DE69932543T2

DE69932543T2 - Verlustfreies Kodierungs- und Dekodierungssystem

Info

Publication number: DE69932543T2
Application number: DE69932543T
Authority: DE
Inventors: Jae-Hoon Kwonsun-gu Suwon-city Heo
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1999-05-05
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: US7133832B2; US20020013699A1; DE69932543D1; US8155973B2; HK1047358A1; DE69933058D1; HK1047361B; CN1855226B; ID22721A; US20040068405A1; CN100456638C; US6678662B2; CN1619645A; EP1258994B1; HK1047362A1; CN100456639C; CN1311425C; MY122320A; EP1258996A1; EP1258994A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verlustfreies Codier- und Decodiersystem und insbesondere ein verlustfreies Codier- und Decodiersystem, das eine verlustfreie Codiervorrichtung und eine verlustfreie Decodiervorrichtung einschließt, in der codierte Daten in Echtzeit decodiert werden können.
Im Allgemeinen wird ein digitales Audiosignal aus einem analogen Audiosignal mit Hilfe eines Pulscodemodulationsverfahrens erhalten, um Audioinformationen mit der Anzahl der Kanäle, der Anzahl von Bits und einer Abtastfrequenz entsprechend den DVD-Audiostandards darzustellen. Da jedoch ein digitales Audiosignal Redundanzdaten enthält, ist es erforderlich, verlustfreie Komprimierungscodierverfahren zu verwenden, um eine Aufzeichnungszeit eines digitalen Audiosignals in Hinsicht auf eine Digital Versatile Disc (DVD) zu verbessern (d.h. zu verkürzen) und eine Bitrate zu verbessern.
Ein repräsentatives Beispiel für verlustfreie Komprimierungscodierverfahren stellt das Huffman-Codierverfahren dar, in dem Eingangsdaten, die mit einer höheren Frequenz auftreten, einem Codewort von relativ kleinerer Länge zugewiesen werden, und Eingangsdaten, die mit einer niedrigeren Frequenz auftreten, einem Codewort von relativ größerer Länge zugewiesen werden. In dem Fall, in dem ein digitales Audiosignal verlustfrei mit Hilfe des Huffman-Codierverfahrens komprimiert wird, ist es effizienter codiert, als in dem, in dem lediglich ein lineares Pulscodemodulationsverfahrens (PCM-Verfahren) verwendet wird.
Des weiteren wird in dem Fall, in dem die Eingangsdaten vorhersagbare Eigenschaften aufweisen, ein Prädiktor verwendet. Der Prädiktor bestimmt Prädiktionsdaten entsprechend zu neuen Eingangsdaten unter Verwendung von vorherigen Eingangsdaten und verwendet dann ein Verfahren zum Komprimieren eines Unterschieds zwischen den Vorhersagedaten und den neuen Eingangsdaten. In dem Fall, in dem ein solcher Prädiktor zusätzlich in der oben beschriebenen verlustfreien Komprimierungseinheit verwendet wird, kann eine Codiereffizienz hinsichtlich eines digitalen Audiosignals weiter erhöht werden.
Wenn das oben beschriebene herkömmliche verlustfreie Codierverfahren verwendet wird, wird eine Bitrate gemäß dem Grad der Eigenschaft und Zufälligkeit der Eingangsdaten variiert, auch wenn eine Bitrate der Eingangsdaten konstant ist. Somit ist es, da herkömmliche verlustfreie Codierverfahren eine sehr große Pufferkapazität für den Fall der Datenkomprimierung und -dekomprimierung erfordern, schwierig, Daten in Echtzeit zu codieren oder decodieren. Zusätzlich bleibt, auch wenn eine Pufferkapazität erhöht wird, um das oben genannte Problem zu lösen, eine Verzögerung bei dem Decodieren weiterhin bestehen. Das Dokument US-A-4 868 653 (Golin Stuart J, et al.), das am 19. September 1989 veröffentlicht wurde, offenbart ein Aufzeichnungsmedium, das eine Sequenz von Daten darauf aufgezeichnet hat, wobei die Daten Dateneinheiten umfassen, wobei das Aufzeichnungsmedium umfasst: eine erste der Dateneinheiten mit oder unterhalb einer vorbestimmten Datenmenge, umfassend eine erste originale Dateneinheit und einen ersten Teil; und eine zweite der Dateneinheiten mit oder unterhalb einer vorbestimmten Datenmenge, die in der Reihenfolge nach der genannten ersten Dateneinheit codiert ist, wobei die zweite Dateneinheit und der erste Teil eine zweite originale Dateneinheit vor dem Codieren bilden, die die vorbestimmte Datenmenge überschritt. Es ist jedoch in diesem Dokument nicht beschrieben, wie der erste Teil und die zweite Dateneinheit während des Decodierens wieder kombiniert werden.
