專利名稱：比特流信號的數(shù)據(jù)處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)用于數(shù)據(jù)處理音頻信號的數(shù)據(jù)處理裝置，一個(gè)數(shù)據(jù)處理方法，一個(gè)包括數(shù)據(jù)處理裝置的發(fā)射器，一個(gè)錄音設(shè)備形式的發(fā)射器，一個(gè)錄音載體，還涉及一個(gè)用于再次將輸入信號轉(zhuǎn)換為音頻信號復(fù)制品的第二數(shù)據(jù)處理裝置，涉及一個(gè)包括第二數(shù)據(jù)處理裝置的接收器，涉及一個(gè)再生裝置形式的接收器，涉及一個(gè)包含數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的發(fā)射信號。
數(shù)據(jù)處理音頻信號在技術(shù)上廣為人知，有關(guān)情況可以參考EP-A402,973，在相關(guān)文件目錄的文件D1，該文件描述了一個(gè)副頻帶編碼器，其中以一個(gè)諸如44.1kHz的特定頻率對音頻信號作A/D轉(zhuǎn)換，最后的樣值以諸如音頻信號的24bits字長的形式送到一個(gè)副頻帶分離濾波器。該副頻帶濾波器將寬帶數(shù)字音頻信號分離為多個(gè)相對窄帶的副頻帶信號。采用心理聲學(xué)模型，可以得到一個(gè)屏蔽門限，然后量化副頻帶信號樣值塊，對副頻帶信號的每個(gè)塊以每個(gè)樣值特定比特?cái)?shù)來量化，作為對上述屏蔽門限的響應(yīng)，最后得到用來傳輸?shù)谋伙@著地壓縮了的音頻信號數(shù)據(jù)。所做的數(shù)據(jù)壓縮是基于‘舍棄’音頻信號中的聽不見的部分的，因而這是一種丟失壓縮方法。文件D1中描述的數(shù)據(jù)壓縮是一種很智能化的數(shù)據(jù)壓縮方法，在分別以硬件或軟件來實(shí)現(xiàn)時(shí)，它需要一定數(shù)量的門或指令，所以相當(dāng)昂貴。而且，后續(xù)展開裝置在分別以硬件或軟件來實(shí)現(xiàn)時(shí)，也需要一定數(shù)量的門或指令。
本發(fā)明把目標(biāo)瞄準(zhǔn)為處理音頻信號提供一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理裝置，使得該音頻信號能夠被一個(gè)無失真編碼器以一個(gè)相對簡單的方式作數(shù)據(jù)壓縮。而且，本發(fā)明還將目標(biāo)瞄準(zhǔn)提供一個(gè)用來把處理了的比特流信號轉(zhuǎn)換為音頻信號的復(fù)制品的相應(yīng)數(shù)據(jù)處理裝置。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理裝置包括■用來接收音頻信號的輸入裝置，■用來對音頻信號執(zhí)行轉(zhuǎn)換，以獲得一個(gè)1-bit比特流信號的轉(zhuǎn)換裝置，這個(gè)轉(zhuǎn)換裝置包括sigma-delta調(diào)制裝置，■用來對信號執(zhí)行一個(gè)預(yù)測步驟，以獲得預(yù)測的比特流信號的預(yù)測裝置，
■用來混合比特流信號和預(yù)測比特流信號，以獲得殘留比特流信號的信號混合裝置(signal combination means)，■用來提供殘留比特流信號的輸出裝置。
本發(fā)明是基于以下認(rèn)識的，比特流信號占據(jù)了相當(dāng)可觀數(shù)量的容量，這樣來描述這一點(diǎn)在當(dāng)前的一個(gè)音頻光盤的新標(biāo)準(zhǔn)的建議中，光盤要包括兩個(gè)信道的轉(zhuǎn)換了的音頻信號比特流，采樣率為64fs，這里fs=44.1KHz。這相當(dāng)于高出當(dāng)前CD音頻光盤4倍的速率。正如較早申請、尚未公開的專利申請No.96202807.2Z中討論的那樣，在本說明書的末尾可以發(fā)現(xiàn)相關(guān)文件目錄中的文件D7中，已經(jīng)有低復(fù)雜度的無失真編碼算法，比如固定Huffman表編碼，這可以減小其容量至一定范圍以內(nèi)。實(shí)驗(yàn)表明，采用更加完善、更加復(fù)雜的算法，比如Lempel-Ziv算法，可以得到更高的無失真壓縮率。
主要在音頻/話音編碼中，眾所周知線性預(yù)測是一個(gè)很有用的技術(shù)。通過在量化之前從話音/音頻中去掉冗余，就可以顯著地降低量化后信號的熵。預(yù)測器的輸入端和輸出端的信號，或者是浮點(diǎn)的，或者是多比特?cái)?shù)代表。
在比特流信號的無失真編碼中，特別是在解碼端，算法的復(fù)雜度是很重要的因素。但是，通常無失真編碼算法的性能和它的復(fù)雜度很相關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明，在比特流信號上使用預(yù)測，該比特流信號也就是僅有兩個(gè)不同的代表符號“0”或“1”的信號，這里有無失真壓縮性能增加的有利因素，因?yàn)橹挥羞吘壐郊拥膹?fù)雜度。
實(shí)驗(yàn)表明，第三階預(yù)測才會(huì)在最后信號的統(tǒng)計(jì)中產(chǎn)生明顯的影響。通過預(yù)測的方法，作為先于數(shù)據(jù)壓縮的預(yù)處理步驟，“1”-bit出現(xiàn)的可能性可以從50％降到大約20％。這樣造成的結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明的裝置的輸出包括長的連“0”，這可以被簡單的Huffman編碼或掃描寬度(run-length)編碼所使用。
音頻信號可以采用模擬形式或數(shù)字形式。當(dāng)作A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，1-bit A/D轉(zhuǎn)換器(又稱比特流轉(zhuǎn)換器或sigma-delta調(diào)制器)的模擬音頻信號，被A/D轉(zhuǎn)換的音頻信號以一個(gè)通常為44.1KHz或48kHz的倍數(shù)的頻率被采樣。1-bit A/D轉(zhuǎn)換器的輸出信號是一個(gè)二進(jìn)制信號，稱為比特流信號。當(dāng)音頻信號以數(shù)字形式輸出，比如按44.1KHz采樣，采樣點(diǎn)以比如每個(gè)樣值16bit來表示，這個(gè)數(shù)字音頻信號被過度采樣，其采樣頻率又是44.1KHz(或48KHz)采樣率的倍數(shù)，這將產(chǎn)生1-bit比特流信號。
將音頻信號轉(zhuǎn)換為1-bit比特流信號有許多好處。比特流轉(zhuǎn)換是一種高質(zhì)量的編碼方法，有可能會(huì)有高質(zhì)量或低質(zhì)量的解碼，簡單一些的解碼器會(huì)帶來更大的好處。在這方面可以參考出版物“A digitaldecimating filter for analog-to-digital conversion of hi-fiaudio signals”，由J.J.van der Kam所著，相關(guān)文件目錄中的文件D2,和“A higher order topology for interpolative modulators foroversampling A/D converters for oversampling A/D converters”，由Kirk C.H.Chao等人所作，相關(guān)文件目錄中的文件D3。
作為一個(gè)例子，1-bitD/A轉(zhuǎn)換器在CD播放器中，用來將比特流音頻信號逆變換為模擬音頻信號，但是，在記錄于光盤之前，記錄在CD盤上的音頻信號沒有被數(shù)據(jù)壓縮。
眾所周知，在這個(gè)技術(shù)中，1-bit A/D轉(zhuǎn)換器的最后比特流信號，粗略地可以說是具有“類噪聲”頻譜的隨機(jī)信號，這類信號很難被數(shù)據(jù)壓縮。
但是，令人驚奇的是，在數(shù)據(jù)壓縮之前，建立起一個(gè)使用預(yù)測的步驟，比如采用無失真編碼，不管來自1-A/D轉(zhuǎn)換器的比特流信號是什么樣的噪聲特性，就可以獲得很大的數(shù)據(jù)壓縮。
本發(fā)明的這些或其它方面的情形將通過參照描述于以下附圖所描述的實(shí)施例的更進(jìn)一步的說明而變得清晰起來，其中

圖1顯示了一個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置的實(shí)施例，圖2顯示了用于圖1的裝置中的預(yù)測單元的一個(gè)實(shí)施例的一部分，圖3顯示了并入數(shù)據(jù)處理裝置的預(yù)測單元和信號混合單元的一個(gè)實(shí)施例，圖4顯示了并入用來將殘留比特流信號記錄到記錄載體上的記錄裝置的圖1的數(shù)據(jù)處理裝置，圖5顯示并入了用來通過傳輸媒體發(fā)送殘留比特信號的傳輸裝置的數(shù)據(jù)處理裝置，圖6顯示了記錄裝置的另一個(gè)實(shí)施例，更進(jìn)一步地提供了糾錯(cuò)編碼和信道編碼，圖7顯示了用來將殘留比特流信號逆變換為原始音頻信號的復(fù)制品的另外一種數(shù)據(jù)處理裝置的一個(gè)實(shí)施例，圖8顯示了并入圖7的裝置的信號混合單元和預(yù)測單元的實(shí)施例，圖9顯示了并入用來從記錄載體上再生殘留比特流信號的再生裝置的圖7的數(shù)據(jù)處理裝置，圖10顯示了并入用來從傳輸載體接收殘留比特信號的一個(gè)接收裝置的圖7的數(shù)據(jù)處理裝置，圖11顯示了再生裝置的另一個(gè)實(shí)施例，更進(jìn)一步地提供了信道解碼器和糾錯(cuò)解碼的單元，圖12顯示了用于圖1裝置的預(yù)測單元的另一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)換表，圖13顯示了數(shù)據(jù)處理裝置的另一個(gè)實(shí)施例，圖14顯示了用來將由圖14的裝置獲得的殘留比特流信號逆變換為原始音頻信號的復(fù)制品的數(shù)據(jù)處理裝置的一個(gè)實(shí)施例，圖15顯示了記錄裝置中的數(shù)據(jù)壓縮單元的應(yīng)用，圖16顯示了再生裝置中的數(shù)據(jù)展開單元的應(yīng)用，圖17a顯示了圖1中1-bitA/D轉(zhuǎn)換器的輸出信號的頻譜，圖17b顯示在較小的頻率范圍內(nèi)的同一輸出信號的頻譜，圖18顯示了圖1的裝置的改進(jìn)，圖19為具有算術(shù)編碼器的數(shù)據(jù)處理裝置，圖20為具有算術(shù)解碼器的數(shù)據(jù)處理裝置。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理裝置的一個(gè)實(shí)施例，它包括一個(gè)用來接收音頻信號的輸入端。在本例中，音頻信號是模擬音頻信號，輸入端1連接到1-bit A/D轉(zhuǎn)換器4的輸入端2，該轉(zhuǎn)換器又稱sigma-delta調(diào)制器。1-bit A/D轉(zhuǎn)換器4的輸出端6接到預(yù)測單元10的輸入端8，同樣也接到信號混合單元42的第一輸入端40。預(yù)測單元10的輸出端12接到信號混合單元42的第二輸入端44，混合單元42的輸出端48接到輸出終端14。
