(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリング値がスペクトル的に符号化されたフレーム構造のオーディオデータからなるデータストリーム（８）を復号化側で処理する方法であって、
前記データストリーム（８）をフレーム構成要素に分解し（１６）、
縮小された新たなフレーム構造のデータストリームを形成するために、元の第１フレーム構成要素をフェードアウトし（１８）、
第２フレーム構成要素の周波数帯域の一部（１９）だけを、前記新たなデータストリームに書き込むデータストリーム処理方法において、
エラー検査（１０）のためのデータのうちチェック結果だけを、前記縮小された新たなデータストリーム（２１）に書き込む、ことを特徴とするデータストリーム処理方法。
【請求項２】
前記第２フレーム構成要素では、オーディオデータのスペクトル的に符号化された低周波成分を前記新たなデータストリーム（２１）に書き込む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記オーディオデータがステレオチャネルの場合には、モノラルチャネル情報の一部だけを前記新たなデータストリームに書き込み、
前記ステレオチャネルをフェードアウトする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記チェック結果を、前記縮小された新たなデータストリーム（２１）を形成する際に考慮する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記縮小された新たなデータストリーム（２１）を規格に準拠して形成し、
該データストリーム（２１）を規格に準拠したデコーダにより復号化する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記縮小された新たなデータストリーム（２１）を、可変のビットレートで規格に準拠しないで形成し、
該データストリーム（２１）をどのように復号化するかを通知する情報を一緒に伝送する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記縮小された新たなデータストリーム（２１）のためのフレームの長さは可変である、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記縮小された新たなデータストリーム（２１）に、新たに形成されたフレームのためのステータス情報を含むヘッダ（９’）を設ける、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記ヘッダ（９’）にステータス情報として、使用されたデータレート、符号化モードおよびサンプリングレートについての情報を格納する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記縮小されたデータストリーム（２１）の復号化のためにどのテーブルが必要であるか、および前記縮小されたデータストリーム（２１）を形成する際にどの周波数バンドを考慮したかを指示する情報を前記ヘッダ（９’）に格納する、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記縮小された新たなデータストリーム（２１）のために形成されたフレームは、種々の周波数バンドに対するそれぞれのスペクトルサンプリング値（１４’）、ビット割り当て（１１’）、スケールファクタ選択（１２’）、およびスケールファクタ（１３’）のためのデータフィールドを含む、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記縮小された新たなデータストリーム（２１）を、縮小された形態で記憶する（２３）、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法
【請求項１３】
サンプリング値がスペクトル的に符号化されたフレーム構造化のオーディオデータからなるデータストリームを処理するためのデコーダであって、
データストリーム（８）をフレーム構成要素に分解する手段（１６）と、
第１フレーム構成要素をフェードアウトするためのフェードアウト装置（１８）と、
第２フレーム構成要素の周波数帯域の一部を分離するための分離装置（１９）と、
縮小された新たなデータストリーム（２１）を形成し、前記第２フレーム構成要素の周波数帯域の一部（１９）だけを、前記新たなデータストリームに書き込む手段（２０）と、
エラー検査（１０）のためのデータのうちチェック結果だけを、前記縮小された新たなデータストリーム（２１）に書き込むエラー検査装置（１７）と
が設けられていることを特徴とするデコーダ。
【請求項１４】
前記新たなデータストリーム（２１）を形成するための手段（２０）に記憶装置（２３）が配属されている、請求項１３に記載のデコーダ。
【請求項１５】
請求項１から１２までのいずれか１項の記載された方法または請求項１３または１４に記載されたデコーダを、スペクトル的に符号化されたオーディオデータを備える伝送規格、すなわちＭＰＥＧ−１，ＭＰＥＧ−２，ＭＰＥＧ−４またはＤｏｌｂｙＡＣ３に対して使用することを特徴とする使用方法。