Mit Hinsicht darauf, die obigen Probleme zu lösen oder zu verringern, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verlustfreie Codiervorrichtung zum Codieren von Daten in Echtzeit zur Verfügung zu stellen.
Es ist ein weiteres Ziel, eine verlustfreie Decodiervorrichtung zum Dekodieren codierter Daten in Echtzeit zur Verfügung zu stellen.
Es ist noch ein weiteres Ziel, ein verlustfreies Codier- und Decodiersystem, das eine verlustfreie Codiervorrichtung und eine verlustfreie Decodiervorrichtung besitzt, zur Verfügung zu stellen, in dem codierte Daten in Echtzeit decodiert werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Aufzeichnungsmedium zur Verfügung gestellt, wie es in den angehängten Ansprüchen dargelegt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung ersichtlich.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie Ausführungsformen der selben ausgeführt werden können, wird nun beispielhaft auf die begleitenden schematischen Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
1 ein Blockdiagramm ist, das eine verlustfreie Codiervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Konzeptansicht zur Erläuterung des Betriebs des in 1 gezeigten Bitratenkontrollers ist;
3 die Struktur eines Bitstroms zeigt, der von dem in 1 gezeigten Ausgabepuffer ausgegeben wird; und
4 ein Blockdiagramm ist, dass eine verlustfreie Decodiervorrichtung entsprechend der verlustfreien Codiervorrichtung von 1 zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen Elemente, die die selben Bezugszeichen besitzen, die selben Funktionen ausüben.
In 1, die eine verlustfreie Codiervorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, speichert ein Eingabepuffer 11 digitale Audiodaten, die von einer externen Quelle eingegeben werden, und liefert die gespeicherten Audiodaten an eine verlustfreie Komprimierungseinheit 13 in der selben Reihenfolge wie ihre Eingabereihenfolge. Die verlustfreie Komprimierungseinheit 13 komprimiert verlustfrei und codiert die Audiodaten, die von dem Eingabepuffer 11 geliefert werden, in jede vorbestimmte Dateneinheit. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zum Beispiel ein Frame als eine vorbestimmte Dateneinheit verwendet. Ebenso komprimiert in der vorliegenden Erfindung die verlustfreie Komprimierungseinheit 13 verlustfrei und codiert Audiodaten mittels eines verlustfreien Komprimierungskodierverfahrens, wie dem gut bekannten Huffman-Codierverfahren.
Die Audiodaten, die von der verlustfreien Komprimierungseinheit 13 kodiert worden sind, werden in einen Ausgabepuffer 15 eingegeben. Der Ausgabepuffer 15 speichert die eingegebenen codierten Audiodaten. Der Ausgabepuffer 15 speichert die codierten Audiodaten in einem solchen Muster, das die codierten Audiodaten entsprechend einem zufälligen Frame von den codierten Audiodaten entsprechend den anderen Frames unterschieden werden können. Ein Bitratenkontroller 17 speichert eine maximale Bitrate, die auf der Grundlage einer Bitrate bestimmt wird, die aus dem verlustfreien Codieren der gesamten Audiodaten resultiert, entsprechend einer Audiospur. Der Bitratenkontroller 17 steuert den Ausgabepuffer 15 auf eine solche Weise, dass die codierten Audiodaten, die in dem Ausgabepuffer gespeichert sind, mit einer Ausgabebitrate ausgegeben werden, die gleich der oder kleiner als die maximale Bitrate ist.
