische Niveau, der dem hierarchischen Dekoder 31 mitteilt, wieviel hierarchische Niveaus zu deko­ dieren sind auf der Basis eines von einem Taktteiler 49 empfangenen Signals. Der Taktteiler 49 teilt das Taktsignal vom Taktgenerator 35, wodurch die Wieder­ gabegeschwindigkeit gesteuert wird. Der Taktteiler 49 selbst wird durch einen Geschwindigkeitsschalter 50 gesteuert, der einen Aufwärtsschalter zur Erhöhung der Geschwindigkeit und einen Abwärtsschalter zum Verringern der Geschwindigkeit umfaßt. Der Taktteiler 49 liefert Ausgangstaktsignale an den hierarchischen Dekodierer 31 und den Digital/Analogwandler 20, wo­ durch die Geschwindigkeit (rate) gesteuert wird, bei der der hierarchische Dekodierer digitalisierte Au­ diodaten ausgibt und der Digital/Analogwandler 20 die digitalen Audiodaten in analoge Signale umwandelt. Der Taktgenerator 35 liefert auch Taktsignale an den hierarchischen Dekodierer 31 und an andere Elemente in Fig. 12 für die Verwendung von Rechenkreisen in diesen Elementen.
Der Generator 32 für den hierarchischen Code und der Leser 34 für den hierarchischen Code nach Fig. 7 wer­ den in Fig. 12 zur Vereinfachung weggelassen. Die Beschreibung der Hochgeschwindigkeitswiedergabe wird daher auf den Fall begrenzt, bei dem alle vier hierarchischen Niveaus aufgezeichnet werden. Die Auf­ zeichnung wird von dem hierarchischen Kodierer 30 in der gleichen Weise wie in Fig. 7 durchgeführt.
Während der Wiedergabe kann der Anwender die Aufwärts-Abwärtsschalter in dem Geschwindigkeits­ schalter 50 verwenden, um die Wiedergabegeschwindig­ keit zu steuern. Der Taktteiler 49 reagiert durch Verändern des Taktfrequenzteilungsverhältnisses. Der Selektor für das hierarchische Niveau 48 überwacht dieses Frequenzteilungsverhältnis.
Der hierarchische Dekodierer 31 umfaßt beispielsweise einen digitalen Signalprozessor, der so programmiert ist, daß er zu den in dem hierarchischen Kodierer 30 Operationen inverse Operationen durchführt. Wenn die Aufzeichnung und Wiedergabe bei der gleichen Ge­ schwindigkeit durchgeführt werden, kann der hierar­ chische Dekodierer 31 diese Operationen schnell genug durchführen, um alle vier hierarchischen Niveaus zu dekodieren, aber wenn die Wiedergabegeschwindigkeit erhöht wird, wird ein Punkt erreicht, bei dem der hierarchische Dekodierer 31 nicht mehr mitkommt.
Der Selektor 48 für das hierarchische Niveau berech­ net aus dem Frequenzteilungsverhältnis des Takttei­ lers 49 die maximale Anzahl der hierarchischen Ni­ veaus, die der hierarchische Dekodierer 31 bei der aktuellen Wiedergabegeschwindigkeit dekodieren kann und informiert den hierarchischen Dekodierer 31, da­ mit dieser nur diese Anzahl von Niveaus dekodiert. In ähnlicher Weise wird der Leseradressengenerator 47 durch den Taktteiler 49 von dem Frequenzteilungsver­ hältnis benachrichtigt, der Speicheradressen nur für Daten auf den geeigneten hierarchischen Niveaus er­ zeugt.
Fig. 13 stellt das neue Wiedergabeschema für den Fall der Normalgeschwindigkeit und der Doppelgeschwindig­ keitswiedergabe dar. Bei normaler Geschwindigkeit gibt der hierarchische Dekodierer 31 einen Rahmen der Audiodaten aus, während er die vier hierarchischen Niveaus des nächsten Rahmens liest und dekodiert. Bei der doppelten Geschwindigkeit werden die Rahmen des hierarchischen Dekoders 31 zweimal so schnell ausge­ geben und der hierarchische Dekodierer 31 hätte nicht mehr die Zeit, die vier hierarchischen Niveaus in der zur Ausgabe eines Rahmens benötigten Zeit zu dekodie­ ren. Somit instruiert der Taktteiler 49 den hierar­ chischen Dekodierer 31 dahingehend, nur zwei hierar­ chische Niveaus zu dekodieren, wie unten in der Zeichnung dargestellt ist.
Der Hochgeschwindigkeitswiedergabemodus nach den Fig. 12 und 13 verschiebt die Frequenzkomponenten des Ausgangssignals. Beispielsweise wird eine 5 kHz Frequenzkomponente des originalen Signals eine 10 kHz Komponente, wenn es bei der doppelten Ge­ schwindigkeit zurückgespielt wird, eine 10 kHz Kom­ ponente wird eine 20 kHz Komponente. Bei 10 kHz ist die Schwelle der Hörbarkeit so hoch, daß im wesentli­ chen alle Frequenzen über 10 kHz normalerweise außer­ halb des Hörbereichs liegen.
