传送诸如环绕信号之类的附加信号的数字传送系统的制作方法

专利名称：传送诸如环绕信号之类的附加信号的数字传送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有一个发射机和一个接收机的数字传送系统、该传送系统中的发射机和接收机、以及一种借助于该发射机获取的记录载体，该发射机取在记录载体上记录信号的记录器的形式，所述数字传送系统用以经由传送介质传送起码由第一和第二声频信号成分组成的宽带数字声频信号，所述发射机包括一个编码器、数据减少装置和传送装置，编码器具有分析滤波装置供滤波信号成分从而得出对起码两个信号成分的每一个得到一系列n个分信号，数据减少装置用以对起码两个信号成分的每一个的n个分信号进行数据减少步骤，传送装置用以经由传送介质传送数据已减少的分信号，接收机则包括接收装置、数据扩充装置和一个译码器，接收装置用以接收数据已减少的分信号，数据扩充装置用以对所收到的数据已减少的分信号进行数据扩充程序，从而得出分信号的数据未减少的复制品，译码器具有合成滤波器供混合各起码两信号成分的分信号从而得取起码第一和第二信号成分的复制品。
在本段第一句中定义的这种类型的传送系统由下述文章公开“ThecriticalBandCoder-DigitalEncodingofSpeechSignalbasedonthepercentualrequirementsoftheAuditorySystem”(M.E.Krasner，inProc.IEEEICASSP80，Vol.1pp.327-331，April9-11，1980)。它涉及一个传送系统，其中的发射机采用分频带编码系统，接收机采用相应的分频带译码系统，但本发明不限于这样一种编码系统，这从下面的描述清晰可见。
在所说出版物公开的系统中，将语言信号频带分割成多个分频带，其带宽大约相当于各个频率范围内人耳的临界频带的带宽(参看Krasner文章的图2)。选择这种分割的原因是，根据音质实验可以预见到，如果在频带分割中为人耳的噪声掩蔽曲线制定容限，则在这样一个分频带中的分割噪声就将由这个分频带中的信号掩蔽到最佳程度(噪声掩蔽曲线由临界频带中心的一个音调给出了一个临界频带内的噪声掩蔽的阈值，参见Krasner文章的图3)。
但应该指出的是，本发明并不局限于编码成分频信号的编码。在编码器中同样可以应用变换编码，G.Theile等人在1988年8月第230期的EBUTechnical/Review中发表了一篇题为“高质量声频信号的低比特率编码-MASCAM系统概论”的文章，介绍了变换编码。
在抽样频率为1/T＝44.1KHz的情况下，用每个信号抽样为16位来表示符合袖珍磁盘标准的高质音乐数字信号，对于这种数字信号已经发现，通过选择各个分频带的合适带宽和合适的量化，这个已知的分频带编码系统的采用就会产生编码器的量化输出信号，它可由每个信号抽样大约为2.5位的一个平均数表示，在几乎所有种类音乐信号的几乎所有通道上都感觉不出这个音乐信号复制品的音质与原始音乐信号音质的区别。
分频带不一定必须符合人耳临界频带的带宽。换句话说，分频带可以具有其它的带宽，例如它们全都可以具有相同的带宽，只要在确定掩蔽阈值时为其制定容限即可。
本发明的目的是进一步改进传送系统的传输特性。
本发明数字传送系统的特征在于，发射机还适宜传送起码第一辅助数字信号成分，接收机还有获取装置供从所收到的信号获取所述起码一个辅助数字信号成分用。
本发明是基于这样的认识提出的，即减少第一和第二数字声频信号成分的数据使传送介质中有现成的空间可以利用，用这个空间可以传送起码一个辅助信号成分。
本发明的传送系统的特征还在于，发射机有一个控制信号发生装置供产生表示所述起码一个辅助数字信号成分的类型的控制信号，发射机还适宜传送所述信号类型控制信号，接收机还是一个检测装置供检测所述信号类型控制信号之用，获取装置适宜根据所述信号类型控制信号从所收到的信号获取所述起码一个辅助数字信号。这样可以使接收机从所收到的传送信号回收特殊类型的辅助信号成分。
本发明的传送系统的特征还在于，发射机有一个控制信号发生装置供产生表示所述起码一个辅助数字信号成分存在与否的信号存在控制信号，发射机还适宜传送所述信号存在控制信号，接收机还有一个检测装置供检测所述信号类型控制信号之用，获取装置适宜根据所述信号存在控制信号从所收到的信号获取所述起码一个辅助数字信号成分。
这使辅助信息组只在传送信号的那些具有足够空间存储这些信息组的帧中传送。现在接收机能识别那些帧，从而可以回收辅助信号成分。
辅助信号成分在编码成传送信号之前还可以分离成分信号或分频带信号。编码成分频带信号时，也应该送辅助信号成分的时间导致信号相应的分配信息和比例因子信息。
辅助信号成分可以是附加的声频信号成分，例如环绕声信号等。
本发明的另一个目的是提供用于传送系统的多个步骤，特别是对于格式的一种非常特殊的选择，通过这种格式就可经传送介质传送已经转换成第二数字信号的数字宽带信号，从而获得一个灵活的且用途极多的传送系统。这就是说，发射机应能把不同格式的宽带数字信号转换成第二数字信号(这些格式在宽带数字信号的抽样频率Fs方面尤其不同，它们可以有不同的数值，例如32KHz、44.1KHz、和48KHz这些在AES和EBU的数字声频接口标准中规定的数值)。类似地，接收机也应能从所说第二数字信号中得到正确格式的宽带信号。为此，按本发明的传送系统的特征在于，如果P在公式P=BRN×nsFs]]>中是一个整数(其中BR是第二数字信号的位的速率，ns是宽带数字信号的抽样数目，该宽带数字信号的相应信息属于第二数字信号并被包括在第二数字信号的一个帧中)，那么一个帧中信息组B的数目就是P，其特征还在于，若P不是整数，那么多个帧中信息组的数目就是P′，P′是P后面的下一个较小的整数，而在其它帧中信息组的数目等于P′+1，从而即精确符合下述要求第二数字信号的平均帧速率基本上应等于Fs/ns并且一个帧应该至少包括包含了同步信息的第一帧区。把多个帧分割成B个信息组的目的在于，对于任意抽样频率Fs的宽带数字信号来说，发射机发射的第二数字信号的平均帧速率应能使第二数字信号中一个帧的宽度符合于由该宽带信号的几个抽样占据的宽度。此外，这还使同步能在信息组的基础上被保持，这比以位为基础保持同步更简单、更可靠。这样，在P不是整数的情况下，发射机能在一些可能的时刻并且也是必要的时刻提供一个具有P′+1个而不是P′个信息块的帧从而使第二数字信号的平均帧速率保持等于Fs/ns。因为在这种情况下由接连的帧的第一帧区所包含的同步信息(同步信号或同步字)之间的间隔也是信息组长度的整数倍，因此仍然可能保持以信息组为基础的同步。第一帧区最好包含有关一个帧中信息组数目的信息。在包括B个信息组的帧中这个信息可等于数值B。这意味着，对于包括P′个信息组的帧来说，这个信息和P′相对应，对于包括P′+1个信息组来说，这个信息和P′+1相对应。另一个可能性是，对于所有的帧来说，不管一个帧包括P′个还是P′+1个信息组，这个信息都和P′相对应。这个另外加入的第P′+1个信息组例如可仅仅是0。在这种情况下，该信息组不包含任何有用的信息。当然，还可为这个附加的信息组填加有用的信息。第一个帧区进一步还可包括系统信息。系统信息可以包括加到发射机的宽带数字信号的抽样频率Fs、复制保护码、加到发射机的宽带数字信号的类型，诸如立体声信号或单声道信号、或者包括两个基本独立的声频信号的数字信号。然而，将如下文明显叙述的那样，还可能有其它的系统信息。包括有系统信息能使接收器变得很灵活，并且能使接收的第二数字信号正确地重新转换成宽带数字信号。一个帧的第二和第三帧区包含数字信息。发射机可以包括一个编码器，该编码器包括信号分裂装置，它响应宽带数字信号以便产生一系列M个分信号形式的的第二数字信号，这里M大于1，它还包括用于量化各个分信号的装置。为了这个目的，可以采用诸如快速付里叶变换(FFT)的任意变换编码。在这种情况下，传送系统的特征在于，一个帧的第二帧区包含分配信息，它对于至少多个分信号来说指出位的数目，这些位代表从所说分信号中得出的量化分信号的抽样，其特征还在于第三帧区包含至少所说量化分信号(如果存在)的抽样。在接收端有必要加一个逆变换编码，例如付里叶逆变换(IFFT)，以便复原该宽带数字信号。