比特流信號的數據處理的制作方法

專利名稱：比特流信號的數據處理的制作方法
技術領域：
本發明涉及一個用于數據處理音頻信號的數據處理裝置，一個數據處理方法，一個包括數據處理裝置的發射器，一個錄音設備形式的發射器，一個錄音載體，還涉及一個用于再次將輸入信號轉換為音頻信號復制品的第二數據處理裝置，涉及一個包括第二數據處理裝置的接收器，涉及一個再生裝置形式的接收器，涉及一個包含數據壓縮殘留比特流信號的發射信號。
數據處理音頻信號在技術上廣為人知，有關情況可以參考EP-A402,973，在相關文件目錄的文件D1，該文件描述了一個副頻帶編碼器，其中以一個諸如44.1kHz的特定頻率對音頻信號作A/D轉換，最后的樣值以諸如音頻信號的24bits字長的形式送到一個副頻帶分離濾波器。該副頻帶濾波器將寬帶數字音頻信號分離為多個相對窄帶的副頻帶信號。采用心理聲學模型，可以得到一個屏蔽門限，然后量化副頻帶信號樣值塊，對副頻帶信號的每個塊以每個樣值特定比特數來量化，作為對上述屏蔽門限的響應，最后得到用來傳輸的被顯著地壓縮了的音頻信號數據。所做的數據壓縮是基于‘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中描述的數據壓縮是一種很智能化的數據壓縮方法，在分別以硬件或軟件來實現時，它需要一定數量的門或指令，所以相當昂貴。而且，后續展開裝置在分別以硬件或軟件來實現時，也需要一定數量的門或指令。
本發明把目標瞄準為處理音頻信號提供一個相應的數據處理裝置，使得該音頻信號能夠被一個無失真編碼器以一個相對簡單的方式作數據壓縮。而且，本發明還將目標瞄準提供一個用來把處理了的比特流信號轉換為音頻信號的復制品的相應數據處理裝置。
根據本發明的數據處理裝置包括■ 用來接收音頻信號的輸入裝置，■ 用來對音頻信號執行轉換，以獲得一個1-bit比特流信號的轉換裝置，這個轉換裝置包括sigma-delta調制裝置，■ 用來對信號執行一個預測步驟，以獲得預測的比特流信號的預測裝置，
■ 用來混合比特流信號和預測比特流信號，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。
本發明是基于以下認識的，比特流信號占據了相當可觀數量的容量，這樣來描述這一點在當前的一個音頻光盤的新標準的建議中，光盤要包括兩個信道的轉換了的音頻信號比特流，采樣率為64fs，這里fs＝44.1kHz。這相當于高出當前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現相關文件目錄中的文件D7中，已經有低復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。實驗表明，采用更加完善、更加復雜的算法，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，眾所周知線性預測是一個很有用的技術。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。預測器的輸入端和輸出端的信號，或者是浮點的，或者是多比特數代表。
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雜度很相關。
根據本發明，在比特流信號上使用預測，該比特流信號也就是僅有兩個不同的代表符號“0”或“1”的信號，這里有無失真壓縮性能增加的有利因素，因為只有邊緣附加的復雜度。
實驗表明，第三階預測才會在最后信號的統計中產生明顯的影響。通過預測的方法，，作為先于數據壓縮的預處理步驟，“1”-bit出現的可能性可以從50％降到大約20％。這樣造成的結果是，根據本發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字形式。當作A/D轉換時，根據本發明，1-bit A/D轉換器(又稱比特流轉換器或sigma-delta調制器)的模擬音頻信號，被A/D轉換的音頻信號以一個通常為44.1kHz或48kHz的倍數的頻率被采樣。1-bitA/D轉換器的輸出信號是一個二進制信號，稱為比特流信號。當音頻信號以數字形式輸出，比如按44.1kHz采樣，采樣點以比如每個樣值16bit來表示，這個數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，這將產生1-bit比特流信號。
將音頻信號轉換為1-bit比特流信號有許多好處。比特流轉換是一種高質量的編碼方法，有可能會有高質量或低質量的解碼，簡單一些的解碼器會帶來更大的好處。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，相關文件目錄中的文件D3。
作為一個例子，1-bitD/A轉換器在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據壓縮。
眾所周知，在這個技術中，1-bit A/D轉換器的最后比特流信號，粗略地可以說是具有“類噪聲”頻譜的隨機信號，這類信號很難被數據壓縮。
但是，令人驚奇的是，在數據壓縮之前，建立起一個使用預測的步驟，比如采用無失真編碼，不管來自1-A/D轉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據壓縮。
本發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施例的更進一步的說明而變得清晰起來，其中