Viele der Daten in dem dritten und vierten hierarchi­ schen Niveau betreffen Hochfrequenzkomponenten, die außerhalb des Hörbereichs verschoben sind. Diese hierarchischen Niveaus können daher mit geringem Ver­ lust an Wiedergabegüte weggelassen werden. Das Ver­ fahren nach Fig. 13 ist somit sehr gut für diese Art der Hochgeschwindigkeitswiedergabe geeignet. Darüber hinaus ermöglicht es eine Hochgeschwindigkeitswieder­ gabe, die mit einer Prozessor-Hardware für die Stan­ dardgeschwindigkeit realisiert werden kann und nicht die kostenaufwendigere Hochgeschwindigkeits-Hardware benötigt.
Die hierarchische Aufzeichnung kann selbst ohne die Transformation der digitalisierten Audiodaten in Fre­ quenzdaten durchgeführt werden. Zwei besonders ein­ fache hierarchische Aufzeichnungsverfahren, die nur zwei hierarchische Niveaus verwenden, werden im fol­ genden beschrieben. Beide Verfahren verwenden Vor­ richtungen der allgemeinen Art, die in Fig. 7 darge­ stellt sind.
Es wird auf Fig. 14 Bezug genommen, bei der jede von dem Analog/Digitalwandler 3 empfangene Audioprobe beispielsweise sechzehn Bits umfaßt. Der hierarchi­ sche Kodierer teilt jede Probe in acht höher signifi­ kante Bits und acht weniger signifikante Bits. Die höher signifikanten acht Bits werden in dem ersten hierarchischen Datenniveau gespeichert. Die weniger signifikanten acht Bits werden als zweites hierarchi­ sches Niveau gespeichert.
Dieses Verfahren ist selbstverständlich nicht auf Audiodaten mit sechzehn Bits beschränkt. Es kann auch mit N-Bit Audiodaten verwendet werden, bei dem N jede positiv gerade ganze Zahl ist, wobei die höherwerti­ gen N/2 Bits als erstes hierarchisches Niveau und die weniger signifikanten N/2 Bits als zweites hierarchi­ sches Niveau gespeichert werden.
Bezugnehmend auf Fig. 15 umfaßt bei einem anderen Verfahren der hierarchische Kodierer 30 ein Subband­ analysefilter 36, ähnlich dem in Fig. 10, und einen Bitzuordner 52. Das Subbandanalysefilter 36 filtert die eingehenden digitalisierten Audiodaten, um Sub­ banddaten in einer gewissen Anzahl von Subbändern zu erzeugen. Wie die eingehenden digitalisierten Audio­ daten umfassen die Subbanddaten N-Bit Abtastwerte. In jedem Subband ordnet der Bitzuordner 52 eine gewisse Anzahl von höherwertigen Bits dem ersten hierarchi­ schen Niveau zu und die verbleibenden weniger signi­ fikanten Bits werden dem zweiten hierarchischen Ni­ veau zugeordnet.
Fig. 16 zeigt dieses Verfahren im Falle von sechzehn Bit Abtastproben und vier Subbändern. In dem ersten Subband S1 sind die höherwertigen dreizehn Bits dem ersten hierarchischen Niveau und die weniger signifi­ kanten drei Bits dem zweiten hierarchischen Niveau zugeordnet. In dem zweiten Subband S2 sind die höher­ wertigen neun Bits dem ersten hierarchischen Niveau und die weniger signifikanten sieben Bits dem zweiten hierarchischen Niveau zugeordnet. In dem dritten Sub­ band S3 sind die höherwertigen sechs Bits dem ersten hierarchischen Niveau und die weniger signifikanten zehn Bits dem zweiten hierarchischen Niveau zugeord­ net. In dem vierten Subband S4 sind die höherwertigen vier Bits dem ersten hierarchischen Niveau und die weniger signifikanten zwölf Bits dem zweiten hierar­ chischen Niveau zugeordnet.
Insgesamt sind zweiunddreißig Bits dem ersten hierarchischen Niveau und zweiunddreißig Bits dem zweiten hierarchischen Niveau zugeordnet.
Fig. 17 zeigt eine Speicherkarte oder -tabelle, die die Aufzeichnung von Audiodaten unter eine der Ver­ fahren nach den Fig. 14, 15 und 16 darstellt. Ein hierarchischer Code von 00 oder 01 wird zusammen mit anderen notwendigen Steuerdaten an dem Beginn des Speicheradressenraums gespeichert. Audioabtastdaten auf dem ersten hierarchischen Niveau sind in einem ersten Bereich A gespeichert. Audioabtastdaten auf dem zweiten hierarchischen Niveau sind in einem zwei­ ten Bereich B gespeichert.
Fig. 18 illustriert die vier Stufen bei der Aufzeich­ nung entsprechend der Speichertabelle nach Fig. 17. In der ersten Stufe (1) werden die Daten beider hierarchischen Niveaus in den jeweiligen Bereichen A und B gespeichert und der hierarchische Code ist 00. In der zweiten Stufe (2) sind die Bereiche A und B voll und der hierarchische Code ist noch 00. In der dritten Stufe (3) wird die Aufzeichnung durch Über­ schreiben von neuen Daten des ersten hierarchischen Niveaus über die existierenden Daten des zweiten Ni­ veaus im Bereich B fortgesetzt und der hierarchische Code wird auf 01 geändert. In der vierten Stufe (4) sind die Bereiche A und B beide mit Daten des ersten hierarchischen Niveaus gefüllt und der hierarchische Code ist wieder 01.
