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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ton-Codier-/Decodiervorrichtung
und insbesondere eine Ton-Codier-/Decodiervorrichtung, die höhere Tonqualität als die
Qualität
ermöglicht,
die durch DVD-Video-Standard ermöglicht
wird. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine DVD zum Aufzeichnen/Wiedergeben
von Toninformationen durch Hinzufügen einer Aufzeichnungseinrichtung
zu einer Ton-Codiervorrichtung und Hinzufügen einer Leseeinrichtung zu
einer Ton-Decodiervorrichtung.
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Es
gibt verschiedene Kompressionsverfahren zum effizienten Übertragen
bzw. Senden und Speichern von Informationen, wie beispielsweise Bild-
oder Tondaten, die in ein Verfahren zum verlustlosen Codieren, bei
dem wiederhergestellte Daten die gleichen sind wie Ursprungsdaten,
die nicht komprimiert sind, und ein verlustbehaftetes Verfahren zum
verlustlosen Codieren klassifiziert, bei dem es durch Kompression
und Wiederherstellung zu Datenverlust kommt. Das Verfahren zum verlustlosen
Codieren und das verlustbehaftete Verfahren zum Codieren werden
verwendet, um ein qualitativ hochwertiges Tonsignal bereitzustellen.
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EP 0 798 866 A2 offenbart
eine Toncodiervorrichtung, die das empfangene digitale Tonsignal
in ein niederfrequentes Signal und ein hochfrequentes Signal trennt.
D1 offenbart des Weiteren eine Einrichtung zum verlustlosen Codieren,
die das Hochfrequenz-Signal bearbeitet.
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Ein
vorhandenes verlustloses Verfahren zum Codieren variiert normalerweise
eine Kompressionsrate entsprechend den Dateneigenschaften und komprimiert
Daten entsprechend der variierten Kompressionsrate. Dadurch wird
eine Übertragungsrate von
Bitströmen,
die durch Kompression erzeugt werden, nicht konsistent. Das verlustlose
Verfahren zum Codieren kann eine Bitrate nicht auf einen konstanten
Wert beschränken.
Dementsprechend kommt es, wenn eine Bitrate zwangsweise beschränkt wird,
zu einem Verlust an Informationen aufgrund der begrenzten Bitrate.
Das heißt,
eine konstante Bitrate ergibt keine verlustlosen Informationen.
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Ein
vorhandenes verlustbehaftetes Verfahren zum Codieren, bei dem Psycho-Akustik
verwendet wird, analysiert des Weiteren ein Ton-Signal, um einen
nicht benötigten
Ab schnitt und ein Verlustelement der Daten zu entfernen und eine
Genauigkeit für
ein weniger signifikantes Signal zu verringern, und komprimiert
das Ton-Signal auf Basis der Analyse. Das verlustlose Verfahren
zum Codieren kann ein Signal mit einer konstanten Bitrate komprimieren.
Da sich jedoch ein Signal vor der Komprimierung von einem Signal
unterscheidet, das durch Wiedergabe eines komprimierten Signals
erzielt wird, ist es schwierig, ein Tonsignal als ein qualitatives
hochwertiges Tonsignal wiederzugeben. Insbesondere wenn ein Tonsignal über alle
Bänder
des Tonsignals unter Verwendung von Psycho-Akustik komprimiert wird, kommt
es, auch wenn eine ausreichende Bitrate gegeben ist, selbst in einem
Grundband, zu dem Informationen gehören, die unter Berücksichtigung
einer physiologischen Wahrnehmung verlustlos gesendet werden sollten,
zu Informationsverlust.
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Um
die oben aufgeführten
Probleme zu lösen
oder zu verringern, besteht ein Ziel von Ausführungen der vorliegenden Erfindung
darin, eine Codiervorrichtung zum Komprimieren eines qualitativ hochwertigen
Tonsignals mit einer konstanten Bitrate unter Verwendung einer Kombination
eines psycho-akustischen Verfahrens zum Codieren, bei dem es sich
um ein existierendes verlustbehaftetes Verfahren zum Codieren handelt,
und einem existieren Verfahren zum verlustlosen Codieren, zu schaffen.
