Устройство кодирования сигнала, устройство декодирования сигнала, носитель записи и способ кодирования и декодирования

Устройство кодирования сигнала, устройство декодирования сигнала, носитель записи и способ кодирования и декодирования

Реферат

 

Устройство кодирования сигнала для кодирования акустического сигнала содержит схему преобразования для преобразования входного акустического сигнала в частотные компоненты, схему разделения компонентов сигнала для разделения выходного сигнала преобразования на компоненты тональной характеристики и компоненты шумовой характеристики, схему кодирования тональных характеристик для кодирования сигнала из компонентов тональной характеристики и схему кодирования компонентов шумовой характеристики для кодирования сигнала из компонентов шумовой характеристики шума, в котором схема кодирования компонентов тональной характеристики кодирует соответствующие компоненты сигнала тональной характеристики так, что они имеют различные длины кодов, что тем самым улучшает эффективность кодирования без ухудшения качества звука в отношении акустического сигнала тональной характеристики, что является техническим результатом. 8 с. и 19 з.п.ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к устройству кодирования сигналов, для которого применимо кодирование информации, например в виде цифровых данных, для эффективного кодирования цифрового сигнала, например входных цифровых данных, для передачи или записи кодированного цифрового сигнала, к носителю записи сигнала, обеспечивающему запись сигналов, кодированных таким устройством кодирования сигнала, и к устройству декодирования сигналов, для которого применимо декодирование информации, например, цифровых данных, для декодирования кодированных сигналов, воспроизведенных с вышеупомянутого носителя записи, или переданных от вышеупомянутого устройства кодирования сигнала, для получения сигнала воспроизведения.

В настоящее время известны различные эффективные методы кодирования звуковых сигналов или речевых сигналов. К таким методам можно отнести кодирование с разделением полосы (поддиапазонное кодирование (SBC)), которое реализуется неблокирующей системой разделения полосы частот, предназначенной для разделения звукового сигнала на временной основе на сигнальные составляющие множества частотных диапазонов в каждый предварительно определенный интервал времени без осуществления блокирования для их кодирования; так называемое кодирование преобразованием, реализуемое системой разделения частотного диапазоне с блокированием, для разделения сигнала на временной основе на блоки в каждый предварительно определенный интервал времени, для преобразования соответствующих временных сигналов в частотные сигналы для каждого из соответствующих блоков (преобразование спектра) для разделения преобразованных таким образом сигналов в сигнальные составляющие множества частотных диапазонов для кодирования их в каждом соответствующем частотном диапазоне и т. п. Кроме того, уже был предложен эффективный метод кодирования, в котором кодирование разделением полосы и кодирование преобразованием, описанные выше, объединены. В этом случае, например, временной сигнал делится на сигналы множества диапазонов посредством упомянутого выше кодирования с разделением полосы с последующим спектральным преобразованием сигналов в каждом из соответствующих диапазонов в сигналы частотной области для осуществления кодирования спектрально преобразованных сигналов в каждом из соответствующих диапазонов.

Здесь, в качестве фильтра для разделения полосы в упомянутом методе кодирования с разделением полосы или упомянутом методе комбинированного кодирования, и так далее, имеется фильтр, например, так называемый QMF и так далее. Такой фильтр описывается, например, в 1976 R.E.Crochiere Digital Coding of speech in subbands Bell Syst. Tech. J. Vol. 55, N 8, 1976.

Кроме того, метод разделения с фильтром с равной шириной полосы описывается, например, в ICASSP 83, Bostou Polyphase Qnadrature filters - A new subband Coding tachnigue Joseph H. Pothweller.

Кроме того, в качестве упомянутой обработки спектральным преобразованием, известна, например, такая обработка спектральным преобразованием для разделения входного звукового сигнала на блоки для каждого предварительно определенного интервала времени (кадра) для проведения дискретного преобразования Фурье (DFT), дискретного косинусного преобразования (DCT) или модифицированного дискретного косинусного преобразования (MDCT) и так далее для каждого из соответствующих блоков; в результате осуществляется преобразование временных сигналов в сигналы частотной области. Упомянутая выше обработка с использованием метода MDCT описана в ICASSP 1987 Subband / Jransform Coding Using Filter Bank Designs Basrf on Time Domain Aliasing Cancellation J.P. Princen A.B.Bradby Univ. of Surrey Royal Melbourne Inst. of Tech.