Wenn die Audiosignale wiedergegeben werden, liest der Leser 34 für den hierarchischen Code nach Fig. 7 den am Anfang des Speicherplatzes gespeicherten hierar­ chischen Code aus. Wenn der Code 00 ist, wodurch an­ gezeigt wird, daß die Aufzeichnung bei Stufe (1) oder (2) in Fig. 18 beendet wird, werden die Bereiche A und B simultan gelesen und die Audiosignale werden bei voller Wiedergabegüte wiedergegeben. Wenn der Code 01 ist, wodurch angegeben wird, daß die Auf­ zeichnung bei Stufe (3) oder (4) in Fig. 18 endet, wird der erste Bereich A gelesen, dann wird der Be­ reich B gelesen und die Audiosignale werden mit niedriger Wiedergabegüte wiedergegeben, wobei nur das erste hierarchische Datenniveau verwendet wird.
Verschiedene offensichtliche Modifikationen können bei den Verfahren nach den Fig. 14 bis 18 durchge­ führt werden. Beispielsweise kann die Anzahl der hierarchischen Niveaus von zwei auf eine höhere An­ zahl erhöht werden. Darüber hinaus kann das Audiosi­ gnal wie folgt reproduziert werden, wenn die Auf­ zeichnung bei Stufe (3) in Fig. 18 endet, da nur der erste Teil des Bereichs B überschrieben wurde: der erste Teil der Aufzeichnung wird unter Verwendung nur der Daten des ersten Niveaus im Bereich A wiedergege­ ben; der nächste Teil wird unter Verwendung der Daten des ersten Pegels im Bereich A und der noch existie­ renden Daten des zweiten Niveaus im Bereich B wieder­ gegeben; der letzte Teil wird unter Verwendung der Daten des ersten Niveaus im Bereich B wiedergegeben.
Da die in den Fig. 14 bis 18 dargestellten Verfahren nicht die digitalen Audiodaten von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich umwandeln, ist es nicht notwen­ dig, daß die digitalen Audiodaten in Rahmen kodiert sind. Es ist allerdings möglich, diese Verfahren mit der Aufzeichnung variabler Rahmenlänge wie folgt zu kombinieren. Die ankommenden digitalen Audiodaten werden in Rahmen einer bestimmten konstanten Länge aufgeteilt. Ein Energiepegel wird für jeden Rahmen berechnet, indem beispielsweise das mittlere Amplitu­ denquadrat der abgetasteten Werte in dem Rahmen be­ rechnet wird. Die abgetasteten Daten in jedem Rahmen werden auf N-Bits begrenzt, wobei N abhängig von dem Energieniveau variiert. Dann werden diese N-Bits in erste und zweite hierarchische Niveaus aufgeteilt. Diese Prozesse können durch den Bitzuordner 52 nach Fig. 16 durchgeführt werden. Selbstverständlich ist es dann nötig, daß die Bitzuordnungsinformation sowie die Abtastdaten in dem Halbleiterspeicher gespeichert werden.
Mit der erhöhten Integrationsdichte und Kapazität der Halbleiterspeicher wird es praktikabel, die Audioda­ ten nicht in eingebettete Halbleiterspeicher zu spei­ chern, wie solche, die üblicherweise in Telefonappa­ raten verwendet werden, sondern auch auf entfernbare Speichervorrichtungen, wie Speicherkarten, die bei den aktuellen tragbaren Computern verwendet werden. Dadurch gibt es keine Begrenzung auf einen einzigen installierten Halbleiterspeicher, die gleiche Vor­ richtung kann dann Audiodaten speichern und wiederge­ ben in jeder Anzahl von entfernbaren Speichern, so wie ein Kassettenbandaufzeichnungsgerät Audiodaten in beliebiger Anzahl von Bandkassetten speichern und von dieser wiedergeben kann.
Fig. 19 zeigt eine Adaptation der Erfindung für die Aufzeichnung von Audiosignalen in einem entfernbaren Halbleiterspeicher. Elemente, die identisch mit den Elementen nach Fig. 7 sind, weisen die gleichen Be­ zugszeichen auf und die Beschreibungen dieser Elemen­ te wird ausgelassen.
In der Vorrichtung nach Fig. 19 werden die durch den hierarchischen Kodierer 30 erzeugten Daten in einem Pufferspeicher 60 gespeichert, der beispielsweise eine Mehrzahl von Halbleiterelementen umfaßt. Ein Selektor 61 für das hierarchische Niveau wählt eine Anzahl hierarchischer Niveaus aus, liest die aufge­ zeichneten Daten dieser hierarchischen Niveaus aus dem Pufferspeicher 60 und schreibt die Daten in einen entfernbaren Halbleiterspeicher 62.
Speicheradressen werden für den Pufferspeicher 16 von einem ersten Speicheradressengenerator 63 und für den entfernbaren Halbleiterspeicher 62 von einem zweiten Speicheradressengenerator 65 erzeugt. Aus den Spei­ cheradressen berechnet der Datenumfangberechner 64 die Länge der Aufzeichnung.
Im folgenden wird die Betriebsweise der Vorrichtung beschrieben. Um eine Aufzeichnung durchzuführen, wird das Eingangsaudiosignal durch den hierarchischen Ko­ dierer 30 unter Verwendung eines der schon erläuter­ ten hierarchischen Verfahren kodiert und die kodier­ ten Daten werden in dem Pufferspeicher 60 gespei­ chert. Der Pufferspeicher 60 hat vorzugsweise eine Kapazität, die groß genug ist, um die Daten aller hierarchischer Niveaus zu speichern, ohne irgendwel­ che vorhergehenden Daten zu überschreiben, selbst wenn die Speicherung nur des ersten hierarchischen Niveaus in dem entfernbaren Halbleiterspeicher 62 möglich ist.