1-bit A/D轉(zhuǎn)換器適合于對音頻信號做1-bit A/D轉(zhuǎn)換，以獲得送到輸出端6的比特流信號，為了這個(gè)目的，A/D轉(zhuǎn)換器4通過輸入端16接收等于N.fs的采樣頻率，fs是等于諸如32KHz、44.1KHz或48KHz的頻率，N是一個(gè)諸如64的較大的整數(shù)。音頻信號在A/D轉(zhuǎn)換器4中被采樣，所用的采樣率是，比如2.8224MHz(64x44.1KHz)，這樣，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端6的比特流信號的比特率為2.8224MHz。
預(yù)測裝置10適合于對加在它的輸入端8的比特流信號做預(yù)測步驟，以在其輸出端12獲得預(yù)測的比特流數(shù)據(jù)。信號混合裝置42適合于混合加于其輸入端40的比特流信號和加于其輸入端44的預(yù)測比特流信號，以獲得送到其輸出端14的殘留比特流信號。
對于5kHz正弦波形式的輸入信號，采樣頻率為2.8224MHz，圖17a顯示了出現(xiàn)在A/D轉(zhuǎn)換器4的輸出端6的比特流信號的頻譜，所以頻譜顯示了0至1.4MHz之間的頻率。圖17b顯示了圖17a的一部分頻譜，即0至100kHz之間的部分，以便于更清楚地看到包含于比特流信號中的5kHz正弦信號?？梢郧宄乜吹奖忍亓餍盘柕念愃朴谠肼暤奶匦裕貏e是在較高頻率范圍，這似乎意味著，對上述信號做預(yù)測步驟，以及對比特流信號的預(yù)測版本和比特流信號的后續(xù)信號混合，以獲得上述殘留信號，不會(huì)帶來殘留信號的熵的顯著減少，這個(gè)殘留信號的熵的減少是相對于作為預(yù)測單元普通目標(biāo)的預(yù)測單元的輸入信號而言的。
與此相反，研究清楚地表明，不管比特流信號的類噪聲特性如何，通過執(zhí)行預(yù)測步驟，都可以使殘留比特流信號的熵顯著地減少。
預(yù)測單元10可以有任何形式，可以包括一個(gè)FIR濾波器或一個(gè)IIR濾波器，其濾波器系數(shù)是這樣被選擇(或得到)的，預(yù)測單元10的輸出信號是比特流信號的預(yù)測版本。
預(yù)測單元10的另一個(gè)實(shí)施例將參考圖2和圖3作更進(jìn)一步的解釋。圖2顯示了預(yù)測單元10的一部分，它包括一個(gè)3bit移位寄存器20，該寄存器的輸入端與預(yù)測單元10的輸入端8相連。在對移位寄存器20執(zhí)行3個(gè)時(shí)鐘脈沖(圖中未畫出)的基礎(chǔ)上，加在輸入端8的比特流信號的3個(gè)連續(xù)比特x1、x2、x3就被移位進(jìn)入移位寄存器20。圖中有一個(gè)探測器22，它的輸入端連接到預(yù)測單元10的輸入端8。該探測器判定比特流信號中緊跟在3個(gè)連續(xù)比特信號x1、x2、x3之后的下一個(gè)比特x4的比特。而且，圖中還有一個(gè)計(jì)數(shù)器26，它計(jì)算緊接著一個(gè)3個(gè)特定比特比特序列x1、x2、x3之后的“0”比特出現(xiàn)的次數(shù)以及同樣的特定3比特比特序列之后的“1”比特出現(xiàn)的次數(shù)，對3-bit比特序列x1、x2、x3的8種可能情況都要這么做。
用另一種方式來解釋。假設(shè)有3比特序列“100”存于移位寄存器20中，探測器24探測到下一個(gè)比特x4是“0”，這樣，在列28中數(shù)目N4,0就增加1。下一個(gè)時(shí)鐘脈沖加到移位寄存器20的時(shí)候，存于移位寄存器20的3-bit碼字就是“000”，假設(shè)下一個(gè)比特x4現(xiàn)在等于“1”，這樣，在列30中的數(shù)目N0,1就增加1。
在比特流信號的一個(gè)相對大的范圍內(nèi)繼續(xù)這樣的過程。當(dāng)比特流信號的這部分以這種方式被處理之后，列28和列29被數(shù)目Ni,0和Ni,1填滿，分別表示作為緊接著列32中給出的第i個(gè)3比特序列的下一個(gè)比特的“0”比特和“1”比特出現(xiàn)的數(shù)目，其中i在本例中從0變到7。
下一步，預(yù)測的x4’的二進(jìn)制值列32中的每個(gè)3比特序列x1、x2、x3將從對應(yīng)的列28和30中的數(shù)目計(jì)算而得，方法是，將列32中第i個(gè)比特序列的最大計(jì)數(shù)數(shù)目Ni,0和Ni,1對應(yīng)的二進(jìn)制值(“0”或“1”)當(dāng)作x4’的值。例如，如果N4,0等于78，而N4,1等于532，那么，與出現(xiàn)3-bit比特序列“100”相對應(yīng)的預(yù)測比特x4’則被選擇等于“1”。這樣就可以通過比較列32和34而得到轉(zhuǎn)換表，使得對于存于移位寄存器20的8種可能的3-bit序列的每一種情形，都可以產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)測比特值x4’。對于一個(gè)3比特比特流i，得到相同的計(jì)數(shù)值Ni,0和Ni,1，在這種情形下，可以從兩個(gè)二進(jìn)制值“0”或“1”中隨機(jī)地選擇一個(gè)作為預(yù)測值。
應(yīng)當(dāng)在這里指出，對每個(gè)3-bit比特混合，要用兩個(gè)計(jì)數(shù)器來計(jì)算在所述3-bit比特混合之后的“0”和“1”的數(shù)目。除此而外，可以只使用一個(gè)計(jì)數(shù)器，它能在3-bit比特混合之后出現(xiàn)一個(gè)“0”比特時(shí)向上計(jì)數(shù)，而在3-bit比特混合之后出現(xiàn)一個(gè)“1”比特時(shí)向下計(jì)數(shù)，如果在測試過程最后的計(jì)數(shù)值高于測試過程開始時(shí)的值，那么預(yù)測比特就可以選作“0”，如果在測試過程終止的計(jì)數(shù)值低于測試過程開始時(shí)的值，那么預(yù)測比特就可以選作“1”。
如果要處理的信號基本上是時(shí)不變的，那么就可能出現(xiàn)這樣的情況，根據(jù)從比特流信號的下一部分得到的轉(zhuǎn)換表，將會(huì)得到同樣的預(yù)測值x4’。在這種情形時(shí)，一次就能夠得到轉(zhuǎn)換表。對于那些有變動(dòng)特性的比特流信號來講，就需要每次都從比特流信號的一個(gè)序列部分得到轉(zhuǎn)換表，并用各自所得的轉(zhuǎn)換表來預(yù)測比特流的那部分。
圖3顯示了和信號混合單元42一起的預(yù)測單元10的更詳細(xì)的版本。預(yù)測單元10的輸入端8連接到信號混合單元42的第一輸入端40，轉(zhuǎn)換裝置26’包括由上述參考圖2解釋的方法所得到的轉(zhuǎn)換表，該裝置的輸出端46連接到信號混合單元42的第二輸入端44，混合單元44的輸出端48連接到數(shù)據(jù)處理裝置的輸出端14。信號混合單元42也可能是EXOR的形式，但混合單元42可以是不同的結(jié)構(gòu)，比如EXNOR。
作為對存于移位寄存器20的3-bit比特序列的響應(yīng)，轉(zhuǎn)換單元26’在其輸出端46輸出比特x4’，這個(gè)x4’是出現(xiàn)在移位寄存器20和混合單元的輸入端的比特x4的預(yù)測值?；旌蠁卧?2混合比特x4和x4’以獲得殘留比特。在緊接著來的一個(gè)時(shí)鐘信號(圖中未畫出)時(shí)，出現(xiàn)在移位寄存器20的輸入端的比特x4就被移進(jìn)移位寄存器20，這樣，一個(gè)新的3-bit比特序列就存入了移位寄存器20。作為對存入移位寄存器20的新的3-bit比特序列的響應(yīng)，轉(zhuǎn)換單元26’產(chǎn)生一個(gè)新的預(yù)測比特x4’，信號混合單元42就混合這個(gè)新的預(yù)測比特x4’和現(xiàn)在出現(xiàn)在輸入端40的新的比特x4，以獲得新的殘留信號。以這種方法，就可以獲得殘留比特流信號。
假設(shè)混合單元42是EXOR，那么殘留信號就有如下特性。假設(shè)比特x4和x4’是一樣的，就是說，或者為‘0’，或者為‘1’，由EXOR提供的殘留比特是‘0’?，F(xiàn)在假設(shè)比特x4和x4’彼此不相同，其結(jié)果，由EXOR42產(chǎn)生的殘留比特是‘1’比特，殘留信號中‘1’比特的出現(xiàn)就是加在混合單元42輸入端44的預(yù)測比特流信號和加在輸入端40的比特流信號之間的誤差的測度。
圖4顯示了包括圖1所示數(shù)據(jù)處理裝置的記錄裝置的一個(gè)實(shí)施例，該數(shù)據(jù)處理裝置可能包括圖3所示的預(yù)測單元。這個(gè)記錄裝置更進(jìn)一步包括一個(gè)用來將殘留比特流信號數(shù)據(jù)壓縮為數(shù)據(jù)壓縮比特流信號的數(shù)據(jù)壓縮單元150，以及一個(gè)用來將數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號寫到記錄載體52的軌跡上的寫單元50。在此例中，記錄載體52是磁記錄載體，這樣寫單元50至少包括一個(gè)用來將殘留比特流信號寫到記錄載體52上的磁頭54。但記錄載體也可能是光學(xué)記錄載體，如CD光盤或DVD光盤。