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Ein
weiteres Ziel von Ausführungen
der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Decodiervorrichtung
zum Wiederherstellen eines mit der oben genannten Codiervorrichtung
codierten Audio-Signals zu schaffen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ton-Codiervorrichtung
geschaffen, die umfasst:
eine Trenneinrichtung, die ein digitales
Tonsignal empfängt
und das empfangene digitale Tonsignal in ein erstes Tonsignal und
ein zweites Tonsignal trennt; und eine Einrichtung zum verlustlosen
Codieren; dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung so eingerichtet
ist, dass sie das empfangene digitale Tonsignal in das erste Tonsignal,
das zu einem ersten Bereich gehört,
und das zweite Tonsignal trennt, das zu einem zweiten Bereich gehört, wobei
der gesamte Tonbereich, der durch das empfangene Tonsignal dargestellt
wird, in den ersten und den zweiten Bereich geteilt ist; die Einrichtung
zum verlustlosen Codieren so eingerichtet ist, dass sie das erste
Tonsignal verlustlos codiert und einen ersten Bitstrom sowie eine
erste Bitrate ausgibt, die der erste Bitstrom aufweist, der aus
dem verlustlosen Codieren resultiert; und die Vorrichtung eine psychoakustische
Codiereinrichtung zum psychoakustischen Codieren des zweiten Tonsignals und
zum Ausgeben eines zweiten Bitstroms sowie einer zweiten Bitrate,
die der zweite Bitstrom aufweist, umfasst, wobei die zweite Bitrate eine
Differenz zwischen einer vorgegebenen Bitrate und der ersten Bitrate
ist.
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Vorzugsweise
ist das digitale Tonsignal ein lineares Puls-Code-Modulations (PCM)-Tonsignal.
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Der
erste Bereich kann ein Bereich sein, zu dem Toninformationen gehören, die
ohne jeglichen Verlust hinsichtlich der physiologischen Wahrnehmung
gesendet bzw. übertragen
werden sollten, und der zweite Bereich ist ein Tonsignalbereich,
der nicht zu dem ersten Bereich gehört.
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Vorzugsweise
können
der erste und der zweite Bereich erzeugt werden, indem das gesamte Frequenzband,
das durch das empfangene digitale Tonsignal eingenommen wird, in
zwei Bereiche geteilt wird, wobei der erste Bereich ein vergleichsweise niedriges
Frequenzband ist und der zweite Bereich ein vergleichsweise hohes
Frequenzband ist.
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Der
erste Bereich kann ein Frequenzband einschließen, das Ton darstellt, der
dem DVD-Video-Standard entspricht, und der zweite Bereich kann ein
Frequenzband einschließen,
das einen Ton höherer
Qualität
als der des DVD-Video-Standards darstellt.
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Der
erste und der zweite Bereich können
erzeugt werden, indem alle Tonkanäle entsprechend dem DVD-Video-Standard
in zwei Teile geteilt werden.
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Der
erste und der zweite Bereich können
erzeugt werden, indem sowohl das gesamte Frequenzband als auch alle
Kanäle,
die durch das empfangene Tonsignal eingenommen werden, in zwei Teile
geteilt werden, wobei der erste Bereich zu einem vergleichsweise
niedrigeren Frequenzband und einem Teil der Kanäle gehört und der zweite Bereich zu
einem vergleichsweise höheren
Frequenzband und den anderen Kanälen
gehört.
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Vorzugsweise
schließt
der erste Bereich ein Frequenzband ein, das Ton darstellt, der dem DVD-Video-Standard
entspricht, und der zweite Bereich schließt ein Frequenzband ein, das
einen Ton höherer
Qualität
als der des DVD-Video-Standards darstellt.