圖1顯示了一個數據處理裝置的實施例，圖2顯示了用于圖1的裝置中的預測單元的一個實施例的一部分，圖3顯示了并入數據處理裝置的預測單元和信號混合單元的一個圖1顯示了根據本發明的數據處理裝置的一個實施例，它包括一個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轉換器4的輸入端2，該轉換器又稱sigma-delta調制器。1-bit A/D轉換器4的輸出端6接到預測單元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轉換器適合于對音頻信號做1-bit A/D轉換，以獲得送到輸出端6的比特流信號，為了這個目的，A/D轉換器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是一個諸如64的較大的整數。音頻信號在A/D轉換器4中被采樣，所用的采樣率是，比如2.8224MHz(64x44.1kHz)，這樣，A/D轉換器的輸出端6的比特流信號的比特率為2.8224MHz。
預測裝置10適合于對加在它的輸入端8的比特流信號做預測步驟，以在其輸出端12獲得預測的比特流數據。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顯示了出現在A/D轉換器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。可以清楚地看到比特流信號的類似于噪聲的特性，特別是在較高頻率范圍，這似乎意味著，對上述信號做預測步驟，以及對比特流信號的預測版本和比特流信號的后續信號混合，以獲得上述殘留信號，不會帶來殘留信號的熵的顯著減少，這個殘留信號的熵的減少是相對于作為預測單元普通目標的預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，通過執行預測步驟，都可以使殘留比特流信號的熵顯著地減少。
預測單元10可以有任何形式，可以包括一個FIR濾波器或一個IIR濾波器，其濾波器系數是這樣被選擇(或得到)的，預測單元10的輸出信號是比特流信號的預測版本。
預測單元10的另一個實施例將參考圖2和圖3作更進一步的解釋。圖2顯示了預測單元10的一部分，它包括一個3bit移位寄存器20，該寄存器的輸入端與預測單元10的輸入端8相連。在對移位寄存器20執行3個時鐘脈沖(圖中未畫出)的基礎上，加在輸入端8的比特流信號的3個連續比特x1、x2、x3就被移位進入移位寄存器20。圖中有一個探測器22，它的輸入端連接到預測單元10的輸入端8。該探測器判定比特流信號中緊跟在3個連續比特信號x1、x2、x3之后的下一個比特x4的比特。而且，圖中還有一個計數器26，它計算緊接著一個3個特定比特比特序列x1、x2、x3之后的“0”比特出現的次數以及同樣的特定3比特比特序列之后的“1”比特出現的次數，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探測到下一個比特x4是“0”，這樣，在列28中數目N4，0就增加1。下一個時鐘脈沖加到移位寄存器20的時候，存于移位寄存器20的3-bit碼字就是“000”，假設下一個比特x4現在等于“1”，這樣，在列30中的數目NO，1就增加1。
在比特流信號的一個相對大的范圍內繼續這樣的過程。當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3比特序列的下一個比特的“0”比特和“1”比特出現的數目，其中i在本例中從0變到7。
下一步，預測的x4’的二進制值列32中的每個3比特序列x1、x2、x3將從對應的列28和30中的數目計算而得，方法是，將列32中第i個比特序列的最大計數數目Ni，0和Ni，1對應的二進制值(“0”或“1”)當作x4’的值。例如，如果N4，0等于78，而N4，1等于532，那么，與出現3-bit比特序列“100”相對應的預測比特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，都可以產生相應的預測比特值x4’。對于一個3比特比特流i，得到相同的計數值Ni，0和Ni，1，在這種情形下，可以從兩個二進制值“0”或“1”中隨機地選擇一個作為預測值。
應當在這里指出，對每個3-bit比特混合，要用兩個計數器來計算在所述3-bit比特混合之后的“0”和“1”的數目。除此而外，可以只使用一個計數器，它能在3-bit比特混合之后出現一個“0”比特時向上計數，而在3-bit比特混合之后出現一個“1”比特時向下計數，如果在測試過程最后的計數值高于測試過程開始時的值，那么預測比特就可以選作“0”，如果在測試過程終止的計數值低于測試過程開始時的值，那么預測比特就可以選作“1”。
如果要處理的信號基本上是時不變的，那么就可能出現這樣的情況，根據從比特流信號的下一部分得到的轉換表，將會得到同樣的預測值x4’。在這種情形時，一次就能夠得到轉換表。對于那些有變動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序列部分得到轉換表，并用各自所得的轉換表來預測比特流的那部分。
圖3顯示了和信號混合單元42一起的預測單元10的更詳細的版本。預測單元10的輸入端8連接到信號混合單元42的第一輸入端40，轉換裝置26’包括由上述參考圖2解釋的方法所得到的轉換表，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連接到數據處理裝置的輸出端14。信號混合單元42也可能是EXOR的形式，但混合單元42可以是不同的結構，比如EXNOR。
作為對存于移位寄存器20的3-bit比特序列的響應，轉換單元26’在其輸出端46輸出比特x4’，這個x4’是出現在移位寄存器20和混合單元的輸入端的比特x4的預測值。混合單元42混合比特x4和x4’以獲得殘留比特。在緊接著來的一個時鐘信號(圖中未畫出)時，出現在移位寄存器20的輸入端的比特x4就被移進移位寄存器20，這樣，一個新的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，轉換單元26’產生一個新的預測比特x4’，信號混合單元42就混合這個新的預測比特x4’和現在出現在輸入端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。