Nachdem eine vollständige Aufzeichnung in dem Puffer­ speicher 60 gespeichert wurde, berechnet der Daten­ umfangsberechner 64 die Länge der Aufzeichnung und teilt dies dem Selektor 61 für das hierarchische Ni­ veau mit. Von dieser Länge und der Kapazität des ent­ fernbaren Halbleiterspeichers 62 berechnet der Selek­ tor 61 für das hierarchische Niveau die Anzahl der hierarchischen Niveaus der Aufzeichnung, die in dem entfernbaren Halbleiterspeicher 62 gespeichert werden kann, und überträgt diese Anzahl von hierarchischen Niveaus aus dem Pufferspeicher 60 in den entfernbaren Halbleiterspeicher 62. Der Selektor 61 für das hierarchische Niveau ist für eine Hochgeschwindig­ keitslese- und -schreiboperation geeignet, so daß er Daten von dem Pufferspeicher 60 in den entfernbaren Halbleiterspeicher 62 bei einer schnelleren Geschwin­ digkeit übertragen kann als diejenige, mit der die Daten ursprünglich in dem Pufferspeicher 60 gespei­ chert wurden. Vorzugsweise ist die Geschwindigkeit schnell genug, damit der Datentransfer in einer Zeit, die durchgeführt werden kann, die zu kurz ist, daß sie von dem Anwender der Vorrichtung bemerkt wird. Der Selektor 61 für das hierarchische Niveau teilt auch dem Generator 32 für das hierarchische Niveau die Anzahl der übertragenen Niveaus mit und der Gene­ rator 32 für den hierarchischen Code schreibt den entsprechenden hierarchischen Code in den entfernba­ ren Halbleiterspeicher 62 ein, wie zuvor erläutert wurde.
Um die aufgezeichneten Daten wiederzugeben, wird der hierarchische Code aus dem entfernbaren Halbleiter­ speicher 62 gelesen und der zweite Speicheradressen­ generator 65 wird benachrichtigt. Der zweite Spei­ cheradressengenerator 65 erzeugt die notwendigen Speicheradressen und der hierarchische Dekodierer 31 dekodiert die Daten bei diesen Adressen. Die nachfol­ genden Prozesse sind schon beschrieben worden.
Ein Vorteil der Vorrichtung nach Fig. 19 ist der, daß, nachdem die Daten in dem entfernbaren Halblei­ terspeicher 62 gespeichert wurden, dieser aus der Vorrichtung entfernt werden kann und andere entfern­ bare Halbleiterspeicher eingesetzt werden können und die gleichen Daten können nochmals übertragen werden. Dieses System ist nützlich für die Herstellung von Mehrfachkopien der Aufzeichnung. Die unterschiedli­ chen entfernbaren Halbleiterspeicher 62, die in die Vorrichtung eingesetzt werden, müssen nicht alle die gleiche Kapazität aufweisen. Der Selektor für das hierarchische Niveau 61 kann dazu ausgelegt sein, die Kapazität der entfernbaren Halbleiterspeicher 62 festzustellen und die Anzahl der übertragenen hierarchischen Niveaus entsprechend zu variieren. Die Vorrichtung kann somit für die Speicherung von digi­ talen Aufzeichnungen der gleichen Audiosignale bei unterschiedlichen Niveaus der Wiedergabegüte in ent­ fernbaren Halbleiterspeichern unterschiedlicher Kapa­ zitäten verwendet werden.
Ein anderer Vorteil der Vorrichtung nach Fig. 19 liegt darin, daß die Speicheradressensteuerung ein­ facher ist, da keine Überschreibnotwendigkeit gegeben ist. Es ist nicht nötig, komplexe Adressierungssche­ mata zu verwenden, wie diejenigen, die in den Spei­ chertabellen (2), (3) und (4) in Fig. 11 dargestellt sind.
Das in Fig. 19 dargestellte Schema ist kompatibel mit jedem der Hochgeschwindigkeitswiedergabemoden, die vorher beschrieben wurden. Zusätzlich kann der Selek­ tor 61 für das hierarchische Niveau im Falle der Ver­ wendung der Aufzeichnung mit variabler Rahmenlänge mit einem Modus versehen sein, indem er nur Rahmen mit mindestens einer gewissen minimalen Länge auf den entfernbaren Halbleiterspeicher 62 kopiert, wodurch stumme Bereiche der Aufzeichnung entfernt werden und weiterhin die Menge der Informationen, die in dem entfernbaren Halbleiterspeicher 62 gespeichert werden kann, erhöht wird.