Mit Bezug auf die 1 wird unten der Betrieb des Bitratenkontrollers 17 beschrieben. Der Bitratenkontroller 17 teilt eine Mehrzahl der kodierten Audiodaten, die in dem Ausgabepuffer 15 gespeichert sind, in erste Daten, die eine Datenmenge besitzen, die die maximale Bitrate überschreitet, und in zweite Daten, die eine Datenmenge besitzen, die die maximale Bitrate nicht überschreitet. Durch die obige Aufteilung werden zum Beispiel die codierten Audiodaten der Frames mit den Framenummern 6, 7 und 10, die in 2 gezeigt sind, als erste Daten definiert. Der Bitratenkontroller 17 unterteilt die jeweiligen ersten Daten in dritte Daten, die die codierten Audiodaten sind, die eine Datenmenge von der maximalen Bitrate besitzen, und vierte Daten, die die codierten Audiodaten des Teils sind, der die maximale Bitrate überschreitet. Die vierten Daten sind in 2 als schattierte Bereiche gezeigt. Der Bitratenkontroller 17 fügt Identifikationsinformationen, durch die die vierten Daten und die dritten Daten entsprechend den vierten Daten von Daten des anderen Frames unterschieden werden können, den vierten Daten und den dritten Daten entsprechend den vierten Daten hinzu. Dann steuert der Bitratenkontroller 17 den Ausgabepuffer 15 auf eine solche Weise, dass die vierten Daten aus dem Ausgabepuffer 15 zu der selben Zeit ausgegeben werden, wie die zweiten Daten des anderen Frames. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt der Bitratenkontroller 17 einen bestimmten Frame, der zeitlich dem Frame der vierten Daten vorausgeht, aus, und steuert den Ausgabepuffer 15 auf eine solche Weise, dass die vierten Daten aus dem Ausgabepuffer 15 zu der selben Zeit ausgegeben werden, wie die zweiten Daten des ausgewählten Frames. In diesem Fall wählt der Bitratenkontroller 17 einen vorausgehenden Frame aus, um die vierten Daten auf der Grundlage der Bitrate hinzu zufügen, die einer vorbestimmten Anzahl von Frames entspricht, die dem Frame der vierten Daten vorausgehen. In Reaktion auf die Steuerung durch den Bitratenkontroller 17 gibt der Ausgabepuffer 15 die zweiten Daten, sowohl die zweiten als auch die vierten Daten oder die dritten Daten in der Form eines Bitstroms in Entsprechung eines bestimmten Frames der kodierten Audiodaten aus, die von der verlustfreien Komprimierungseinheit 13 geliefert werden. Somit gibt der Ausgabepuffer 15 in dem Fall, dass die Frames die in 2 gezeigten Nummern besitzen, den Bitstrom aus, der in 3 gezeigt wird. In 3 sind die Frames, die nicht schattiert sind, Frames, die von dem Ausgabepuffer 15 in der selben Reihenfolge ausgegeben werden, wie der, in der sie dem Ausgabepuffer 15 von der verlustfreien Komprimierungseinheit 13 eingegeben werden, und die schattierten Bereiche zeigen die vierten Daten, die den zweiten Daten des Frames hinzugefügt werden, der zeitlich dem originalen Frame vorausgeht.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine verlustfreie Decodiervorrichtung zum Wiederherstellen des Bitstroms, der von der verlustfreien Codiervorrichtung von 1 ausgegeben wird, zeigt. In 4 speichert ein Eingabepuffer 41 Bitstromdaten, die in der Codiervorrichtung von 1 erzeugt worden sind, in der selben Reihenfolge wie ihre Eingangsreihenfolge. Ein Pufferkontroller 43 steuert den Eingabepuffer 41, um die Daten, die in dem Eingabepuffer 41 gespeichert sind, an eine verlustfreie Wiederherstellungseinrichtung 45 auszugeben, es werden unter der Steuerung des Pufferkontrollers 43 die zweiten Daten ohne Änderung an die verlustfreie Wiederherstellungseinrichtung 45 ausgegeben, und es werden die vierten Daten mit den dritten Daten und den ersten Daten entsprechend den vierten Daten auf der Grundlage von Identifikationsinformationen, die den dritten Daten und den vierten Daten hinzugefügt worden sind, kombiniert. Die kombinierten ersten Daten werden an die verlustfreie Wiederherstellungseinrichtung 45 ausgegeben. Hierbei bestimmt der Pufferkontroller 43 die Reihenfolge der ersten Daten und der zweiten Daten, die beide an die verlustfreie Wiederherstellungseinrichtung 45 ausgegeben werden, auf der Grundlage der zweiten Daten und der dritten Daten. Somit werden in dem Fall, in dem unter den Daten des Bitstroms, die in den Eingangspuffer 41 eingegeben werden, die zweiten Daten den dritten Daten vorausgehen, die zweiten Daten an die verlustfreie Wiederherstellungseinrichtung 45 ausgegeben, und es werden dann die ersten Daten entsprechend den dritten Daten an die verlustfreie Wiederherstellungseinrichtung 45 ausgegeben. Infolgedessen kann der Eingangspuffer 41 die gespeicherten Daten an die verlustfreie Wiederherstellungseinrichtung 45 liefern, so dass die verlustfreie Wiederherstellungseinrichtung 45 Daten ohne jede Verzögerung wiederherstellen kann.
Die verlustfreie Wiederherstellungseinrichtung 45 führt einen umgekehrten Prozess wie den einer Signalverarbeitung in der oben beschriebenen verlustfreien Komprimierungseinheit 13 aus, um Audiodaten wiederherzustellen und die wiederhergestellten Audiodaten an einen Ausgabepuffer 47 auszugeben.