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Die
Einrichtung zum verlustlosen Codieren erfasst vorzugsweise die erste
Bitrate zu jedem vorgegebenen Zeitintervall und gibt sie aus, und
die psycho-akustische Codiereinrichtung codiert das zweite Tonsignal
entsprechend dem ersten Tonsignal, das zur Er fassung der ersten
Bitrate verwendet worden ist, so dass das zweite Tonsignal die zweite
Bitrate hatte.
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Die
Ton-Codiervorrichtung kann des Weiteren eine Formatiereinheit zum
Formatieren des ersten und des zweiten Bitstroms zu Bitströmen mit
den vorgegebenen Bitraten umfassen.
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Die
Ton-Codiervorrichtung kann des Weiteren eine Aufzeichnungseinrichtung
zum Aufzeichnen des von der Formatiereinheit ausgegebenen Bitstroms
auf der DVD umfassen.
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Die
Ton-Codiervorrichtung kann des Weiteren eine Aufzeichnungseinrichtung
zum Aufzeichnen des ersten Bitstroms in einem Ton-Aufzeichnungsbereich,
der durch den DVD-Video-Standard
definiert wird, und zum Aufzeichnen des zweiten Bitstroms in einem
Ton-Aufzeichnungsbereich umfassen, der nicht durch den DVD-Video-Standard
definiert wird, wenn der erste Bitstrom Toninformationen entsprechend
dem DVD-Video-Standard enthält
und der zweite Bitstrom Toninformationen zum Bereitstellen eines
Tons höherer
Qualität
als der des DVD-Video-Standards enthält.
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Des
Weiteren wird ein Ton-Decodiervorrichtung geschaffen, die umfasst:
einen
Eingangsanschluss zum Empfangen eines digitalen Tonsignals; und
eine Einrichtung zum verlustlosen Decodieren; dadurch gekennzeichnet,
dass der Eingangsanschluss so eingerichtet ist, dass er einen ersten
Bitstrom, der durch verlustloses Codieren eines digitalen Tonsignals
erzeugt wird, das zu einem ersten Bereich gehört, und einen zweiten Bitstrom empfängt, der
durch psychoakustisches Codieren eines digitalen Tonsignals erzeugt
wird, das zu einem zweiten Bereich gehört, wobei die Summe einer ersten
Bitrate, die der erste Bitstrom aufweist, und einer zweiten Bitrate,
die der zweite Bitstrom aufweist, eine vorgegebene Bitrate ist und
der gesamte Tonbereich in den ersten und den zweiten Bereich geteilt
ist, die Einrichtung zum verlustlosen Decodieren so eingerichtet
ist, dass sie den über
den Eingangsanschluss empfangenen ersten Bitstrom verlustlos decodiert und
so ein erstes Tonsignal erzeugt, das zu dem ersten Bereich aller
Tonbereiche gehört;
die Einrichtung eine psychoakustische Decodiereinrichtung zum psychoakustischen
Decodieren des über
den Eingangsanschluss empfangenen zweiten Bitstroms und damit zum
Erzeugen des zweiten Tonsignals umfasst, das zu dem zweiten Bereich
von allen Tonbereichen gehört;
und eine Kombiniereinrichtung zum Kombinieren des ersten und des
zweiten Tonsignals sowie zum Ausgeben des kombinierten Ergebnisses.
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Der
erste Bereich ist vorzugsweise ein Bereich, zu dem Toninformationen
gehören,
die hinsichtlich physiologischer Wahrnehmung ohne jeglichen Verlust
gesendet werden sollten und der zweite Bereich ist vorzugsweise
ein Tonsignalbereich, der nicht zu dem ersten Bereich gehört.
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Der
erste und der zweite Bereich werden vorzugsweise erzeugt, indem
das gesamte Frequenzband, das durch das empfangene digitale Tonsignal eingenommen
wird, in zwei Teile geteilt wird, wobei der erste Bereich ein vergleichsweise
niedriges Frequenzband ist und der zweite Bereich ein vergleichsweise
hohes Frequenzband ist.
