Передача цифрового информационного сигнала, имеющего м битовые выборки икм

Изобретение относится к средствам передачи и приема цифровых информационных сигналов ИКМ и к носителю сигналов для передачи указанными средствами. Цифровой информационный сигнал имеет М битовые выборки ИКМ. Передатчик содержит входное средство для приема М битового сигнала ИКМ. Имеется разделительное средство для разделения М битового сигнала ИКМ на представление цифрового информационного сигнала, имеющее Р битовые выборки ИКМ, и сигнал, являющийся разностью между М битовым сигналом ИКМ и Р битовым сигналом ИКМ, причем М>Р. Р битовый сигнал ИКМ и разностный сигнал объединены. Предусмотрено средство сжатия данных для сжатия данных разностного сигнала так, чтобы получить разностный сигнал сжатых данных. Первое средство объединения сигнала выполнено с возможностью объединения Р битового сигнала ИКМ и разностного сигнала сжатых данных для получения упомянутого сигнала передачи для передачи через среду передачи. Технический результат - обеспечение совместимости передаваемого сигнала с промышленными стандартизованными устройствами воспроизведения при упрощении способа передачи и приема. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Настоящее изобретение относится к передатчику для передачи цифрового информационного сигнала, имеющего М битовые выборки ИКМ (импульсно-кодовой модуляции), к приемнику для приема сигнала передачи, несущего цифровой информационный сигнал, из среды передачи и генерирования из него Q битового сигнала ИКМ, причем упомянутый Q битовый сигнал ИКМ является представлением упомянутого цифрового информационного сигнала, к носителю записи, получаемому с приемником, если в виде устройства для записи информации на носителе записи, и к способу передачи.

Передатчики и приемники, отмеченные выше, известны, например, из USP 5479168. Упомянутый документ описывает способ для кодирования, передачи и декодирования сигнала для обеспечения улучшенного воспроизведения цифрового информационного сигнала, имеющего М битовые выборки ИКМ, приемником, имеющим упомянутый способ декодирования, в то же время оставаясь совместимым с промышленными стандартизованными приемниками сигнала, не включающими в себя особенности декодирования изобретения. Приемник анализирует и кодирует цифровой информационный сигнал так, чтобы получить модифицированный вариант цифрового информационного сигнала и управляющие коды для передачи через среду передачи.

Управляющие коды имеют взаимосвязь с параметрами цифрового информационного сигнала и операциями, выполняемыми для кодирования цифрового информационного сигнала. Управляющие коды используются для управления операциями декодирования и восстановления параметров цифрового информационного сигнала.

Задачей настоящего изобретения является создание передатчиков и приемника, имеющих другой и менее сложный способ передачи и приема цифрового информационного сигнала, имеющего М битовые выборки ИКМ, в то же время передаваемый сигнал остается совместимым с промышленными стандартизованными устройствами воспроизведения сигнала, не включающими в себя способ приема изобретения, причем упомянутый цифровой информационный сигнал имеет более высокое качество, чем сигнал, воспроизводимый упомянутыми промышленными стандартизованными устройствами воспроизведения.

Для решения задачи настоящего изобретения разработаны:

Передатчик, содержащий, в соответствии с изобретением,

- входное средство для приема М битового сигнала ИКМ;

- разделительное средство для разделения М битового сигнала ИКМ на представление цифрового информационного сигнала, имеющее Р битовые выборки ИКМ, и разностный сигнал, являющийся разностью между М битовым сигналом ИКМ и Р битовым сигналом ИКМ, в которых М>Р;

- первое средство объединения сигнала для объединения Р битового сигнала ИКМ и разностного сигнала так, чтобы получить сигнал передачи для передачи через среду передачи.

Приемник, содержащий, в соответствии с изобретением,

- средство извлечения для извлечения сигнала передачи из среды передачи,

- средство демультиплексирования для получения Р битового преставления ИКМ цифрового информационного сигнала и разностного сигнала из сигнала передачи,

- средство объединения сигнала для объединения Р битового сигнала ИКМ и разностного сигнала так, чтобы получить Q битовый сигнал ИКМ, при этом Q>Р.

Настоящее изобретение основывается на следующем утверждении. Передатчик, в соответствии с изобретением, разделяет цифровой информационный сигнал, имеющий М битовые выборки ИКМ, на представление цифрового информационного сигнала, имеющее Р битовые выборки ИКМ, и разностный сигнал. Представление цифрового информационного сигнала и разностный сигнал объединяются для получения передаваемого сигнала передачи. Сигнал передачи передается через среду передачи.

В предпочтительном воплощении передатчика первое средство объединения сигнала приспособлено для получения сигнала передачи, содержащего N битовый сигнал ИКМ, являющийся вариантом Р битового сигнала ИКМ, при этом N≥Р. Преимуществом упомянутого воплощения является то, что таким образом полученный сигнал передачи может приниматься и обрабатываться приемниками предшествующего уровня техники, которые способны принимать и обрабатывать и выводить N битовый сигнал ИКМ.

Емкость данных, необходимая для переноса разностного сигнала, обычно относительно мала. Сжатие данных может быть даже выполнено на этом разностном сигнале так, чтобы дополнительно уменьшить требуемую емкость данных. Таким образом, передатчик предпочтительно обеспечивается средством сжатия данных так, чтобы уменьшить емкость данных, необходимую для переноса разностного сигнала. Средство сжатия данных содержит предпочтительно психо-аккустический кодер, удаляющий нерелевантность и избыточность в разностном сигнале.