Der Ausgabepuffer 47 speichert die Audiodaten, die von der verlustfreien Wiederherstellungseinrichtung 45 geliefert werden, und liefert die gespeicherten Audiodaten an eine nachfolgende Einrichtung (nicht gezeigt).
Da es den Fachleuten offensichtlich ist, dass die obige verlustfreie Codiervorrichtung und die obige verlustfreie Decodiervorrichtung in dem verlustfreien Codier- und Decodiersystem verwendet werden können, auch wenn es nicht in der Zeichnung gezeigt und in der Beschreibung beschrieben worden ist, wird die ausführliche Beschreibung derselben nicht ausgelassen.
Wie oben beschrieben, steuert das verlustfreie Codier- und Decodiersystem, das die verlustfreie Codiervorrichtung und die verlustfreie Decodiervorrichtung einschließt, die Bitrate der kodierten Audiodaten so, dass die kodierten Audiodaten in Echtzeit decodiert werden können. Somit kann die vorliegende Erfindung in einem Echtzeitsystem mit beschränkter Bitrate, wie in einem Disc-Abspielgerät oder einem Nachrichtenübertragungskanal, verwendet werden.

Claims

Aufzeichnungsmedium, das eine Folge von Daten trägt, wobei die Daten Dateneinheiten aufweisen, wobei das Aufzeichnungsmedium aufweist: eine erste eine der Dateneinheiten mit oder unterhalb einer vorbestimmten Datenmenge, die eine erste originale Dateneinheit und einen ersten Teil aufweist; und eine zweite eine der Dateneinheiten mit oder unterhalb der vorbestimmten Datenmenge, kodiert in der Folge nach der ersten Dateneinheit, wobei die zweite Dateneinheit und der erste Teil eine zweite originale Dateneinheit vor einem Kodieren bilden, die die vorbestimmte Datenmenge übersteigt, wobei die erste Dateneinheit und/oder die zweite Dateneinheit aufeinander Bezug nehmen, wie sie in der Folge dekodiert sind und zu der ersten und der zweiten originalen Dateneinheit in der Folge wiederhergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil und die zweite Dateneinheit Identifikations-Informationen haben, die dazu so hinzugefügt sind, dass, während eines Dekodierens, der erste Teil und die zweite Dateneinheit miteinander kombiniert werden und als die zweite originale Dateneinheit wiederhergestellt werden.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei der erste Teil und die zweite Dateneinheit aufeinander so Bezug nehmen, dass, während eines Dekodierens, der erste Teil und die zweite Dateneinheit kombiniert werden und als die zweite originale Dateneinheit wiederhergestellt werden.
Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 oder 2, das weiterhin zusätzliche Dateneinheiten, angeordnet zwischen der ersten und der zweiten Dateneinheit in der Folge, aufweist.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3, wobei die zusätzlichen Dateneinheiten eine dritte Dateneinheit und eine vierte Dateneinheit aufweisen, wobei die dritte Dateneinheit eine dritte originale Dateneinheit und einen zweiten Teil aufweist, wobei die vierte Da teneinheit sequenziell nach der dritten Dateneinheit kodiert ist und die vierte Dateneinheit und der zweite Teil eine vierte originale Dateneinheit vor einem Kodieren bilden.
Aufzeichnungsmedium nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Daten Audio-Daten aufweisen.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3 oder entweder Anspruch 4 oder Anspruch 5, wenn er von Anspruch 3 abhängt, wobei der erste Teil und die zweite Dateneinheit aufeinander so Bezug nehmen, dass, während eines Dekodierens, der erste Teil und die zweite Dateneinheit kombiniert werden und als die zweite originale Dateneinheit wiederhergestellt werden.
Aufzeichnungsmedium nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Dateneinheit, die erste originale Dateneinheit und die zweite Dateneinheit Größen mit oder unterhalb einer vorbestimmten Datenmenge haben und die zweite original0e Dateneinheit eine Größe größer als die vorbestimmte Datenmenge besitzt, wobei der erste Teil eine Menge über die vorbestimmte Datenmenge hinaus ist.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 4 oder den Ansprüchen 5, 6 oder 7, wenn sie von Anspruch 4 abhängig sind, wobei die erste Dateneinheit, die erste originale Dateneinheit, die zweite Dateneinheit, die dritte Dateneinheit, die dritte originale Dateneinheit und die vierte Dateneinheit Größen mit oder unterhalb einer vorbestimmten Datenmenge haben und die zweite originale Dateneinheit und die vierte originale Dateneinheit Größen größer als die vorbestimmte Datenmenge haben, wobei der erste Teil und der zweite Teil Mengen über die vorbestimmte Datenmenge hinaus sind.