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Vorzugsweise
schließt
der erste Bereich ein Frequenzband ein, das Ton darstellt, der dem DVD-Video-Standard
entspricht, und der zweite Bereich schließt ein Frequenzband ein, das
einen Ton höherer
Qualität
als der des DVD-Video-Standards darstellt.
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Der
erste und der zweite Bereich können
erzeugt werden, indem alle Tonkanäle entsprechend dem DVD-Video-Standard
in zwei Teile geteilt werden.
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Der
erste und der zweite Bereich können
erzeugt werden, indem sowohl das gesamte Frequenzband als auch alle
Kanäle,
die durch das empfangene Tonsignal eingenommen werden, in zwei Teile
geteilt werden, wobei der erste Bereich zu einem vergleichsweise
niedrigeren Frequenzband und einem Teil der Kanäle gehört und der zweite Bereich zu
einem vergleichsweise höheren
Frequenzband und den anderen Kanälen
gehört.
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Der
erste Bereich schließt
vorzugsweise ein Frequenzband ein, das Ton darstellt, der dem DVD-Video-Standard
entspricht, und der zweite Bereich schließt ein Frequenzband ein, das
einen Ton höherer
Qualität
als der des DVD-Video-Standards darstellt.
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Die
Vorrichtung kann des Weiteren eine Leseeinrichtung zum Lesen des
ersten und des zweiten Bitstroms von der DVD umfassen, wobei der
erste Bitstrom, der die Toninformationen entsprechend dem DVD-Video-Standard
enthält,
in dem Ton-Aufzeichnungsbereich aufgezeichnet wird, der durch den
DVD-Video-Standard definiert wird, und der zweite Bitstrom, der
die Toninformationen zum Bereitstellen des Tons höherer Qualität als der
des DVD-Video-Standards enthält,
in dem Ton-Aufzeichnungsbereich, der nicht durch den DVD-Video-Standard
definiert wird, und zum Zuführen
des gelesenen Ergebnisses zu dem Eingangsanschluss.
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Die
Ton-Decodiervorrichtung kann des Weiteren umfassen:
eine Leseeinrichtung
zum Lesen eines einzelnen Bitstrom von der DVD, wobei der erste
Bitstrom, der die Toninformationen entsprechend dem DVD-Video-Standard
enthält,
und der zweite Bitstrom, der die Toninformationen zum Bereitstellen
des Tons höherer
Qualität
als der des DVD-Video-Standards enthält, in Form des einzelnen Bitstroms
aufgezeichnet werden; und eine Trenneinrichtung zum Trennen des ersten
und des zweiten Bitstroms aus dem von der Leseeinrichtung gelesenen
einzelnen Bitstrom und zum Zuführen
des getrennten Ergebnisses zu dem Eingangsanschluss.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie Ausführungen derselben umgesetzt
werden können,
wird im Folgenden als Beispiel auf die beigefügten schematischen Zeichnung Bezug
genommen, wobei:
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1 eine
Ansicht ist, die ein Beispiel darstellt, bei dem der gesamte Tonbereich
in einen Grundbereich und einen erweiterten Bereich unterteilt ist;
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2 ein
Blockschaltbild ist, das eine Codiervorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
graphische Ansicht ist, die der Erläuterung der Variation von Bitraten
der mit der Vorrichtung in 2 codierten
Bitströme
dient, und
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4 ein
Blockschaltbild ist, das eine Decodiervorrichtung zeigt, die der
Vorrichtung in 2 entspricht.
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Eine
bevorzugte Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Ein
Tonsignal-Bereich ist in einen Grundbereich und einen erweiterten
Bereich unterteilt. Das Tonsignal, das zu dem Grundbereich gehört, wird verlustlos
codiert und decodiert und das Tonsignal, das zu dem erweiterten
Bereich gehört,
wird psycho-akustisch codiert und decodiert. Der Grundbereich ist
ein Gebiet, zu dem ein Tonsignal gehört, das hinsichtlich physiologischer
Wahrnehmung signifikanter ist und zu dem Informationen gehören, die ohne
jeglichen Verlust physiologischer Wahrnehmung gesendet werden sollten.