传送系统中的信号分裂装置采取分析滤波器装置的形式，它响应宽带数字信号来产生一系列M个分频带信号，分析滤波器装置使用抽样频率压缩来把宽带数字信号的信号频带分割成具有随频率增加的频带数m的连续分频带，传送系统中的量化装置适于一块一块地量化各个分频带信号，该传送系统是采用如上文所述的分频带编码的系统。这样的传送系统的特征进一步还在于，对于至少多个分频带信号来说，在帧的第二帧区中的分配信息确定了位的数目，这些位代表从所说分频带信号中得出的量化分频带信号的抽样，其特征还在于，第三帧区包含至少所说量化分频带信号(如果存在)的抽样。这事实上意味着，分配信息是在抽样之前被插入帧中的。这个分配信息必须使第三帧区中抽样的连续串行位流能够再细分成在接收端的位的正确数目的各种单个抽样。该分配信息可要求，全部抽样都由每帧的每个分频带的固定数目的位来代表。这称之为以固定的或静态的位的分配为基础的发射机。该分配信息还可能意味着，多个随时间变化的位被用于分频带中的抽样。这称之为以自适应的或动态的分配为基础的发射机。G.Theile等人在出版物“Lowbit-ratecodingofhingqualityaudiosignals.AnintroductiontotheMASCAMsystem”(EBUTechnicalReview，No230，1988.8.)尤其对固定的和自适应的位分配进行了描述。在帧的抽样之前在帧中插入分配信息的优点是，使在接收端比较简单的译码成为可能，这可用实时方式进行并且只产生很小一点的时间延迟。作为这种顺序的结果是不再需要在接收器的存贮器的第三帧区中首先存贮全部信息。第二数字信号一到达，分配信息就被存贮在接收机的一个存贮器内。分配信息的信息内容比第三帧区抽样的信息内容要小得多，因此和在接收器中要存贮全部抽样的情况相比，所需的存贮能力也小得多。第三帧区中抽样的串行数据流一经到达，就可把这个数据流分割成为具有由分配信息确定的位数的各种抽样，因此不必预先存贮该信号的信息。可以在一个帧中包括所有分频带的分配信息。然而这不是必要的，这一点从下面将变得很清楚。
该传送系统的特征可以进一步是，第三帧区此外还包括有关比例因子的信息，比例因子和包含在第三帧区中的至少一个量化分频带信号有关，其特征还在于比例因子信息在量化分频带信号之前就包括在第三帧区中。这些抽样可在没有规格化的发射机中编码，也就是说，在分频带中抽样的一个信息组的幅度没有被该信息组中具有最大幅度的抽样的幅度所分割。在这种情况下不必发送比例因子。如果在编码期间把抽样规格化，就必须发送比例因子以便提供所说最大幅度的度量。如果在这个情况下比例因子在抽祥之前也被插在第三帧区中，那么接收间首先可将从所说比例信息中所要得出的比例因子存贮在存贮器中，并且抽样一到达立即(即没有时间延迟地)就可以和所说比例因子的倒数值相乘。比例因子信息可由比例因子本身构成。显然，插在第三帧区中的比例因子也可以是信息组中最大抽样幅度的倒数，所以不必在接收机中确定倒数数值，从而可以更快地译码。另一方面，比例因子的数值可在其作为比例因子信息被插入第三帧区并且随后发送之前就被编码。如果在发射机中量化以后分频带中的分频信号是零(这种情况从分频带的分配信息可知是很明显的)，就不必发送这个分频带的比例因子信息。该传送系统的接收机包括一个译码器，该译码器包括合成滤波器装置，这个合成滤波器装置响应各量化分频信号以构成宽带数字信号的复制品，这个合成滤波器装置组合这些有抽样频率增量的分频带，从而形成宽带数字信号的信号频带，该传送系统的特征可以是，分频带信号(如果存在)按在接收机接收时和所说这些抽样加到合成滤波器装置上的顺序相一致的顺序插在第三帧区中。在第三帧区插入抽样的顺序和抽样加到接收机中的合成滤波器中的顺序相同的另一个结果是快速译码，这就再次说明了在抽样被进一步处理之前不需要在接收机中另外还要存贮抽样。因此，接收机要求的存贮能力基本上可被限制在为了存贮系统信息、分配信息以及比例因子信息(如果要用的话)所需的存贮能力上。此外，产生了有限的信号延迟，这主要是在抽样时进行信号处理的结果。将各种量化分频带信号的分配信息适当插入第二帧区中，其插入顺序与分频带信号的抽样包括在第三帧区的顺序相同。这个顺序对比例因子的顺序也适用。如果期望，还可以将帧分割成四个区，第一、第二和第三帧区已如上文所述。在帧的最后一个(第四个)帧区中可以包含检查错误和/或纠正错误的信息。在接收机中接收这个信息时可以纠正传送期间第二数字信号中产生的错误。如同已经指出的那样，宽带数字信号可以是一个单声信号。另一方面，宽带数字信号也可以是由第一(左)和第二(右)通道部分构成的立体声信号。如果传送系统是以分频带编码系统为基础的，那么发射机将提供包括第一和第二分频带信号成分的分频带信号，它们在量化装置中量化后被转换成第一和第二量化分频带信号成分。在这种情况下这些帧还应包括分配信息和比例因子信息(如果发射机中抽样已被确定比例的话)。在这里，顺序也是重要的。从而在权利要求11到15即限定了这样一个传送系统。显然，该系统可被扩大到处理包括多于两个信号成分的宽带数字信号。
创造性可应用到数字传送系统，例如经由电磁波传送数字声频信号(数字声频广播)的系统。然而，其它用途也是可以想象得到的。其中的一个例子是经由光介质或磁介质传送。光介质传送例如可以是经由玻璃纤维或利用光盘或光带的传送。磁介质传送例如可以是利用磁盘或磁带。于是可用本发明所提出的格式将第二数字信号存贮在记录载体(诸如光盘或磁盘或磁带)的一个或多个磁道上。该传送系统的多用性和灵活性就存在于这种特殊的格式中，通过这种格式来传送采用第二数字信号形式的信息。但这要和特殊结构的发射机相结合，这种特殊结构的发射机要能产生可用于各种类型输入信号的这种特殊的格式。该发射机产生每种类型信号所要求的系统信息并且把这种信息插入要发送的数据流。在接收端，这可利用一种特殊的接收机来实现，这种特殊的接收机从数据流中抽出所说的系统信息，并且使所说的系统信息能用于正确的译码。
信息组由一种假想的单元组成，用它们来确定帧的长度。这就意味着，它们在第二数字信号的信息流中不必是明显可识别的。此外，信息组与现行的数字声频接口标准的关系由第958号IEC标准(国际电工委员会标准)确定。通常应用到消费产品的这个标准确定了包含一种立体声信号的左通道和右通道的抽样的多个帧。这些抽样由16位的2的补码字来代表。如果选择N＝32，那么这个数字声频接口标准的一个帧就可以准确地发送该第二数字信号的一个信息组。在这个数字声频接口标准中帧速率等于抽样速率。对于本发明的应用，应该选择帧速率等于BR/N。这使得目前在标准数字声频接口设备中所用的集成电路都能够得以使用。
现在将通过例子并参照附图更详细地叙述本发明的实施例。


图1表示由发射机产生的第二数字信号，它由多个帧构成，每个帧又由多个信息组构成。
图2给出了一个帧的结构。
图3表示一个帧的第一个帧区的结构。
图4给出了发送系统的一个例子。
图5是一个确定对于位速率BR和抽样频率Fs的指定值来说在一个帧中的信息组B的数目的表。
图6给出了对于位速率BR的多个值来说按一个填充顺序的帧的数目以及其中包括一个附加信息组(空槽)的帧的数目。
图7表示在一个帧的第一帧区中所包括的系统信息。
图8说明对于各种方式来说关于多个(两个)通道的数字信息的分布。
图9说明插在第二帧区中的分配信息的意义。
图10和图11说明分别对于格式A和格式B两种格式来说分配信息被存入第二帧区时所用的顺序。
图12表示一个接收机的例子。
图13表示一个以一个装置的形式的发射机，该装置用于在磁记录载体上记录第二数字信号。
图14表示一个以一个装置的形式的接收机，该装置用于从一个磁记录载体上再生第二数字信号。
图15a到图15d表示在一个帧的第三帧区中包括比例因子和抽样的一些另外的可能性。
图16表示这个发射机的一个进一步改进。
图17表示一个帧的第一帧区的另一种结构。
图18表示在图17所示的第一帧区中包括的系统信息。
图19和图20更详细地表示在图17所示的第一帧区中的信息。
图21和图22说明这样一种顺序，按这种顺序分配信息存在于和图17第一帧区相关的第二帧区中。
图23给出填充有一个附加信号的一个帧的结构。
图24说明比例因字是怎样得出的。
图25说明已确定比例的抽样的量化，从而形成q位数字表示。
图26说明q位数字表示的去除量化。