【請求項１６】
請求項１から１２までのいずれか１項に記載された方法または請求項１３または１４に記載されたデコーダを、デジタル放送システム、すなわちＤＡＢの交通アナウンスを記憶するために使用することを特徴とする使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンプリング値がスペクトル的に符号化されているフレーム構造のデータ例えばオーディオデータからなるデータストリームを処理する方法を出発点とする。
【０００２】
【従来の技術】
アナログのＦＭ放送に使用されるデータ縮小方法では、アナログのオーディオ信号をデジタル化し、その後に圧縮する。このような圧縮手法はVary，Heute，Hess著"Digitale Sprachsignalverarbeitung"，Teubner Verlag １９９８年の第２７１頁以下および第５３７頁以下に記載されている。
【０００３】
例えばＤＡＢ（Digital Audio Broadcasting）のようなデジタル放送の場合、オーディオデータの符号化は、ＥＴＳ規格３００．４０１にしたがって行われる。その目的はデータレートを低減するが、しかし同時に高い品質を維持することである。この方法はＭＰＥＧ規格ＭＰＥＧ−１（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １１１７２−３）およびＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−３）の互換性のあるサブセットである。
【０００４】
復号側では圧縮されたオーディオデータは、フレーム構成要素にしたがって分解され、逆量子化および濾波され、場合によってエラー補正が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、サンプリング値がスペクトル的に符号化されたフレーム構造のデータからなるデータストリームを、殊に復号化側において直接、縮小された新たなデータストリームに変換符号化し、しかもこの際に復号化および新たな符号化を必要としないデータストリーム処理方法および装置を構成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、サンプリング値がスペクトル的に符号化されたフレーム構造のオーディオデータからなるデータストリームを復号化側で処理する方法であって、前記データストリーム（８）をフレーム構成要素に分解し、縮小された新たなフレーム構造のデータストリームを形成するために、元の第１フレーム構成要素をフェードアウトし、第２フレーム構成要素の周波数帯域の一部だけを、前記新たなデータストリームに書き込むデータストリーム処理方法において、エラー検査のためのデータのうちチェック結果だけを、前記縮小された新たなデータストリームに書き込む、ことを特徴とするデータストリーム処理方法とこの方法を実施する装置によって解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態と効果】
本発明の請求項１または請求項１３による手段により、スペクトル的に符号化されたデータは、復号化側において、縮小された新たなデータストリームに変換符号化され、しかもこの際に復号化および新たな符号化を必要としない。これにより著しい計算コストの発生を回避することができる。
【０００８】
本発明の方法ないしは装置は、慣用のデコーダ例えばオーディオ信号処理用のデコーダに統合することができる。縮小されたデータストリームのためのデータはいずれにせよデコーダで実行されるフレーム分解の際に発生し、しかもこのデータを、縮小された新たなデータストリームの形成に直接使用することができる。デコーダから出力される通常のデータの再生品質は、縮小されたデータストリームデータに記録（記憶）しても損なわれない。本発明の手段は、オーディオデータがスペクトル的に符号化されるすべての伝送規格例えばＭＰＥＧデータストリーム、ドルビーＡＣ３などに適用することができる。
【０００９】
本発明による手段の別の利点は、例えば記憶されたデータの再生に対する品質および圧縮率に段階を付けられることである。
【００１０】
ユーザは情報を任意の時点で呼び出すことができ、または適切な通知と関連させれば不在の場合に記録することができる。
【００１１】
本発明の方法は、例えば音声／音楽のような信号クラスに制限されず、すべてのオーディオ信号に使用することができる。
【００１２】
請求項４の手段により、オーディオデータの低周波成分だけを新たなデータストリームに書き込む。このことの利点は高い圧縮率が達成されることであり、しかも品質の損失が余り大きくないことである。これは交通情報のような音声信号の場合に有利である。
【００１３】
請求項５の手段により、ステレオチャネルは完全に抑圧される。これによっても高い圧縮率が得られ、これに伴う品質損失は上記のように許容範囲である。チャネル全体の抑圧は極めて簡単に実現することができ、これは例えば導出されたクロックおよび／またはタイマーによって制御されるフェードアウト装置により実現可能である。
【００１４】