Der erweiterte Bereich ist ein Gebiet, zu dem ein Tonsignal gehört, das vergleichsweise
weniger signifikant ist. 1 zeigt einen Fall, in dem ein
Bereich auf Basis beider Kanäle
und Abtastfrequenzen für
den Einsatz in der Ausführung
in der vorliegenden Erfindung unterteilt ist. Der gesamte Tonbereich
wird durch 6 Kanäle
und eine Abtastfrequenz von 192 KHz dargestellt und ist in einen
Grundbereich sowie einen erwei terten Bereich unterteilt. Der Grundbereich
wird durch 3 Kanäle,
so beispielsweise einen vorderen linken Kanal, einen vorderen rechten
Kanal und einen vorderen mittleren Kanal von den 6 Kanälen, sowie
durch eine Abtastfrequenz von 96 KHz definiert. Der erweiterte Bereich
wird durch die 3 anderen Kanäle,
so beispielsweise einen vorderen oberen Kanal, einen hinteren linken
Kanal und einen hinteren rechten Kanal von den 6 Kanälen und
durch eine Abtastfrequenz definiert, die größer ist als 96 KHz und kleiner
als 192 KHz. Daher kann eine Bereichsunterteilung für den DVD-Video-Standard
verwendet werden, der eine Abtastfrequenz von 96 KHz und eine Vielzahl
von Tonkanälen
verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf die
oben beschriebene Bereichsunterteilung begrenzt. So kann die oben
beschriebene Unterteilung in Bereiche auf Basis verschiedener Audio-Spezifikationen
variiert werden, die im DVD-Video-Standard eingesetzt werden. Wenn
beispielsweise der Grundbereich ein vergleichsweise niedrigeres
Frequenzband unter allen Frequenzbändern eines Tonsignals ist,
wird der erweiterte Bereich ein vergleichsweise höheres Frequenzband.
Wenn der Grundbereich ein Frequenzband ist, das Ton darstellt, der
dem DVD-Video-Standard entspricht, wird der erweiterte Bereich ein
Frequenzband, das Ton darstellt, der eine höhere Qualität als die des DVD-Video-Standards
hat. Der Grundbereich und der erweiterte Bereich können erzeugt
werden, indem lediglich alle Audio-Kanäle entsprechend dem DVD-Video-Standard in zwei
Teile geteilt werden.
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2 ist
ein Blockschaltbild, das ein Codiervorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt. In 2 wird ein externes
digitales Audiosignal in eine Eingangs-Trenneinrichtung 21 eingegeben.
Ein allgemeines lineares Puls-Code-Modulations
(PCM)-Verfahren erzeugt ein digitales Audiosignal, das einem analogen Audiosignal
entspricht. So wird im Folgenden ein Fall beschrieben, in dem ein
lineares PCM-Tonsignal in die Eingangs-Trenneinrichtung 21 eingegeben
wird. Die Eingangs-Trenneinrichtung 21 teilt das von außen eingegebene
lineare PCM-Tonsignal in ein Tonsignal, das zu dem Grundbereich
gehört,
und ein Tonsignal, das zu dem erweiterten Bereich gehört und gibt
ein Tonsignal des Grundbereichs an eine Einrichtung zum verlustlosen
Codieren 23 aus, und ein Tonsignal des erweiterten Bereiches
an eine Einrichtung zum psycho-akustischen Codieren 25 aus. Die
Einrichtung zum verlustlosen Codieren 23 codiert das empfangene
Grundbereich-Tonsignal unter Verwendung eines existierenden Verfahrens
zum verlustlosen Codieren bzw. mehrerer Verfahren. Das heißt, die
Einrichtung zum verlustlosen Codieren 23, codiert das Tonsignal
des Grundbereichs so, dass eine Bitrate Blossless(t)
bei verlustloser Codierung kleiner ist als eine vorgegebene Gesamt-Bitrate
Btotal(t). Die existierenden Verfahren zum
verlustlosen Codieren erzeugen komprimierte und wiederhergestellte Tonsignale,
die die gleichen sind, wie die ursprünglichen Tonsignale, die nicht
codiert sind, und sie sind dem Fachmann bekannt. So wird die detaillierte
Beschreibung derselben weggelassen. Die Einrichtung zum verlustlosen
Codieren 23 gibt das durch das verlustlose Codieren gewonnene
Tonsignal in Form eines Bitstroms aus. Die Einrichtung zum verlustlosen Codieren 23 führt des
Weiteren die Bitrate Blossless(t) bei verlustloser
Codierung, die eine Bitrate des verlustlos codierten Bitstroms darstellt,
der Einrichtung zum psycho-akustischen Codieren 25 zu.