Claims (38)

1. Verfahren zum Aufzeichnen von Audiosignalen in einen Halbleiterspeicher mit folgenden Schrit­ ten:
  • a) Digitalisieren eines Audiosignals zur Er­ zeugung von digitalisierten Audiodaten,
  • b) Kodieren der digitalisierten Audiodaten zur Erzeugung einer Mehrzahl von aufeinander­ folgenden hierarchischen Niveaus von Daten mit einem niedrigsten hierarchischen Ni­ veau, das zur Wiedergabe eines Audiosignals mit verringerter Wiedergabegüte geeignet ist, und mit mindestens einem anderen hierarchischen Niveau von Daten, wobei je­ des aufeinanderfolgende höhere Niveau zu­ sätzliche Daten für eine aufeinanderfolgen­ de höhere Wiedergabegüte aufweist,
  • c) Aufzeichnen der Daten in den hierarchischen Niveaus in den Halbleiterspeicher,
  • d) Fortfahren mit der Aufzeichnung, wenn der Halbleiterspeicher voll wird durch Über­ schreiben der schon in dem Speicher mit höchstem hierarchischen Niveau gespeicher­ ten Daten durch neue Daten mit niedrigerem Niveau und
  • e) Aufzeichnen eines Codes in den Halbleiter­ speicher, der die Anzahl der hierarchischen Niveaus angibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schritt (d) solange wiederholt wird, bis mindestens eine der folgenden zwei Beziehungen erfüllt ist:
  • d1) die Aufzeichnung des Audiosignals ist been­ det,
  • d2) nur die Daten des untersten hierarchischen Niveaus sind in dem Halbleiterspeicher ge­ speichert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das niedrigste hierarchische Niveau höherwertige Bits der digitalisierten Audiodaten und die aufeinanderfolgenden höheren hierarchi­ schen Niveaus aufeinanderfolgende weniger signi­ fikante Bits der digitalisierten Daten umfassen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die digitalisierten Audiodaten N-Bit Abtastwerte enthalten, wobei N eine positive gerade ganze Zahl ist und das niedrigste hierarchische Niveau N/2 höchstsignifikante Bits jedes Abtastwertes umfaßt und ein zweites hierarchisches Niveau N/2 wenig signifikante Bits jedes Abtastwertes enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß Schritt (g) folgende weitere Schritte umfaßt:
  • b1) Filtern der digitalisierten Daten, um eine Vielzahl von Subbändern der digitalisierten Audiodaten zu erzeugen und
  • b2) Zuordnen in jedem der Subbänder einer be­ stimmten Anzahl von höchstsignifikanten Bits zu den Daten des niedrigsten hierar­ chischen Niveaus, wobei weniger Bits in höherfrequenten Subbändern zugeordnet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß in jedem der Subbänder nicht zu dem niedrigsten Niveau zugeordnete Bits dem zweiten hierarchischen Niveau zugeordnet sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Daten des niedrigsten hierarchi­ schen Niveaus die lautesten Niedrigfrequenzkom­ ponenten des Audiosignals und Daten aufeinan­ derfolgender höherer hierarchischer Niveaus auf­ einanderfolgende weichere und höherfrequente Komponenten des Audiosignals darstellen.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schritt (b) folgende weitere Schritte umfaßt:
  • f1) Transformieren der digitalisierten Audio­ daten in Frequenzkoeffizienten,
  • f2) Auslassen von Frequenzkoeffizienten, die unterhalb der Hörschwelle liegen,
  • f3) Löschen von Frequenzkoeffizienten, die durch benachbarte stärkere Frequenzkoeffi­ zienten maskiert sind,
  • f4) Auswählen von Frequenzkoeffizienten für das niedrigste hierarchische Niveau, die in einer Frequenz-Schalldruckpegelebene in einem Bereich angeordnet sind, der durch eine Kurve mit einer bestimmten Maximalfre­ quenz und einem bestimmten minimalen Schalldruckpegel definiert ist,
  • f5) Auswählen von Frequenzkoeffizienten für aufeinanderfolgende höhere hierarchische Niveaus, die in der Frequenz-Schalldruckpe­ gelebene in durch Kurven definierten Berei­ chen angeordnet sind, die aufeinanderfol­ gend höhere maximale Frequenzen und aufein­ anderfolgend niedrigere minimale Schall­ druckpegel aufweisen, und
  • f6) Subtrahieren von Frequenzkoeffizienten, die für jedes aufeinanderfolgende höhere hierarchische Niveau ausgewählt sind, die­ jenigen Frequenzkoeffizienten, die auch für ein vorhergehendes hierarchisches Niveau ausgewählt wurden, so daß keine Frequenzko­ effizienten zwei hierarchischen Niveaus zugeordnet sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß Schritt (f1) die weiteren folgenden Schritte umfaßt:
  • g1) Filtern der digitalisierten Audiodaten zur Erzeugung einer Mehrzahl von Subbändern von digitalisierten Audiodaten, und
  • g2) Durchführen einer orthogonale Zeitbereich- Frequenzbereich-Transformation an den digi­ talisierten Audiodaten in jedem der Subbän­ der.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Transformation eine modifizierte diskrete Cosinustransformation ist.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß weitere Schritte vorgesehen sind:
  • h1) Aufteilen der Frequenzkoeffizienten in Gruppen, wobei jede Gruppe eine Größe auf­ weist, die abhängig von der Schärfe des menschlichen Gehörs bei Frequenzen in die­ ser Gruppe ist, und
  • h2) Kombinieren jeder Frequenzkoeffizienten­ gruppe in einen einzigen Wert.
12. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:
  • i1) Aufteilen der Frequenzkoeffizienten in Sub­ bändern,
  • i2) Zuordnen einer Anzahl von Bits zu jedem Subband, die abhängig von der Hörbarkeit der Frequenzen in diesem Subband ist, wo­ durch Bitzuordnungsinformationen erzeugt werden und
  • i3) Quantisieren der Frequenzkoeffizienten in jedem Subband entsprechend der Anzahl der dem Subband zugeordneten Bits, wodurch quantisierte Frequenzkoeffizienten erzeugt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bitzuordnungsinformation und die quantisierten Frequenzkoeffizienten in unter­ schiedlichen Bereichen des Halbleiterspeichers gespeichert werden.