假設混合單元42是EXOR，那么殘留信號就有如下特性。假設比特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’。現在假設比特x4和x4’彼此不相同，其結果，由EXOR42產生的殘留比特是’1’比特，殘留信號中’1’比特的出現就是加在混合單元42輸入端44的預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所示數據處理裝置的記錄裝置的一個實施例，該數據處理裝置可能包括圖3所示的預測單元。這個記錄裝置更進一步包括一個用來將殘留比特流信號數據壓縮為數據壓縮比特流信號的數據壓縮單元150，以及一個用來將數據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發送音頻信號的發射器的一個實施例，它包括圖1所示的數據處理裝置，該數據處理裝置可能包括圖3所示的預測單元。這個發射器又包括數據壓縮單元150，還更進一步包括用來將數據壓縮殘留比特流信號發送到傳輸媒介TRM的發送單元60。發送單元60可能包括一個天線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據壓縮殘留信號上實施糾錯編碼和信道編碼，圖6顯示了在用于圖4的記錄裝置的數據壓縮信號上實施的這樣的信號處理步驟。因此，圖6的記錄裝置包括一個糾錯編碼器56，這在本技術領域中是公知的，和一個信道編碼器58，這在本技術中也是公知的。
上面已提到，在一些應用中，使用固定的轉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制品，也只要一個固定的轉換表就足夠了。在一個應用中，對比特流信號的后續部分，每次都需要確定一個相應的轉換表來產生殘留比特流信號，在這種應用中，對于一將殘留比特流信號逆變換為原始比特流信號的復制品，對相應的這些部分，就將需要使用同樣的轉換表。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部分的轉換表的附加信息(side band)，使得能夠在接收中做逆變換。
作為一個更進一步的例子，如果在圖1的處理裝置中僅使用兩個轉換表就足夠了的話，這樣的附加信息就可以簡單地是一個選擇信號，選擇兩個轉換表中的一個，相應的逆變換裝置也可以包括兩個轉換表，選擇信號可以被用來選擇兩個轉換表中的一個，用來將殘留比特流信號逆變換為原始比特流信號的復制品。
但是，應當指出，當得到了對應比特流信號的一部分的轉換表的時候，就不是絕對地需要將相應于這個轉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產生轉換表。逆變換裝置的預測單元在開始時的預測精度會是很低的，但它會自動“學習”以獲得預測轉換表，該轉換表將會與用于發送裝置的轉換表基本上相同。
圖7顯示了根據本發明的第二數據處理裝置的一個示意性的實施例，它能將殘留比特流信號轉換為原始比特流信號的復制品。該裝置有一個用于接收殘留比特流信號的輸入終端70，該信號由圖1中的數據處理裝置提供。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連接到預測單元74的輸入端72，同時連接到一個1-bit D/A轉換器80的輸入端78，預測單元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將經其輸入端86所接收的殘留比特流信號與經其輸入端101所接收的預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。預測單元74對逆變換了的比特流信號執行預測步驟，以在其輸出端98獲得上述預測比特流信號。D/A轉換單元80對逆變換了的比特流信號作D/A轉換，以獲得原始音頻信號的復制品，該信號又被送到輸出終端84。
預測單元74可以有任何形式，可以包括FIR或IIR濾波器，濾波器的系數是被這樣選擇(或得到)，使得預測單元74的輸出信號是比特流信號的預測版本。
預測單元74的另一個實施例將參考圖8作更進一步的解釋。預測單元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個比特位置的3個輸出連接到轉換單元96的相應輸入端，轉換單元96包括在上面參考圖2和圖3進行討論和解釋的轉換表。轉換單元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構，比如EXNOR。下面將會看到，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，以便于再產生原始比特流信號的復制品。
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，轉換單元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的預測，比特x4將在下一個時鐘到來時由混合單元88提供，并作為新的x3存于移位寄存器94的最右端的存儲位置。出現在混合單元88的輸入端86的殘留比特與預測比特x4’混合，以獲得原始比特流信號中的原始比特x4的復制品。當殘留比特是“0”時，這意味著圖1和圖3的裝置作了正確的預測，殘留比特與預測比特x4’的混合就使得比特x4’的比特值出現在混合單元88的輸出端90。當殘留比特是“1”時，這意味著圖1和圖3的裝置作了錯誤的預測，殘留比特與預測比特x4’的混合就使得比特x4’的取反比特值出現在混合單元88的輸出端90，兩種情形下，都可以使比特x4的正確的復制品出現在混合單元88的輸出端76。
在后續時鐘信號(圖中未畫出)時，出現在移位寄存器94輸入端的比特x4就被移入寄存器，使得一個新的3-bit比特序列被存入移位寄存器94。相應于存于移位寄存器94的新的3-bit比特序列，轉換單元96產生一個新的預測比特x4’，信號混合單元88混合新的預測比特x4’和加在輸入端86的殘留比特信號中的下一個殘留比特。這樣獲得比特流信號中下一個比特x4的復制品。