請求項６の手段によりエラー検査のためのデータでは、チェック結果だけが縮小された新たなデータストリームに書き込まれる。これよって検査ビットの数を１ビットに低減することができる。
【００１５】
請求項７により、縮小された新たなデータストリームの形成時にチェック結果を考慮すれば、エラー検査情報を縮小することができ、同時に縮小された新たなデータストリームにおけるデータの品質を改善することができる。
【００１６】
請求項８により、縮小された新たなデータストリームを規格に準拠して形成すれば、この縮小された新たなデータストリームを、利用可能な規格に準拠したデコーダにより復号化することができる。
【００１７】
請求項９により、縮小された新たなデータストリームを変更可能なビットレートで、しかも殊に規格に準拠しないで形成すれば、より効果的な縮小を達成することができる。この場合にこの縮小された新たなデータストリームをどのように復号するかを示す簡単な通知情報を一緒に伝送することができる。
【００１８】
請求項１０に記載されているようにデータフレームの長さは変更することができる。
【００１９】
請求項１１および１２により、使用したデータレート、符号化モード、新たに形成されたフレームに対するサンプリング値などのすべてのステータス情報を含むヘッダを、新たなデータストリームに設けることができる。これによりデコーダ側でデータをどのように復号化すべきかを簡単かつ迅速に評価することができる。請求項１３によりこのヘッダに、どのテーブル（復号化テーブル）と、どの周波数バンドを、縮小されたデータストリームの形成の際に考慮したかを指定することができる。
【００２０】
効率的な復号を行うために、請求項１４に記載されているように有利には縮小された新たなデータストリームのために形成されたフレームに、データフィールドを設け、種々の周波数バンドに対するスペクトルサンプリング値、ビット割り当て、スケールファクタ選択、およびスケールファクタを所定のように整理して格納する。
【００２１】
請求項１５により、縮小された新たなデータストリームを、縮小された形態で記憶すれば、記憶装置の所要量はデータ縮小によって格段に低減される。ユーザは、記憶されたデータ例えば交通アナウンスにいつでもアクセスすることができ、このデータをユーザのデコーダと再生装置とを介して聴くことができる。データ縮小はオーディオ品質の劣化と関連しているが、ここでは圧縮率ひいては品質を設定可能である。
【００２２】
【実施例】
図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００２３】
フレーム構造のデータからなるデータストリームの本発明による処理を説明する前に、理解を容易にするためにあらかじめＭＰＥＧ−１レイヤＩＩ符号化器の構造およびＭＰＥＧ−１レイヤＩＩフレームのフレーム構造を示す。
【００２４】
図１のＭＰＥＧ−１レイヤＩＩ符号化器のブロック回路図に示したように、ＰＣＭオーディオデータは、フィルタバンク２によりスペクトル的に分解される。３２個の周波数バンドは等間隔に配置されている。個々の周波数バンドのサンプリング値は、スケーリングされて量子化される（３）。サンプリング値が量子化されるワード幅は可変であり、音響心理学モデルにより決定される。これについては例えばＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−３補遺Ｄを参照されたい。ＰＣＭオーディオデータ１は、量子化部３を制御するためにブロック４で高速フーリエ変換され、ブロック５で音響心理学モデル関数（最小可聴値マスキングの計算）で処理される。フィルタバンク２およびブロック５での音響心理学モデル関数の出力信号により、ブロック６でビット割り当てが行われ、このビット割り当てが量子化部３を制御する。引き続いてビットストリームがビットストリーム形成部７に案内され、ＭＰＥＧビットストリーム８が得られる。
【００２５】
図２はＭＰＥＧ−１レイヤＩＩフレームの構造を示している。個々の要素の幅は、この要素の実際のビットレートとは関係していない。ヘッダ９には、データレート、符号化モードおよびサンプリングレートについての情報が含まれている。データフィールド１０（ＣＲＣ）はエラー識別のために使用される。ビット割り当て１１、スケールファクタ選択１２およびスケールファクタ１３のデータフィールドはまとめて副情報と称される。この副情報は、占有されるすべての周波数バンドに対して、またすべてのチャネルに対して存在する。データの大部分は個々の周波数バンドのサンプリング値１４に使用される。付加データフィールド１５には任意のデータが含まれており、ＥＴＳ３００．４０１によればＤＡＢの場合、スケールファクタを付加的にエラー識別するために使用される。
【００２６】