Путем квантования сигналов, подразделяемых в каждой из диапазонов фильтром, или посредством обработки спектральным преобразованием таким образом, можно контролировать диапазоны, где имеют место шумы квантования, и выполнять более эффективное кодирование с точки слухового восприятия путем использования свойств маскирования и т. п. Кроме того, в этом случае, когда используется метод проведения нормировки на каждом из соответствующих диапазонов, например, посредством максимального значения, абсолютных значений сигнальных составляющих на соответствующих диапазонах до осуществления квантования, затем может проводиться эффективное кодирование.

Кроме того, в качестве метода осуществления разделения частотного диапазона на полосы частот для квантования соответствующих частичных составляющих, разделенных на каждый из частотных диапазонов, разделение на полосы осуществляется, например, с учетом характеристики слухового восприятия человека. А именно, имеются случаи, когда звуковой сигнал делится на сигнальные составляющие множества диапазонов (например, 25) таким образом, что ширина полос увеличивается в соответствии с частотными сдвигами в сторону более высокочастотных полос, которые в общем случае называются критическими диапазонами. При кодировании данных каждого из соответствующих диапазонов в этом случае соответствующих диапазонов кодирование выполняется путем предварительно определенного выделения бит или путем адаптивного выделения бит. Например, при кодировании коэффициентов, полученных в результате упомянутой выше обработки MDCT, посредством вышеупомянутого выделения бит, кодирование осуществляется посредством адаптивного выделения числа бит для коэффициентов MDCT для каждого из соответствующих диапазонов, полученным путем обработки по методу MDCT каждого из соответствующих блоков.

Метод выделения бит может быть реализован двумя известными способами. Например, в IEEE Transactions of Acoustions, Speech, and Signal Pricessind, vol. ASSP-25, N 4, August 1977, описаны выделения бит на основе величин сигналов в каждом из соответствующих диапазонов. В соответствии с такой реализацией спектр квантования становится плоским, а энергия шумов становится минимальной. Однако, так как эффект маскирования не используется в аспекте улучшения слухового восприятия, действительное восприятие шума не является оптимальным.

Кроме того, например в ICASSP 1980 The Critical band coderdigital encoding of the perceptial reduirement of the auditory system M.A.Kransner MIT описан метод, в котором используется маскирование слухового восприятия для получения необходимых отношений сигнал-шум в каждом из соответствующих диапазонов для осуществления фиксированного выделения бит. Однако в связи с тем, что при этом методе выделение бит фиксировано даже в случае, когда характеристика определяется входным синусоидальным колебанием, характеристическое значение не может принимать хороших значений.

Для решения этих проблем в EP 0 525 809 A 2, опубл. 03.02.93, предлагается устройство эффективного кодирования, в котором все доступные для выделения биты используются в состоянии разделения на биты комбинации фиксированного выделения бит, определенной заранее для каждого из соответствующих малых блоков, и биты для проведения выделения бит в зависимости от величин сигналов соответствующих блоков, обеспечивая зависимость отношения при разделения бит от сигнала, связанного с входным сигналом, так что это отношение становится большим для бит, относящихся к комбинации фиксированного выделения бит, по мере того, как спектр сигнала становится более ровным.

В соответствии с этим способом в случае, когда энергия концентрируется на конкретной спектральной составляющей, подобной входному синусоидальному колебанию, большее число бит выделяется блоку, содержащему эту спектральную составляющую, что позволяет заметно улучшить характеристику сигнал-шум в целом. Так как слуховое восприятие человека обычно чрезвычайно чувствительно к сигналу, имеющему резко выраженную спектральную составляющую, улучшение характеристики сигнал-шум в таком способе приводит не только к улучшению количественного значения измеряемой характеристики, но и обеспечивает улучшение качества звука с точки зрения слухового восприятия.