圖9顯示了結合到一個再生裝置的圖7的數據處理裝置。該再生裝置還進一步包括用來數據展開數據壓縮殘留比特流信號以獲得原始殘留比特流信號的復制品的數據展開單元162，以及用來從記錄載體52的軌跡中讀取數據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包括至少一個用來從記錄載體52讀取數據壓縮殘留比特流信號的磁頭102。但記錄載體可以是光學記錄載體，比如CD光盤或DVD光盤。
圖10顯示了一個用來通過傳輸媒介TRM接收音頻信號的接收器的實施例，它包括圖7所示的數據處理裝置，該接收器更進一步包括數據展開單元162和用來從傳輸媒介TRM接收數據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送一般都需要對將要發送的數據壓縮殘留信號做糾錯編碼和信道編碼，因而在接收時就要做相應的信道解碼和糾錯解碼。圖11顯示了對接收信號所做的信道解碼和糾錯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信道解碼器110，這在本項技術中是眾所周知的，還包括一個糾錯解碼裝置112，這在本技術領域中也是公知的，這樣就可以獲得數據壓縮殘留比特流信號的復制品。
上面還提到，在一些應用中，在圖1和圖3的裝置中使用一個固定轉換表來處理比特流信號就足夠了，在將殘留比特流信號轉換為原始比特流信號的復制品時，使用固定的轉換表也就足夠了，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。在一種應用中，對比特流信號的后續部分來講，每次都需要在圖1和圖3的裝置中確定一個相應的轉換表，用來產生殘留比特流信號，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制品的時候，就要求對這些部分使用同樣的轉換表，在此情形中，就要求與殘留信號一起發送代表用于不同后續部分的轉換表的附加信息，以使得接收時能作逆變換。作為一個例子，例如在圖1和3的裝置被提供給記錄裝置，以及圖7和8的裝置被結合到圖9和11的再生裝置的應用中，這個附加信息就需要被記錄在記錄載體上，在再生時從上述記錄載體中被再生出來。
如果出現在圖1的處理裝置中僅用兩個轉換表就足夠的情況，這個旁信號可以簡單地是一個選擇信號，用以選擇兩個轉換表中的一個。相應的逆變換裝置可包括同樣的兩個轉換表，該選擇信號可以用來選擇兩個轉換表中的一個，以將殘留比特流信號逆變換為原始比特流信號的復制品。
上面描述的實施例是基于對比特流信號中緊接著三個連續比特(x1，x2，x3)的一個比特的預測(x4’)的。通常，預測單元可以根據比特流信號中n個連續比特預測m個預測比特，這m個預測比特是比特流信號中緊接著上述n個連續比特之后的比特流信號中m個連續比特的預測版本，這里n和m是大于零的整數。
圖12顯示了如何得到轉換表的例子，該轉換表能根據比特流信號中連續比特x1、x2、x3、x4的序列預測出一個或兩個預測比特。圖12顯示了另一個預測單元10’的一部分，該預測單元包括一個4比特移位寄存器20’，該寄存器具有一個連接到預測單元10’的輸入端8的輸入端，在作用于移位寄存器20’的4個時鐘脈沖(圖中未畫出)的作用下，加在輸入端8的比特流信號中的4個連續比特x1、x2、x3、x4被移入移位寄存器20’。圖中有一個探測器22’，它的輸入端24連接到預測單元10’的輸入端8，探測器22’檢測比特流信號中緊接著4個連續比特x1、x2、x3、x4的下兩個比特x5、x6的比特值。而且，圖中還有計數器26”，它統計比特流信號中緊接著一個特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，“0”比特出現的次數；緊接著同一個特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，“1”比特出現的次數；緊接著同一個特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，2比特比特序列“00”比特出現的次數；緊接著同一個特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，2比特比特序列“01”比特出現的次數；緊接著同一個特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，2比特比特序列“10”比特出現的次數；以及緊接著同一個特定4比特比特序列x1、x2、x3、x4之后，2比特比特序列“11”比特出現的次數。應當在此指出，2-bit比特組合“b1，b2”將被描述成這樣，第一個比特b1是x5，第而個比特b2是x6。
假設探測器已檢測到2個比特x5、x6等于“01”，這樣，計數器26”將位于列28’中的計數值Ni，0及位于列30’的計數值Ni，1增加1，這里，I從0變到15，對應于圖12中的表的列32’中給定的第I個4比特比特序列。
下一步，在作用于圖12的裝置的一定數目的P時鐘脈沖的作用下，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比特x5、x6的比特值，假設這后續兩個比特為“11”，那么，計數器26”就將位于列29中的記數值Ni，1及位于列31中的記數值Ni，5增加1，這里I相應于存于移位寄存器20’中的4比特比特序列，這個比特序列被假設為圖12中的表的列32給定的第i個4比特比特序列。
多次重復這個過程，使得對所有16種可能的4-bit序列x1、x2、x3、x4，都已得到計數值Ni，0至NI，5。計數值Ni，0至NI，5表示緊接在列32’給出的第I個4-bit序列之后，1比特和2比特序列出現的次數。
下一步，對于列32中的每個4-bit序列x1、x2、x3、x4基于列28’、29、…至31中的計數值，得到預測二進制值x5’以及預測2比特二進制序列x5’x6’。