Разделение может быть выполнено разделением М битовых выборок ИКМ цифрового информационного сигнала на Р наиболее значимых битов так, чтобы получить Р битовый сигнал ИКМ, и М-Р наименее значимых битов так, чтобы получить разностный сигнал. В случае, когда Р<N, N - Р наименее значимых битов могут использоваться для запоминания, по меньшей мере, части разностного сигнала, который мог бы быть подвергнут сжатию данных.

Способы скрытых данных могут использоваться для определения канала скрытых данных в Р битовом сигнале ИКМ для переноса, по меньшей мере, части разностного сигнала. При использовании способов скрытых данных воспринимаемое отношение С/Ш (сигнал/шум) передаваемого N битового сигнала ИКМ является приблизительно таким же, как отношение С/Ш Р битового сигнала ИКМ.

Приемники, в соответствии с изобретением, способны извлекать две передаваемые составляющие сигнала и восстанавливать из них воспроизведение М битовой цифровой информации ИКМ.

Эти и другие задачи изобретения станут очевидными и объяснимыми дополнительно со ссылкой на воплощения, описанные в следующем описании фигур, на которых

На фиг.1 представлено первое воплощение передатчика.

На фиг.2 представлено первое воплощение приемника.

На фиг.3 представлен приемник известного уровня техники для приема сигнала передачи, генерируемого передатчиком фиг.1.

На фиг.4 представлено первое воплощение разделительного средства передатчика.

На фиг.5 представлено третье воплощение устройства объединения сигнала в передатчике фиг.1.

На фиг.6 представлено третье воплощение устройства демультиплексирования в приемнике фиг.2.

На фиг.7 представлено четвертое воплощение устройства объединения сигнала в передатчике фиг.1.

На фиг.8 представлено четвертое воплощение устройства демультиплексирования в приемнике фиг.2.

На фиг.9 представлен передатчик в виде записывающего устройства.

На фиг.10 представлен приемник в виде воспроизводящего устройства.

На фиг.11 представлено другое воплощение передатчика в виде записывающего устройства.

На фиг.12 представлено другое воплощение приемника в виде воспроизводящего устройства.

На фиг.1 представлено первое воплощение передатчика.

Передатчик имеет входной контакт 1 для приема цифрового информационного сигнала, как, например, цифрового аудио сигнала, имеющего М битовые выборки ИКМ. Эта цифровая информация могла бы быть получена подачей аналогового варианта цифрового информационного сигнала на вход 2 А/Ц (аналого-цифрового) преобразователя 4. А/Ц 4 квантует сигнал, подаваемый на его вход 2, и подает оцифрованные М битовые выборки на входной контакт 1 передатчика. Входной контакт 1 соединяется со входом 6 разделительного устройства 8. Разделительное устройство приспособлено для разделения М битового сигнала ИКМ, подаваемого на его вход, на Р битовый сигнал ИКМ, являющийся представлением цифрового информационного сигнала, имеющего М битовые выборки ИКМ, где Р<М, и разностный сигнал, который получен вычитанием Р битового сигнала ИКМ из М битового сигнала ИКМ, подаваемого на его вход 6. Р битовый сигнал ИКМ и разностный сигнал подаются, соответственно, на первый выход 10 и второй выход 12 разделительного устройства 8.

В качестве примера М могло бы быть выбрано равным 24, а Р равным 16 так, чтобы представление могло бы быть запомнено в виде промышленного стандартизованного сигнала, например, на стандартном компакт-диске.

Выход 12 разделительного устройства 8 соединяется с первым входом 14 устройства 16 сжатия данных. Устройство сжатия данных является необязательным и не обязательно для изобретения. Устройство сжатия данных сжимает разностный сигнал, принимаемый на его первом входе, так, чтобы получить разностный сигнал сжатых данных, подаваемый на его выход 18.

Выход 10 разделительного устройства 8 соединяется с первым входом 22 устройства 24 объединения сигнала. Выход 18 устройства 16 сжатия данных соединяется со вторым входом 26 устройства 24 объединения сигнала. Устройство 24 объединения сигнала объединяет сигналы, подаваемые на его входы 22 и 26, по меньшей мере, в один последовательный поток данных, который подходит для передачи через среду передачи СП. Этот шаг объединения сигнала в устройстве 24 объединения может включать шаг кодирования канала, хорошо известный в данной области техники.

Устройство 16 сжатия данных может содержать стандартный арифметический кодер, как, например, кодер Хафмана, хорошо известный в данной области техники. Разделительное устройство 8 выполняет шаг квантования для получения Р битового сигнала ИКМ. Шум квантования в Р битовом сигнале ИКМ имеет результатом шум квантования в разностном сигнале. Поэтому разностный сигнал имеет почти белый частотный спектр. Для улучшения сжатия данных устройство 16 может содержать психо-акустическую модель, хорошо известную в данной области техники. Таким образом, устройство 16 сжатия данных обеспечивается вторым входом 20, соединенным с входным контактом 1, для приема М битового цифрового информационного сигнала. Улучшение может использоваться для уменьшения емкости данных для переноса разностного сигнала или для увеличения воспринимаемого отношения сигнала к шуму, которое может быть получено приемником, имеющим признаки настоящего изобретения.