圖5顯示了用來通過傳輸媒介TRM發(fā)送音頻信號的發(fā)射器的一個(gè)實(shí)施例，它包括圖1所示的數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置可能包括圖3所示的預(yù)測單元。這個(gè)發(fā)射器又包括數(shù)據(jù)壓縮單元150，還更進(jìn)一步包括用來將數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號發(fā)送到傳輸媒介TRM的發(fā)送單元60。發(fā)送單元60可能包括一個(gè)天線62。
通過諸如無線電頻率鏈路或記錄載體的傳輸，通常需要在要傳送的數(shù)據(jù)壓縮殘留信號上實(shí)施糾錯(cuò)編碼和信道編碼，圖6顯示了在用于圖4的記錄裝置的數(shù)據(jù)壓縮信號上實(shí)施的這樣的信號處理步驟。因此，圖6的記錄裝置包括一個(gè)糾錯(cuò)編碼器56，這在本技術(shù)領(lǐng)域中是公知的，和一個(gè)信道編碼器58，這在本技術(shù)中也是公知的。
上面已提到，在一些應(yīng)用中，使用固定的轉(zhuǎn)換表來處理比特流信號就足夠了。對于將殘留比特流信號逆變換為原始比特流信號的復(fù)制品，也只要一個(gè)固定的轉(zhuǎn)換表就足夠了。在一個(gè)應(yīng)用中，對比特流信號的后續(xù)部分，每次都需要確定一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換表來產(chǎn)生殘留比特流信號，在這種應(yīng)用中，對于一將殘留比特流信號逆變換為原始比特流信號的復(fù)制品，對相應(yīng)的這些部分，就將需要使用同樣的轉(zhuǎn)換表。在這樣的情形中，就需要與殘留信號一起傳送代表用于不同后續(xù)部分的轉(zhuǎn)換表的附加信息(side band)，使得能夠在接收中做逆變換。
作為一個(gè)更進(jìn)一步的例子，如果在圖1的處理裝置中僅使用兩個(gè)轉(zhuǎn)換表就足夠了的話，這樣的附加信息就可以簡單地是一個(gè)選擇信號，選擇兩個(gè)轉(zhuǎn)換表中的一個(gè)，相應(yīng)的逆變換裝置也可以包括兩個(gè)轉(zhuǎn)換表，選擇信號可以被用來選擇兩個(gè)轉(zhuǎn)換表中的一個(gè)，用來將殘留比特流信號逆變換為原始比特流信號的復(fù)制品。
但是，應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)?shù)玫搅藢?yīng)比特流信號的一部分的轉(zhuǎn)換表的時(shí)候，就不是絕對地需要將相應(yīng)于這個(gè)轉(zhuǎn)換表的附加信息傳送到逆變換裝置，該逆變換裝置可以自動(dòng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換表。逆變換裝置的預(yù)測單元在開始時(shí)的預(yù)測精度會(huì)是很低的，但它會(huì)自動(dòng)“學(xué)習(xí)”以獲得預(yù)測轉(zhuǎn)換表，該轉(zhuǎn)換表將會(huì)與用于發(fā)送裝置的轉(zhuǎn)換表基本上相同。
圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二數(shù)據(jù)處理裝置的一個(gè)示意性的實(shí)施例，它能將殘留比特流信號轉(zhuǎn)換為原始比特流信號的復(fù)制品。該裝置有一個(gè)用于接收殘留比特流信號的輸入終端70，該信號由圖1中的數(shù)據(jù)處理裝置提供。輸入終端70連接到信號混合單元88的第一輸入端86，該混合單元的輸出端76連接到預(yù)測單元74的輸入端72，同時(shí)連接到一個(gè)1-bit D/A轉(zhuǎn)換器80的輸入端78，預(yù)測單元74的輸出端98連接到信號混合單元88的第二輸入端101,D/A轉(zhuǎn)換器80的輸出端82連接到輸出終端84。
圖7的裝置通過其輸入端70接收殘留比特流，該殘留信號提供給信號混合單元88的輸入端86。信號混合單元88將經(jīng)其輸入端86所接收的殘留比特流信號與經(jīng)其輸入端101所接收的預(yù)測比特流信號相混合，以獲得逆變換了的比特流信號，并將逆變換了的比特流信號送到其輸出端76。預(yù)測單元74對逆變換了的比特流信號執(zhí)行預(yù)測步驟，以在其輸出端98獲得上述預(yù)測比特流信號。D/A轉(zhuǎn)換單元80對逆變換了的比特流信號作D/A轉(zhuǎn)換，以獲得原始音頻信號的復(fù)制品，該信號又被送到輸出終端84。
預(yù)測單元74可以有任何形式，可以包括FIR或IIR濾波器，濾波器的系數(shù)是被這樣選擇(或得到)，使得預(yù)測單元74的輸出信號是比特流信號的預(yù)測版本。
預(yù)測單元74的另一個(gè)實(shí)施例將參考圖8作更進(jìn)一步的解釋。預(yù)測單元74的輸入端72連接到3比特移位寄存器94的輸入端92，移位寄存器94中的3個(gè)比特位置的3個(gè)輸出連接到轉(zhuǎn)換單元96的相應(yīng)輸入端，轉(zhuǎn)換單元96包括在上面參考圖2和圖3進(jìn)行討論和解釋的轉(zhuǎn)換表。轉(zhuǎn)換單元96的輸出端98連接到信號混合單元88的第二輸入端101，信號混合單元88可以是EXOR的形式，但它還可能是其它的結(jié)構(gòu)，比如EXNOR。下面將會(huì)看到，如果圖3的信號混合單元42是EXOR，那么圖8的信號混合單元就必須同樣是EXOR，以便于再產(chǎn)生原始比特流信號的復(fù)制品。
作為對存于移位寄存器94中的3-bit比特序列x1、x2、x3的響應(yīng)，轉(zhuǎn)換單元96在其輸出端98以在上面參考圖2和圖3作了解釋的方法輸出比特x4’，該比特x4’是比特x4的預(yù)測，比特x4將在下一個(gè)時(shí)鐘到來時(shí)由混合單元88提供，并作為新的x3存于移位寄存器94的最右端的存儲(chǔ)位置。出現(xiàn)在混合單元88的輸入端86的殘留比特與預(yù)測比特x4’混合，以獲得原始比特流信號中的原始比特x4的復(fù)制品。當(dāng)殘留比特是“0”時(shí)，這意味著圖1和圖3的裝置作了正確的預(yù)測，殘留比特與預(yù)測比特x4’的混合就使得比特x4’的比特值出現(xiàn)在混合單元88的輸出端90。當(dāng)殘留比特是“1”時(shí)，這意味著圖1和圖3的裝置作了錯(cuò)誤的預(yù)測，殘留比特與預(yù)測比特x4’的混合就使得比特x4’的取反比特值出現(xiàn)在混合單元88的輸出端90，兩種情形下，都可以使比特x4的正確的復(fù)制品出現(xiàn)在混合單元88的輸出端76。
在后續(xù)時(shí)鐘信號(圖中未畫出)時(shí)，出現(xiàn)在移位寄存器94輸入端的比特x4就被移入寄存器，使得一個(gè)新的3-bit比特序列被存入移位寄存器94。相應(yīng)于存于移位寄存器94的新的3-bit比特序列，轉(zhuǎn)換單元96產(chǎn)生一個(gè)新的預(yù)測比特x4’，信號混合單元88混合新的預(yù)測比特x4’和加在輸入端86的殘留比特信號中的下一個(gè)殘留比特。這樣獲得比特流信號中下一個(gè)比特x4的復(fù)制品。
圖9顯示了結(jié)合到一個(gè)再生裝置的圖7的數(shù)據(jù)處理裝置。該再生裝置還進(jìn)一步包括用來數(shù)據(jù)展開數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號以獲得原始?xì)埩舯忍亓餍盘柕膹?fù)制品的數(shù)據(jù)展開單元162，以及用來從記錄載體52的軌跡中讀取數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的讀取單元100，在本例中，記錄載體52是磁記錄載體，所以讀取單元100包括至少一個(gè)用來從記錄載體52讀取數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的磁頭102。但記錄載體可以是光學(xué)記錄載體，比如CD光盤或DVD光盤。
圖10顯示了一個(gè)用來通過傳輸媒介TRM接收音頻信號的接收器的實(shí)施例，它包括圖7所示的數(shù)據(jù)處理裝置，該接收器更進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)展開單元162和用來從傳輸媒介TRM接收數(shù)據(jù)壓縮比特流信號的接收單元105，接收單元105可能還包括一個(gè)天線107。
如上面所解釋的那樣，通過諸如無線電頻率鏈路或記錄載體等傳輸媒介的發(fā)送一般都需要對將要發(fā)送的數(shù)據(jù)壓縮殘留信號做糾錯(cuò)編碼和信道編碼，因而在接收時(shí)就要做相應(yīng)的信道解碼和糾錯(cuò)解碼。圖11顯示了對接收信號所做的信道解碼和糾錯(cuò)解碼的信號處理步驟，該接收信號由圖9中的再生裝置的讀取裝置100接收。因而圖11的再生裝置就包括一個(gè)信道解碼器110，這在本項(xiàng)技術(shù)中是眾所周知的，還包括一個(gè)糾錯(cuò)解碼裝置112，這在本技術(shù)領(lǐng)域中也是公知的，這樣就可以獲得數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的復(fù)制品。
上面還提到，在一些應(yīng)用中，在圖1和圖3的裝置中使用一個(gè)固定轉(zhuǎn)換表來處理比特流信號就足夠了，在將殘留比特流信號轉(zhuǎn)換為原始比特流信號的復(fù)制品時(shí)，使用固定的轉(zhuǎn)換表也就足夠了，這樣就不需要傳送附加信息到圖7和圖8所示的處理裝置。在一種應(yīng)用中，對比特流信號的后續(xù)部分來講，每次都需要在圖1和圖3的裝置中確定一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換表，用來產(chǎn)生殘留比特流信號，在圖7和8的裝置中，在將殘留比特流信號逆變換為原始比特流信號的復(fù)制品的時(shí)候，就要求對這些部分使用同樣的轉(zhuǎn)換表，在此情形中，就要求與殘留信號一起發(fā)送代表用于不同后續(xù)部分的轉(zhuǎn)換表的附加信息，以使得接收時(shí)能作逆變換。作為一個(gè)例子，例如在圖1和3的裝置被提供給記錄裝置，以及圖7和8的裝置被結(jié)合到圖9和11的再生裝置的應(yīng)用中，這個(gè)附加信息就需要被記錄在記錄載體上，在再生時(shí)從上述記錄載體中被再生出來。