假設列32’中的第I個4比特比特序列的6個計數值Ni，0至NI，5的計數值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’的預測比特。假設Ni，0和Ni，2差別不大并大于其它四個計數值，在此情形中，可以選擇比特組合“00”作為第I個比特序列的預測比特值x5’、x6’。通過這種方法，所的得到的轉換表就包括列33，列33不僅包括作為用于預測比特流中緊接著特定的4-bit比特序列的一個比特的預測比特的單個比特值，而且包括作為用于預測比特流中緊接著另一個特定的4-bit比特序列的2-bit字的2-bit預測字的2-bit二進制字。
圖13示意地顯示了用于數據處理音頻信號的數據處理裝置的另一個實施例，該數據處理裝置包括轉換表形式的轉換單元130，比如參考圖12的解釋的轉換表，這意味著轉換表包括圖12中所給定的列32’和33，使得在接收如列32’給出的一個特定4-bit的比特序列x1、x2、x3、x4的基礎上，在轉換單元130的輸出端131產生一個特定預測比特x5或兩個特定預測比特x5、x6。
圖13的裝置的功能如下。作為對存于移位寄存器20’中的一個特定4-bit比特序列的響應，轉換單元130產生比如一個比特字，等于“1”。這是當一個4-bit序列“0000”存于寄存器20’時的情形，列33顯示對這樣的4-bit序列，見圖12表中的列32’，預測“1”比特，見圖12表中的列33。預測比特x5’送到混合單元42的輸入端44，其中預測比特x5’與出現在輸入端40的比特流中的實際比特x5相混合。下一步，在一個由中心處理單元132產生的時鐘脈沖的作用下，移位寄存器20’中的信息左移一位，使得現在比特x5存于移位寄存器20’的最右存儲位置，假設該比特確實是“1”，和預測的一樣。
下一步，轉換單元將存于移位寄存器20’的4-bit序列“0001”轉換為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。現在，中央處理器單元132產生兩個時鐘脈沖，使得2-bit預測值可以在混合單元42中與比特流信號中的實際比特x5、x6混合。兩個時鐘脈沖還導致移位寄存器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，上面提到的實際比特x5和x6現在作為新的比特x3和x4存于移位寄存器20’中。這樣，在預測一個比特的基礎上，中央處理器132產生一個時鐘脈沖，然后執行一個后續的預測步驟，而在預測一個2-bit字的基礎上，中央處理器132在執行后續預測步驟之前，產生兩個時鐘脈沖。
假設，對比特流信號的后續部分來講，首先，例如通過上面參照圖12所解釋的方法，得到一個相應的轉換表，希望與殘留比特流信號一起發送這個轉換表，使得在接收殘留比特流信號時能做逆變換。圖13顯示了預測單元26與中央處理單元132之間的連接135，通過這個連接，通過參照圖12描述的方法而得到的轉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顯示了用來轉換由圖13的裝置提供的殘留比特流信號的相應裝置。在信號混合單元88和D/A轉換器80分別與圖7中的信號混合單元和D/A轉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個輸出端連接到轉換單元96’相應的輸入端，轉換單元96’包括上面參照圖12討論和解釋的轉換表，轉換單元96’的一個輸出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，通過上面參照圖12解釋的方法，轉換單元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’是轉換表96’所給出的比特x5的預測值，比特x5將在下一個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’的最右端的存儲位。在由中央處理單元140產生的時鐘脈沖的作用下，出現在混合單元88的輸入端86的殘留信號與預測比特x5’相混合，從而獲得原始比特流信號中的原始比特x5的復制品。當殘留比特是“0”時，這意味著在圖13的裝置中執行了正確的預測，殘留比特與預測比特x5’的混合，結果是出現在混合單元88的輸出端90的比特x5’的右端為比特x5。當殘留比特是“1”時，這意味著在圖13的裝置中執行了不正確的預測，殘留比特與預測比特x5’的混合，結果是出現在混合單元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的正確的復制品都會出現在混合單元88的輸出端76處。
2-bit預測x5’、x6’是由轉換表96’產生的2-bit字x5、x6的預測值，將在由中央處理單元140產生的下兩個時鐘脈沖的作用下，由混合單元輸出并被當作新的2-bit字x3、x4存于移位寄存器94’的兩個最右的存儲位。出現在混合單元88的輸入端86的兩個殘留比特與預測的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的復制品。當兩個殘留比特是’0，0’時，這意味著在圖13的裝置中執行了正確的預測，殘留比特與預測比特x5’、x6’的混合，結果是出現在混合單元88的輸出端90的比特x5’、x6’的右端作為比特x5、x6。當殘留比特是’1，1’時，這意味著在圖13的裝置中對比特x5和比特x6都執行了不正確的預測，殘留比特與預測比特x5’，x6’的混合，結果是出現在混合單元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。當兩個殘留比特中一個為“1”而另一個為“0”時，這意味著預測比特中的一個是錯的，應當取反以獲得兩個正確的比特x5、x6。在所有情形中，2-bit字x5，x6的正確復制品都會出現在混合單元88的輸出端76。
在這樣的情形時，對比特流的后續部分，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的轉換表，希望與殘留比特流一起發送轉換表，使得在圖14的裝置中接收殘留比特流信號時能作逆變換，因而圖14顯示出一個用于接收轉換表的輸入終端142。輸入終端142連接到中央處理單元140，它與預測單元96’有一個連接144，通過這個連接，轉換表可以接到預測單元96’。