Das heißt, die
Einrichtung zum verlustlosen Codieren 23 berechnet die
Bitrate Blossless(t) bei verlustloser Codierung
zu jedem vorgegebenen Zeitintervall und gibt die berechnete Bitrate
Blossless(t) bei verlustloser Codierung
an der Einrichtung zum psychoakustischen Codieren 25 aus.
In einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung berechnet die Einrichtung zum verlustlosen
Codieren 23 die Bitrate Blossless(t)
bei verlustloser Codierung und gibt sie in Einheiten von jeweils 100
ms aus. Des Weiteren ist, berücksichtigt
man eine Verzögerung
einer Tonsignal-Verarbeitung, dem Fachmann bekannt, dass die Einrichtung
zum verlustlosen Codieren 23 ein Intervall des Berechnens und
Ausgebens der Bitrate Blossless(t) bei verlustloser Codierung
variiert. Daher kann die Einrichtung zum verlustlosen Codieren 23 die
Bitrate Blossless(t) bei verlustloser Codierung
in Einheiten eines vorgegebenen Rahmens berechnen und ausgeben.
In diesem Fall ist eine Länge
eines Rahmens eine Rahmenlänge des
Verfahrens zum verlustlosen Codieren oder des Verfahrens zum psycho-akustischen
Codieren.
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Die
Einrichtung zum psycho-akustischen Codieren 25 berechnet
eine Bitrate Blossy(t) bei psycho-akustischer
Codierung, die sich auf das Tonsignal des erweiterten Bereiches
bezieht, das von der Eingans-Trenneinrichtung 21 empfangen
wird, auf Basis der von der Einrichtung zum verlustlosen Codieren 23 zugeführten Bitrate
Blossless(t) bei verlustloser Codierung.
Das heißt,
die Einrichtung zum psycho-akustischen Codieren 25 berechnet
eine Differenz zwischen einer gespeicherten vorgegebenen Gesamt-Bitrate
Btotal(t) und der von der Einrichtung zum
verlustlosen Codieren 23 zugeführten Bitrate Blossless(t)
bei verlustloser Codierung und bestimmt die Differenz als die Bitrate
Blossy(t) bei psycho-akustischer Codierung. Dabei ist die
vorgegebene Gesamt-Bitrate Btotal(t) die
maximale Bitrate des von der Vorrichtung in 2 ausgegebenen
Bitstroms. Die Einrichtung zum psycho-akustischen Codieren 25 führt psycho-akustische
Codierung des von der Eingangs-Trenneinrichtung 21 zugeführten Tonsignals des
erweiterten Bereiches entsprechend der bestimmten Bitrate Blossy(t) bei psycho-akustischer Codierung
durch. Es gibt verschiedene Verfahren wie beispielsweise Dolby,
AC-3, MPEG-1, MPEG-2 und DTS als die existierenden Verfahren zum
psycho-akustischen Codieren. Von ihnen können die Verfahren, die verwendet
werden können,
um einen Ton mit höherer
Qualität
als der durch den DVD-Video-Standard gebotenen Qualität bereitzustellen, oder
die Verfahren, die verwendet werden können, um einen Ton hoher Qualität, der im
Wesentlichen der gleiche wie PCM ist, bereitzustellen, in der Einrichtung
zum psycho-akustischen Codieren 25 verwendet werden. Die
Einrichtung zum psycho-akustischen Codieren 25 gibt das
psycho-akustisch codierte Audiosignal in Form eines Bitstroms aus.