Помимо упомянутого выше способа выделения бит было предложено большое число подобных способов. Если модель, относящаяся к слуховому восприятию, оказывается более точной и повышаются возможности кодирующего устройства, то можно осуществить кодирование, более эффективное с точки зрения слухового восприятия.

Ниже будет приведено описание известного из уровня техники устройства кодирования сигнала со ссылками на фиг. 12 и последующих. Как показано на фиг. 12, акустический сигнал, поступающий на вход 100, преобразуется в сигнальные частотные компоненты посредством схемы преобразования 101. Затем соответствующие компоненты кодируются схемой кодирования 102 сигнальных компонент. Затем генерируется кодовая последовательность с помощью схемы генерирования кодовой последовательности 103, которая выдается на выход 104.

Пример выполнения схемы преобразования 101 (фиг. 12) представлен на фиг. 13. Сигнал, поступивший на вход 200 (сигнал выхода 100 на фиг. 12), делится на сигналы трех частотных диапазонов с помощью двух каскадов фильтров 201 и 202 деления на полосы. В фильтре 201 деления на полосы сигнал, поступивший на вход 200, делится на две половины. В фильтре 202 деления на полосы один из сигналов, разделенный пополам фильтром 201, еще раз делится пополам (сигнал с входа 200 делится на полосы так, что он становится равным четверти). А именно, ширина полосы каждого из двух сигналов фильтра 202 деления на полосы составляет одну четверть ширины полосы сигнала с входа 200.

Сигналы соответствующих диапазонов, разделенные на три диапазона, как описано выше, этими фильтрами 201, 202 деления на полосы, преобразуются в спектральные компоненты сигнала посредством схем спектрального преобразования 203, 204 и 205 для осуществления спектрального преобразования по методу MDCT и т. д. Выходные сигналы этих схем спектрального преобразования 203, 204 и 205 поступают на упомянутую выше схему кодирования компонент сигнала 102 (фиг. 12).

Пример выполнения схемы кодирования компонентов сигнала 102 (фиг. 12) представлен на фиг. 14.

Как показано на фиг. 14, выходной сигнал схемы кодирования компонентов сигнала 102, поступающий на вход 300, подвергается нормировке в каждом предварительно определенном диапазоне посредством схемы нормировки 301, а затем поступает на схему квантования 303. Кроме того, сигнал, поступивший на вход 300, подается также на схему определения точности квантования 302.

В схеме квантования 303 осуществляется квантование сигнала со схемы нормировки 301 с точностью квантования, заданной схемой определения точности квантования 302 по сигналу, поступившему со входа 300. Выходной сигнал от схемы квантования 303 снимается с выхода 304 и поступает на схему генерации кодовой последовательности 103 (фиг. 12). В выходном сигнале с выхода 304, помимо компонент сигнала, сформированных схемой квантования 303, содержится информация о коэффициенте нормировки со схемы нормировки 301 и информация о точности квантования со схемы определения точности квантования 302.

На фиг. 15 представлена схема декодирующего устройства, предназначенного для декодирования акустического сигнала по кодовым последовательностям, сформированным кодирующим устройством (фиг. 12) для получения декодированного сигнала.

Как показано на фиг. 15, коды соответствующих компонентов сигнала выделяются схемой разложения кодовой последовательности 401 из кодовой последовательности, сформированной в схеме по фиг. 12, которая поступает на вход 400. Соответствующие компоненты сигнала восстанавливаются (реконструируются) схемой декодирования компонентов сигнала 403 по этим кодам. После этого схемой обратного преобразования 403 осуществляется обратное преобразование, соответствующее преобразованию, осуществляемому схемой преобразования 101 (фиг. 12). Таким образом формируется акустический сигнал. Этот акустический сигнал выдается на выход 404.

На фиг. 16 показан пример выполнения схемы обратного преобразования 403 по фиг. 15.