Передатчик, описанный выше, работает следующим образом. Цифровой информационный сигнал подается на входной контакт 1. Разделительное устройство разделяет цифровую информацию, имеющую М битовые выборки ИКМ, на Р битовый сигнал ИКМ, который является представлением низкого качества сигнала цифрового информационного сигнала, и разностный сигнал. Разностный сигнал содержит информацию сигнала из М битового сигнала ИКМ, необходимую на стороне приемника для воспроизведения представления высокого качества цифрового информационного сигнала в виде М битового сигнала ИКМ при объединении Р битового сигнала ИКМ и разностного сигнала. Р битовый сигнал ИКМ и разностный сигнал, если так сжаты данные, объединяются для получения сигнала передачи для передачи через среду передачи СП. Сигнал передачи несет Р битовый сигнал ИКМ такой, что приемник, не включающий в себя признаки настоящего изобретения, может воспроизводить упомянутый сигнал.

Среда передачи СП может быть широкополосным каналом или носителем записи, как, например, магнитный или оптический носитель записи. Сигнал передачи передается через среду передачи СП в приемник.

На фиг.2 представлено первое воплощение приемника для приема сигнала передачи и восстановления из него воспроизведения исходного цифрового информационного сигнала.

Сигнал передачи СП принимается через вход 60 устройства 62 демультиплексирования. Устройство 62 демультиплексирования способно извлекать Р битовый сигнал ИКМ из сигнала передачи и подает упомянутый сигнал на первый вход 68 устройства 70 объединения сигнала.

Другой выход 66 устройства 62 демультиплексирования соединяется с входом 72 устройства 74 расширения данных. Устройство 62 демультиплексирования способно извлекать разностный сигнал из сигнала передачи и подавать таким образом извлеченный сигнал на выход 66, который соединяется со вторым входом 76 устройства 70 объединения сигнала. Устройство 70 объединения сигнала объединяет сигналы, принимаемые на его первом и втором входах так, чтобы получить Q битовое воспроизведение ИКМ исходного цифрового информационного сигнала. Выход 78 устройства 70 объединения сигнала соединяется с выходом 80 приемника, если требуется, через Ц/А (цифроаналоговый) преобразователь 82. Приемник может быть дополнительно обеспечен вторым Ц/А преобразователем, не показанным, который имеет вход, соединенный с выходом 64 устройства 62 демультиплексирования, и выход, соединенный с другим выходным контактом, не показанным.

Приемник в соответствии с фиг.2 работает следующим образом. Устройство 62 демультиплексирования извлекает Р битовый сигнал ИКМ, который является представлением низкого качества сигнала передаваемого цифрового информационного сигнала, и подает упомянутый сигнал на выход 64.

Устройство 62 демультиплексирования также способно извлекать, если так сжаты данные, разностный сигнал и подает упомянутый сигнал на выход 66. Если необходимо, устройство 74 расширения данных извлекает разностный сигнал сжатых данных на входе 72, расширяет этот сигнал для получения разностного сигнала и подает упомянутый разностный сигнал на второй вход 76 устройства 70 объединения сигнала. Разностный сигнал относится к сигналам цифрового информационного сигнала ниже определенного уровня, которые не присутствуют в Р битовом сигнале ИКМ, представляющем М битовый цифровой информационный сигнал ИКМ, и шуму квантования, вносимому устройством разделения в передатчике. Устройство 84 расширения данных может содержать психо-акустический декодер, который является декодером с потерями, или декодер с энтропией, который является декодером без потерь, как, например, декодер Хафмана. Эти декодеры хорошо известны в данной области техники. Устройство 70 объединения сигнала объединяет Р битовый сигнал ИКМ и разностный сигнал так, чтобы получить Q битовый сигнал ИКМ, являющийся воспроизведением исходного цифрового информационного сигнала, и подает Q битовый сигнал ИКМ на свой выход 78. Значение Q относится к используемому устройству 84 расширения данных. В зависимости от сложности устройства 84 расширения данных устройство расширения данных способно восстанавливать сигнал с более высоким качеством. Значение Q Q битового сигнала ИКМ, генерируемого устройством объединения данных, имеет взаимосвязь с качеством сигнала восстановленного разностного сигнала, принимаемого на входе 76. Для генерирования сигнала воспроизведения с более высоким качеством сигнала, чем Р битовый сигнал ИКМ, по меньшей мере, значение Q должно быть увеличено. Следовательно Q>Р. Ц/А преобразователь 82, который может присутствовать, преобразует воспроизведение цифрового информационного сигнала в аналоговый сигнал.

На фиг.4 представлено первое воплощение разделительного устройства в передатчике по фиг.1. Вход 6 разделительного устройства 8 принимает цифровой информационный сигнал, имеющий М битовые выборки ИКМ. Квантователь 4.2 выполняет квантование М битового сигнала ИКМ так, чтобы получить Р битовый сигнал ИКМ, являющийся представлением цифрового информационного сигнала, и подает Р битовый сигнал ИКМ на выход 10 разделительного устройства 8. Выполняемый шаг квантования может быть обычной функцией округления или усечения, но также может быть подходящим любой другой способ квантования, включая использование изменения формы шума и размывания сигнала. Разделительное устройство дополнительно обеспечивается устройством 4.4 вычитания для вычитания Р битового сигнала ИКМ из М битового сигнала ИКМ так, чтобы получить разностный сигнал. Разностный сигнал подается на выход 12 разделительного устройства 8. Разделительное устройство может быть также приспособлено для выполнения функции усечения при подаче Р наиболее значимых битов М битовых выборок ИКМ на выход 10 и подаче М-Р наименее значимых битов на выход 12.