14. Verfahren zum Aufzeichnen von Audiosignalen in einen Halbleiterspeicher, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • j) Digitalisieren eines Audiosignals zur Er­ zeugung von digitalisierten Audiodaten,
  • k) Kodieren der digitalisierten Audiodaten zur Erzeugung einer Mehrzahl von aufeinander­ folgenden hierarchischen Niveaus von Daten mit einem niedrigsten hierarchischen Ni­ veau, das zur Wiedergabe eines Audiosignals mit verringerter Wiedergabegüte geeignet ist, und mit mindestens einem anderen hierarchischen Datenniveau, wobei jedes aufeinanderfolgend höhere Niveau zusätzli­ che Daten für eine aufeinanderfolgend höhe­ re Wiedergabegüte aufweist,
  • l) Speichern der Daten der hierarchischen Ni­ veaus in einem Pufferspeicher,
  • m) Kopieren von so vielen hierarchischen Ni­ veaus von Daten aus dem Pufferspeicher in den Halbleiterspeicher, wie der Halbleiter­ speicher Platz hat und
  • n) Aufzeichnen eines Codes in den Halbleiter­ speicher, der angibt, wie viele hierarchi­ sche Niveaus kopiert wurden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Pufferspeicher eine ausreichende Kapazität aufweist, um alle hierarchischen Ni­ veaus von Daten zu speichern, selbst wenn nur Daten des niedrigsten Niveaus in dem Halbleiter­ speicher gespeichert werden können.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schritt (m) des Kopierens der Daten von dem Pufferspeicher in den Halbleiterspeicher bei einer höheren Geschwindigkeit als die vor­ hergehenden Schritte des Kodierens und Speicherns von Daten in den Pufferspeicher durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Halbleiterspeicher entfernbar ist.
18. Verfahren zur Wiedergabe von digitalisierten in Rahmen variabler Länge in einem Halbleiterspei­ cher gespeicherten Audiodaten mit folgenden Schritten:
  • p1) Auswählen von Rahmen, die mindestens eine gewisse minimale Länge aufweisen und
  • p2) Umwandeln der in den so ausgewählten Rahmen gespeicherten Daten in ein analoges Signal.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bitzuordnungsinformationen aus dem Halbleiterspeicher gelesen werden, um die Längen und Adressen der Rahmen zu bestimmen.
20. Verfahren zur Wiedergabe eines in Rahmen varia­ bler Länge in einem Halbleiterspeicher gespei­ cherten digitalen Audiosignals, wobei die Rahmen eine variable Datenmenge enthalten aber aufein­ anderfolgende Zeitabschnitte gleicher Dauer dar­ stellen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • q1) Auswählen jedes N-ten Rahmens, bei dem N eine ganze Zahl größer als eins ist und
  • q2) Umwandeln der in solcher Weise ausgewählten Rahmen gespeicherten Daten in ein analoges Signal.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bitzuordnungsinformation aus dem Halbleiterspeicher gelesen wird, um Längen und Adressen der Rahmen zu bestimmen.
22. Verfahren zur Hochgeschwindigkeitswiedergabe eines digitalen Audiosignals, das in unter­ schiedliche hierarchische Niveaus von Daten ko­ diert wurde, wobei ein niedrigstes hierarchi­ sches Niveau ausreichend Daten vorsieht, um das Audiosignal mit einem gewissen Grad an Wieder­ gabegüte zu reproduzieren und wobei aufeinand­ erfolgende höhere hierarchische Niveaus zusätz­ liche Daten für aufeinanderfolgende größere Wie­ dergabegüte vorsehen, gekennzeichnet durch fol­ gende Schritte:
  • r1) Erzeugen eines Taktsignals bei einer gewis­ sen Geschwindigkeit,
  • r2) Auswählen eines gewissen hierarchischen Niveaus entsprechend der Geschwindigkeit,
  • r3) Dekodieren der Daten des hierarchischen Niveaus bis zu und einschließlich dem ge­ wissen hierarchischen Niveau und
  • r4) Umwandeln der in Schritt (r3) dekodierten Daten in ein analoges Signal mit einer durch das Taktsignal gesteuerten Geschwin­ digkeit.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich­ net, daß das hierarchische Niveau im Schritt r2) ausgewählt wird, so daß so viel hierarchi­ sche Niveaus wie möglich in den Zeitbedingungen dekodiert werden, die durch die Geschwindigkeit des Taktsignals gegeben sind.