Схема, представленная на фиг. 16, соответствует примеру выполнения схемы преобразования, показанной на фиг. 13. Сигналы, поступающие от схемы декодирования компонентов сигнала 402 через выводы 501, 502 и 503, преобразуются схемами обратного спектрального преобразования 504, 505 и 506 для осуществления обратного спектрального преобразования, соответствующего спектральному преобразованию по фиг. 13. Сигналы соответствующих диапазонов, поступающие на эти схемы обратного спектрального преобразования 504, 505 и 506, синтезируются двумя каскадами фильтров синтеза полосы 507 и 508.

А именно, выходные сигналы схем обратного спектрального преобразования 505 и 506 поступают на фильтр синтеза полосы 507, в котором они синтезируются. Далее, выходной сигнал фильтра синтеза полосы 507 и выходной сигнал схемы обратного спектрального преобразования 504 синтезируются фильтром синтеза полосы 508. Выходной сигнал этого фильтра синтеза полосы 508 выдается на выход 509 (выход 404 на фиг. 15).

Фиг. 17 - поясняет способ кодирования, осуществляемого в устройстве кодирования, показанном на фиг. 12. Показанный на фиг. 17 спектр сигнала получен схемой преобразования по фиг. 13. На фиг. 17 показаны уровни абсолютных значений спектральных составляющих при обработке по методу MDCT в dB.

Как показано на фиг. 17, входной сигнал преобразован в 64 спектральных составляющих на каждом предварительно определенном временном блоке. Эти спектральные составляющие объединены в группы (ниже называемые блоки кодирования) в каждом из пяти предварительно определенных диапазонов, обозначенных b1-b5, и подвергаются нормировке и квантованию. В этом примере величины ширины полосы соответствующих блоков кодирования сужаются на стороне более низких частот полосы и расширяются на стороне более высоких частот полосы, что позволяет контролировать возникновение шумов квантования в соответствии со свойствами слухового восприятия.

Однако в традиционном способе, описанном выше, диапазоны квантования частотных компонентов фиксированы. По этой причине, например, в случае, когда спектральные компоненты концентрируются вблизи нескольких конкретных частот, при необходимости квантования этих спектральных компонентов с достаточной точностью, большому числу спектральных компонент, принадлежащих одному и тому же диапазону, должно выделяться большое число бит в качестве бит этих спектральных компонент.

А именно, как следует из фиг. 17, когда нормировка проводится в условиях, когда сигналы объединяются в каждом из предварительно определенных диапазонов, значения коэффициентов нормировки нормируются на базе большого значения коэффициента нормализации, определяемого тональным характеристическим компонентом, например, в частном диапазоне b3 на фиг. 17, где тональный характеристический компонент включен в сигнал.

В таком случае шум, включенный в акустический сигнал тональной характеристики, где энергия спектральных компонентов концентрируются на конкретной частоте или конкретных частотах, обычно очень неприятен для слухового восприятия, по сравнению с шумом, в акустическом сигнале, где энергия равномерно распределена в широком диапазоне частот и создает большие помехи слуховому восприятию. Кроме того, если спектральные компоненты, имеющие большую энергию, то есть, тональные компоненты, не квантуются с достаточно хорошей точностью, в случае, когда эти спектральные компоненты преобразуются в акустические временные сигналы второй раз при синтезировании их с блоками до и после, искажение между блоками становится большим и большое искажение имеет место при синтезировании с сигналами смежных временных блоков, так что и здесь возникают большие помехи слуховому восприятию. По этой причине для кодирования тональных компонент квантование должно проводится с помощью достаточно большого числа бит. Однако, в случае, где точности квантования определяются на каждом из предварительно определенных частотных диапазонов, как описано выше, необходимо выделять много бит большому числу спектральных компонент в блоках кодирования, включающих тональные компоненты для проведения их квантования, что приводит к низкой эффективности кодирования. Соответственно, обычно трудно повысить эффективность кодирования без ухудшения качества звука, особенно по отношению к тональным акустическим сигналам.