如果出現(xiàn)在圖1的處理裝置中僅用兩個(gè)轉(zhuǎn)換表就足夠的情況，這個(gè)旁信號可以簡單地是一個(gè)選擇信號，用以選擇兩個(gè)轉(zhuǎn)換表中的一個(gè)。相應(yīng)的逆變換裝置可包括同樣的兩個(gè)轉(zhuǎn)換表，該選擇信號可以用來選擇兩個(gè)轉(zhuǎn)換表中的一個(gè)，以將殘留比特流信號逆變換為原始比特流信號的復(fù)制品。
上面描述的實(shí)施例是基于對比特流信號中緊接著三個(gè)連續(xù)比特(x1,x2,x3)的一個(gè)比特的預(yù)測(x4’)的。通常，預(yù)測單元可以根據(jù)比特流信號中n個(gè)連續(xù)比特預(yù)測m個(gè)預(yù)測比特，這m個(gè)預(yù)測比特是比特流信號中緊接著上述n個(gè)連續(xù)比特之后的比特流信號中m個(gè)連續(xù)比特的預(yù)測版本，這里n和m是大于零的整數(shù)。
圖12顯示了如何得到轉(zhuǎn)換表的例子，該轉(zhuǎn)換表能根據(jù)比特流信號中連續(xù)比特x1、x2、x3、x4的序列預(yù)測出一個(gè)或兩個(gè)預(yù)測比特。圖12顯示了另一個(gè)預(yù)測單元10’的一部分，該預(yù)測單元包括一個(gè)4比特移位寄存器20’，該寄存器具有一個(gè)連接到預(yù)測單元10’的輸入端8的輸入端，在作用于移位寄存器20’的4個(gè)時(shí)鐘脈沖(圖中未畫出)的作用下，加在輸入端8的比特流信號中的4個(gè)連續(xù)比特x1、x2、x3、x4被移入移位寄存器20’。圖中有一個(gè)探測器22’，它的輸入端24連接到預(yù)測單元10’的輸入端8，探測器22’檢測比特流信號中緊接著4個(gè)連續(xù)比特x1、x2、x3、x4的下兩個(gè)比特x5、x6的比特值。而且，圖中還有計(jì)數(shù)器26”，它統(tǒng)計(jì)比特流信號中緊接著一個(gè)特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，“0”比特出現(xiàn)的次數(shù)；緊接著同一個(gè)特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，“1”比特出現(xiàn)的次數(shù)；緊接著同一個(gè)特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，2比特比特序列“00”比特出現(xiàn)的次數(shù)；緊接著同一個(gè)特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，2比特比特序列“01”比特出現(xiàn)的次數(shù)；緊接著同一個(gè)特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，2比特比特序列“10”比特出現(xiàn)的次數(shù)；以及緊接著同一個(gè)特定4比特比特序列x1、x2、x3x4之后，2比特比特序列“11”比特出現(xiàn)的次數(shù)。應(yīng)當(dāng)在此指出，2-bit比特組合“b1,b2”將被描述成這樣，第一個(gè)比特b1是x5，第而個(gè)比特b2是x6。
假設(shè)探測器已檢測到2個(gè)比特x5、x6等于“01”，這樣，計(jì)數(shù)器26”將位于列28’中的計(jì)數(shù)值Ni,0及位于列30’的計(jì)數(shù)值Ni,1增加1，這里，Ⅰ從0變到15，對應(yīng)于圖12中的表的列32’中給定的第Ⅰ個(gè)4比特比特序列。
下一步，在作用于圖12的裝置的一定數(shù)目的P時(shí)鐘脈沖的作用下，這里的P不一定等于2，但可能更大一些，比特流信號的另一個(gè)4-bit比特序列就被存入移位寄存器20’。探測器22’探測比特流信號中緊接著上述4-bit比特序列的下面兩個(gè)比特x5、x6的比特值，假設(shè)這后續(xù)兩個(gè)比特為“11”，那么，計(jì)數(shù)器26”就將位于列29中的記數(shù)值Ni,1及位于列31中的記數(shù)值Ni,5增加1，這里Ⅰ相應(yīng)于存于移位寄存器20’中的4比特比特序列，這個(gè)比特序列被假設(shè)為圖12中的表的列32給定的第i個(gè)4比特比特序列。
多次重復(fù)這個(gè)過程，使得對所有16種可能的4-bit序列x1、x2、x3、x4，都已得到計(jì)數(shù)值Ni,0至NI,5。計(jì)數(shù)值Ni,0至NI,5表示緊接在列32’給出的第Ⅰ個(gè)4-bit序列之后，1比特和2比特序列出現(xiàn)的次數(shù)。
下一步，對于列32中的每個(gè)4-bit序列x1、x2、x3、x4基于列28’、29、…至31中的計(jì)數(shù)值，得到預(yù)測二進(jìn)制值x5’以及預(yù)測2比特二進(jìn)制序列 x5’x6’。
假設(shè)列32’中的第Ⅰ個(gè)4比特比特序列的6個(gè)計(jì)數(shù)值Ni,0至NI,5的計(jì)數(shù)值Ni,0或Ni,1基本上都大于其它值，在此情形中，可以選擇“0”比特或“1”比特，分別作為x5’的預(yù)測比特。假設(shè)Ni,0和Ni,2差別不大并大于其它四個(gè)計(jì)數(shù)值，在此情形中，可以選擇比特組合“00”作為第Ⅰ個(gè)比特序列的預(yù)測比特值x5’、x6’。通過這種方法，所的得到的轉(zhuǎn)換表就包括列33，列33不僅包括作為用于預(yù)測比特流中緊接著特定的4-bit比特序列的一個(gè)比特的預(yù)測比特的單個(gè)比特值，而且包括作為用于預(yù)測比特流中緊接著另一個(gè)特定的4-bit比特序列的2-bit字的2-bit預(yù)測字的2-bit二進(jìn)制字。
圖13示意地顯示了用于數(shù)據(jù)處理音頻信號的數(shù)據(jù)處理裝置的另一個(gè)實(shí)施例，該數(shù)據(jù)處理裝置包括轉(zhuǎn)換表形式的轉(zhuǎn)換單元130，比如參考圖12的解釋的轉(zhuǎn)換表，這意味著轉(zhuǎn)換表包括圖12中所給定的列32’和33，使得在接收如列32’給出的一個(gè)特定4-bit的比特序列x1、x2、x3、x4的基礎(chǔ)上，在轉(zhuǎn)換單元130的輸出端131產(chǎn)生一個(gè)特定預(yù)測比特x5或兩個(gè)特定預(yù)測比特x5、x6。
圖13的裝置的功能如下。作為對存于移位寄存器20’中的一個(gè)特定4-bit比特序列的響應(yīng)，轉(zhuǎn)換單元130產(chǎn)生比如一個(gè)比特字，等于“1”。這是當(dāng)一個(gè)4-bit序列“0000”存于寄存器20’時(shí)的情形，列33顯示對這樣的4-bit序列，見圖12表中的列32’，預(yù)測“1”比特，見圖12表中的列33。預(yù)測比特x5’送到混合單元42的輸入端44，其中預(yù)測比特x5’與出現(xiàn)在輸入端40的比特流中的實(shí)際比特x5相混合。下一步，在一個(gè)由中心處理單元132產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖的作用下，移位寄存器20’中的信息左移一位，使得現(xiàn)在比特x5存于移位寄存器20’的最右存儲(chǔ)位置，假設(shè)該比特確實(shí)是“1”，和預(yù)測的一樣。
下一步，轉(zhuǎn)換單元將存于移位寄存器20’的4-bit序列“0001”轉(zhuǎn)換為2-bit字“01”，參看圖12的表中的列32’和33，其中2-bit字送到輸出端131?，F(xiàn)在，中央處理器單元132產(chǎn)生兩個(gè)時(shí)鐘脈沖，使得2-bit預(yù)測值可以在混合單元42中與比特流信號中的實(shí)際比特x5、x6混合。兩個(gè)時(shí)鐘脈沖還導(dǎo)致移位寄存器20’中左移兩位，使得有值“0”和“1”存于移位寄存器20’中，由x1和x2來指示，上面提到的實(shí)際比特x5和x6現(xiàn)在作為新的比特x3和x4存于移位寄存器20’中。這樣，在預(yù)測一個(gè)比特的基礎(chǔ)上，中央處理器132產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖，然后執(zhí)行一個(gè)后續(xù)的預(yù)測步驟，而在預(yù)測一個(gè)2-bit字的基礎(chǔ)上，中央處理器132在執(zhí)行后續(xù)預(yù)測步驟之前，產(chǎn)生兩個(gè)時(shí)鐘脈沖。
假設(shè)，對比特流信號的后續(xù)部分來講，首先，例如通過上面參照圖12所解釋的方法，得到一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換表，希望與殘留比特流信號一起發(fā)送這個(gè)轉(zhuǎn)換表，使得在接收殘留比特流信號時(shí)能做逆變換。圖13顯示了預(yù)測單元26與中央處理單元132之間的連接135，通過這個(gè)連接，通過參照圖12描述的方法而得到的轉(zhuǎn)換表就可以提供給中央處理器132，然后將其送到輸出端137通過傳輸媒介與殘留比特流一起傳輸。
圖14顯示了用來轉(zhuǎn)換由圖13的裝置提供的殘留比特流信號的相應(yīng)裝置。在信號混合單元88和D/A轉(zhuǎn)換器80分別與圖7中的信號混合單元和D/A轉(zhuǎn)換器是一樣的情況下，圖14的裝置顯示出與圖7和8的裝置有很大程度的相似。預(yù)測單元74’的輸入端72連接到4比特移位寄存器的輸入端92，移位寄存器94’的4比特位置的4個(gè)輸出端連接到轉(zhuǎn)換單元96’相應(yīng)的輸入端，轉(zhuǎn)換單元96’包括上面參照圖12討論和解釋的轉(zhuǎn)換表，轉(zhuǎn)換單元96’的一個(gè)輸出98接到信號混合單元88的第二輸入端101。