前面講過，在發送之前對殘留比特流信號作數據壓縮步驟。優選地，采用無失真編碼器來作數據壓縮，無失真編碼器有這樣的優點，它們能以這樣的方法來數據壓縮語音信號，使得在由無失真解碼器作數據擴展之后，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技術領域是公知的，這種可變長度編碼器的例子有Huffman編碼器、算術編碼器和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，相關文件目錄中的文件D4，“An introductionto arithmetic coding”G.G.Langdon所著，相關文件目錄中的文件D5，以及“A universal algorithm for sequential data compression”J.Ziv等人著，相關文件目錄中的文件D6。
圖15顯示了一個實施例，其中圖1的裝置緊接著一個數據壓縮單元150，比如一個無失真編碼器。數據壓縮殘留比特流信號由一個光學記錄單元154的裝置記錄到一個光學記錄載體156上。
圖16顯示了來自光學記錄載體156的相應再生，圖16中顯示的裝置包括一個數據擴展單元162，比如一個無失真解碼器，它對數據壓縮殘留比特流信號執行數據擴展步驟，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的實施例的更進一步的修改如下。在此修改中，預測單元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，比特流信號的預測版本由預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，事實上，它與示于圖7中的預測單元和信號混合單元的電路結構是一樣的。
以相同的方式，圖7的實施例的更進一步的修改如下。在這個修改中，預測單元74連接在信號混合單元88的輸入終端70和輸入端101之間。在這個修改中，比特流信號的預測版本由預測單元從經終端70提供給處理裝置的殘留信號中得到。這個修改事實上與示于圖1中的預測單元和信號混合單元的電路結構是一樣的。
通過預測單元，比如圖1中的預測單元10，的一個特定實施例，可以得到數據處理裝置的更進一步的改進。在這個特定實施例中，給預測單元10提供一個積分器，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，使得它的瞬時輸出是它已接收的所有-1和+1的累加總和。事實上，預測單元所做的是，為將要送到輸出端12的比特流信號產生一個偽音頻信號和預測比特，該比特流信號將由這個偽音頻信號以下面方式來得到。
預測器從由積分器產生的偽音頻信號的最后n個樣值產生偽音頻信號的下一個樣點的預測值，下一步，所產生的偽音頻信號的最后的樣點值與下一個樣點的預測值相比較。如果沿幅度軸來看，偽音頻信號的上一個樣點值稍小于下一個樣點的預測值，可以得出結論，預測比特流信號中的下一個預測比特對應于+1值(或邏輯“1”)，當偽音頻信號的上一個樣點值大于下一個樣點的預測值，可以得出結論，預測比特流信號中的下一個預測比特對應于-1值(或邏輯“0”)。這些預測的比特作為預測比特流信號送到預測單元10的輸出端。
下一個樣點的預測值可以通過用直線近似最后n個(n例如等于40)偽音頻信號樣點來獲得。下面將會看到，更復雜的近似過程(濾波技術)同樣可能用來預測下一個樣點值。在這種情形中，如上所述，這樣的濾波器的濾波器系數應當對于基于幀的信號進行推導并被傳送，使得在接收端能作相應的解碼。
另一個數據處理裝置示于圖19中。在圖19中的數據處理裝置中，比特流數據送到信號混合單元42的輸入端44，并通過一個預測濾波器10’和一個量化器Q，送到信號混合單元42的輸入端40。這個裝置更進一步提供一個包括一個熵編碼器154和一個概率判定單元156的數據壓縮單元150’，在本例中，熵編碼器154是算術編碼器的形式，用來響應送到它的輸入端192的概率值p，將殘留比特信號編碼為數據壓縮殘留比特流信號。該概率判定單元156確定一個概率值，該概率表明在由混合單元42提供的殘留比特流中的一個比特有一個諸如“1”的預測邏輯值，這個概率值在圖19中記為p，送到算術編碼器154，使得在算術編碼器154中能對殘留比特流信號作數據壓縮。判定單元156從預測濾波器10’的輸出信號中確定這個概率值。這不同于所預想的，當在數據壓縮單元150中，比如圖4或15，使用一個算術編碼器以壓縮殘留比特流信號。當在壓縮單元150中使用一個算術編碼器時，概率單元156就從殘留比特流信號自身推導出概率值。但在圖19的實施例中，概率判定單元156從預測濾波器10’產生的輸出信號中推導出概率值，這有一個好處，用算術編碼器154可以得到更高的壓縮率，算術編碼器154可以數據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。預測濾波器10’對比特流信號實現預測濾波，以獲得一個多比特輸出信號。這個多比特輸出信號有在例如+3和-3范圍之間的多個電平。量化器Q接收多比特輸出信號，然后由此產生一個比特流信號，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值，分配“0”比特邏輯值。此外，對多比特輸出信號取值范圍內的多個子區間中的每一個，確定殘留信號中對應比特為比如“1”比特的概率是多少。當多比特輸出信號落入這樣的范圍中的一個時，這可以通過計算在一個特定時段的殘留比特流信號中的“1”和“0”的數量來實現。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送到算術編碼器154，數據壓縮殘留比特流信號由算術編碼器154送到輸出線158，用以通過傳輸媒介TRM傳輸。