С учетом описанного выше, цель этого изобретения состоит в создании устройства кодирования сигнала, которое может улучшать эффективность кодирования без снижения качества звука определенного тонального акустического сигнала, носителя записи, выполненного таким образом, что сигнала, обработанные таким устройством кодирования сигнала, записываются на него или в него, и устройстве декодирования сигнала, предназначенного для декодирования кодированного сигнала, воспроизводимого с такого носителя записи или передаваемого от устройства кодирования сигнала, как упоминалось выше.

Устройство кодирования сигнала, соответствующее настоящему изобретению, содержит средство преобразования для преобразования входного сигнала на частотные компоненты, средство разделения для разделения выходного сигнала средства преобразования на первый сигнал тональных характеристических компонентов и на второй сигнал других компонентов, первое средство кодирования для кодирования первого сигнала и второе средство кодирования для кодирования второго сигнала, где первое средство кодирования кодирует соответствующие компоненты первого сигнала, так что они соответственно имеют различные кодовые длины.

Здесь устройство кодирования сигнала согласно этому изобретению обеспечивает обработку, как описано выше. А именно, первое средство кодирования работает так, что при кодировании первого сигнала оно нормирует амплитудную информацию соответствующих тональных компонентов первого сигнала посредством коэффициента нормировки для последующего кодирования этой нормированной амплитудной информации. Кроме того, устройство кодирования сигнала кодирует соответствующие частотные компоненты соответствующих тональных компонентов по множеству правил преобразования. Правило преобразования, используемое при осуществлении кодирования, определяется соотношением относительных положений на частотной основе между максимальной частотной компонентой и соответствующими частотными компонентами компонент тональной характеристики. Правило преобразования, примененное к максимальной частотной компоненте, из упомянутых выше правил преобразования, обеспечивает обработку преобразованием в более короткие коды по отношению к частотным компонентам, имеющим информацию с информацией о больших значениях амплитуды. Правило преобразования, применимое к другим соответствующим частотным компонентам максимальной частотной компоненты, из упомянутых выше правил преобразования осуществляет обработку преобразованием в более короткие коды по отношению к частотным компонентам, с информацией о меньших значениях амплитуды. В этом случае входным сигналом является акустический сигнал.

Кроме того, первое средство кодирования устройства кодирования сигнала, согласно изобретению, нормирует и квантует амплитудную информацию соответствующих компонент тональной характеристики первого сигнала посредством коэффициентов нормировки для их кодирования и не использует амплитудную информацию максимальной частотной компоненты при этом кодировании.

Устройство кодирования сигнала согласно изобретению в этом случае проводит обработку, как описано ниже. А именно, средство разделения обеспечивает перекрытие компонентов тональной характеристики друг с другом на частотной основе для осуществления разделения первого сигнала. Значения коэффициентов нормировки задаются так, что когда эти значения становятся меньше, точность повышается. Также и в этом случае входным сигналом является акустический сигнал.

Носитель записи, согласно изобретению, выполнен так, что на него записывается сигнал, состоящий из компонент тональной характеристики, кодированных так, чтобы соответственно иметь различные длины, и второй сигнал, состоящий из других компонент.

Свойства носителя записи, выполненного согласно изобретению, описываются ниже. А именно, амплитудная информация соответствующих компонент тональной характеристики первого сигнала нормируется посредством коэффициентов нормировки и кодируется. Кроме того, соответствующие частотные компоненты тональной характеристики кодируются по множеству правил преобразования. Правило преобразования, используемое при осуществлении кодирования, определяется соотношением относительных положений на частотной основе между максимальной частотной компонентной и соответствующими частотными компонентами тональной характеристики. Правило преобразования, применяемое к максимальной частотной компоненте, из упомянутых выше правил преобразования, осуществляет обработку преобразованием в более короткие коды по отношению к частотным компонентам, несущим информацию о больших амплитудных значениях. Правило преобразования, используемое для других соответствующих частотных компонентов максимальной частотной компоненты, из упомянутых выше правил преобразования, осуществляет обработку преобразованием в более короткие коды по отношению к частотным компонентам, несущим информацию о меньших амплитудных значениях. В этом случае сигналом, который должен записываться, является акустический сигнал.