24. Vorrichtung zur Aufzeichnung eines Audiosignals in einen Halbleiterspeicher (14) und Wiedergabe des Audiosignals, gekennzeichnet durch
einen Analog/Digitalwandler (3) zum Umwandeln von Rahmen des Audiosignals zur Erzeugung von ersten digitalisierten Audiodaten (4),
einen Transformationsprozessor (5), der die er­ sten digitalisierten Audiodaten (4) empfängt,
zum Umwandeln der digitalisierten ersten Audio­ daten (4) in Frequenzkoeffizienten (6),
einen Bitzuordner (7), der die Frequenzkoeffi­ zienten (6) empfängt, zur Zuordnung von Bitan­ zahlen zu Subbändern, wodurch Bitzuordnungsin­ formationen (8) erzeugt werden,
einen Quantisierer (9), der Frequenzkoeffizien­ ten (6) empfängt, zum Begrenzen der Frequenzko­ effizienten (6) entsprechend der Bitzuordnungs­ informationen (8), wodurch Rahmen variabler Län­ ge von quantisierten Frequenzkoeffizienten (10) erzeugt werden,
ein Formatierer (11), der mit dem Quantisierer (9) und dem Bitzuordner (7) verbunden ist, zum Speichern der quantisierten Frequenzkoeffizien­ ten (10) und der Bitzuordnungsinformationen (8) in dem Halbleiterspeicher (14), und
einen Dekodierer (24) zum Auswählen von Rahmen variabler Länge aus dem Halbleiterspeicher (14) und zum Dekodieren der so ausgewählten Rahmen unterschiedlicher Länge zur Erzeugung von zwei­ ten digitalisierten Audiodaten und
einen Digital/Analogwandler (20), der die zwei­ ten digitalisierten Audiodaten von dem Dekodie­ rer (24) empfängt, um die zweiten digitalisier­ ten Audiodaten in ein Audiosignal umzuwandeln.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dekodierer (24) jeden N-ten Rahmen variabler Länge auswählt und dekodiert, wobei N eine positive ganze Zahl ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dekoder (24) Rahmen variabler Länge auswählt und dekodiert, die mindestens eine bestimmte minimale Länge aufweisen.
27. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bitzuordner (7) umfaßt:
einen Subbandenergieberechner (25) zum Berechnen eines mittleren Energiepegels in jedem der Sub­ bänder,
einen Berechner (26) zum Berechnen eines zuläs­ sigen Rauschpegels in jedem der Subbänder und
einen Bitzuordnungsrechner (27) zum Vergleichen des mittleren Energiepegels mit dem zulässigen Rauschpegel und Zuordnen einer Anzahl von Bits entsprechend dem Unterschied zwischen ihnen.
28. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
ein Rahmenlängenberechner, der Bitzuordnungsin­ formationen (8) zur Berechnung der Rahmenlänge daraus empfängt und
ein Schreibspeicheradressengenerator (13) vor­ gesehen, der mit dem Rahmenlängenberechner (12) verbunden ist und Speicheradressen entspre­ chend der Rahmenlänge erzeugt.
29. Vorrichtung zum Aufzeichnen eines Audiosignals in einen Halbleiterspeicher (14) und zur Wieder­ gabe des Audiosignals,
gekennzeichnet durch,
einen Analog/Digitalwandler (3) zum Umwandeln des Audiosignals in erste digitalisierte Audio­ daten (4),
einen hierarchischen Kodierer (30) zum Kodieren der ersten digitalisierten Audiodaten (4) zur Erzeugung einer Vielzahl von Daten in aufeinan­ derfolgend hierarchischen Niveaus mit einem niedrigsten hierarchischen Niveau, das zur Wie­ dergabe eines Audiosignals mit verringerter Wie­ dergabegüte geeignet ist, und mit mindestens einem anderen hierarchischen Niveau von Daten, wobei jedes aufeinanderfolgend höhere Niveau zusätzliche Daten für aufeinanderfolgend höhere Wiedergabegüte aufweist, und zum Schreiben der Daten der hierarchischen Niveaus in den Halblei­ terspeicher (14),
einen Speicheradressengenerator (33), der mit dem hierarchischen Kodierer (30) verbunden ist und Speicheradressen erzeugt, derart, daß, wenn der Halbleiterspeicher (14) voll wird, die Auf­ zeichnung durch Überschreiben der schon in dem Halbleiterspeicher (14) mit höchstem hierarchi­ schen Niveau gespeicherten Daten durch neue Da­ ten mit niedrigerem Niveau fortgesetzt wird,
einen Generator (32) für einen hierarchischen Code, der mit dem Speicheradressengenerator (33) verbunden ist, zur Aufzeichnung eines Codes in den Halbleiterspeicher (14), der angibt, wie viele hierarchische Niveaus darin gespeichert sind,
einen Leser (34) für den hierarchischen Code,
einen hierarchischen Dekodierer (31), der mit dem Halbleiterspeicher (14) verbunden ist, zum Lesen der hierarchischen Niveaus von Daten bis zu einem Niveau, der durch den Code angegeben wird und zum Dekodieren der so gelesenen Daten, um zwei digitalisierte Audiodaten zu erzeugen, und
einen Digital/Analogwandler (20), der die zwei­ ten digitalisierten Audiodaten von dem hierar­ chischen Dekodierer (31) empfängt, um die zwei­ ten digitalisierten Audiodaten in ein Audiosi­ gnal umzuwandeln.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der hierarchische Kodierer (30) umfaßt:
ein Subbandanalysefilter (36) zum Filtern der ersten digitalisierten Audiodaten (4) und zur Erzeugung einer Vielzahl von Subbändern von di­ gitalisierten Audiodaten,
eine Mehrzahl von Transformationsprozessoren (38) zum Umwandeln der Subbänder von digitali­ sierten Audiodaten in Frequenzkoeffizienten,
einen Frequenzgruppierer (39) zum Aufteilen der Frequenzkoeffizienten in Gruppen und zum Kombi­ nieren der Frequenzkoeffizienten in jeder Gruppe in einen einzigen Wert,
einen Bitzuordner (41), der mit dem Frequenzko­ pierer (39) verbunden ist, zum Zuordnen einer Anzahl von Bits zu jedem Subband, wodurch Bit­ zuordnungsinformationen erzeugt werden,
einen hierarchischen Quantisierer (40), der von dem Frequenzgruppierer (39) ausgegebene Werte empfängt und die Werte in hierarchische Niveaus klassifiziert und
einen Formatierer (43), der mit dem hierarchi­ schen Quantisierer (40) und dem Bitzuordner (41) verbunden ist, zum Aufzeichnen der Werte der hierarchischen Niveaus und der Bitzuordnungsin­ formationen in den Halbleiterspeicher (14).