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Eine
Formatiereinheit 27 formatiert den von der Einrichtung
zum verlustlosen Codieren 23 ausgegebenen verlustlos codierten
Bitstrom und den von der Einrichtung zum psychoakustischen Codieren 25 ausgegebenen
psycho-akustischen Bitstrom entsprechend einem vorgegebenen Format
zu einem einzelnen Bitstrom und gibt den formatierten Bitstrom als
einen Ausgangs-Bitstrom aus. Der von der Formatiereinheit 27 ausgegebene
Bitstrom hat eine konstante Bitrate und hat einen Wert, der der
gleiche ist, wie der der oben beschriebenen Gesamt-Bitrate Btotal(t).
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3 zeigt
eine Variation der Bitrate Blossless(t)
bei verlustloser Codierung und der Bitrate Blossy(t)
bei psycho-akustischer Codierung mit der Vorrichtung in 2 in
der Gesamt-Bitrate
Btotal(t). Wenn die Bitrate Blossless(t)
bei verlustloser Codierung variiert wird, verwendet die Vorrichtung
in 2 wie in 3 dargestellt,
die Gesamt-Bitrate, die für
das verlustlose Codieren und das psycho-akustische Codieren zulässig ist
und behält
dabei die Gesamt-Bitrate Btotal(t) als konstanten
Wert bei. So können,
wenn der durch die Vorrichtung in 2 codierte
Ton-Bitstrom verwendet wird, Toninformationen leicht auf einem Aufzeichnungsmedium
aufgezeichnet werden.
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4 ist
ein Blockschaltbild, das eine Decodiereinrichtung zum Wiederherstellen
eines digitalen Audiosignals unter Verwendung des durch die Codiervorrichtung
in 2 erzeugten Bitstroms. In 4 trennt
eine inverse Formatiereinheit 41 den empfangenen Bitstrom
in einen verlustlos codierten Bitstrom und einen psycho-akustisch
codierten Bitstrom zu dem der in 2 dargestellten
Formatiereinheit 27 über
einen inversen Prozess. Von den durch die inverse Formatiereinheit 41 getrennten
Bitströmen
wird der verlustlos codierte Bitstrom in eine Einrichtung zum verlustlosen
Decodieren 43 eingegeben, und der psycho-akustisch codierte
Bitstrom wird in eine Einrichtung zum psychoakustischen Decodieren 45 eingegeben.
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Die
Einrichtung zum verlustlosen Decodieren 43 führt eine
zu der Einrichtung zum verlustlosen Codieren 23 inverse
Signalverarbeitung in Bezug auf den empfangenen, verlustlos codierten
Bitstrom durch und gibt ein Tonsignal des Grundbereiches, das aus
dem verlustlosen Decodieren resultiert, an eine Kombiniereinheit 47 aus.
Die Einrichtung zum psycho-akustisch Decodieren 45 führt eine
zu der Einrichtung zum psychoakustischen Codieren 25 inverse
Signalverarbeitung in Bezug auf den empfangenen psycho-akustischen
Bitstrom durch und gibt ein Tonsignal des erweiterten Bereiches,
das aus dem psycho-akustischen Decodieren resultiert, an die Kombiniereinheit 47 aus.
Die Kombiniereinheit 47 kombiniert das von der Einrichtung
zum verlustlosen Decodieren 43 zugeführte Tonsignal des Grundbereiches
und das von der Einrichtung zum psychoakustischen Decodieren 45 zugeführte Audiosignal
des erweiterten Bereiches und gibt ein digitales Audiosignal aus,
das im Wesentlichen das gleiche ist wie das ursprüngliche
digitale Audiosignal vor dem Codieren, das heißt, das lineare PCM-Tonsignal.