Кроме того, носитель записи, соответствующий изобретению, приспосабливается так, что первый сигнал, состоящий из компонентов тональной характеристики, и второй сигнал, состоящий из других компонентов, записываются отдельно друг от друга. В этом случае записываются сигналы, полученные нормировкой и квантованием амплитудной информации компонент тональной характеристики первого сигнала для их кодирования. Кроме того, в качестве первых сигналов записывается информация, кроме информации, полученной путем нормировки и квантования амплитудной информации с максимальной частотой.

Запись осуществляется таким образом, что компоненты тональной характеристики первого сигнала перекрываются друг с другом на частотной основе. Коэффициенты нормировки задаются так, что с уменьшением этих значений точность повышается.

Устройство декодирования сигнала, соответствующее изобретению, содержит первое средство декодирования для декодирования первого сигнала, состоящего из компонентов тональной характеристики, кодированных так, что они соответственно имеют различные длины, второе средство декодирования второго сигнала, состоящего из других компонентов, и средство синтезирующего обратного преобразования для синтезирования соответствующих сигналов для их обратного преобразования или обратного преобразования соответствующих сигналов для их синтезирования.

Свойства устройства декодирования сигнал, соответствующие изобретению, описываются ниже. А именно, амплитудная информация соответствующих компонентов тональной характеристики первого сигнала нормируется посредством коэффициента нормировки и кодируется. Кроме того, соответствующие частотные компоненты тональной характеристики кодируются согласно множеству правил преобразования. Правило преобразования, используемое при осуществлении кодирования, определяется соотношением относительных положений на частотной основе между максимальным частотным компонентом и соответствующими частотными компонентами тональной характеристики. Правило преобразования, применимое к максимальному частотному компоненту, из упомянутых выше правил преобразования осуществляет обработку преобразования в более короткие коды по отношению к частотным компонентам, несущим информацию о больших амплитудных значениях. Правило преобразования, применимое к компонентам, за исключением максимального частотного компонента, из упомянутых выше правил преобразования осуществляет обработку преобразованием в более короткие коды по отношению к частотным компонентам, несущим информацию о меньших амплитудных значениях. В этом случае выходным сигналом является акустический сигнал.

Кроме того, устройство декодирования сигнала, соответствующее изобретению, содержит первое средство декодирования для декодирования первого сигнала, состоящего из компонентов тональной характеристики, кодированных в состоянии, когда и заключается информация, полученная путем нормирования и квантования амплитудной информации максимального частотного компонента, второе средство декодирования для декодирования второго сигнала, состоящего из других компонентов, и средства синтезирующего обратного преобразования для синтезирования соответствующих сигналов для их обратного преобразования или для обратного преобразования соответствующих сигналов для их синтезирования.

В этом случае компоненты тональной характеристики первого сигнала кодируются с перекрытием друг с другом на частотной основе. Кроме того, коэффициенты нормировки задаются так, что при уменьшении этих значений точность повышается.