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Blockgrößenkontroller (37) vorgesehen ist, der mit dem Subbandanalysefilter (36) verbunden ist und die Größe der durch die Vielzahl von Transformationsprozessoren (38) umgewandelten Datenblöcke spezifiziert.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein mit dem Frequenzgruppierer (39) und dem Formatierer (43) verbundener Maß­ stabsfaktorgenerator (42) vorgesehen ist zur Erzeugung von Maßstabsfaktoren, derart, daß die von dem hierarchischen Quantisierer (40) ausge­ gebenen Werte ohne den Verlust von signifikanten Bits gespeichert werden können.
33. Vorrichtung nach Anspruch 29, weiterhin gekenn­ zeichnet durch:
einen Taktgenerator (35) zum Erzeugen von Takt­ signalen,
einen Taktteiler (49), der mit dem Taktgenerator (35) verbunden ist, und der die Taktsignale ent­ sprechend einem auswählbaren Teilungsverhältnis teilt und die geteilten Taktsignale dem Digital/Analogwandler liefert,
einen Geschwindigkeitsschalter (50), der mit dem Taktteiler (49) zur Auswahl des Teilungsverhält­ nisses verbunden ist, und
einen Selektor (48) für das hierarchische Ni­ veau, der mit dem Taktteiler (49) verbunden ist, und ein hierarchisches Niveau entsprechend dem Teilungsverhältnis auswählt und darüber den hierarchischen Dekoder (34) benachrichtigt, wo­ durch der hierarchische Dekoder (34) nur die Daten der hierarchischen Niveaus bis zu dem durch den Selektor (48) ausgewählten hierarchi­ schen Niveau dekodiert.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Selektor (48) für das hierarchische Niveau ein hierarchisches Niveau entsprechend einer Verarbeitungsgeschwindigkeit des hierarchischen Dekodierers (34) und dem Tei­ lungsverhältnis auswählt.
35. Vorrichtung zum Aufzeichnen von Audiosignalen in einen Halbleiterspeicher (62), gekennzeichnet durch
einen Analog/Digitalwandler (3) zum Umwandeln des Audiosignals in digitalisierte Audiodaten (4),
einen hierarchischen Kodierer (30) zum Kodieren der digitalisierten Audiodaten zur Erzeugung von Daten in einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden hierarchischen Niveaus mit einem niedrigsten hierarchischen Niveau, das zur Wiedergabe eines Audiosignals mit verringerter Wiedergabegüte geeignet ist und mit mindestens einem anderen hierarchischen Niveau von Daten, wobei jedes aufeinanderfolgend höhere Niveau zusätzliche Daten für aufeinanderfolgend höhere Wiedergabe­ güte aufweist,
einen Pufferspeicher (60), der mit dem hierar­ chischen Kodierer (30) verbunden ist, zur Spei­ cherung der Daten der hierarchischen Niveaus, die durch den hierarchischen Kodierer (30) er­ zeugt werden,
einen Speicheradressengenerator (63), der mit dem Pufferspeicher (60) verbunden ist und der Adressen erzeugt, bei denen die Daten der hierarchischen Niveaus gespeichert werden, einen Datengrößenberechner (64), der mit dem Speicheradressengenerator (63) verbunden ist,
und der die in dem Pufferspeicher (60) gespei­ cherte Datenmenge berechnet,
einen Selektor (61) für ein hierarchisches Ni­ veau, der mit dem Datengrößenberechner (64) ver­ bunden ist, und der die Anzahl der hierarchi­ schen Niveaus von Daten, die in dem Halbleiter­ speicher (62) gespeichert werden können, be­ stimmt, und der die Anzahl der so bestimmten hierarchischen Niveaus von Daten aus dem Puffer­ speicher (60) in den Halbleiterspeicher (62) kopiert, und
einen Generator (32) für einen hierarchischen Code, der mit dem Selektor für das hierarchische Niveau verbunden ist, zur Aufzeichnung eines Codes in dem Halbleiterspeicher (62), der an­ gibt, wie viele hierarchische Niveaus dann ge­ speichert sind.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Halbleiterspeicher (62) ent­ fernbar ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Selektor (61) für ein hierarchisches Niveau Daten von dem Pufferspei­ cher (60) in den zweiten Halbleiterspeicher (62) bei einer schnelleren Geschwindigkeit kopiert als diejenige Geschwindigkeit, mit der die Daten in den Pufferspeicher (60) gespeichert wurden.
38. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pufferspeicher (60) eine aus­ reichende Kapazität aufweist, um alle die hierarchischen Niveaus von Daten zu speichern, selbst wenn der Halbleiterspeicher (62) nur die Daten des niedrigsten hierarchischen Niveaus speichern kann.
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