作為對存于移位寄存器94’的4-bit比特序列x1、x2、x3、x4的響應(yīng)，通過上面參照圖12解釋的方法，轉(zhuǎn)換單元96’或者在其輸出端98輸出1-bit x5’，或者輸出2-bit字x5’、x6’，該比特x5’是轉(zhuǎn)換表96’所給出的比特x5的預(yù)測值，比特x5將在下一個(gè)脈沖的作用下由混合單元88提供，并作為新的比特x4存于移位寄存器94’的最右端的存儲(chǔ)位。在由中央處理單元140產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖的作用下，出現(xiàn)在混合單元88的輸入端86的殘留信號與預(yù)測比特x5’相混合，從而獲得原始比特流信號中的原始比特x5的復(fù)制品。當(dāng)殘留比特是“0”時(shí)，這意味著在圖13的裝置中執(zhí)行了正確的預(yù)測，殘留比特與預(yù)測比特x5’的混合，結(jié)果是出現(xiàn)在混合單元88的輸出端90的比特x5’的右端為比特x5。當(dāng)殘留比特是“1”時(shí)，這意味著在圖13的裝置中執(zhí)行了不正確的預(yù)測，殘留比特與預(yù)測比特x5’的混合，結(jié)果是出現(xiàn)在混合單元88的輸出端90的比特x5’的取反值作為比特x5。兩種情形中，比特x5的正確的復(fù)制品都會(huì)出現(xiàn)在混合單元88的輸出端76處。
2-bit預(yù)測x5’、x6’是由轉(zhuǎn)換表96’產(chǎn)生的2-bit字x5、x6的預(yù)測值，將在由中央處理單元140產(chǎn)生的下兩個(gè)時(shí)鐘脈沖的作用下，由混合單元輸出并被當(dāng)作新的2-bit字x3、x4存于移位寄存器94’的兩個(gè)最右的存儲(chǔ)位。出現(xiàn)在混合單元88的輸入端86的兩個(gè)殘留比特與預(yù)測的2-bit字x5’、x6’混合，以獲得原始比特流信號中的原始2-bit字x5、x6的復(fù)制品。當(dāng)兩個(gè)殘留比特是’0,0’時(shí)，這意味著在圖13的裝置中執(zhí)行了正確的預(yù)測，殘留比特與預(yù)測比特x5’、x6’的混合，結(jié)果是出現(xiàn)在混合單元88的輸出端90的比特x5’、x6’的右端作為比特x5、x6。當(dāng)殘留比特是’1,1’時(shí)，這意味著在圖13的裝置中對比特x5和比特x6都執(zhí)行了不正確的預(yù)測，殘留比特與預(yù)測比特x5’,x6’的混合，結(jié)果是出現(xiàn)在混合單元88的輸出端90的比特x5’、x6’的比特的取反右端作為比特x5、x6。當(dāng)兩個(gè)殘留比特中一個(gè)為“1”而另一個(gè)為“0”時(shí)，這意味著預(yù)測比特中的一個(gè)是錯(cuò)的，應(yīng)當(dāng)取反以獲得兩個(gè)正確的比特x5、x6。在所有情形中，2-bit字x5,x6的正確復(fù)制品都會(huì)出現(xiàn)在混合單元88的輸出端76。
在這樣的情形時(shí)，對比特流的后續(xù)部分，在圖13的裝置中，首先例如通過上面參照圖12解釋的方法得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)換表，希望與殘留比特流一起發(fā)送轉(zhuǎn)換表，使得在圖14的裝置中接收殘留比特流信號時(shí)能作逆變換，因而圖14顯示出一個(gè)用于接收轉(zhuǎn)換表的輸入終端142。輸入終端142連接到中央處理單元140，它與預(yù)測單元96’有一個(gè)連接144，通過這個(gè)連接，轉(zhuǎn)換表可以接到預(yù)測單元96’。
前面講過，在發(fā)送之前對殘留比特流信號作數(shù)據(jù)壓縮步驟。優(yōu)選地，采用無失真編碼器來作數(shù)據(jù)壓縮，無失真編碼器有這樣的優(yōu)點(diǎn)，它們能以這樣的方法來數(shù)據(jù)壓縮語音信號，使得在由無失真解碼器作數(shù)據(jù)擴(kuò)展之后，原始語音信號可以以基本無失真的方式重建。這意味著壓縮-擴(kuò)展之后，基本上沒有信息丟失。無失真編碼器可以是可變長度編碼器。可變長度編碼器在本項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域是公知的，這種可變長度編碼器的例子有Huffman編碼器、算術(shù)編碼器和Lempel-Ziv編碼器，這方面可以參考出版物“A method for the construction of minimum-redundancycodes”D.A.Huffman所著，相關(guān)文件目錄中的文件D4,“An introductionto arithmetic coding”G.G.Langdon所著，相關(guān)文件目錄中的文件D5，以及“A universal algorithm for sequential data compression”J.Ziv等人著，相關(guān)文件目錄中的文件D6。
圖15顯示了一個(gè)實(shí)施例，其中圖1的裝置緊接著一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮單元150，比如一個(gè)無失真編碼器。數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號由一個(gè)光學(xué)記錄單元154的裝置記錄到一個(gè)光學(xué)記錄載體156上。
圖16顯示了來自光學(xué)記錄載體156的相應(yīng)再生，圖16中顯示的裝置包括一個(gè)數(shù)據(jù)擴(kuò)展單元162，比如一個(gè)無失真解碼器，它對數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號執(zhí)行數(shù)據(jù)擴(kuò)展步驟，再生的殘留比特流信號提供給圖7的裝置的輸入端70。
圖1的實(shí)施例的更進(jìn)一步的修改如下。在此修改中，預(yù)測單元10連接在信號混合單元42的輸出端和信號混合單元42的輸入端44之間。在此修改中，比特流信號的預(yù)測版本由預(yù)測單元從由信號混合單元42提供的殘留信號中得到。該修改示于圖18，事實(shí)上，它與示于圖7中的預(yù)測單元和信號混合單元的電路結(jié)構(gòu)是一樣的。
以相同的方式，圖7的實(shí)施例的更進(jìn)一步的修改如下。在這個(gè)修改中，預(yù)測單元74連接在信號混合單元88的輸入終端70和輸入端101之間。在這個(gè)修改中，比特流信號的預(yù)測版本由預(yù)測單元從經(jīng)終端70提供給處理裝置的殘留信號中得到。這個(gè)修改事實(shí)上與示于圖1中的預(yù)測單元和信號混合單元的電路結(jié)構(gòu)是一樣的。
通過預(yù)測單元，比如圖1中的預(yù)測單元10，的一個(gè)特定實(shí)施例，可以得到數(shù)據(jù)處理裝置的更進(jìn)一步的改進(jìn)。在這個(gè)特定實(shí)施例中，給預(yù)測單元10提供一個(gè)積分器，用來對輸入信號積分，該輸入信號代表比特流信號，在輸入信號具有代表比特流信號中的“0”和“1”比特意義上的-1和+1代表值，。積分器簡單地累加所有的代表值，使得它的瞬時(shí)輸出是它已接收的所有-1和+1的累加總和。事實(shí)上，預(yù)測單元所做的是，為將要送到輸出端12的比特流信號產(chǎn)生一個(gè)偽音頻信號和預(yù)測比特，該比特流信號將由這個(gè)偽音頻信號以下面方式來得到。
預(yù)測器從由積分器產(chǎn)生的偽音頻信號的最后n個(gè)樣值產(chǎn)生偽音頻信號的下一個(gè)樣點(diǎn)的預(yù)測值，下一步，所產(chǎn)生的偽音頻信號的最后的樣點(diǎn)值與下一個(gè)樣點(diǎn)的預(yù)測值相比較。如果沿幅度軸來看，偽音頻信號的上一個(gè)樣點(diǎn)值稍小于下一個(gè)樣點(diǎn)的預(yù)測值，可以得出結(jié)論，預(yù)測比特流信號中的下一個(gè)預(yù)測比特對應(yīng)于+1值(或邏輯“1”)，當(dāng)偽音頻信號的上一個(gè)樣點(diǎn)值大于下一個(gè)樣點(diǎn)的預(yù)測值，可以得出結(jié)論，預(yù)測比特流信號中的下一個(gè)預(yù)測比特對應(yīng)于-1值(或邏輯“0”)。這些預(yù)測的比特作為預(yù)測比特流信號送到預(yù)測單元10的輸出端。
下一個(gè)樣點(diǎn)的預(yù)測值可以通過用直線近似最后n個(gè)(n例如等于40)偽音頻信號樣點(diǎn)來獲得。下面將會(huì)看到，更復(fù)雜的近似過程(濾波技術(shù))同樣可能用來預(yù)測下一個(gè)樣點(diǎn)值。在這種情形中，如上所述，這樣的濾波器的濾波器系數(shù)應(yīng)當(dāng)對于基于幀的信號進(jìn)行推導(dǎo)并被傳送，使得在接收端能作相應(yīng)的解碼。