图1图解表示了由发射机产生的并且经由传送介质传送的第二数字信号。第二数字信号采取串行数字数据流的形式。第二数字信号包括多个帧，它们是两个这样的帧，即如图1a所示的帧j和帧j+1。这些帧，诸如帧j包括多个如图1b所示的信息组IP1、IP2.IP3……。每个信息组，诸如IP3，包括如图1c所示的N位bo、b1.b2、……、bn-1。在一个帧中的信息组的数目取决于(a)位速率BR，第二数字信号以这个位速率BR经由传送介质质来传送，(b)在一个信息组中位的数目N，N大于1，(c)Fs，它是宽带数字信号的抽样频率，(d)宽带数字信号的抽样的数目nS符合于这个数字信号并且在发射机中的转换以后属于第二数字信号的信息以下述方式被包括在一个帧中。参数P依照下述公式来计算P=BRN×nsFs0]]>如果这个计算对于P来说产生了一个整数，那么在一个帧中的信息组B的数目将等于P。如果这个计算没有得出一个整数，那么一些帧将将包括P′个信息组而其它帧包括P′+1个信息组。P′是跟随P的下一个较低的整数。包括P′和P′+1个信息组的帧的数目以这样一种方式即平均帧速率等于Fn/ns的方式清楚地进行选择。下文假定N＝32而ns＝384。图5的表给出了对于N和ns这些值以及位速率BR的四个值以及抽样频率Fs的三个值来说，在一个帧中的信息组(槽)的数目。显然，对于抽样频率Fs等于44.1KHz来说参数P在所有的情况下都不是整数，因此许多帧包括34个信息组，而其它帧则包括35个信息组(当BR是128千位/秒时)。这还由图2来说明。图2表示一个帧。这个帧包括P′个信息组IP1、IP2、……、IPP′。有时一个帧包括P′+1个信息组。这可通过把一个附加的信息组(空槽)分配给P′信息组的帧来实现。图6表中的第二列给出了按44.1KHz抽样频率以及上文所述四个位速率来说的填充顺序中帧的数目。第三列确定了包括P′+1个信息组的顺序中的所说帧数目的那些帧。通过把第二和第三列中的数目相减就得出了包括P′个信息组的顺序中的帧的数目。而且第P′+1个信息组不必包含任何信息。第P′+1个信息组此外可以仅仅包括例如零。显然位速率BR不必限于图5和图6表中给出的四个数值。其它数值(例如中间值)也是可能的。图2表示一个帧包括以这个次序的三个帧区FD1、FD2和FD3。第一个帧区FD1包含同步信息和系统信息。第二个帧区FD2包含分配信息。第三个帧区FD3包含抽样，并且在可应用时包含第二数字信号的比例因子。为了进一步地解释，有必要首先描述按照本发明的传送系统的发射机的操作。
图4图解说明了这个传送系统，它包括一个发射机1，它具有一个用于接收宽带数字信号SBB的输入终端2，信号SBB例如可以是一个数字声频信号。在声频信号的情况下它可以是一个单声信号或者是一个立体声信号。在立体声信号的情况下该数字信号包括第一(左通道)和第二(右通道)信号成分。假定这个发射机包括一个用于宽频带数字信号的分频带编码的编码器，并且假定这个接收机因此而包括一个用于接收该宽频带数字信号的分频带译码器。这个发射机包括分析滤波器装置3，它响应数字宽频带信号SBB而产生多个M分频带信号SSB1到SSBM，这个分析滤波器装置用抽样频率压缩把宽频带信号SBB的信号频带分割成为具有频带数目M(1≤m≤M)的连续的分频带，数M随频率而增加。所有这些分频带可以有相同的带宽，但是另一方面，这些分频带也可以有不同的带宽。在那种情况下分频带例如可以符合人耳的临界频带的带宽。这个发射机还包括用于一个字块一个字块地量化各个分频带信号的装置。这些量化装置由图4中带有参考号9的方框来表示。
这样的一种分频带编码器本身是已知的，尤其在前面提到的Krasner和Theileetal的出版物中已作了叙述。还可以参考已公布的289，080号欧洲专利申请(PHN.12.108)。
为了进一步说明分频带编码器的操作请参看所说的出版物。这些出版物因此在这里被参考引用。这样的一个分频带编码器使重要的数据压缩能够得以实现，例如对于宽带数字信号SBB从每个抽样16位压缩到例如在这个信号中每个抽样4位，它经由图4的传送介质4传送给接收机5。假定上述的ns是384。这意味着存有宽带数字信号的384个抽样的字块，每个抽样的长度为16位。现在还假定M＝32。因此，宽带数字信号在分析滤波器装置3中被分裂成为32个分频带信号。现在分频道信号的32个字块出现在分析滤波器装置的32个输出端上，每个字块包括12个抽样(这些分频带具有相等宽度)，每个抽样具有16位的长度。这意味着在滤波器装置3的输出端上信息内容仍然等于在输入端2上的信号SBB的384个抽样的字块的信息内容。装置9提供了数据压缩，其中通过采用有关屏蔽的知识，使12抽样中的32个字块中的抽样(一个分频带有一个字块)都被更加粗略地量化了，从而可由较小数目的位来代表。在静态位分配的情况下每个帧的每个分频带的全部抽样都由固定数目的位来表示。这个数目对于两个或多个分频带来说可以是不同的，但是对于多个分频带来说它也可以是相等的，例如等于4个位。在动态位分配的情况下对于每个分频带来说所选择的位的数目以时间的角度来看可以是不同的，所以用相同的位速率有时可以获得甚至更大的数据压缩或者可以获得较高的音质。
在装置9中被量化的分频带信号被施加给一个产生器装置6。这个装置6从已量化的分频带信号出发产生了如图1和图2所示的第二数字信号。这个第二数字信号如上文所述可经由介质直接传送。然而，这个第二数字信号最好首先适宜于在一个信号转换器(未示出)上经由传送介质4传送。这样的一个数字转换器包括例如一个8位到10位的转换器。这样的一个8位到10位的转换器例如在150，082号(PHN.I1.II7)欧洲专利申请中给出了说明。这个转换器把8位数据字转换成为10位数据字。此外，这样的一个信号转换器使交叉处理能够得以应用。所有这些的目的是使在接收侧要接收的信息能够进行错误校正。
显然，接收机5从传送介质4接收的信号应被去除交叉并进行10位到8位的转换。
现在将更详细地解释这些帧的组成和内容。图3更详细地表示了图2的第一帧区FD1。图3清楚地表示出，现在第一帧区正好包括32位，因此正好等于一个信息组，即这个帧的第一个信息组IP1。这个信息组的前16位构成同步信号(或者同步字)。这个同步信号例如可以只包括一些“1”。位16到位31表示系统信息。位16到位23表示在一个帧中的信息组的数目。因此对于包括P′个信息组的帧和包括附加信息组IPP′+1的帧来说，这个信息组数目与P′相一致。为了避免与同步信号相类似，P′最多可以是254(按位的记法是11111110)。位24到位31提供了帧格式信息。图7给出了信息的这个安排和意义的一个例子。位24指示帧的类型。在格式A的情况下第二帧区具有与在格式B的情况下不同的长度(不同数目的信息组)。正如下文将要明显说明的那样，在A格式中的第二个帧区FD2包括8个信息组，即包括信息组IP2到IP9在内，而在B格式中它包括4个信息组，即包括信息组IP2到IP5在内。位25和位26指示是否允许复制信息。位27到位31指示功能方式。这意味着a)通道方式，指示宽带信号的类型(如上文所述这可以是一个立体体声信号、一个单声信号、或者包括两种不同信号成分例如代表相同文本但是采用两种不同语言的一个声频信号)。图8表示通道方式。它图解说明了在上文所述的情况下信号成分在两个通道之间是怎样被分割的。
b)宽带信号的抽样频率Fs。
c)加重，它可放到发射机的宽带数字信号上。数值50μs和15μs是加重和CCITTJ的时间常数。数值17表示由CCITT(国际电报和电话咨询委员会)确定的一个特定的重点标准。