Передатчик является предпочтительно совместимым с промышленными стандартизованными устройствами воспроизведения, как, например, проигрывателями на компакт дисках. Поэтому устройство 24 объединения сигнала приспособлено для генерирования сигнала передачи, имеющего N битовый сигнал ИКМ. Для того чтобы быть совместимым со стандартом компакт диска, N должно быть равно 16. Поэтому разделительное устройство 8 выдает предпочтительно Р битовый сигнал ИКМ, при этом Р≤N.

Приемник известного уровня техники, представленный на фиг.3, обеспечивается устройством 62' демультиплексирования, которое способно извлекать N битовый сигнал ИКМ, который является представлением Р битового представления цифрового информационного сигнала, имеющий N битовые выборки, из сигнала передачи, передаваемого через среду передачи СП. Приемник имеет Ц/А преобразователь 82', так, чтобы подавать аналоговый вариант представления цифрового информационного сигнала на выход 84. В приемнике предшествующего уровня техники Ц/А преобразователь с меньшим динамическим диапазоном является достаточным, где N<М.

Первое воплощение устройства 24 объединения сигнала может использоваться в случае, когда Р<N. Устройство объединения сигнала принимает Р битовый сигнал ИКМ на первом входе 22. Выборки Р битового сигнала ИКМ используются для генерирования Р наиболее значимых битов выборок из N битового сигнала ИКМ в сигнале передачи. N-Р битов, наименее значимых битов в N битовом сигнале ИКМ, используются для переноса, по меньшей мере, части разностного сигнала, если так сжаты данные, принимаемого на втором входе 26 устройства 24 объединения данных. Приемник предшествующего уровня техники будет воспроизводить N битовый сигнал ИКМ, имеющий Р битовый сигнал ИКМ, являющийся воспроизведением более низкого качества цифрового информационного сигнала. N-Р наименее значимых битов в N битовом сигнале ИКМ будут воспроизводиться как низкий шум сигнала, добавляемый к Р битовому сигналу ИКМ. Когда N битовый сигнал ИКМ имеет малую амплитуду, низкий шум сигнала может быть слышимым.

Первое воплощение устройства 62 демультиплексирования в приемнике фигуры 2 приспособлено принимать сигнал передачи, имеющий N битовый сигнал ИКМ. Устройство демультиплексирования извлекает Р наиболее значимых битов из N битового сигнала ИКМ так, чтобы получить Р битовый сигнал ИКМ для подачи на выход 64. Кроме того устройство демультиплексирования извлекает N-Р наименее значимых битов из N битового сигнала ИКМ так, чтобы получить разностный сигнал, если так сжаты данные, для подачи на выход 66.

В следующих воплощениях устройство 24 объединения сигнала в передатчике по фиг.1 и устройство 62 демультиплексирования в приемнике по фиг.2 устройства приспособлены для передачи, соответственно, приема сигнала передачи, имеющего N битовый сигнал ИКМ, при этом N равно Р.

Второе воплощение устройства 24 объединения сигнала в передатчике по фиг.1 использует способы скрытых данных, хорошо известные в данной области техники для объединения Р битового сигнала ИКМ с разностным сигналом, если так сжаты данные, так, чтобы получить сигнал передачи. Устройство объединения сигнала определяет канал скрытых данных в Р битовом сигнале ИКМ. Упомянутый канал скрытых данных используется для переноса разностного сигнала. В приемнике известного уровня техники сигнал передачи воспроизводит представление цифрового сигнала, имеющего канал скрытых данных, но данные в канале скрытых данных теперь не являются воспринимаемыми.

Второе воплощение устройства 62 демультиплексирования в приемнике по фиг.2 приспособлено получать Р битовый сигнал ИКМ, имеющий канал скрытых данных, и получать разностный сигнал, если так сжаты данные, из канала скрытых данных в упомянутом Р битовом сигнале ИКМ.

На фиг.5 представлено третье воплощение устройства 24 объединения сигнала в передатчике по фиг.1. Устройство 5.2 модуляции канала принимает Р битовый сигнал ИКМ, принимаемый на первом входе 22 устройства 24 объединения сигнала, и обрабатывает составной сигнал так, чтобы получить последовательность m битовых канальных слов. Предпочтительно устройство модуляции канала содержит n-m канальный модулятор. Устройство 5.4 генератора принимает разностный сигнал, принимаемый на втором входе 26 устройства 24 объединения сигнала, и генерирует р битов смещения в ответ на упомянутую остальную часть. Устройство 5.6 принимает последовательность m битовых канальных слов и р битов смещения и вставляет р битов смещения между соседним m битовым канальным словом так, чтобы получить сигнал передачи, и подает сигнал передачи на выход 28 устройства 24 объединения сигнала для передачи через среду передачи СП 32.

Р битов смещения обычно используются для предотвращения нарушений ограничений (d,k) между соседними канальными словами и для дополнительной задачи управления ПД (передачей данных). После того, как это сделано, еще имеется место для выбора одного или более из этих битов смещения в ответ на информационное содержание разностного сигнала. Устройство генератора для генерации битов смещения использует это место.

