DE4313175A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung von Audiosignalen in einen Halbleiterspeicher - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung von Audiosignalen in einen HalbleiterspeicherInfo
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- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
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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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4345252A DE4345252B4 (de) | 1992-04-20 | 1993-04-19 | Verfahren zur Wiedergabe von digitalisierten Audiodaten aus einem Halbleiterspeicher |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9964792 | 1992-04-20 | ||
JP19846492 | 1992-07-24 | ||
JP19846392 | 1992-07-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4313175A1 true DE4313175A1 (de) | 1993-10-21 |
DE4313175C2 DE4313175C2 (de) | 1998-04-09 |
Family
ID=27309006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4313175A Expired - Fee Related DE4313175C2 (de) | 1992-04-20 | 1993-04-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen von Audiosignalen in einen Speicher mit direktem Zugriff |
Country Status (2)
Country | Link |
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DE (1) | DE4313175C2 (de) |
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