现在将参照图9、图10和图11更详细地描述图2中帧区FD2的内容。在A格式中第二帧区包含8个信息组。这是因为假定宽带数字信号SBB被转换成为32个分频带信号(对于数字信号SBB的每个信号区)。把一个具有4位长度的分配字分配给每个分频带。这产生了总共64个分配字，每个字具有4位的长度，它们正好可被容纳在8个信息组中。在B格式中第二帧区仅容纳一半数目的分频带的分配信息，因此现在第二帧区只包括4个信息组。图9说明了4位分配字AW的意义。与一个特定分频带有关的一个分配字确定了位的数目，在装置9中进行量化以后在有关分频带中的分频带信号的抽样就由这个数目来代表。例如分配字AW是0100，它表示抽样由5位字来代表。此外，从图9得出，分配字0000表示在有关分频带中不产生抽样。例如，如果一个相邻分频带中的分频带信号具有这样大的一个幅度以致于这个信号全部掩蔽了有关分频带中的分频带信号，那么这种情况就可能发生。此外，不使用分配字1111，因为它太类似于第一信息组IP1中的同步字。图10表示在这样一种情况下的序列帧方式是A，其中分配字是AW、j、m，它与两个通道j有关，j＝Ⅰ或Ⅱ，序列数为m的32个分频带，m的范围为1到32，它们都被排列在第二帧区中。分配字AWI、1属于第一个和最低的分频带(通道I、分频带1)的第一个分频带信号成分，它首先被插入。在此之后，属于第一个和最低的分频带(通道II、分频带1)的第二个分频带信号成分的分配字AWII、1被插入第二帧区FDε中ε接着，属于第二个和除一个分频带之外最低的分频带通道I、分频带2)的第一个分频带信号成分的分配字AWI、2被插入帧区FD2中。接着是属于第二个分频带(通道II、分频带2)的第二个分频带信号成分的分配字AWII、2。就这样继续下去直到属于第四个分频带(通道II、分频带4)的第二个分频带信号成分的分配字AWII、4被插入第二帧区FD2中。这个帧的第二个信息组IP2(槽2)是这个帧的帧区FD2中的第一个信息组，于是它正好被填充。接着，信息组IP3(槽3)用AWI、5;AWII、5;……AWII、8填充。就这样按图10所示的顺序继续下去。图10仅给出了被插入的分配字AW、j、m的示数j-m。图11表示对于在一个B格式帧的情况下分配字的顺序。在这种情况下只插入分频带1至16的分配字。图10所示的顺序符合于这样一种顺序、即属于一个通道j和一个分频带m的这些分离的抽样一旦在接收机接收时就被施加给合成滤波器装置。这将在下文更详细地进行解释。串行数据流例如仅包含符合了A格式的帧。在接收机中每个帧的分配信息被用于从所说帧的第三帧区中的信息正确地得出抽样。然而，串行数据流还可以大体上交替地包括符合了A格式的帧和符合了B格式的帧。然而，符合于两种格式的帧可以包含对于全部通道和第三帧区中的全部分频带的抽样。一个符合于B格式的帧因此事实上缺少为从一个B格式帧的第三帧区中得出对于分频带17至32的通道Ⅰ或Ⅱ中的抽样所需要的分配信息。接收机包括一个存器，可把在一个A格式帧的第二帧区中包括的分配信息贮存在该存贮器中。如果下一个帧是B格式帧，那么在该存贮器中只有对于分频带1至16和通道Ⅰ和Ⅱ的分配信息被B格式帧的第二帧区中包括的分配信息替换，并且为了从B格式帧的第三帧区中得出对于分频带17至32的抽样，就要利用从前一个A格式帧中得出的、并且仍然存在于存贮器中的这些分频带的分配信息。交替使用A格式帧和B格式帧的理由是，对于某些分频带来说，在对于较高分频带17至32的分配信息的现在的情况下，分配信息不能迅速地改变。既然在量化期间已经知道在发射机中可以得到各个分频带的分配信息，那么如果包括分频带17至32在内的分配信息不改变(显著地)，这个发射机就能够确定产生一个B格式帧而不是一个A格式帧。此外，这说明附加的空间现在对于包括第三帧区FD3的抽样来说成为可以利用的了。对于P′的一个特定值来说一个B格式帧的第三帧区比一个A格式帧的第三帧区长4个信息组。因此，这使得位的数目增加，在较低分频带1至16中的抽样就由这些位来表示，从而对于这些分频带来说可以达到较高的传送精度。此外，如果需要更精确地量化这些较低的分频带，发射机可以自动地挑选B格式帧的产生。这可能是以消耗量化较高分频带所具有的精确度来作为代价的。
图2中的第三帧区FD3包含对于两个通道的量化分频带信号成分的抽样。如果这些分频带通道之中没有一个通道的帧区FD2不存在有分配字0000，那么这意味着在目前的例子中12个抽样被插在两个通道及32个分频带之中的每个分频的第三帧区FD3中。这意味着总共有768个抽样。在发射机中这些抽样可在进行量化之前和一个比例因子相乘。对于这些分频带和通道之中的每一个分频带和通道来说，12个抽样的幅度被这12个抽样之中具有最大幅度的那个抽样的幅度来分割。在这种情况下，对于每一个分频带和每一个通道来说应该传送一个比例因子，以便在接收端抽样时使逆操作能够得以进行。为了这个目的，第三帧区因此包含比例因子SFj、m，每一个比例因子都相对于各个分频带中的每一个量化分频带信号成分。在本实例中，比例因子都由6位数字表示，最高有效位开始，数值范围从000000到111110。分配给这些分频带的比例因子(即它们的分配信息不是零)要在这些抽样的传送开始进行之前被发送。这意味着这些比例因子被存放在这些抽样前面的第三帧区FD3的引导部分中。这使得不必在接收机中贮存全部抽样就能够实现接收机5的快速译码，正如下文将要明显叙述的那样。比例因子SFj、m因此可以表示这样的数值，即在第m个分频道的第j个通道中的信号的抽样已被这个数值相乘了。相反地，将数字1除以所说数值作为比例因子贮存，以便在接收端不必去除以在抽样前面的比例因子，就可按比例放大到正确的数值。
对于帧格式A来说最大数目的比例因子是64。如果对于一个确定通道j和一个确定分频带m的分配字AWj、m具有数值0000，这就意味着对于这个通道和这个分频带来说没有抽样存在于帧区FD3中，则不必包括对于这个通道和这个分频带的比例因子。比例因子的数目因此小于64。比例因子SFj、m被插在第三帧区FD3中的顺序与分配字已被插在第二帧区中的顺序相同。这个顺序因此如下所示SFⅠ、1;SFⅡ、1;SFⅠ、2;SFⅡ、2;SFⅠ、3;SFⅡ、3;……SFⅠ、32;SFⅡ、32。
如果不必插入一个比例因子，那么这个顺序就是不完全的。于是这个顺序例如可以是……SFⅠ、4;SFⅠ、5;SFⅡ、5;SFⅡ、6…在这种情况下没有插入对于通道Ⅱ的第四个分频带和通道Ⅰ的第六个分频带的比例因字。如果这个帧是一个B格式的帧，那么仍然可以认为在第三帧区中插入了对于全部分频带和全部通道的比例因子。然而这不是必要的。在这种情况下在这个帧的第三帧区中只插入对于分频带1至16的比例因子也是可能的。在接收机中这需要一个存贮器，全部比例因子可在接收到一个在先到达的A格式帧的这个瞬间被存入这个存贮器中。接着在接收到B格式帧的时候，只有分频带1至16的比例因子被B格式帧所包括的比例因子替换。为了使B格式帧的第三帧区所包括的这些分频带的抽样复原到正确的比例，于是使用在先接收的A格式帧对于分频带17至32的比例因子。
抽样插入第三帧区FD3中的顺序与分配字和比例因子的顺序相同，对应于相继的每个通道的每个分频带都有一个抽样。即，首先是对于两个通道的所有分频带的量化分频带信号的所有第一个抽样，然后是所有第二个抽样，……等等。这些抽样的二进制表示是任意的，最好不再使用只包括“1”的二进制字。
由发射机1产生的第二数字信号然后经由输出端7被施加到传送介质4，这个信号再利用传送介质4转送给接收机5。经由传送介质4的传送可以是例如无线电传送通道的无线传送。然而，其它传送介质也是可能的。在这方面可以设想光学传送，例如经由光学纤维或者诸如小型盘状介质的光学记录载体，或者利用RDAT或SDAT类的记录和复制技术的磁记录载体的传送，对于这方面可参考书籍“Theartofdigitalaudio”(J.Watkinson，FocalPress，London，1988)。
接收机5包括一个译码器，它对在发射机1的编码器6中编码的信号进行译码，并且把它转换成为这个宽带数字信号的复制品，从而提供给输出端8。
图12表示图4中接收器5的一个更具体的方案。编码信号(第二数字信号)经由终端10施加给装置11。输入信号中的基本信息被包含在比例因子和抽样中。第二数字信号中的剩余信息仅被要求用于“校正薄记”，以便使正确的译码能够进行。对于每个输入帧来说都重复译码过程。发射机首先从这些帧中得出同步和系统信息。装置19每次都检测位于每个帧的第一帧区的前16位中的同步字。既然这些连续帧的同步字每次都被一个整数倍的P′或P′+1个信息组隔离开，所以可以非常精确地检测这些同步字。一旦接收器处于同步状态，同步字就可在装置19中得到检测，在这种情况下装置19有一个时间窗口，它具有例如一个信息组的长度，这个时间窗口每次在P′信息组之后打开，所以只有那个部分的输入信号被施加给装置19中的同步字检测器。如果没有检测到同步字;那么在另一个信息组的持续期间时间窗口仍然保持打开状态，因为前一个帧可能是一个包括P′+1个信息组的帧。装置19中的一个PLL可以从这些同步字中得出一个时钟信号，从而控制中心处理机18。从上文叙述中显然可以得知，接收机应该知道在一个帧中包含多少信息组。为了这个目的，系统信息经由处理机18的输入端被提供给开关装置15，这个开关装置因此要处于图中所示的位置上。那么系统信息就可被贮存在处理机18的一个存贮器18a中。这个关于一个帧的信息组数目的信息可经由控制信号线20而被提供给装置19，以便在同步检测的恰当瞬间打开时间窗口。