На фиг.6 представлено третье воплощение устройства 62 демультиплексирования в приемнике по фиг.2. Устройство 6.2 принимает сигнал передачи, подаваемый на вход 60 устройства 62 демультиплексирования. Сигнал передачи содержит последовательность m битовых канальных слов с р битами смещения между каждыми смежными во времени m битовыми канальными словами. Устройство 6.2 разделяет упомянутый сигнал передачи на последовательность m битовых канальных слов и упомянутые р битов смещения. Последовательность m битовых канальных слов подается в устройство 6.4 демодулятора канала, приспособленное предпочтительно для m-n канальной модуляции сигнала для получения представления цифрового информационного сигнала. Сигнал представления, который является в виде стандартного цифрового стерео сигнала, имеющего Р битовые выборки ИКМ, подается на выходной контакт 64. р битов смещения подаются в обрабатывающее устройство 6.6. Обрабатывающее устройство 6.6 устроено для обработки р битов смещения так, чтобы получить разностный сигнал, если так сжаты данные, для подачи на выходной контакт 66.

На фиг.7 представлено четвертое воплощение устройства 24 объединения сигнала в передатчике по фиг.1. Обрабатывающее устройство 7.2 принимает Р битовый сигнал ИКМ, принимаемый на входе 22 устройства 24 объединения сигнала, и обрабатывает Р битовый сигнал ИКМ так, чтобы получить последовательность q байтовых блоков. Обрабатывающее устройство может содержать перекрестно-перемежающийся кодер Рида-Соломона. Значение q равно 32 для стандартного формата компакт диска. Кодер 7.4 субкода принимает разностный сигнал, если так сжаты данные, подаваемый на его вход, и генерирует r байтовый субкод в ответ на упомянутый разностный сигнал. Субкод в стандартном формате компакт диска является, по существу, вспомогательным потоком данных. По меньшей мере, один бит упомянутого r байтового субкода, как например, U-субкод, получается в ответ на разностный сигнал. Устройство 7.6 принимает последовательность q байтовых блоков и упомянутый r байтовый субкод и вставляет r байтовый субкод между соседним m битовым канальным словом для получения сигнала, записываемого на носитель 32 записи. Предпочтительно перед передачей упомянутого сигнала в среду передачи в виде носителя записи сигнал кодируется по каналу, например, EFM кодером (кодер с модуляцией восемь на четырнадцать).

На фиг.8 представлено четвертое воплощение устройства 62 демультиплексирования в приемнике по фиг.2. Устройство 8.2 принимает сигнал передачи, подаваемый на вход 60 устройства 62 демультиплексирования. Сигнал передачи содержит последовательность q байтовых блоков с r байтовыми субкодами между смежными во времени q байтовыми блоками. Устройство 8.2 разделяет упомянутый сигнал передачи на последовательность q байтовых блоков и упомянутые r байтовые субкоды. Разделение основывается на физической позиции q байтовых блоков и субкодов в сигнале передачи. Последовательность q байтовых блоков подается в обрабатывающее устройство 8.4, устроенное для обработки последовательности q байтовых блоков так, чтобы получить Р битовый сигнал ИКМ. Обрабатывающее устройство 8.4 может выполнять операции Рида-Соломона, декодируя и выполняя операцию перекрестно-перемежающегося декодирования. Сигнал передачи, который может быть в виде стандартного цифрового стерео сигнала, подается на выходной контакт 64. r байтовые субкоды подаются в обрабатывающее устройство 8.6. Обрабатывающее устройство 8.6 устроено для обработки r байтовых субкодов так, чтобы получить разностный сигнал, если так сжаты данные, по меньшей мере, из одного бита так, чтобы получить разностный сигнал, если так сжаты данные, по меньшей мере, из одного бита r байтовых субкодов. Разностный сигнал подается на выходной контакт 66 устройства 62 демультиплексирования.

На фиг.9 представлен передатчик в виде устройства для записи цифрового информационного сигнала на носитель записи. Блок схемы, обозначенный 9.2 на фиг.9, заменяет принципиальную схему фиг.1. Входной контакт 1 записывающего устройства фиг.9, таким образом, эквивалентен входному контакту 1 на фиг.1, а контакт 28 на фиг.9 эквивалентен выходу 28 устройства 24 объединения сигнала на фиг.1. Записывающее устройство дополнительно содержит записывающее средство 9.4 для записи выходного сигнала, присутствующего на контакте 28, на носителе 9.8 записи. Носитель 9.8 записи может быть магнитного типа. В этом случае записывающее средство 9.4 содержит одну или более магнитных головок 9.6 для записи информации на дорожку на носителе 9.8 записи. В другом воплощении носитель 9.8 записи является оптическим носителем записи. Записывающее средство 9.4 теперь содержит оптическую записывающую головку для записи информации на дорожку на оптическом носителе записи. Обычно перед записью записываемый сигнал кодируется по каналу, в зависимости от воплощения блока 9.2 схемы записывающее средство 9.4 содержит канальное кодирующее устройство.