В соответствии с изобретением, в случае осуществления кодирования для вводимого сигнала в состоянии разделения на компоненты сигнала (компоненты тональной характеристики), где энергия концентрируется на конкретной частоте, и компоненты (за исключением компонентов тональной характеристики), где энергия плавно распределена в широком частотном диапазоне, кодирование переменной длины эффективно применяется к сигналам, состоящим из компонентов тональной характеристики, реализуя этим более эффективное кодирование. Кроме того, по отношению к спектральным коэффициентам, когда абсолютное значение максимально, кодируются только положительная и отрицательная информация, кодирование осуществляется более эффективно.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема, показывающая в виде блок-схемы кодирующее устройство варианта осуществления, соответствующего изобретению; на фиг. 2 - принципиальная схема, показывающая в виде блок-схемы декодирующее устройство варианта осуществления, соответствующего изобретению; на фиг. 3 - схема последовательности операций, осуществляемых при обработке в схеме разделения компонентов сигнала, соответствующей изобретению; на фиг. 4 - иллюстрация выделения компоненты тональной характеристики при кодировании сигнала согласно изобретению; на фиг. 5 - иллюстрация компонентов шумовой характеристики, в которой компоненты тональной характеристики удалены из первоначального спектрального сигнала при кодировании сигнала, согласно изобретению; на фиг. 6 - пример спектра сигнала; на фиг. 7 - иллюстрация сигнала, в котором сигнал, полученный путем кодирования и декодирования одного компонента тональной характеристики, вычтен из спектрального сигнала, представленного на фиг. 6; на фиг. 8 - иллюстрация правила преобразования, применимого к спектру компонентов тональной характеристики согласно изобретению; на фиг. 9 - структурная схема, иллюстрирующая схему кодирования тональной характеристики, показанную на фиг. 1; на фиг. 10 - структурная схема, иллюстрирующая схему декодирования тональной характеристики, показанную на фиг. 2; на фиг. 11 - пояснение записи кодовой последовательности, полученной после осуществления кодирования системой кодирования сигнала согласно изобретению; на фиг. 12 - структурная схема, иллюстрирующая общепринятое устройство кодирования; на фиг. 13 - структурная схема, иллюстрирующая схему преобразования этого варианта осуществления и общепринятого устройства кодирования; на фиг. 14 - структурная схема, иллюстрирующая схему кодирования компонентов сигнала согласно изобретению и общепринятому устройству кодирования; на фиг. 15 - структурная схема, иллюстрирующая общепринятое устройство декодирования; на фиг. 16 - структурная схема, иллюстрирующая схему обратного преобразования, применимую для изобретения и общепринятого устройства декодирования; на фиг. 17 - пояснение способа кодирования согласно предшествующему уровню техники; на фиг. 18 - структурная схема, иллюстрирующая другой пример схемы синтезирующего обратного преобразования, для устройства декодирования согласно изобретению; на фиг. 19 - структурная схема, иллюстрирующая другой вариант осуществления кодирующего устройства, соответствующего изобретению; на фиг. 20А - таблица кодов, иллюстрирующая правило преобразования для максимального спектрального коэффициента; на фиг. 20B - таблица кодов, иллюстрирующая правило преобразования спектральных коэффициентов в случае, когда одно и то же правило преобразования используется для всех периферийных компонентов.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описываются ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показано устройство кодирования сигнала для варианта осуществления, соответствующего этому изобретению.

Согласно фиг. 1, на вывод 600 подается акустический сигнал. Этот акустический сигнал преобразуется в частотные сигнальные компоненты схемой преобразования 601, а затем подается на схему разделения компонентов сигнала 602.

В этой схеме разделения компонентов сигнала 602 частотные компоненты сигнала, сформированные схемой преобразования 601, разделяются на компоненты тональной характеристики, имеющие узкое спектральное распределение, и остальные частотные компоненты - компоненты шумовой характеристики, имеющие плоское спектральное распределение. Компоненты тональной характеристики, имеющие узкое спектральное распределение, кодируются схемой кодирования компонентов тональной характеристики 603, а шумовые компоненты кодируются схемой кодирования компонент шумовой характеристики 604. Сигнал с выхода схемы кодирования компонентов тональной характеристики 603 подвергается кодированию переменной длины в схеме кодирования переменной длины 601. Выходные сигналы схемы кодирования переменной длины 610 и схемы кодирования компонентов шумовой характеристики 604 подаются на схему формирования кодовой последовательности 605. Сформированная кодовая последовательность выводится со схемы 605. Устройство кодирования с исправлением ошибок (ECC) 606 добавляет к кодовой последовательности со схемы формирования кодовой последовательности 605 код исправления ошибок. Выходной сигнал от кодирующего устройства кода 606 модулируется схемой электромагнитного модулятора 607. Полученный таким образом модулированный сигнал подается на записывающую головку 608. Эта записывающая головка 608 записывает кодовую последовательность, выводимую из схемы электромагнитного модулятора 607, на диск 609.