当接收到系统信息时开关15就转换到较低位置。在这个帧的第二帧区中的分配信息于是可被贮存在存贮器18b中。如果输入帧中的分配信息不包括一个对于全部分频带和通道的分配字，那么这在所检测的系统信息中就已经是很明白的了。例如这可以是指出这个帧是一个A格式帧还是一个B格式帧的信息。这样，在系统信息中包含的有关信息的影响下，处理机18中将在分配存贮器18b中的恰当位置上贮存所接收的分配字。很明显，在本实例中分配存贮器18b包括64个存贮位置。如果不发送比例因子，就可以省去由参考号11、12和17指示的部件，一个帧的第三帧区中的内容就经由输入端10而提供给合成滤波器装置，输入端10经由连接线16耦连到所说滤波器装置的输入端。为了再生这个宽带信号，把抽样提供给滤波器装置21的顺序与滤波器装置21处理这些抽样的顺序相同。为了在滤波器装置21中把抽样的串行数据流分割成为各个抽样，每个抽样具有恰当数目的位，就需要在存贮器18b中贮存的分配信息。为了这个目的，分配信息经由线路22提供给滤波器装置21。接收机还包括一个去除加重装置23，它使由滤波器21提供的再生数字信号经受去除加重处理。为了正确的去除加重，在第一帧区的位24至31中的有关信息应经由线路24从存贮器18a中提供给去除加重装置23。
如果第三帧区也包含比例因子SFj、m，那么接收机将包括开关11、存贮器12和乘法器17。在一个帧的第三帧区FD3到达的所有时刻，在经由导线13被处理机18提供的一个控制信号的影响下开关11处于较低位置。比例因子于是可被提供给存贮器12。在经由线路14被处理机18提供给存贮器12的地址信号的影响下，比例因子被贮存在存贮器12中的恰当位置上。存贮器12具有64个用于存贮64个比例因子的位置。当再次接收到一个B格式帧时，处理机18把这样的地址信号提供给存贮器12以便使仅仅分频带1至16的比例因子被这个B格式帧的比例因子所改写。接着，开关11在经由线路13提供的控制信号的影响下转换到所示(较高的)位置，以使抽样提供给乘法器17。在这时经由线路22提供给乘法器17的分配信息的影响下，乘法器首先从经由线路16提供的串行数据流中得出合适位长度的各个抽样。然后，这些抽样被加倍以使它们复原到在发射机中按比例缩小之前这些抽样的正确数值。如果在存贮器12中贮存的比例因子是这样的比例因子，即这些抽样已经在发射机中按这样的比例因子缩小比例，那么这些比例因子首先应取倒数(1被该比例因子除)，然后应被提供给乘法器17。显然，在比例因子被贮存在存贮器12之前的接收时候取这些比例因子的倒数也是可能的。如果在这些帧中的比例因子已经等于这样的数值，即这些抽样应在接收期间按所说数值放大比例，那么它们可被直接贮存在存贮器12中并且可被直接提供给乘法器17。很明显，在根据帧中包含的抽样进行的信号处理开始之前不要求存贮器贮存所有这些抽样。在一个抽样经由线路16到来的这个时刻，所有的为了处理这个抽样而要求的信息都已经可以得到了，所以可以立刻进行处理。这个总过程是在由处理机18提供给发射机所有部分的时钟信号和控制信号的作用下而进行的。图中并未示出所有的控制信号。这样做是不必要的，因为对于该技术领域的技术人员来说接收机的操作是显而易见的。在处理机18的控制下乘法器17按照合适的倍乘因子去乘这些抽样。现在这些已经被复原到正确幅度的抽样被提供给再生滤波器21，在滤波器21中这些分频带信号被再次转变成为宽带数字信号。不必要对接收机作进一步说明，因为这样的接收机一般是已知的，如参见出版物”Lowbitratecodingofhing-qualityaudiosignals.AnintroductiontotheMASCAMSystem”(G.TheileetalinEBUTechnicalReview，No.230，August1988)。此外，很明显，如果系统信息也被发送，那么接收机就能够高度灵活并且能够对这些信号进行正确译码，即使在具有不同系统信息的第二数字信号的情况下也是如此。
图13还图示了发射机的另一个实施例，现在它采取用于在记录载体上记录宽带数字信号的一个记录装置的形式，在本例中该记录载体是一个磁记录载体25。编码器6把第二数字信号提供给一个记录装置27，记录装置27包括一个写入头26，利用写入头26就把信号记录在这个记录载体的一个磁道上。例如通过一个螺旋扫描记录器就可以把第二数字信号记录在记录载体的单个磁道上，在这种情况下单个磁道事实上被划分为多个并列磁道，这些并列磁道相对于记录载体的纵向方向是倾斜的。其中的一个例子是一种RDAT样的记录方法。另一种方法是分裂信息并且在多个并列磁道上记录该分裂信息，这些并列磁道在记录载体上沿记录载体的纵方向延伸。为此可以考虑使用一种SDAT样的记录方法。上述两种方法的全面说明可从前面提到的由J.Watkinson著的书“Theartofadigitalaudio”中得知。另一方面要注意，由装置6提供的信号首先可在一个信号转换器中编码。这种编码仍然可以是如参照图4所叙述的8位到10位的转换，接着是交叉过程。如果编码信息被记录在记录载体上的多个邻接的并列磁道中，那么这个信号转换器还应该能够把编码信息分配给各个磁道。
图14图解表示了接收机5的一个实施例，它在本例中采取用于读出记录载体25的一个读出装置的形式，在这个记录载体25上已经利用图13所示的装置以第二数字信号的形式记录了宽带数字信号。第二数字信号通过读出头29从记录载体上的一个磁道中读出并且被提供给接收机5，接收机5例如可以是如图12所示的一种结构。另一方面读出装置28可被设计为执行一种RDAT样的或者SDAT样的再生方法。两种方法同样在前面提到的Watkinson著的书中作了全面的说明。如果对在图13所示的记录装置中由装置6提供的信号已经进行了例如8位到10位的转换以及交叉步骤，那么从记录载体25中读出的编码信号首先应被去除交叉然后应经过10位到8位的转换。此外，如果编码信号已被记录在多个平行磁道上，那么图14所示的再生装置就应该在进一步的处理被施加之前把从这些磁道中读出的信息按恰当的顺序进行排列。
图15表示把比例因子和抽样插入一个帧的第三帧区FD3中的多个其它可能性。图15a说明了上文所述的方法，对于所有分频带m和通道(Ⅰ或Ⅱ)的比例因子SF就用这种方法插在第三帧区中的抽样之前。图15b说明了与图15a相同的情况，但是在这个情况下它图解表示了对于在分频带m中两个通道的比例因子SFⅠ、m和SFⅡ、m以及有关的X个抽样的存贮能力。图15b表示对于结合为字块的分频带m中两个通道的抽样，通常它们被分配在第三帧区中。这些抽样具有y个位的长度。在上述例子中X是12而y则取为8。图15c表示另一种格式。对于分频带中第一和第二通道的两个比例因子仍然存在于第三帧区中。然而不是对于分频带m(即总共2X个抽样)中两个通道(立体声信号的左和右通道)的X个抽样而只是对于分频带m的X个抽样被包括在第三帧区中。这些个X抽样例如通过把在两个通道中的每一个通道的对应抽样相加来获得。事实上，在这个分频带m中获得了一个单声信号。图15c中的X个抽样各有z个位长度。如果z等于y就节省了第三帧区中的空间，它于是可被用于需要更精确量化的那些抽样。另一方面能够用z＝2y(＝16)位来表示单声信号的X个抽样。如果在一个分频带中的左侧和右侧信号成分之间的相位差是不相关的但单声信号的波形是重要的，那么就进行这样一种信号处理。这特别适于较高分频带的信号，因为人耳的相位灵敏度对于这些分频带中的频率来说比较低。通过用16位来表示单声信号的X个抽样，就可以更精确地量化波形，而在第三帧区中这些抽样所占据的空间等于在图15b所示例子中的空间。还有另一个可能性就是例如用12位来表示图15中的抽样。这样信号的确定就比图15b所示的例子更精确，同时另外还节省了第三帧区中的空间。当图15c所示的第三帧区所包括的这些信号在接收端再生时，就获得了被称为“强度立体”的立体效果。这里，由于比例因子SFⅠ、m和SFⅡ、m的不同数值，只有左通道和右通道中信号(在分频带m中)的强度可以不同。
图15d还给出了另一种可能性。在这种情况下对于分频带m中的两个信号成分只有一个比例因子SFm。这种情况特别对于低频分频带来说可能发生。还有另一种可能性图中没有示出，即对于图15b中分频带m的通道Ⅰ和通道Ⅱ来说的X个抽样没有相关的比例因子SFⅠ、m和SFⅡ、m。因此，这些比例因子不插在同一个第三帧区中。在这种情况下由前一个帧的第三帧区包括的比例因子SFⅠ、m和SFⅡ、m必须用于在接收机中按比例放大这些抽样。