На фиг.10 представлен приемник в виде устройства для воспроизведения цифрового информационного сигнала из носителя записи. Блок схемы, обозначенный 10.4 на фиг.10, заменяет принципиальную схему фиг.2. Контакт 60 воспроизводящего устройства фиг.10, таким образом, эквивалентен входу 60 устройства 62 демультиплексирования на фиг.2, а выходной контакт 80 на фиг.10 эквивалентен выходному контакту 80 приемника фиг.2. Воспроизводящее устройство дополнительно содержит считывающее средство 10.2 для считывания сигнала, записанного на носителе 9.8 записи, и для подачи считанного сигнала на вход 60. Носитель 9.8 записи может быть магнитного типа. В этом случае считывающее средство 10.2 содержит одну или более магнитных головок 10.6 для считывания информации с дорожки на носителе записи. В другом воплощении носитель 9.8 записи является оптическим носителем записи. Считывающее средство 10.2 теперь содержит оптическую считывающую головку для считывания информации с дорожки на носителе записи. Обычно перед дополнительной обработкой упомянутый сигнал, сигнал, считанный из носителя записи, кодируется по каналу. В зависимости от воплощения приемника считывающее средство 10.2 содержит записывающее средство 10.2, содержащее канальное декодирующее устройство для декодирования по каналу сигнала, считанного из носителя записи.

На фиг.11 представлено другое воплощение передатчика в виде устройства для записи цифрового информационного сигнала на оптическом носителе записи. Передатчик по фиг.11 показывает большое сходство с передатчиком фиг.1. Оптический носитель записи заменяет среду передачи. Устройство 24 объединения сигнала на фиг.1 содержит первое записывающее устройство 11.2 и второе записывающее устройство 11.4. Первое записывающее устройство 11.2 приспособлено для приема Р битового сигнала ИКМ, подаваемого разделительным устройством 8 на его вход, и для записи Р битового сигнала ИКМ в первый канал носителя записи. Носитель записи, получаемый таким образом, является предпочтительно совместимым со стандартным аудио компакт-диском, посредством чего Р битовый сигнал ИКМ может воспроизводиться обычным проигрывателем компакт дисков. В этом случае значение Р предпочтительно равно 16. Первый канал в этом случае формируется оптически обнаруживаемыми метками на дорожке, при этом оптически обнаруживаемые метки являются в виде, так называемых, выемок. Второе записывающее устройство 11.4 приспособлено принимать разностный сигнал, подаваемый разделительным устройством 14, в конечном счете через устройство 16 сжатия данных, и для записи разностного сигнала, если так сжаты данные, во втором канале носителя записи на компакт диске. Второй канал может быть записан в виде изменений оптически обнаруживаемых меток поперек к направлению дорожки, как, например, изменений ширины меток. В USP 5724327 раскрываются некоторые воплощения второго канала. Упомянутый документ раскрывает изменение позиции дорожки на носителе записи, изменения ширины или глубины выемок на дорожке или изменения частоты тактовых импульсов восстанавливаемых данных.

Преимуществом этого воплощения является то, что оно создает носители записи, например, компакт-диски, которые могут использоваться в проигрывающих устройствах компакт дисков, в соответствии с имеющимся в настоящее время стандартом компакт дисков для воспроизведения Р битового сигнала ИКМ, являющегося представлением низкого качества М битового цифрового информационного сигнала ИКМ. Даже записывающие устройства компакт дисков, имеющиеся в настоящее время, способны считывать только первый канал. Копия, сделанная упомянутыми записывающими устройствами компакт дисков, будет только содержать данные в первом канале и, таким образом, только представление низкого качества М битового цифрового информационного сигнала ИКМ. Воплощение передатчика обеспечивает носитель записи, имеющий защиту от копирования для копирования М битового сигнала ИКМ высокого разрешения.

Выборочно первое записывающее устройство 11.2 может быть приспособлено для вставки первой части разностного сигнала, если так сжаты данные, в Р битовом сигнале ИКМ, записываемом в первом канале носителя записи. Эта вставка может быть выполнена использованием способов скрытых данных. В этом случае второе записывающее устройство приспосабливается для записи остальной части разностного сигнала во втором канале на носителе записи. Этот вариант увеличивает емкость данных на носителе записи для переноса разностного сигнала.

На фиг.12 представлено другое воплощение приемника в виде устройства для воспроизведения М битового сигнала ИКМ, записанного на носителе записи. Приемник фиг.12 показывает большое сходство с приемником по фиг.2. Устройство 62 демультиплексирования содержит первое считывающее устройство 12.2 и второе считывающее устройство 12.4. Первое считывающее устройство 12.2 считывает данные, записанные в первом канале на носителе записи, для получения Р битового сигнала ИКМ, записанного в первом канале, и подает упомянутый Р битовый сигнал ИКМ на первый вход 68 устройства 70 объединения сигнала. Упомянутый первый канал является предпочтительно в виде канала, несущего N битовый сигнал ИКМ на стандартном компакт диске, где N=16. Второе считывающее устройство 12.4 считывает данные, записанные во втором канала на носителе записи, для получения разностного сигнала, если так сжаты данные, для подачи на второй вход 76 устройства 70 объединения сигнала. Если второй канал содержит разностный сигнал сжатых данных, упомянутый сжатый сигнал расширяется перед подачей на второй вход 76 устройства 70 объединения сигнала. Воплощения упомянутого канала уже даны.

Выборочно первое считывающее устройство может быть приспособлено для считывания первой части разностного сигнала, если так сжаты данные, из сигнала, считанного из первого канала носителя записи на компакт диске, использованием, например, способов скрытых данных. Второе считывающее устройство 12.4 в этом случае приспосабливается для считывания остальной части разностного сигнала из второго канала на носителе записи. Второе считывающее устройство дополнительно приспосабливается для объединения первой части и остальной части так, чтобы получить разностный сигнал, если так сжаты данные.