另一個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置示于圖19中。在圖19中的數(shù)據(jù)處理裝置中，比特流數(shù)據(jù)送到信號混合單元42的輸入端44，并通過一個(gè)預(yù)測濾波器10’和一個(gè)量化器Q，送到信號混合單元42的輸入端40。這個(gè)裝置更進(jìn)一步提供一個(gè)包括一個(gè)熵編碼器154和一個(gè)概率判定單元156的數(shù)據(jù)壓縮單元150’，在本例中，熵編碼器154是算術(shù)編碼器的形式，用來響應(yīng)送到它的輸入端192的概率值p，將殘留比特信號編碼為數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號。該概率判定單元156確定一個(gè)概率值，該概率表明在由混合單元42提供的殘留比特流中的一個(gè)比特有一個(gè)諸如“1”的預(yù)測邏輯值，這個(gè)概率值在圖19中記為p，送到算術(shù)編碼器154，使得在算術(shù)編碼器154中能對殘留比特流信號作數(shù)據(jù)壓縮。判定單元156從預(yù)測濾波器10’的輸出信號中確定這個(gè)概率值。這不同于所預(yù)想的，當(dāng)在數(shù)據(jù)壓縮單元150中，比如圖4或15，使用一個(gè)算術(shù)編碼器以壓縮殘留比特流信號。當(dāng)在壓縮單元150中使用一個(gè)算術(shù)編碼器時(shí)，概率單元156就從殘留比特流信號自身推導(dǎo)出概率值。但在圖19的實(shí)施例中，概率判定單元156從預(yù)測濾波器10’產(chǎn)生的輸出信號中推導(dǎo)出概率值，這有一個(gè)好處，用算術(shù)編碼器154可以得到更高的壓縮率，算術(shù)編碼器154可以數(shù)據(jù)壓縮基于幀的壓縮殘留比特流信號。
圖19的裝置的功能如下。預(yù)測濾波器10’對比特流信號實(shí)現(xiàn)預(yù)測濾波，以獲得一個(gè)多比特輸出信號。這個(gè)多比特輸出信號有在例如+3和-3范圍之間的多個(gè)電平。量化器Q接收多比特輸出信號，然后由此產(chǎn)生一個(gè)比特流信號，例如若多比特輸出信號有正值，分配“1”比特邏輯值，若多比特輸出信號有負(fù)值，分配“0”比特邏輯值。此外，對多比特輸出信號取值范圍內(nèi)的多個(gè)子區(qū)間中的每一個(gè)，確定殘留信號中對應(yīng)比特為比如“1”比特的概率是多少。當(dāng)多比特輸出信號落入這樣的范圍中的一個(gè)時(shí)，這可以通過計(jì)算在一個(gè)特定時(shí)段的殘留比特流信號中的“1”和“0”的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。對多比特輸出信號中的不同值以這樣的方式獲得的概率，隨后作為概率信號p送到算術(shù)編碼器154，數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號由算術(shù)編碼器154送到輸出線158，用以通過傳輸媒介TRM傳輸。
圖20顯示了一個(gè)用于對通過傳輸媒介TRM接收的數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號解碼的相應(yīng)數(shù)據(jù)處理裝置。圖20的數(shù)據(jù)處理裝置包括一個(gè)熵解碼器(entropy decoder)172，該熵解碼器通過一個(gè)輸入端174接收數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號。在本例中，熵解碼器172是一個(gè)算術(shù)解碼器的形式，它在送到輸入端176的概率信號p的影響下，對數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號執(zhí)行算術(shù)解碼步驟，以產(chǎn)生送到輸出端178的原始?xì)埩舯忍亓餍盘柕膹?fù)制品。該復(fù)制品送到信號混合單元88的輸入端86。此外，信號混合單元88還通過輸入端101接收比特流信號的預(yù)測版本，并在其輸出端76產(chǎn)生原始比特流信號的復(fù)制品。輸出端76經(jīng)過預(yù)測濾波器74’和量化器Q連接到信號混合器88的輸入端101，預(yù)測濾波器74’和量化器Q的功能可以與圖19的預(yù)測濾波器10’和量化器Q一樣，即預(yù)測濾波器74’從它通過其輸入端72接收的輸入信號得出它的濾波器系數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)測濾波器74’從經(jīng)過傳輸媒介TRM接收的、來自圖19的編碼器裝置的附加信息得到濾波器系數(shù)，將在下面作解釋。
更進(jìn)一步，有一個(gè)概率提供單元180，它提供概率信號p給算術(shù)解碼器172。可以通過不同方法獲得概率信號p。一種方法是，從預(yù)測濾波器74’的輸出信號得到概率信號p，然后以與概率判定單元156同樣的判定方法判定來自圖19中預(yù)測濾波器10’的概率信號p，在此情形中，圖20中的供給單元180可以與圖19中的判定單元156一樣，供給單元180有一個(gè)連接到預(yù)測濾波器74’輸出端的輸入端。另一個(gè)產(chǎn)生概率信號p的方法是，通過使用經(jīng)傳輸媒介TRM接收的附加信息，下面將做解釋。
附加信息可以通過用于到圖20所示裝置的傳輸?shù)膱D19所示裝置來產(chǎn)生，這樣的附加信息可以包括在幀上基于幀確定的濾波器10’的濾波器系數(shù)，該系數(shù)被傳送給濾波器74’以設(shè)定其正確的濾波器特性。此外，圖19的裝置可以產(chǎn)生描述預(yù)測濾波器10’的多比特輸出信號到概率信號p的轉(zhuǎn)換的參數(shù)，這種參數(shù)也包括在附加信息中，并傳送到供給單元180，使得能在圖20的裝置中再生概率信號p。
在上面描述的圖19和圖20的實(shí)施例中，解釋了概率信號p是如何分別由預(yù)測濾波器10’和74’的多比特輸出信號得到的。然而應(yīng)當(dāng)注意到算術(shù)編碼器的運(yùn)用也可能用于以不同的方法推導(dǎo)預(yù)測信號的數(shù)據(jù)處理裝置之中，這方面可參考示于圖1中的實(shí)施例，其中的預(yù)測單元10是示于圖2或12的形式。現(xiàn)在需要另外一種推導(dǎo)概率信號p的方法，以后將會(huì)清楚地看到，在示于圖2和圖12的預(yù)測單元的實(shí)施例中，概率信號p可以由分別在預(yù)測器22和22’中所得出的計(jì)數(shù)推導(dǎo)出。
用于圖19的實(shí)施例的熵編碼器適應(yīng)于采用概率信號來對殘留比特流信號編碼，以獲得數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號。一種這樣的熵編碼器是上面描述的算術(shù)編碼器，這樣的熵編碼器的另一種形式是，例如，公知的有限狀態(tài)編碼器(finite state coder)。用于圖20的實(shí)施例的熵解碼器適應(yīng)于采用概率信號來對數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號進(jìn)行解碼，以獲得殘留比特流信號的復(fù)制品，一種這樣的熵解碼器是上面描述的算術(shù)解碼器。這樣的熵解碼器的另一種形式是，例如，公知的有限狀態(tài)解碼器。
在參考有關(guān)的優(yōu)選實(shí)施例描述這項(xiàng)發(fā)明的同時(shí)，要認(rèn)識到這些不是限定性的例子，因此，如權(quán)利要求限定的那樣，不離開本發(fā)明的范圍的各種各樣的修改對本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來講是顯而易見的。當(dāng)以數(shù)字形式提供音頻信號時(shí)，比如以44.1kHz采樣，樣值以例如16比特描述，A/D轉(zhuǎn)換器裝置適應(yīng)于對數(shù)字音頻信號過采樣，采樣率為，例如64x44.1kHz，以獲得送到預(yù)測單元10的1-bit比特流信號。
更進(jìn)一步，當(dāng)考慮諸如示于并描述于圖12的轉(zhuǎn)換表時(shí)，可作如下結(jié)論。在推導(dǎo)轉(zhuǎn)換表的階段，可能會(huì)出現(xiàn)，例如計(jì)數(shù)值是這樣的，使得比特序列0,0,0,0和0,0,1,0產(chǎn)生同樣的預(yù)測比特，比特序列0,0,0,1和0,0,1,1產(chǎn)生同樣的預(yù)測比特，比特序列0,1,0,0和0,1,1,0產(chǎn)生同樣的預(yù)測比特，比特序列1,0,0,0和1,0,1,0產(chǎn)生同樣的預(yù)測比特，比特序列1,1,0,0和1,1,1,0產(chǎn)生同樣的預(yù)測比特，比特序列1,0,0,1和1,0,1,1產(chǎn)生同樣的預(yù)測比特，比特序列1,1,0,1和1,1,1,1產(chǎn)生同樣的預(yù)測比特，比特序列0,1,0,1和0,1,1,1產(chǎn)生同樣的預(yù)測比特，在此情形中，比特x3事實(shí)上是不被考慮的比特，預(yù)測比特x4或x4、x5可以僅從比特組合x1、x2、x4預(yù)測得到。
更進(jìn)一步，本發(fā)明在于每個(gè)新穎性特征或特征的組合。
相關(guān)文件目錄(D1) EP-A 402,903 (PHN 13.241)(D2) ‘A digital decimating filter for analog-to-digitalconversion of hi-fi audio signals’,by J.J.van der Kam in PhilipsTechn.Rev.42.no.6/7,April 1986,pp.230-8(D3)‘A higher order topology for interpolative modulatorsfor oversampling A/D converters’,by Kirk C.H.Chao et al in IEEETrans.on Circirt and Systems,Vol 37,no.3,March 1990,pp.309-18(D4)‘A method for the construction of minimum-redundancycodes’,by D.A.Huffman in Proc.of the IRE,Vol.40(10).September1952(DS)‘An introduction to arithmetic coding’byG.G.Langdon,IBM J.Res.Develop.,Vol.28(2),March 1984(D6)‘A universal algorithm for sequential datacompression’by J.Ziv et al,IEEE Trans.onInform.Theory,Vol.IT-23,1977.