所有这些参照图15叙述的可能性都可被用于发射机，以便经由传送介质实现最有效的数据转送。这样，参照图15描述的这些帧可以交替地发生在数据流中。可以设想，如果接收机还能够正确地给这些不同的帧译码，那么在系统信息中就应该包括关于这些帧的结构的信息。
图16更详细地表示了发射机。这个图表示各项信息怎样能被结合形成如图1、2和3给出的串行数据流。图16事实上表示在发射机1中编码器6的一种更详细的形式。这个编码器包括一个中心处理机30，它控制编码器中的多个装置。这个编码器包括一个位于处理机30中的产生器31，它用于产生参照图3所述的同步信息和系统信息，还包括一个产生器32用于确定分配信息，还包括一个产生器33(任选的)用于确定比例因子，还包括一个产生器34用于确定一个帧的抽样。产生器35能够产生附加信息组IPP′+1。这些产生器的输出端被耦连到取5位开关形式的开关装置40的有关输入端，开关装置40的输出端被耦连到编码器6的输出端7。开关装置40还可由处理机30来控制。经由线路41.1至41.4来控制各个产生器。现在将针对一个被分割为M个分频带信号的单声信号来叙述这个发射机的操作。这些M个分频带信号SSB1至SSBM被提供给终端45.1、45.2……、45.M。例如，这些分频带信号中的每个分频带信号的12个抽样的字块被一起取用。在装置46.1至46.M中，相对于一个字块中最大抽样的幅度来改变这个字块中的12个抽样(如果存在的话)的比例。经由线路47.1至47.M来把M个比例因子提供给装置33(如果存在的话)。这些分频带信号被提供给M个量化器48.1至48.M和一个装置49。对于每个分频带，装置49确定应该量化的有关分频带信号的位的数目。这个信息经由线路50.1至50.M提供给各自的量化器48.1至48.M，从而使这些量化器正确地量化这些分频带信号中的每个信号的12个抽样。此外这个(分配)信息还被提供给装置32。这些量化分频带信号的抽样经由线路51.1至51.M提供给装置34。装置32、33和34把分配信息、比例因子和抽样排列在恰当的顺序中，即按前面叙述的顺序。此外，处理机30已经产生了有关要被生成的帧的同步信息和系统信息，在这些信息中应该插入装置32、33和34中贮存的所说信息。在图中所示的开关装置40的位置上从产生器31提供对于一个帧的同步和系统信息并且输送到输出端7。接着，开关装置40在CPU30经过线路53提供的控制信号的作用下自顶部位置开始被设置在第二个位置上，以便使产生器32的输出端被耦连到输出端7。这样分配信息就由产生器32提供到输出端7。分配信息的顺序如同参照图10或11所叙述的顺序。在此之后开关40被设置到从顶部开始的第三个位置上。这意味着产生器33的输出端被耦连到输出端7。于是产生器33就按恰当顺序把比例因子提供到输出端7。开关40然后被设置到下一个位置，以使产生器34的输出端被耦连到输出端7。于是产生器34把在恰当顺序中的各个分频带的抽样提供到输出端7。用这种循环方式就恰好把一个帧提供给输出端7。接着，开关40被重新设置到顶部位置。于是开始一个新的周期，在这个周期中对于每个分频带的12个抽样的一个随后的字块被编码，并且在输出端7可以生成一个后来接着的帧。在某些情况下，例如参见图5，如果抽样频率Fs是44.1KHz，那么必须增加一个附加信息组(空槽，参见图2)。在这种情况下开关将从耦连产生器34的位置上转到低部位置。于是产生器35的输出端被耦连到输出端7。这样产生器35产生附加信息组IPP′+1，它被提供给输出端7。在开关40被重新设置到顶部位置以后开始新的周期。显然，如果由发射机接收的信号对于在该信号传送期间引起的错误要进行校正，那么一个特定通道的编码应被用于第二数字信号。另外，需要在第二信号传送之前调制这个第二数字信号。这样，经由传送介质传送一个数字信号，该信号可以不是直接能够作为第二信号来识别的，但该信号却是从第二数字信号导出的。另外，要注意，例如在分频带具有不同宽度的情况下，对于插在一个第三帧区的各个分频带抽样的数目可以不同，并且很可能不同。例如假定，采用分割为三个分频带的分割，一个较低分频带SB1、一个中间分频带SB2以及一个较高分频带SB3。较高分频带SB3的带宽例如为其它两个分频带的带宽的两倍。这意味着对于分频带SB3的插在第三帧区中抽样的数目同样是对于其它分频带中的每个的两倍。于是把这些抽样提供给接收机中的再生滤波器的顺序可以是SB1的第一个抽样、SB3的第一个抽样、SB2的第一个抽样、SB3的第二个抽样、SB1的第二个抽样、SB3的第三个抽样、SB2的第二个抽样、SB3的第四个抽样、……等等。于是把这些分频带的分配信息插在第二帧区中的顺序现在是首先SB1的分配字、然后SB3的分配字、接着SB2的分配字。这同样适用于比例因子。此外，接收机可以从这个系统信息中得出，在这种情况下这个周期包括一些组，每个组包括四个抽样，每个组包括SB1的一个抽样、SB3的一个抽样、SB2的一个抽样以及接着的SB3的另一个抽样。
图17表示第一帧区FD1的另一个结构。第一帧区FD1同样还正好包含32位，因此对应于一个信息组。前16位同样还构成同步信号(或者同步字)。同步字同样还可能与图3中第一帧区FD1的同步字相同。容纳在位16至位31中的信息却不同于图3中位16至位31中的信息。位b16至b19代表位速率下标(BR下标)。位速率下标是一个4位数，它的意义在图18的表中作了说明。如果位速率下标等于4位数字数“0000”，那么这表示自由格式状态，这意味着位速率是不确定的并且译码器必须单独取决于同步字以便检测一个新帧的开始。为了不干扰同步字检测，不使用4位数字数“1111”。在图18的表的第二列中位速率下标表示为对应于4位数字数的十进制数。相对应的位速率值由第一列给出。
位20和21代表抽样频率Fs，参见图18。
图18表示对于位b20和b21的4个可能的2位数字数以及相关的抽样频率。位22指出这个帧是包括一个空槽(在这种情况下b22＝“1”)、还是不包括一个空槽(在这种情况下b22＝“0”)。在位b16至b22中的信息使确定实际上有多少信息组存在这个帧中变为可能。这还意味着第一帧区包含关于这个帧的信息组数目的信息。ns是宽带信号抽样的数目，宽带信号相应的信息属于第二数字信号并被包容在一个帧中，在本例中ns＝384，当nS是已知时，就可能利用图8表中的数据、填充位b22和公式P= (BR)/(N) × (ns)/(Fs) 来确定有多少信息组B存在于这个帧中。位b23是用来确定这个系统的未来的扩充的。将在下文对这个未来的扩充进行描述。目前假定这个位是“0”。这个第一帧区关于位b24到b31的内容将参照图19和20来说明。位b24和b25给出了声频信号的方式指示。
对于这个两位数字数的4种可能性来说，图20表示这个宽带数字信号是一个立体声信号(“00”)、一个单声信号(“11”)、一个双语言信号(“10”)，还是一个强度立体声信号(“01”)。在上述的最后一个情况下，位26和27指出哪一个分频带已经按照强度立体声方法作了处理。如同前面所叙述的那样强度立体声可应用于较高分频带，因为人耳对于这些分频带中的频率来说相位灵敏性较低。位b28可被用作为一个复制权位。如果这个位是1，就意味着这个信息是版本保护的并且不应该/不能被复制。位b29可以指出这个信息是原始信息(b29＝“1”)，例如在预先录制的磁带的情况下，或者是已被复制的信息(b29＝“0”)。位b30和b31指定加重，它可能已被应用到发射机的宽带信号，同样参见关于图7的说明。
下文将针对在第一个帧区中由位b24到b27表示的各种方式指示来说明第二帧区FD2的另一种构形。第二帧区同样还包括4位分配字，对其意义已参照图9作了叙述。对于立体方式(b24、b25＝00)和双语言方式(b24、b25＝10)来说，第二帧区FD2的长度也为8个信息组(槽)，并且按参照图10所述的那样来构成。在立体方式中图10中的“I”代表例如左通道成分，而“II”代表右通道成分。对于双语言方式来说“I”表示一种语言，而“II”表示另一种语言。对于单声方式来说(b24、b25＝11)，第二帧区FD2的长度当然只是4个信息组(槽)。图21说明对于这4个信息组(槽)2至5中的各个分频带1至32的分配字的顺序。这样，每个数值M-i代表一个4位分配字，该分配字确定了顺序数为i的这个分频带中每个抽样的位的数目，i的取值范围是从1到32。在强度立体声方式中(b24、b25＝01)，存在用位b26和b27指出的4种可能性，参见图20。所有这些可能性引起了第二帧区FD2的不同内容。