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Eine
Codiervorrichtung und eine Decodiervorrichtung gemäß einer
jeweils modifizierten Ausführung,
bei der eine Aufzeichnungseinrichtung und eine Leseeinrichtung,
die dem DVD-Video-Standard entsprechen, anstelle der Formatiereinheit 27 in 2 und
der inversen Formatiereinheit 41 in 4 verwendet
werden, wird im Folgenden beschrieben. In diesem Fall entspricht
ein Grundbereich einem durch den DVD-Video-Standard definierten
Tonformat, und ein erweiterter Bereich wird ein Bereich, zu dem
die anderen Tondaten gehören.
Die Aufzeichnungseinrichtung zeichnet den von der Einrichtung zum
verlustlosen Codieren 23 ausgegebenen verlustlos codierten
Bitstrom auf einen Aufzeichnungsbereich auf einer DVD auf, die durch
den DVD-Video-Standard definiert wird, und zeichnet den von der
Einrichtung zum psycho-akustischen Codieren 25 ausgegebenen
akustisch codierten Bitstrom auf einen Aufzeichnungsbereich auf
der DVD auf, der nicht durch den DVD-Video-Standard definiert wird. Des
Weiteren liest die Leseeinrichtung den verlustlos codierten Bitstrom
und den psycho-akustisch codierten Bitstrom von der DVD, auf der
die Toninformationen jeweils mit der Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichnet
worden sind. Von den gelesenen Bitströmen führt die Leseeinrichtung den
verlustlos codierten Bitstrom der Einrichtung zum verlustlosen Decodieren 43 zu
und den psycho-akustisch codierten Bitstrom der Einrichtung zum
psycho-akustischen Decodieren 45. Daher können die
modifizierten Codier- und Decodiervorrichtungen den Ton mit höherer Qualität als der
durch den DVD-Video-Standard gebotenen Qualität auf der DVD aufzeichnen und
diesen von der DVD lesen, wobei gleichzeitig Kompatibilität mit dem existierenden
DVD-Video-Standard beibehalten wird.
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Eine
weitere modifizierte Ausführung
für jede der
Vorrichtungen in 2 und 4 ist möglich. Bei diesen
Ausführungen
kann die Formatiereinheit 27 in 2 einen
einzelnen Bitstrom, der durch eine Kombination des verlustlos codierten
Bitstroms und des psycho-akustisch
codierten Bitstroms gewonnen wird, auf einer DVD aufzeichnen und
die inverse Formatiereinheit 41 in 4 kann den
auf der DVD aufgezeichneten einzelnen Bitstrom lesen und trennt den
gelesenen einzelnen Bitstrom in den verlustlos codierten Bitstrom
und den psycho-akustisch codierten Bitstrom. In diesem Fall kann
die DVD als eine spezielle DVD für
die Codier- und Decodiervorrichtung gemäß den oben beschriebenen modifizierten Ausführungen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung teilt, wie oben beschrieben, den gesamten
Bereich eines Audiosignals in einen Grundbereich und einen erweiterten
Bereich ein. Ein Tonsignal des Grundbereiches wird verlustlos codiert,
und ein Tonsignal des erweiterten Bereiches wird psycho-akustisch
codiert. Das heißt,
die vorliegende Erfindung bestimmt eine Bitrate des psycho-akustisch
codierten Tonsignals des erweiterten Bereiches auf Basis der Bitrate
des verlustlos codierten Tonsignals des Grundbereiches. So können Ausführungen
der vorliegenden Erfindung die Gesamt-Bitrate aufrechterhalten,
so dass sie konstant ist, und die zulässige Gesamt-Bitrate verwenden,
um verlustloses Codieren und psycho-akustisches Codieren durchzuführen. Des
Weiteren kann, da die Gesamt-Bitrate konstant gehalten wird, Software
leicht auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden, und eine
Entwurfs-Spezifikation, wie beispielsweise eine Puffer-Größe, kann
leicht in Hardware-Implementierung bestimmt werden.
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Obwohl
einige bevorzugte Ausführungen dargestellt
und beschrieben worden sind, weiß der Fachmann, dass verschiedene Änderungen
und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüche definiert ist.