Несмотря на то что изобретение описано со ссылкой на его предпочтительные воплощения, следует понимать, что они не являются ограничивающими примерами. Таким образом, различные модификации могут стать очевидными квалифицированным специалистам в данной области техники, не выходя за рамки изобретения, как определяется формулой изобретения. В качестве примера, разностный сигнал, если так сжаты данные, может быть разделен на первую часть и остальную часть, первая часть может быть запомнена в канале скрытых данных, в то время, как остальная часть может быть запомнена, например, в битах смещения или пользовательских битах. Защита от копирования может быть легко реализована благодаря настоящему изобретению. Таким образом, разностный сигнал может быть защищен ключом. Зашифрованный сигнал может быть вставлен в сигнал скрытых данных и храниться в первом канале на носителе записи, в то время, как ключ шифрования хранится во втором канале на носителе записи. При выполнении этого защищенный сигнал может считываться и копироваться современными записывающими устройствами, но ключ не может считываться и, следовательно, копироваться. Скопированные носители записи несут зашифрованный сигнал, но не несут ключ шифрования. При отсутствии упомянутого ключа шифрования воспроизводящее устройство, в соответствии с настоящим изобретением, будет не способно расшифровать зашифрованный сигнал, несущий разностный сигнал, и, следовательно, будет не способно воспроизводить сигнал воспроизведения более высокого качества М битового цифрового информационного сигнала ИКМ, чем считанный Р битовый сигнал ИКМ.

Кроме того, разностный сигнал может быть в виде масштабируемого сигнала. Это имеет преимущество в том, что цифровой информационный сигнал может быть извлечен из сигнала передачи приемниками, имеющими различную сложность. Сложность средства для извлечения разностного сигнала определяет качество воспроизводимого цифрового информационного сигнала. Например, если разностный сигнал сжатых данных передается, некоторые части упомянутого цифрового сигнала не будут использоваться менее сложным декодером для генерирования разностного сигнала. Это в конечном счете будет иметь результатом воспроизводимый цифровой информационный сигнал, имеющий качество сигнала, которое меньше, чем качество сигнала исходного М битового цифрового информационного сигнала.

Далее отмечается, что слово "содержащий" в формуле изобретения не исключает наличия других элементов или шагов, чем тех, перечисленных в формуле изобретения. Никакие ссылочные знаки не ограничивают рамки формулы изобретения. Настоящее изобретение может быть реализовано посредством как аппаратного обеспечения, так и программного обеспечения. Несколько "средств" могут быть представлены одним и тем же элементом технического обеспечения. Кроме того, изобретение находится в каждом и любом новом признаке или совокупности признаков.

1. Передатчик для передачи цифрового информационного сигнала, имеющего М битовые выборки ИКМ, через среду передачи, содержащий входное средство для приема М битового сигнала ИКМ; разделительное средство для разделения М битового сигнала ИКМ на представление цифрового информационного сигнала, имеющее Р битовые выборки ИКМ, и разностный сигнал, являющийся разностью между М битовым сигналом ИКМ и Р битовым сигналом ИКМ, причем М>Р; первое средство объединения сигнала для объединения Р битового сигнала ИКМ и разностного сигнала так, чтобы получить сигнал передачи для передачи через среду передачи, отличающийся тем, что предусмотрено средство сжатия данных для сжатия данных разностного сигнала так, чтобы получить разностный сигнал сжатых данных, причем первое средство объединения сигнала выполнено с возможностью объединения Р битового сигнала ИКМ и разностного сигнала сжатых данных для получения упомянутого сигнала передачи для передачи через среду передачи.

2. Передатчик по п.1, отличающийся тем, что первое средство объединения сигнала выполнено с возможностью получения сигнала передачи, содержащего N битовый сигнал ИКМ, являющийся вариантом Р битового сигнала ИКМ, при этом N≥Р.

3. Передатчик по п.1 или 2, отличающийся тем, что разделительное средство выполнено с возможностью разделения М битового сигнала ИКМ на Р старших битов (СБ) упомянутого М битового сигнала ИКМ для получения Р битового сигнала ИКМ и М-Р младших битов (МБ) упомянутого М битового сигнала ИКМ для получения разностного сигнала.

4. Передатчик по п.2 или 3, отличающийся тем, что N>Р, средство объединения сигнала выполнено с возможностью вставки, по меньшей мере, части разностного сигнала (если так сжаты данные) в N-P младших битов N битового сигнала ИКМ.

5. Передатчик по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что первое средство объединения сигнала выполнено с возможностью вставки, по меньшей мере, части разностного сигнала (если так сжаты данные) в канал скрытых данных в Р битовом сигнале так, чтобы получить упомянутый сигнал передачи для передачи через среду передачи.

6. Передатчик по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что средство сжатия данных содержит психоакустический кодер, при этом психоакустический кодер выполнен с возможностью сжатия данных разностного сигнала в зависимости от цифрового информационного сигнала так, чтобы получить разностный сигнал сжатых данных.

7. Передатчик по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что средство сжатия данных содержит средство кодирования с энтропией.

8. Передатчик по п.7, отличающийся тем, что упомянутое средство кодирования с энтропией является кодером Хафмана.