图22a到22d说明了第二帧区的四种不同内容。如果开关位b26、b27是“00”，那么在分频带1至4中的信号是常规的立体声信号，而在分频带5至32中的信号则是强度立体声信号。这意味着，对于分频带1至4中的左侧和右侧通道成分来说，有关的分配字应被贮存在第二帧区中。在图22a中这由连续的分配字AW(1，1);AW(R、1);AW(1、2);AW(R、2);……AW(R、4)来表示，它们被贮存在这个帧的槽2中，即第二帧区的第一个槽中。图22a只给出了分配字的下标(i-j)，i等于L或R，它们分别指出左侧和右侧通道成分，而j的取值范围是从1到4，它表示分频带的顺序号。对于分频带5到32来说左侧和右侧通道成分包含相同的抽样串。唯一的区别在于一个分频带中的左侧和右侧通道成分的比例因子。因此，这样的一个分频带只要求一个分配字。分频带5至32的分配字AW(i、j)由下标M-j指示，在这里对于所有的分频带来说i因此而等于M，而j的取值范围是从5到32。
图22a表示需要4 1/2 个信息组来把36个分配字插在第二帧区中。如果开关位b26、b27是“01”，那么在分频带1至8中的信号将是常规立体声信号，而在分频带9至32中的信号将是强度立体声信号。这意味着对于分频带1至8中的每个分频带来说需要两个分配字AW(L、j)和AW(R、j)，而对于分频带9至32中的每个分频带来说则只需要一个分配字AW(M、j)。这意味着总共需要40个分配字，它们被包括在这个帧的5个信息组(槽)中，即这个帧的IP2至IP6。这由图22b来说明。在这种情况下第二帧区FD2具有5个信息组(槽)的长度。
如果开关位b26、b27是“10”，那么在分频带1至12中的信号将是常规立体声信号，而在分频带13至32中的信号将是强度立体声信号。图22c给出了带有各个分频带的分配字的第二帧区FD2的结构。为了容纳所有的分配字第二帧区现在具有5 1/2 信息组(槽)的长度。如果开关位b26、b27是“11”，那么在分频带1至16中的信号将是常规立体声信号，而在分频带17至32中的信号将是强度立体声信号。现在需要48个分配字，它们被插在第二帧区中，于是第二帧区具有6个信息组(槽)的长度，参见图22d。
上面关于比例因子的叙述在这里也是有效的。假定分配字0000是既不分配给这些分频带中的任何分频带也不分配给这些通道中的任何通道，那么对于立体声方式和强度立体声方式来说就都需要64个比例因子。这是因为在所有的强度立体声方式中每一个单声分频带应该具有2个比例因子，以使强度立体声对于这个分频带中的左侧和右侧通道来说能够实现，参见图15c。
显然，如果仍然假定分配字0000是不分配给这些分频带中的任何分频带，那么在单声方式中比例因子的数目减半，即为32。
下面将解释确定6位比例因子的一个方法。如同前面叙述的那样，对于一个分频带通道中的每12个抽样来说，要确定具有最大绝对值的抽样。
图24a表示这个最大抽样｜Smax｜。记为SGN的第一位是符号位并且是“0”，因为它涉及到Smax的绝对值。这些抽样都由二的补码计数法表示。这个抽样包括K个“0”，接着是一个“1”这个24位数字数的其它位的数值是不相关的，并且可以是或者“0”或者“1”。
现在将｜Smax｜乘以2K，参见图24b。接着把｜Smax｜·2K与一个等于010100001100000000000000的数字数DV1以及一个等于011001100000000000000000的数字数DV2进行比较。如果｜Smax｜·2k＜DV1，那么就把一个特定常数P取为2。如果DV1≤｜Smax｜·2k＜DV2，那么就把P取为1。如果｜Smax｜·2k≥DV2，那么P＝O。数目K局限于O≤K≤20。按照下列公式SF＝3K+P，比例因子现在由数目K和P来确定。
因此，SF的最大值是62。这意味着比例因子可由6位数来表示，但不使用6位数111111(它对应于10进到数63)。实际上，这些6位2进制数不是比例因子，但是就如下文将要叙述的那样，它们与这些实际的比例因子有唯一确定的关系。所有的12个抽样S现在都乘以一个数，该数与K和P的数值有关。这12个抽样各个都按下式来作乘法S′＝S×2k×g(P)其中数g(P)与P有下列关系P＝O时，g(P)＝1P＝1时，g(P)＝1+2-2+2-8+2-10+2-16+2-18+2-23P＝2时，g(P)＝1+2-1+2-4+2-6+2-8+2-9+2-10+2-13+2-15+2-16+2-17+2-19+2-20。
参数K确定6个dB步骤的数目，而因子g(1)和g(2)是最接近地近似于2个dB的步骤。这样已确定了比例的抽样S′于是被量化，以使它们能以2的补码计数法由q位数字数来表示。图25说明了对于q＝3时的这种情况。这些已确定比例的抽样S′具有在+1和-1之间的数值，参见图25a。在量化器中这些抽样必须由q位来表示，q对应于有关分频带(通道)的分配数值。如同上文叙述的那样，因为只包括“1”的q位数字数不用于表示一个抽样，那么从-1到+1的总间隔应被分割为2q-1个较小间隔。为此则使已确定比例的抽样S′按照公式S″＝S′(1-2-g)-2-q而转变成为抽样S″。
然后抽样S″在q位被截断，参见图25C。因为“111”的表示是不可容许的，所以这些符号位被倒置，参见图25d。图25d给出的q(＝3)位数字于是被插在第三帧区FD3中，参见图2。符合-0.71≤S′≤-0.14的抽样S′由数字数“001”来表示。对于较大数值的抽样S′，按类似方式进行下去，直到符合0.71≤S′＜1的这些抽样(这些抽样由数字数“110”表示)。因此，不使用数字数“111”。
在接收侧的去除量化是用与发送侧的量化相反的方式进行的，参见图26。这意味着，首先这些q位数字数的符号位要被倒置，以便获得常规的二进制补码记数，参见图26b。
接着，利用公式S′＝(S″+2-q+1)(1+2-g+2-2q+2-3q+2-4q+……)从已变换的抽样S″中得出抽样S′，参见图26c和26d。
像这样获得的数值S′于是准确地位于图25a中最初的间隔中了。接着在接收侧利用所发送的信息K、P把抽样S′的比例确定到最初的幅度，K、P与比例因子有关。就这样，在接收侧数g′(P)符合P＝0时，g′(P)＝1P＝1时，g′(P)＝2-1+2-2+2-5+2-6P＝2时，g′(P)＝2-1+2-3+2-8+2-9。
于是采用下列公式S＝S′.2-k.g′(P)来把比例确定到原始幅度。
如同分别参照图2、图3以及图2、17和19所叙述的那样在一个帧的两种可能的形式中，第三帧区可以不完全填充有信息。在改进对于分频带编码的算法时(这个算法也就是把信号分割成为多个分频带信号并且接着把在各个分频带中的抽样量化的整个过程)，这将更经常并且很快就将发生。特别是，这将使信息能够以较小数目的位(每个抽样的平均数目)来发送。于是第三帧区中空着的部分就可被利用来发送附加信息。为此而利用“未来用途”位b23在图17的第一帧区FD1中留出了空位置。通常这个位是“0”，就如从图18中可明显看出的那样。
如果一个附加信号已被插在一个帧的第三帧区FD3中，那么在第一帧区FD1中的未来用途位b23就将是“1”，参见图17。在第一帧区FD1的读出期间，这使接收机能够检测包含附加信息的帧。参见图23，分配信息和比例因子告诉接收机，只有在图23中第三帧区FD3中标记为FD4的这个区域才包含这些分频带信号的量化抽样。这个在图23中标记为FD5的剩余部分现在包含附加信息。在这个帧区FD5中的最初几位被标示为“EXT INFO”或者扩充信息。这些位指出附加信息的类型。这个附加信息例如可以是一个附加声音通道，例如对于第二立体声通道的传送。另一个可能性是使用这两个附加声音通道以便与在帧区FD4中的声音分频带信号一起实现“环绕声音”。在这种情况下对于环绕声音所要求的前一后信息可被包括在帧区FD5中。在帧区FD5中由FD6标记的区域还可以包含分配信息、比例因子和抽样(按这个次序)，分配字的顺序，并且比例因子的顺序类似于如参照图2和3以及图2、17和19所叙述的顺序。
在“环绕声音”的情况下，简单的接收机仅仅可以对除帧区ED5之外的帧区FD2和FD3中的立体声信息译码。更先进的接收机是能够再生环绕声音信息的，并且为此目的它们还使用帧区FD5中的信息。