圖20顯示了一個用于對通過傳輸媒介TRM接收的數據壓縮殘留比特流信號解碼的相應數據處理裝置。圖20的數據處理裝置包括一個熵解碼器(entropy decoder)172，該熵解碼器通過一個輸入端174接收數據壓縮殘留比特流信號。在本例中，熵解碼器172是一個算術解碼器的形式，它在送到輸入端176的概率信號p的影響下，對數據壓縮殘留比特流信號執行算術解碼步驟，以產生送到輸出端178的原始殘留比特流信號的復制品。該復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測版本，并在其輸出端76產生原始比特流信號的復制品。輸出端76經過預測濾波器74’和量化器Q連接到信號混合器88的輸入端101，預測濾波器74’和量化器Q的功能可以與圖19的預測濾波器10’和量化器Q一樣，即預測濾波器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。在另一個實施例中，預測濾波器74’從經過傳輸媒介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，將在下面作解釋。
更進一步，有一個概率提供單元180，它提供概率信號p給算術解碼器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有一個連接到預測濾波器74’輸出端的輸入端。另一個產生概率信號p的方法是，通過使用經傳輸媒介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所示裝置的傳輸的圖19所示裝置來產生，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，該系數被傳送給濾波器74’以設定其正確的濾波器特性。此外，圖19的裝置可以產生描述預測濾波器10’的多比特輸出信號到概率信號p的轉換的參數，這種參數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的實施例中，解釋了概率信號p是如何分別由預測濾波器10’和74’的多比特輸出信號得到的。然而應當注意到算術編碼器的運用也可能用于以不同的方法推導預測信號的數據處理裝置之中，這方面可參考示于圖1中的實施例，其中的預測單元10是示于圖2或12的形式。現在需要另外一種推導概率信號p的方法，以后將會清楚地看到，在示于圖2和圖12的預測單元的實施例中，概率信號p可以由分別在預測器22和22’中所得出的計數推導出。
用于圖19的實施例的熵編碼器適應于采用概率信號來對殘留比特流信號編碼，以獲得數據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，公知的有限狀態編碼器(finite state coder)。用于圖20的實施例的熵解碼器適應于采用概率信號來對數據壓縮殘留比特流信號進行解碼，以獲得殘留比特流信號的復制品，一種這樣的熵解碼器是上面描述的算術解碼器。這樣的熵解碼器的另一種形式是，例如，公知的有限狀態解碼器。
在參考有關的優選實施例描述這項發明的同時，要認識到這些不是限定性的例子，因此，如權利要求限定的那樣，不離開本發明的范圍的各種各樣的修改對本技術領域的技術人員來講是顯而易見的。當以數字形式提供音頻信號時，比如以44.1kHz采樣，樣值以例如16比特描述，A/D轉換器裝置適應于對數字音頻信號過采樣，采樣率為，例如64x44.1kHz，以獲得送到預測單元10的1-bit比特流信號。
更進一步，當考慮諸如示于并描述于圖12的轉換表時，可作如下結論。在推導轉換表的階段，可能會出現，例如計數值是這樣的，使得比特序列0，0，0，0和0，0，1，0產生同樣的預測比特，比特序列0，0，0，1和0，0，1，1產生同樣的預測比特，比特序列0，1，0，0和0，1，1，0產生同樣的預測比特，比特序列1，0，0，0和1，0，1，0產生同樣的預測比特，比特序列1，1，0，0和1，1，1，0產生同樣的預測比特，比特序列1，0，0，1和1，0，1，1產生同樣的預測比特，比特序列1，1，0，1和1，1，1，1產生同樣的預測比特，比特序列0，1，0，1和0，1，1，1產生同樣的預測比特，在此情形中，比特x3事實上是不被考慮的比特，預測比特x4或x4、x5可以僅從比特組合x1、x2、x4預測得到。
更進一步，本發明在于每個新穎性特征或特征的組合。
相關文件目錄(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 construct ion of minimum-redundancycodes’，by D.A.Huffman in Proc.of the IRE，Vol.40(10).September1952(D5)‘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)
權利要求
1.用于數據處理比特流信號的數據處理裝置，該數據處理裝置包括-用來接收1-bit比特流信號的輸入裝置，-用來對信號執行預測步驟以獲得預測的比特流信號的預測裝置，-用來混合比特流信號以及預測的比特流信號以獲得殘留比特流信號的信號混合裝置，-用來數據壓縮殘留比特流信號的數據壓縮裝置，該數據壓縮裝置是以熵編碼器的形式，響應一個概率信號，對殘留比特流信號作熵編碼，以獲得數據壓縮殘留比特流信號，該設備更進一步包括用來從上述預測裝置判定上述概率信號的概率信號判定裝置，-用來提供數據壓縮殘留比特流信號的輸出裝置。
2.如權利要求1所要求的數據處理設備，其中該預測裝置包括對其輸入端的比特流信號執行預測濾波器操作以獲得多值輸出信號的預測濾波器裝置，預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行量化步驟以獲得預測比特流信號，其中概率判斷裝置適應于從上述多值輸出信號推導出上述概率信號。