図３には、オーディオデコーダのブロック回路図が示されている。ビットストリーム８は、フレームの分解を行うデマルチプレクサ１６により、図に示された個々の構成要素に分解される。この過程において情報の一部が直ちに、縮小された新たなデータストリームに書き込まれる（変換符号化される）。ここでは図２のＭＰＥＧフレーム構成要素のうち、第１チャネル（モノラルチャネル）およびその下位の周波数バンド（バンドＭ〜Ｎ）ないしは低周波成分に配属される構成要素だけが考慮される。ステレオチャネルは完全に抑圧される。データのさらなる縮小化は、ＣＲＣチェック１７の結果を、縮小されたデータストリームに符号化することによって可能である。これにより例えば１６ビットに代わりに、わずか１ビット（チェックｏｋ／ｏｋでない）しか必要としない。ＤＡＢでは全部で５つのＣＲＣに対して４８ビットも使用されており、この場合に４３ビットも節約することができる。オプションとしてＣＲＣチェックの結果を、縮小されたデータストリームの形成（図３の破線の作用線）の際に考慮することができ、これによりＤＡＢの場合は上記の５ビットをさらに節約することができる。
【００２７】
第１フレーム構成要素、例えばステレオチャネル（図２のチャネル２）、データフィールド１０のエラー保護ビットなどをフェードアウト／抑圧するために、フェードアウト装置１８が設けられている。その後段には分離装置１９が続いており、第２フレーム構成要素の一部だけ、つまりＮ〜Ｍの下位周波数バンドだけが分離される。最後にマルチプレクサ２０が設けられており、このマルチプレクサ２０はこのようにして縮小されたフレーム構成要素から、縮小された新たなデータストリームを形成する。フェードアウト装置１８およびマルチプレクサ２０の制御のために、デマルチプレクサ１６により復元されたフレームクロック２２を使用する。フェードアウト装置１８へのクロック供給経路には時限素子２７がさらに接続されており、この時限間素子２７はフェードアウトすべき信号を、適切な時間に正確に抑圧するために使用されている。
【００２８】
図４では図２のデータに対応するデータは、ダッシュ付きの参照符号で示されている。ヘッダ９には使用するデータレート、符号化モード、サンプリングレートなどのステータス情報を格納することができる。
【００２９】
縮小されたデータストリームを規格に準拠して形成することができ、これにより規格に準拠するデコーダであればこのデータストリームを直接復号化することができる。この場合に図２に示されたヘッダフィールド９と、図４に示されたヘッダフィルード９’は一致するが、その内容は必ずしも同じではない。ここで縮小されたデータストリームに対して、１チャネルモード（モノラル）の場合にはどのような場合であっても通知される。
【００３０】
しかしながら効果的な手法は、規格に準拠しないデータストリームを可変のビットレートで形成することである。この場合、例えば６ビットヘッダ９’で十分である。このヘッダでは、例えば縮小されたデータストリームの復号化のためにどのテーブルが必要であるか、また縮小されたデータストリームを形成する際にいくつの周波数バンドを考慮したかを通知することができる。
【００３１】
縮小された新たなデータストリームのためのフレームの長さも同様に可変である。
【００３２】
縮小された新たなデータストリーム２１は、縮小された形態で記憶装置２３に記憶することができる。ユーザは交通情報アナウンスなどのデータにいつでもアクセスでき、これをユーザのデコーダと再生システムで聴くことができる。ユーザが不在の場合またはユーザがその時点で再生を希望しない場合は、相応の通知により記録を行うことができる。
【００３３】
図３に示されたオーディオデコーダは、デマルチプレクサ１６、エラーチェック装置１７、および本発明による付加装置１８，１９，２０，２３の他に、信号１１，１２，１３により制御される逆量子化部２４と、３２個の部分バンドのための逆フィルタバンク２５とを有している。ＰＣＭオーディオデータ２６は逆フィルタバンク２５の出力側で、慣用の再生装置にさらに導通するために取り出すことができる。
【００３４】
本発明の付加装置は当然、全体またはその一部を従来のオーディオデコーダチップに統合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＰＥＧ符号化器のブロック回路図である。
【図２】ＭＰＥＧフレームのフレーム構造を示す図である。
【図３】本発明による付加的な装置を備えるオーディオデコーダのブロック回路図である。
【図４】本発明による縮小されたデータストリームのためのフレーム構造を示す図である。
【符号の説明】
１  ＰＣＭオーディオデータ
２  フィルタバンク
３  量子化部
４  高速フーリエ変換部
５  音響心理学モデル関数部
６  ビット割り当て部
７  ビットストリーム形成部
８  ＭＰＥＧビットストリーム
９  ヘッダ
１０  データフィールド
１１  ビット割り当て
１２  スケールファクタ選択
１３  スケールファクタ
１４  サンプリング値
１５  付加データフィールド
１６  デマルチプレクサ
１７  エラーチェック装置
１８  フェードアウト装置
１９  分離装置
２０  マルチプレクサ
２１  縮小された新たなデータストリーム
２２  フレームクロック
２３  記憶装置
２４  逆量子化部
２５  逆フィルタバンク
２６  ＰＣＭオーディオデータ
２７  時限素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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