9. Передатчик по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что передатчик является устройством для записи цифрового информационного сигнала на носитель записи.

10. Передатчик по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что передатчик дополнительно содержит средство канального кодирования для канального кодирования сигнала передачи перед передачей.

11. Носитель записи для записи сигнала, переданного передатчиком по п.9 или 10, причем носитель записи хранит цифровой информационный сигнал, имеющий М битовые выборки ИКМ, при этом цифровой информационный сигнал разделен на представление цифрового информационного сигнала, имеющее Р битовые выборки ИКМ, и разностный сигнал, являющийся разностью между М битовым сигналом ИКМ и Р битовым сигналом ИКМ, причем М>Р, при этом упомянутым разностным сигналом являются сжатые данные для получения разностного сигнала сжатых данных и упомянутый Р битовый сигнал ИКМ и разностный сигнал сжатых данных объединяются для обеспечения возможности записи на носителе записи.

12. Носитель записи по п.11, отличающийся тем, что является носителем записи оптического или магнитного записывающего типа.

13. Приемник для приема сигнала передачи, несущего цифровой информационный сигнал, из среды передачи и генерирования из него Q битового сигнала ИКМ, причем Q битовый сигнал ИКМ является представлением упомянутого цифрового информационного сигнала, содержащий средство извлечения для извлечения сигнала передачи из среды передачи, средство демультиплексирования для получения Р битового представления ИКМ цифрового информационного сигнала и разностного сигнала из сигнала передачи, средство объединения сигнала для объединения Р битового сигнала ИКМ и разностного сигнала для получения Q битового сигнала ИКМ, причем Q>Р, выходное средство для подачи Q битового сигнала ИКМ, отличающийся тем, что средство демультиплексирования выполнено с возможностью извлечения разностного сигнала, который является сжатыми данными из сигнала передачи, причем приемник дополнительно обеспечен средством расширения данных так, чтобы получить разностный сигнал, который подвергается расширению данных.

14. Приемник по п.13, отличающийся тем, что средство демультиплексирования выполнено с возможностью извлечения Р битового представления ИКМ из N битового представления цифрового информационного сигнала, при этом N≥P.

15. Приемник по п.14, отличающийся тем, что N>Р, причем средство демультиплексирования выполнено с возможностью извлечения N-P младших битов из N битового сигнала ИКМ так, чтобы получить, по меньшей мере, часть разностного сигнала (если так сжаты данные).

16. Приемник по п.13, или 14, или 15, отличающийся тем, что средство демультиплексирования выполнено с возможностью извлечения, по меньшей мере, части разностного сигнала (если так сжаты данные) из канала скрытых данных в Р битовом сигнале ИКМ.

17. Приемник по любому из пп.13-16, отличающийся тем, что средство расширения данных содержит психоакустическое декодирующее средство.

18. Приемник по любому из пп.13-16, отличающийся тем, что средство расширения данных содержит декодирующее средство с энтропией.

19. Приемник по п.18, отличающийся тем, что упомянутое декодирующее средство с энтропией содержит декодер Хафмана.

20. Приемник по любому из пп.13-19, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство канального декодирования, размещенное между средством извлечения и средством демультиплексирования.

21. Способ передачи цифрового информационного сигнала, имеющего М битовые выборки ИКМ, через среду передачи, заключающийся в том, что осуществляют прием М битового сигнала ИКМ; разделяют М битовый сигнал ИКМ на Р битовый сигнал ИКМ, являющийся представлением М битового сигнала ИКМ, и разностный сигнал, являющийся разностью между М битовым сигналом ИКМ и Р битовым сигналом ИКМ, причем М>Р; объединяют Р битовый сигнал ИКМ и разностный сигнал так, чтобы получить сигнал передачи для передачи через среду передачи, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап сжатия данных разностного сигнала так, чтобы получить разностный сигнал сжатых данных, при этом этап объединения приспособлен для объединения Р битового сигнала ИКМ и разностного сигнала сжатых данных так, чтобы получить упомянутый сигнал передачи для передачи через среду передачи.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что на этапе объединения получают сигнал передачи, содержащий N битовый сигнал ИКМ, являющийся вариантом Р битового сигнала ИКМ, причем N>Р.

23. Способ по п.21 или 22, отличающийся тем, что на этапе разделения разделяют М битовый сигнал ИКМ на Р старших битов (СБ) упомянутого М битового сигнала ИКМ так, чтобы получить Р битовый сигнал ИКМ, и М-Р младших битов (МБ) так, чтобы получить разностный сигнал.

24. Способ по п.22 или 23, отличающийся тем, что N>Р, при этом на этапе объединения вставляют, по меньшей мере, часть разностного сигнала (если так сжаты данные) в N-P младших битов N битового сигнала ИКМ так, чтобы получить упомянутый сигнал передачи для передачи через среду передачи.

25. Способ по любому из пп.21-24, отличающийся тем, что на этапе объединения вставляют, по меньшей мере, часть разностного сигнала (если так сжаты данные) в канал скрытых данных в Р битовом сигнале ИКМ так, чтобы получить сигнал передачи.

26. Способ по любому из пп.1-25, отличающийся тем, что этап сжатия данных содержит этап психо-акустического кодирования разностного сигнала в зависимости от цифрового информационного сигнала так, чтобы получить разностный сигнал сжатых данных.