3.用來數據處理比特流信號的數據處理方法，該數據處理方法包括如下步驟-接收1-bit比特流信號，-對信號執行預測步驟以獲得預測的比特流信號，-混合比特流信號與預測的比特流信號以獲得殘留比特流信號，-響應概率信號通過對殘留比特流信號作熵編碼來數據壓縮殘留比特流信號，以獲得數據壓縮殘留比特流信號，數據壓縮步驟更進一步包括確定上述概率信號的子步驟，-輸出數據壓縮殘留比特流信號。
4.如權利要求3所要求的數據處理方法，其中所述預測步驟包括對比特流信號執行預測濾波器操作以獲得多值輸出信號、并對多值輸出信號執行量化步驟以獲得預測比特流信號的子步驟，其中概率判斷子步驟包括從上述多值輸出信號推導出上述概率信號。
5.用來數據處理比特流信號的數據處理裝置，該數據處理裝置包括-用來接收1-bit比特流信號的輸入裝置，-用來對信號執行預測步驟以獲得預測的比特流信號的預測裝置，-用來混合比特流信號與預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，其中的預測裝置包括用來對送到其輸入端的比特流信號執行積分操作以獲得偽隨機音頻信號的積分裝置，還包括用來從積分器裝置產生的偽隨機音頻信號的最后n個樣值推導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生的偽隨機音頻信號的最后樣值推導出預測比特流信號的下一個比特值的推導裝置，其中n是大于1的整數。
6.用來數據處理比特流信號的數據處理方法，該數據處理方法包括如下步驟-接收1-bit比特流信號，-對信號執行預測步驟以獲得預測的比特流信號，-混合比特流信號與預測的比特流信號以獲得殘留比特流信號，-輸出殘留信號，其中上述預測步驟包括如下子步驟-對接收的比特流信號執行積分操作以獲得偽隨機音頻信號，-從在積分子步驟中產生的偽隨機音頻信號的最后n個樣值推導出外推樣值，-從外推樣值和在積分子步驟中產生的偽隨機音頻信號的最后的樣值推導出預測比特流信號的下一個比特值，其中n是大于1的整數。
7.用來數據處理數據壓縮殘留比特流信號以獲得比特流信號的復制品的數據處理裝置，該數據處理裝置包括-用來接收數據壓縮殘留比特流信號的輸入裝置，-熵解碼器的形式的數據擴展裝置，它響應概率信號對數據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，-用來對信號執行預測步驟以獲得上述預測的比特流信號的預測裝置，-用來提供逆變換了的比特流信號的輸出裝置。
8.用來數據處理數據壓縮殘留比特流信號以獲得比特流信號的復制品的數據處理方法，該數據處理方法包括-接收數據壓縮殘留比特流信號，-數據擴展數據壓縮殘留比特流信號以獲得殘留比特流信號的復制品，數據擴展步驟包括響應概率信號對數據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測的比特流信號以獲得逆變換了的比特流信號，-對信號執行預測步驟以獲得上述預測的比特流信號，-輸出逆變換了的比特流信號。
9.用來數據處理殘留比特流信號以獲得比特流信號的復制品的數據處理裝置，該數據處理裝置包括-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，-用來對信號執行預測步驟以獲得上述預測的比特流信號的預測裝置，-用來提供逆變換了的比特流信號的輸出裝置，其中預測裝置包括-用來對送到其輸入端的信號執行積分操作以獲得偽隨機音頻信號的積分裝置，-用來從積分器裝置產生的偽隨機音頻信號的最后n個樣值推導出外推樣值的外推裝置，-用來從外推樣值和積分器裝置產生的偽隨機音頻信號的最后樣值推導出預測比特流信號的下一個比特值的推導裝置，其中n是大于1的整數。
10.用來數據處理數據壓縮殘留比特流信號以獲得比特流信號的復制品的數據處理方法，該數據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測的比特流信號以獲得逆變換了的比特流信號，-對信號執行預測步驟以獲得上述預測的比特流信號，-輸出逆變換了的比特流信號，其中上述預測步驟包括如下子步驟-對比特流信號執行積分操作以獲得偽隨機音頻信號，-從積分子步驟中產生的偽隨機音頻信號的最后n個樣值推導出外推樣值，-從外推樣值和在積分子步驟中產生的偽隨機音頻信號的最后的樣值推導出預測比特流信號的下一個比特值，其中n是大于1的整數。
11.包括數據壓縮殘留比特流信號的傳輸信號，其中數據壓縮殘留比特流信號是響應概率信號，通過熵編碼殘留比特流信號經數據壓縮殘留比特流信號獲得的，殘留比特流信號是通過組合1比特比特流信號和一個預定比特流信號獲得的，預定比特流信號是通過對1比特比特流或殘留比特流信號執行預定步驟獲得的。
12.承載數據壓縮殘留比特流信號的記錄載體，其中數據壓縮殘留比特流信號是響應概率信號，通過熵編碼殘留比特流信號經數據壓縮殘留比特流信號獲得的，殘留比特流信號是通過組合1比特比特流信號和一個預定比特流信號獲得的，預定比特流信號是通過對1比特比特流或殘留比特流信號執行預定步驟獲得的。
全文摘要
公布一個用于數據處理音頻信號的數據處理裝置。該數據處理裝置包括，一個輸入端(1)，它用來接收音頻信號；一個1－bit的A/D轉換器(4)，它用來對音頻信號作A/D轉換，以獲得一個比特流信號；一個預測單元(10)，它用來在比特流信號上提供一個預測步驟，以獲得一個預測的比特流信號；一個信號混合單元(42)，它用來混合比特流信號和預測的比特流信號，以獲得殘留比特流信號；一個輸出端(14)，它用來提供殘留比特流信號(圖1)。而且還公布了一個錄音裝置(圖4)和一個包含數據處理裝置的發射裝置(圖5)。在圖18、19和20中可以找到其它的數據處理裝置。除此之外，還公布了另外一個用來將殘留比特信號轉換為音頻信號的數據處理裝置(圖7)，以及包含一個再生裝置(圖9)和另外一個數據處理裝置的接收裝置(圖10)。
文檔編號H05K3/38GK1545085SQ200410001219
公開日2004年11月10日 申請日期1997年10月20日 優先權日1996年11月7日
發明者R·J·范德維勒烏藤, A·A·M·L·布呂克爾斯, A·W·J·奧門, J 奧門, M L 布呂克爾斯, R J 范德維勒烏藤 申請人:皇家菲利浦電子有限公司