Следует заметить, что в качестве схемы преобразования 601 может использоваться схема, подобная показанной на фиг. 13, упомянутой выше. Конечно же, в качестве действительно используемой схемы преобразования 601 по фиг. 1 могут использоваться и другие схемы, помимо представленной на фиг. 13, упомянутой выше. Например, выходной сигнал может прямо преобразовываться в спектральный сигнал посредством модифицированного дискретного косинусного преобразования (MDCT), а дискретное преобразование Фурье или дискретное косинусное преобразование может использоваться в качестве спектрального преобразования вместо MDCT.

Кроме того, хотя сигнал делится на сигналы частотных компонентов фильтром деления полосы, как описано ранее, так как кодирование согласно изобретению особенно эффективно производится в случае, когда энергия концентрируется на конкретной частоте или на конкретных частотах, при этом удобно использовать способ преобразования в частности компоненты посредством описанного выше спектрального преобразования, при котором большое число частотных компонентов реализуется относительно небольшим количеством операций.

Кроме того, схема кодирования компонентов тональной характеристики 603 и схема кодирования компонентов характеристики шума 604 могут быть реализованы в виде схемы, подобной на фиг. 14, упомянутой выше.

С другой стороны, на фиг. 2 показана схема устройства декодирования сигнала согласно варианту осуществления изобретения для декодирования сигнала, кодированного устройством кодирования по фиг. 1.

Как показано на фиг. 2, кодовая последовательность, воспроизведенная через воспроизводящую головку 708 с диска 609, подается на схему электромагнитной демодуляции 709. Эта схема электромагнитной демодуляции 709 демодулирует введенную кодовую последовательность. Демодулированная кодовая последовательность подается на декодер кода с использованием ошибок 710, в котором проводится исправление ошибок. Схема разложения (декомпозиции) кодовой последовательности 701 распознает на основе числа, связанного с информационным содержанием компонентов тональной характеристики кодовой последовательности с исправлением ошибок, какая часть кодовой последовательности принадлежит коду компонентов тональной характеристики, для разделения введенной кодовой последовательности на коды компонентов тональной характеристики и коды компонентов шумовой характеристики. Кроме того, схема разделения кодовой последовательности 701 выделяет информацию о положении компонента тональной характеристики из введенной кодовой последовательности для подачи этой информации на схему синтеза 704 следующего каскада. Коды компонентов тональной характеристики подвергаются декодированию переменной длины в схеме декодирования переменной длины 715, а затем подаются на схему декодирования компонентов тональной характеристики 703, в которой осуществляются обратное квантование и снятие нормировки и декодируются соответствующие компоненты. После этого декодированные сигналы от схемы декодирования компонентов тональной характеристики 702 и схемы декодирования компонентов характеристики шума 703 подаются на схему синтеза 704 для осуществления синтеза соответственно разделению в схеме разделения компонентов сигнала 602 по фиг. 1. Схема синтеза 704 добавляет декодированный сигнал компонента тональной характеристики в предварительно определенное положение декодированного сигнала компонента шумовой характеристики на основе информации о положении компонента тональной характеристики, полученной из схемы разделения кодовой последовательности 701, для осуществления частотного синтеза компонентов шумовой характеристики тональной характеристики. Кроме того, декодированный сигнал, синтезированный таким образом, подвергается обратному преобразованию, соответствующему преобразованию в схеме преобразования по фиг. 1, так как частотный сигнал преобразуется в первоначальный временной сигнал во второй раз. Выходной сигнал схемы обратного преобразования 705 выдается на выход 707. Следует отметить, что порядок обратного преобразования и синтеза может быть противоположным описанному выше. В этом случае блок синтезируемого обратного преобразования 711 на фиг. 2 выполнен так, как показано на фиг. 18. Схема обратного преобразования 712, образующая блок обратного преобразования 711, преобразует декодированный сигнал частотного компонента шумовой характеристики со схемы декодирования компонентов шумовой характеристики 703 во временной сигнал компонентов шумовой характеристики. Схема обратного преобразования 713 помещает декодированный сигнал компонента тональной характеристики со схемы декодирования компонентов тональной характеристики 702 в положение по частоте, соответствующее определенной информации о полож