(D7) EP patent application no.96202807.2,filing date10-10-96(PHN 16.029)
權(quán)利要求
1．用于數(shù)據(jù)處理音頻信號的數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置包括- 用于接收音頻信號的輸入裝置，- 用來對音頻信號作轉(zhuǎn)換以獲得1-bit比特流信號的轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置包括sigma-delta調(diào)制裝置，- 用來對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得預(yù)測比特流信號的預(yù)測裝置，- 用來混合比特流信號和預(yù)測比特流信號以獲得殘留比特流信號的信號混合裝置，- 用來提供殘留比特流信號的輸出裝置。
2．如權(quán)利要求1所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中音頻信號是模擬音頻信號，轉(zhuǎn)換裝置包括A/D轉(zhuǎn)換裝置，它用來對模擬信號執(zhí)行1-bit A/D轉(zhuǎn)換，以獲得上述比特流信號。
3．如權(quán)利要求1所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中上述A/D轉(zhuǎn)換裝置是sigma-delta調(diào)制裝置。
4．如權(quán)利要求1、2或3所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該預(yù)測裝置包括一個(gè)用來從比特流信號中的n個(gè)連續(xù)比特預(yù)測m個(gè)預(yù)測比特的預(yù)測器單元，這m個(gè)預(yù)測比特是比特流信號中緊接著上述n個(gè)連續(xù)比特的m個(gè)連續(xù)比特的預(yù)測版本，其中m和n都是大于零的整數(shù)。
5．如權(quán)利要求4所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該信號混合裝置適應(yīng)于混合m個(gè)預(yù)測比特和m個(gè)比特流信號中的連續(xù)比特，以獲得殘留比特流信號的m個(gè)連續(xù)比特。
6．如權(quán)利要求5所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該信號混合裝置包括一個(gè)EXOR門。
7．如權(quán)利要求4、5或6所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該預(yù)測裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)換表，該轉(zhuǎn)換表用來作為對比特流信號中的連續(xù)n比特的響應(yīng)，提供m個(gè)預(yù)測比特。
8．如權(quán)利要求7所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該轉(zhuǎn)換表適應(yīng)于對比特流信號中的第一n比特序列預(yù)測m1個(gè)預(yù)測比特和對比特流信號中的第二n比特序列預(yù)測m2個(gè)預(yù)測比特，其中m1和m2是不相等的整數(shù)。
9．如權(quán)利要求4或8中任何一個(gè)所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該預(yù)測裝置包括計(jì)算裝置，它用來判定比特流信號中的緊接著比特流信號中預(yù)判定的n個(gè)連續(xù)比特序列、在該比特流信號中的n個(gè)連續(xù)比特的預(yù)判定序列出現(xiàn)之后最可能出現(xiàn)的m比特序列部分，還包括用來將這m比特序列作為m個(gè)預(yù)測比特序列分配給預(yù)判定的n比特序列的分配裝置。
10．用來數(shù)據(jù)處理一個(gè)音頻信號的數(shù)據(jù)處理方法，數(shù)據(jù)處理方法包括以下步驟- 接收音頻信號，- 對音頻信號作轉(zhuǎn)換，以獲得一個(gè)1-bit比特流信號，這個(gè)轉(zhuǎn)換步驟包括一個(gè)sigma-delta調(diào)制步驟，- 對信號執(zhí)行一個(gè)預(yù)測步驟以獲得一個(gè)預(yù)測比特流信號，- 混合比特流信號和預(yù)測比特流信號以獲得一個(gè)殘留信號，- 提供殘留信號。
11．用來通過傳輸媒介發(fā)送音頻信號的發(fā)送器，包括數(shù)據(jù)處理裝置，如權(quán)利要求1至9中的任何一個(gè)要求的那樣，其中發(fā)送器更進(jìn)一步包括-用來數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號以獲得數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的數(shù)據(jù)壓縮裝置，- 用來將數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號送到傳輸媒介的發(fā)射裝置。
12．如權(quán)利要求1所要求的發(fā)射器包括權(quán)利要求7或8所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該發(fā)射裝置更進(jìn)一步適應(yīng)于將所述轉(zhuǎn)換表的附加信息代表送到傳輸媒介。
13．如權(quán)利要求11所要求的發(fā)射器，其中發(fā)射器更進(jìn)一步包括糾錯(cuò)編碼裝置和/或信道編碼裝置，用來在將殘留比特流信號送到傳輸媒介之前，對數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號作糾錯(cuò)編碼和/或信道編碼。
14．如權(quán)利要求11到13中任何一條所要求的發(fā)射器，其中該發(fā)射器是用來將音頻信號記錄在記錄載體上的設(shè)備的形式，而該發(fā)射裝置則是將殘留比特流信號寫到記錄載體的軌跡上的寫裝置的形式。
15．如權(quán)利要求14所要求的發(fā)射器，其中記錄載體是光學(xué)或磁記錄載體。
16．具有記錄在上述記錄載體的軌跡上的殘留比特流信號的記錄載體。
17．用來數(shù)據(jù)處理殘留比特流信號以獲得原始音頻信號的復(fù)制品的數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置包括- 用來接收殘留比特流信號的輸入裝置，- 用來混合殘留比特流信號與預(yù)測比特流信號以獲得逆變換的比特流數(shù)據(jù)的信號混合裝置，- 用來在信號上執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得上述預(yù)測比特流信號的預(yù)測裝置，- 用來對逆變換了的比特流信號作D/A轉(zhuǎn)換以獲得原始音頻信號的復(fù)制品的D/A轉(zhuǎn)換裝置，- 用來提供原始音頻信號的復(fù)制品的輸出裝置。
18．如權(quán)利要求17所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該D/A轉(zhuǎn)換裝置包括一個(gè)sigma-delta解調(diào)器。
19．如權(quán)利要求17或18所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該預(yù)測裝置包括一個(gè)預(yù)測單元，它用來從逆變換了的比特流信號中的n個(gè)序列比特預(yù)測m個(gè)預(yù)測比特，這m個(gè)預(yù)測比特是緊接著逆變換了的比特流信號中的上述n個(gè)序列比特的逆變換了的比特流信號中的m個(gè)序列比特的預(yù)測版本，其中n和m是大于零的整數(shù)。
20．如權(quán)利要求19所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該信號混合裝置適應(yīng)于混合m個(gè)預(yù)測比特與上述殘留比特流信號中的m個(gè)比特以獲得逆變換了，的比特流信號的上述m個(gè)連續(xù)比特。
21．如權(quán)利要求20所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該信號混合裝置包括一個(gè)EXOR門。
22．如權(quán)利要求19、20或21所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該預(yù)測裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)換表，該轉(zhuǎn)換表用來作為對逆變換了的比特流信號中的連續(xù)n比特的響應(yīng)，提供m個(gè)預(yù)測比特。
23．如權(quán)利要求19、20或21所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該轉(zhuǎn)換表適應(yīng)于對逆變換了的比特流信號中的第一n比特序列預(yù)測m1個(gè)預(yù)測比特和對逆變換了的比特流信號中的第二n比特序列預(yù)測m2個(gè)預(yù)測比特，其中m1和m2是不相等的整數(shù)。
24．用于數(shù)據(jù)處理殘留比特流信號以獲得原始音頻信號的復(fù)制品的數(shù)據(jù)處理方法，該數(shù)據(jù)處理方法包括以下步驟- 接收殘留比特流信號，- 混合殘留比特流信號與預(yù)測比特流信號以獲得逆變換了的比特流信號，- 對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得上述預(yù)測比特流信號，- 對逆變換了的比特流信號作D/A轉(zhuǎn)換以獲得原始音頻信號的復(fù)制- 提供原始音頻信號的復(fù)制品。
25．用來通過傳輸媒介接收音頻信號的接收器，包括如權(quán)利要求18至24中任何一個(gè)所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該接收器更進(jìn)一步包括- 用來從傳輸媒介中恢復(fù)數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的接收裝置，- 用來數(shù)據(jù)擴(kuò)展數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號以獲得上述殘留比特流信號的數(shù)據(jù)擴(kuò)展裝置。
26．如權(quán)利要求25所要求的接收器，包括如權(quán)利要求22或23所要求的數(shù)據(jù)處理裝置，其中該接收裝置更進(jìn)一步地適應(yīng)于從傳輸媒介中恢復(fù)轉(zhuǎn)換表的附加信息代表。
27．如權(quán)利要求25所要求的接收器，其中該接收器更進(jìn)一步包括信道解碼裝置和/或糾錯(cuò)解碼裝置，它用來對從傳輸媒介中恢復(fù)的信號作信道解碼和/或糾錯(cuò)解碼以獲得上述數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號。