这个扩充信息位还可以表示，在帧区FD6中的信息涉及到例如以ASCII(美国信息交换标准代码)字符的形式的文本。甚至于可以考虑把视频或图像信息插入帧区FD6中，所说信息的特征仍然是这些扩充信息位。
要注意本发明不限于这里所述的实施例。本发明还涉及那些实施例，它们相对于某些特征来说不同于在这里所述的实施例，而这些特征与权利要求所限定的本发明不相关。
权利要求
1.一种具有一个发射机和一个接收机的数字传送系统，用以经由传送介质传送起码由第一和第二声频信号成分组成的宽带数字声频信号，发射机包括一个编码器、数据减少装置和传送装置，编码器具有分析滤波装置供滤波信号成分从而得出各起码两信号成分的一系列n个分信号，数据减少装置用以对各起码两个信号成分的n个分信号进行数据减少程序，传送装置用以经由传送介质传送数据已减少的分信号，接收机则包括接收装置、数据扩充装置和一个译码器，接收装置用以接收数据已减少的分信号，数据扩充装置用以对所收到的数据已减少的分信号进行数据扩充程序，从而得出分信号的数据未减少的复制品，译码器具有合成滤波器，供混合各起码两信号成分的分信号从而得出起码第一和第二信号成分的复制品，所述数字传送系统的特征在于，发射机还适宜传送起码第一辅助数字信号成分，接收机还有获取装置供从所收到的信号获取所述起码一个辅助数字信号成分。
2.如权利要求1所述的数字传送系统，其特征在于，发射机的分析滤波装置还适宜滤波所述起码一个辅助信号成分从而得出各所述起码一个辅助信号成分的一系列n个分信号，接收机中的合成滤波装置还适宜混合起码一个辅助信号成分的分信号从而得出起码一个辅助信号成分的复制品。
3.如权利要求1所述的数字传送系统，其特征在于，发射机中的数据减少装置还适宜对该起码一个辅助数字信号成分履行数据减少程序，从而得出数据已减少的辅助数字信号成分，接收机中的数据扩充装置还适宜对所收到的数据已减少的辅助数字信号成分履行数据扩充程序，从而得出所述辅助数字信号成分数据未减少的形式。
4.一种具有一个发射机和一个接收机的数字传送系统，用以经由传送介质传送起码由第一和第二信号成分组成的宽带数字声频信号，发射机包括一个编码器、数据减少装置和传送装置，编码器具有分析滤波装置供滤波信号成分从而得出各起码两个信号成分的一系列n个分频带信号，数据减少装置用以对各起码两个信号成分的n个分频带信号履行数据减少程序，传送装置用以经由传送介质传送分频带信号，接收机包括接收装置、数据扩充装置和一个译码器，接收装置用以接收分频带信号，数据扩充装置用以对所收到的数据已减少的分频带信号履行数据扩充程序，从而得出分频带信号的数据未减少的复制品，译码器具有合成滤波装置供混合各该起码两个信号成分的分频带信号，从而得出起码第一和第二信号成分的复制品，所述数字传送系统的特征在于，发射机还适宜传送起码第一辅助数字信号成分，接收机还有一个获取装置供从所收到的信号获取所述起码一个辅助数字信号之用。
5.如权利要求4所述的数字传送系统，其特征在于，发射机中的分析滤波装置还适宜滤波该起码一个辅助信号成分，从而得出各所述起码一个辅助信号成分的一系列n个分频带信号，接收机中的合成滤波装置还适宜混合该起码一个辅助信号成分的分频带信号，从而得出该起码一个辅助信号成分的复制品。
6.如权利要求4所述的数字传送系统，其特征在于，发射机中的数据减少装置还适宜对该起码一个辅助信号成分履行数据减少程序，从而得出辅助数字信号成分数据已减少的形式，接收机中的数据扩充装置还适宜对所收到的辅助数字信号数据已减少的形式履行数据扩充程序，从而得出所述辅助数字信号成分的数据未减少的形式。
7.如权利要求1或4所述的数字传送系统，其特征在于，发射机有一个控制信号发生装置，供产生表示所述起码一个辅助数字信号成分的类型的信号类型控制信号，发射机还适宜传送所要这信号类型控制信号，接收机还有一个检测装置供检测所述信号类型控制信号，获取装置适宜根据所述信号类型控制信号从所收到的信号获取所述起码一个辅助数字信号成分。
8.如权利要求1或4所述的数字传送系统，其特征在于，发射机有一个控制信号发生器，供产生表示所述起码一个辅助数字信号成分是否存在的信号存在控制信号，发射机还适宜传送所述信号存在控制信号，发射机还适宜传送所述信号存在控制信号，接收机还有一个检测装置供检测所述信号类型控制信号之用，获取装置适宜根据所述信号存在控制信号从所收到的信号获取所述起码一个辅助数字信号成分。
9.如权利要求1或4所述的数字传送系统，其特征在于，所述起码一个辅助数字信号成分是第三数字声频信号成分。
10.如权利要求9所述的数字传送系统，其特征在于，发射机适宜分别以第三和第四数字声频信号成分的形式传送第一和第二辅助数字信号成分，且控制信号发生器适宜产生表示所述第三和第四数字声频信号成分的类型的信号类型控制信号，获取装置适宜根据所述信号类型控制信号从所收到的信号获取所述第三和第四数字声频信号成分。
11.如权利要求10所述的数字传送系统，其特征在于，第一、第二、第三和第四数字信号成分是环绕声声频信号的四个成分。
12.如以上任一权利要求所述的数字传送系统，发射机还有一个格式化装置供将数据已减少的信号成分混入第二数字信号中，并供在一个输出端提供第二数字信号，第二数字信号由连续帧组成，所述数字传送系统的特征在于其中的一个帧，该帧由第一、第二和第三帧区组成，第一帧区含同步信息和系统信息，第二和第三帧区则含信号信息。
13.如权利要求12所述的数字传送系统，数据减少装置有一个量化装置供量化相应的分信号，从而对起码两个声频信号成分的每一个得出经量化的分信号，所述数字传送系统的特征在于，一帧的第二帧区含有分配信息，该分配信息对起码一此分信号来说表示代表获自所述分信号的经量化的分信号的抽样比特数，且第三帧区含有起码所述经量化分信号(如有的话)的抽样。
14.如权利要求13所述的数字传送系统，其中分信号都取分频带信号的形式，且量化装置适宜将分频带信号量化成经量化的分频带信号，其特征在于，对起码一些分频带信号来说，一帧第二帧区中的分配信息是指表示获自所述分频带信号经量化分频带信号的抽样的比特数，且第三帧区含有起码所述经量化分频带信号(如有的话)的抽样。
15.如权利要求14所述的数字传送系统，其特征还在于，第三帧区含有与比例因子有关的信息，一个比例因子与起码其中一个包含在第三帧区中经量化的分频带信号有关，且比例因子信息在经量化分频带信号之前被包含在第三帧区中。
16.如权利要求14或15所述的数字传送系统，其特征在于，分频带信号的抽样(如有的话)按对应于所述抽样在接收机收到时加到合成滤波装置的顺序插入第三帧区中。
17.如12至16任一权利要求所述的数字传送系统，其特征在于，所述各帧的第三帧区含有信号类型控制信号。
18.如权利要求17所述的数字传送系统，其特征在于，信号类型控制信号在起码第一和第二声频信号成分之后存入第三帧区中。
19.如12至17任一权利要求所述的数字传送系统，其特征在于，该起码一个辅助信号成分的抽样存入第三帧区中。
20.如权利要求19所述的数字传送系统，其特征在于，所述起码一个辅助信号成分的抽样在所述起码第一和第二声频信号成分之后存入第三帧区中。
21.如权利要求19或20所述的数字传送系统，其特征在于，第三帧区还含有该起码一个辅助信号成分的比例因子。
22.如权利要求19或20所述的数字传送系统，其特征在于，第三帧区还含有该起码一个辅助信号成分的比特分配信息。
23.如以上任一权利要求所述的传送系统中使用的发射机。
24.如权利要求23所述的发射机，其特征在于，它取存在记录载体的磁道上记录分(频带)信号和起码第一辅助信号的记录器的形式。
25.借助于权利要求24所述的发射机得出的记录载体。
26.如1至22任一权利要求所述的传送系统中使用的接收机。
27.如权利要求26所述的接收机，其特征在于，它取从记录载体磁道上重放分(频带)信号和起码第一辅助数字信号成分的重放机的形式。
全文摘要
本发明使诸如环绕信号之类的附加信号连同第一和第二信号成分一起传送，从而可以在收到时加以回收。
文档编号H04H20/30GK1096618SQ9410314
公开日1994年12月21日 申请日期1994年3月25日 优先权日1989年6月2日
发明者G·C·P·洛克霍夫, Y·F·迪赫里, G·施托尔 申请人:菲利浦电子有限公司, 无线电广播技术研究所有限公司Ccett公司