28．如權(quán)利要求25至27中任何一個(gè)所要求的接收器，其中該接收器是用來從記錄載體再生音頻信號的裝置的形式，接收裝置是用來從記錄載體的軌跡上讀取數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的讀取裝置的形式。
29．用于數(shù)據(jù)處理比特流信號的數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置包括- 用來接收1-bit比特流信號的輸入裝置，- 用來對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得預(yù)測的比特流信號的預(yù)測裝置，- 用來混合比特流信號以及預(yù)測的比特流信號以獲得殘留比特流信號的信號混合裝置，- 用來數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的數(shù)據(jù)壓縮裝置，該數(shù)據(jù)壓縮裝置是以熵編碼器的形式，響應(yīng)一個(gè)概率信號，對殘留比特流信號作熵編碼，以獲得數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號，該設(shè)備更進(jìn)一步包括用來從上述預(yù)測裝置判定上述概率信號的概率信號判定裝置，- 周來提供數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的輸出裝置。
30．如權(quán)利要求29所要求的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其中該預(yù)測裝置包括對其輸入端的比特流信號執(zhí)行預(yù)測濾波器操作以獲得多值輸出信號的預(yù)測濾波器裝置，預(yù)測裝置還包括量化裝置，該量化裝置用來對多值輸出信號執(zhí)行量化步驟以獲得預(yù)測比特流信號，其中概率探測裝置適應(yīng)于從上述多值輸出信號推導(dǎo)出上述概率信號。
31．用來數(shù)據(jù)處理比特流信號的數(shù)據(jù)處理方法，該數(shù)據(jù)處理方法包括如下步驟- 接收1-bit比特流信號，- 對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得預(yù)測的比特流信號，- 混合比特流信號與預(yù)測的比特流信號以獲得殘留比特流信號，- 響應(yīng)概率信號通過對殘留比特流信號作熵編碼來數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號，以獲得數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號，數(shù)據(jù)壓縮步驟更進(jìn)一步包括確定上述概率信號的子步驟，- 輸出數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號。
32．如權(quán)利要求31所要求的接收器，其中所述預(yù)測步驟包括對比特流信號執(zhí)行預(yù)測濾波器操作以獲得多值輸出信號、并對多值輸出信號執(zhí)行量化步驟以獲得預(yù)測比特流信號的子步驟，其中概率探測子步驟包括從上述多值輸出信號推導(dǎo)出上述概率信號。
33．用來數(shù)據(jù)處理比特流信號的數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置包括- 用來接收1-bit比特流信號的輸入裝置，- 用來對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得預(yù)測的比特流信號的預(yù)測裝置，- 用來混合比特流信號與預(yù)測的比特流信號以獲得殘留比特流信號的信號混合裝置，- 用來提供殘留比特流信號的輸出裝置，其中的預(yù)測裝置包括用來對送到其輸入端的比特流信號執(zhí)行積分操作以獲得偽隨機(jī)音頻信號的積分裝置，還包括用來從積分器裝置產(chǎn)生的偽隨機(jī)音頻信號的最后n個(gè)樣值推導(dǎo)出外推樣值的外推裝置，以及用來從外推樣值和積分器裝置產(chǎn)生的偽隨機(jī)音頻信號的最后樣值推導(dǎo)出預(yù)測比特流信號的下一個(gè)比特值的推導(dǎo)裝置，其中n是大于1的整數(shù)。
34．用來數(shù)據(jù)處理比特流信號的數(shù)據(jù)處理方法，該數(shù)據(jù)處理方法包括如下步驟- 接收1-bit比特流信號，- 對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得預(yù)測的比特流信號，- 混合比特流信號與預(yù)測的比特流信號以獲得殘留比特流信號，- 輸出殘留信號，其中上述預(yù)測步驟包括如下子步驟- 對接收的比特流信號執(zhí)行積分操作以獲得偽隨機(jī)音頻信號，- 從在積分子步驟中產(chǎn)生的偽隨機(jī)音頻信號的最后n個(gè)樣值推導(dǎo)出外推樣值，- 從外推樣值和在積分子步驟中產(chǎn)生的偽隨機(jī)音頻信號的最后的樣值推導(dǎo)出預(yù)測比特流信號的下一個(gè)比特值，其中n是大于1的整數(shù)。
35．用來數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號以獲得比特流信號的復(fù)制品的數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置包括- 用來接收數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的輸入裝置，- 熵解碼器的形式的數(shù)據(jù)擴(kuò)展裝置，它響應(yīng)概率信號對數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號作熵解碼，以獲得上述殘留比特流信號的復(fù)制品，- 用來提供上述概率信號的裝置，- 用來混合殘留比特流信號與預(yù)測的比特流信號以獲得逆變換了的比特流信號的信號混合裝置，- 用來對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得上述預(yù)測的比特流信號的預(yù)測裝置，- 用來提供逆變換了的比特流信號的輸出裝置。
36．用來數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號以獲得比特流信號的復(fù)制品的數(shù)據(jù)處理方法，該數(shù)據(jù)處理方法包括- 接收數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的輸入裝置，- 數(shù)據(jù)擴(kuò)展數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號以獲得殘留比特流信號的復(fù)制品，數(shù)據(jù)擴(kuò)展步驟包括響應(yīng)概率信號對數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號作熵解碼的步驟和提供上述概率信號的步驟，- 混合殘留比特流信號與預(yù)測的比特流信號以獲得逆變換了的比特流信號，- 對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得上述預(yù)測的比特流信號，- 輸出逆變換了的比特流信號。
37．用來數(shù)據(jù)處理殘留比特流信號以獲得比特流信號的復(fù)制品的數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置包括- 接收殘留比特流信號的輸入裝置，- 用來混合殘留比特流信號與預(yù)測的比特流信號以獲得逆變換了的比特流信號的信號混合裝置，- 用來對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得上述預(yù)測的比特流信號的預(yù)測裝置，- 用來提供逆變換了的比特流信號的輸出裝置，其中預(yù)測裝置包括-用來對送到其輸入端的信號執(zhí)行積分操作以獲得偽隨機(jī)音頻信號的積分裝置，-用來從積分器裝置產(chǎn)生的偽隨機(jī)音頻信號的最后n個(gè)樣值推導(dǎo)出外推樣值的外推裝置，-用來從外推樣值和積分器裝置產(chǎn)生的偽隨機(jī)音頻信號的最后樣值推導(dǎo)出預(yù)測比特流信號的下一個(gè)比特值的推導(dǎo)裝置，其中n是大于1的整數(shù)。
38．用來數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號以獲得比特流信號的復(fù)制品的數(shù)據(jù)處理方法，該數(shù)據(jù)處理方法包括如下步驟- 接收殘留比特流信號，- 混合殘留比特流信號與預(yù)測的比特流信號以獲得逆變換了的比特流信號，- 對信號執(zhí)行預(yù)測步驟以獲得上述預(yù)測的比特流信號，- 輸出逆變換了的比特流信號，其中上述預(yù)測步驟包括如下子步驟-對比特流信號執(zhí)行積分操作以獲得偽隨機(jī)音頻信號，-從積分子步驟中產(chǎn)生的偽隨機(jī)音頻信號的最后n個(gè)樣值推導(dǎo)出外推樣值(extrapolated sample)，-從外推樣值和在積分子步驟中產(chǎn)生的偽隨機(jī)音頻信號的最后的樣值推導(dǎo)出預(yù)測比特流信號的下一個(gè)比特值，其中n是大于1的整數(shù)。
39．包括數(shù)據(jù)壓縮殘留比特流信號的傳輸信號，該信號被一個(gè)無失真編碼器數(shù)據(jù)壓縮。
全文摘要
公布一個(gè)用于數(shù)據(jù)處理音頻信號的數(shù)據(jù)處理裝置。該數(shù)據(jù)處理裝置包括,一個(gè)輸入端(1),它用來接收音頻信號;一個(gè)1－bit的A/D轉(zhuǎn)換器(4),它用來對音頻信號作A/D轉(zhuǎn)換,以獲得一個(gè)比特流信號;一個(gè)預(yù)測單元(10),它用來在比特流信號上提供一個(gè)預(yù)測步驟,以獲得一個(gè)預(yù)測的比特流信號;一個(gè)信號混合單元(42),它用來混合比特流信號和預(yù)測的比特流信號,以獲得殘留比特流信號;一個(gè)輸出端(14),它用來提供殘留比特流信號(圖1)。而且還公布了一個(gè)錄音裝置(圖4)和一個(gè)包含數(shù)據(jù)處理裝置的發(fā)射裝置(圖5)。在圖18、19和20中可以找到其它的數(shù)據(jù)處理裝置。除此之外,還公布了另外一個(gè)用來將殘留比特信號轉(zhuǎn)換為音頻信號的數(shù)據(jù)處理裝置(圖7),以及包含一個(gè)再生裝置(圖9)和另外一個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置的接收裝置(圖10)。
文檔編號H05K1/02GK1212782SQ97192838
公開日1999年3月31日 申請日期1997年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月7日
發(fā)明者R·J·范德維勒烏藤, A·A·M·L·布呂克爾斯, A·W·J·奧門 申請人:菲利浦電子有限公司