Привлекательность производных финансовых инструментов в

В настоящее время в России большое внимание уделяется развитию рынка производных финансовых инструментов как на институциональном, так и на государственном уровне. И если о рынке фьючерсных контрактов на сегодняшний день можно говорить как о сложившемся, то рынок опционов находится в зачаточном состоянии. Современные проблемы рынка опционов — это в первую очередь его чрезвычайно низкая ликвидность и ограниченный набор инструментов. Так, экзотические опционы, которых в мире насчитывается около двух сотен видов, в российской биржевой торговле не представлены вообще. Однако именно экзотические опционы при определенных условиях способны привести к росту ликвидности рынка. Анализ состояния и перспектив развития рынка производных инструментов включает в себя анализ издержек торговли фьючерсами и опционами. Преимущество некоторых экзотических опционов над простыми опционами заключается в более низкой стоимости этих инструментов. Тем не менее другие виды опционов, наоборот, стоят дороже, чем простые (например, составные опционы, опцион chooser). Если цена инструментов значительна, то ликвидность рынка этих экзотических опционов, вероятно, будет низкой. А в том случае, если стоимость хеджирования экзотическими опционами превышает стоимость хеджирования фьючерсами, спрос на экзотические опционы также будет низ- * Статья написана в рамках исследования «Экзотические и реальные опционы в финансовом управлении», грант -доренко № 2007-086. ким. Таким образом, для формулирования условий, при которых экзотические опционы будут привлекательными инструментами для инвесторов, необходим тщательный анализ издержек хеджирования и цен опционов. В статье реализован сценарный подход: рассматриваются два сценария, отличающиеся ценовой динамикой на фьючерсном рынке. Первый сценарий предполагает продажу фьючерсного контракта с прибылью; во втором сценарии в соответствии с направлением движения цен инвестор несет убытки при исполнении фьючерсного контракта. Сценарий 1. Получение прибыли от продажи фьючерсного контракта Анализ фьючерсной торговли начинается с выбора фьючерсного контракта, способного адекватно представлять состояние рынка на текущий момент. В настоящее время торговля фьючерсными контрактами в России ведется на таких биржах, как Московская товарная биржа (МТБ), Московская межбанковская биржа (ММВБ), Российская биржа (РБ), срочном рынке FORTS. По мнению автора, наиболее наглядно отражают динамику фьючерсного рынка контракты, торговля которыми ведется на ММВБ, поскольку данная биржа, как следует из ее названия, специализируется именно на валютных инструментах. Возьмем в качестве исследуемого инструмента фьючерс, торги которым велись на ММВБ. Это контракт на доллары США на 12 месяцев, код серии инструмента FSUSD81. Объем контракта составлял 1000 долл., поставка базового актива не предполагалась. Шаг цены составлял 0,0001 руб. 32 ФИНАНСЫ И КРЕДИТ Фондовый рынок 25 (313)-2008 ДатаРасчетная цена, руб.Изменение расчетной цены по сравнению с предыдущим значением, руб. 12.10.200724,9575 19.10.200724,9125-0,05 26.10.200724,8370-0,08 02.11.200724,7025-0,13 09.11.200724,5338-0,17 16.11.200724,55750,02 23.11.200724,4100-0,15 30.11.200724,42250,01 07.12.200724,51710,10 14.12.200724,60500,09 21.12.200724,80000,2 28.12.200724,6600-0,14 11.01.200824,3500-0,31 15.01.200824,2913-0,06 Таблица 1 Изменение расчетной цены январского фьючерса FSUSD81 Датой исполнения контракта являлось 15 января 2008 г. Комиссионный сбор был установлен в размере 0,3 руб. Необходимо отметить, что комиссионный сбор обычно не превышает 1 -2 % от суммы сделки. Ставка депозитной маржи равнялась 680 руб. Лимит на долю рынка по этим контрактам составлял 10%. Поскольку будем исследовать издержки по фьючерсным и опционным контрактам, оговоримся сразу, что депозитная маржа не является издержками , так как она возвращается владельцу по истечении срока действия контракта. Таким образом, по фьючерсному контракту издержками является только комиссионный сбор по контракту. Предположим, что инвестор продает фьючерсный контракт FSUSD81 12 октября 2007г. Это означает, что он принимает на себя обязательство продать 1000 долл. в день исполнения (15 января) по фьючерсной цене 24,9575 руб. задоллар. Именно такая фьючерсная цена была установлена биржей ММВБ 12 октября 2007 г. Последняя строка в табл. 1 в столбце «расчетная цена» указывает спот-цену по которой происходит расчет окончательного финансового результата по контракту. Всего за 3 месяца на 15 января 2007 г. прибыль продавца фьючерсного контракта составила с учетом комиссионного сбора: Ъфьжцс = (24,9575 — 24,2913) 1000 — — 0,3=665,9 (руб.). В общей прибыли по сделке доля издержек составила 0,05%. Источник: биржа ММВБ www, micex. ru . Для сравнения затрат и прибылей по опционам с результатами, полученными по фьючерсному контракту, представим, что существует инвестор, заключающий ряд экзотических и простои опцион пут на доллары США. Поскольку контракт заключается на 1 долл., инвестор купит 1000 опционов пут. Сроки контрактов в точности совпадают со сроками фьючерсного контракта: покупка опционов происходит 12.10.2007, исполнение- 15.01.2008. Охарактеризуем выбранные инвестором типы опционов через формулы выплат и модели ценообразования. /. Опцион average rate (азиатский) пут. Формула выплат по этому инструменту представлена в виде: Payoff = maxCO,*—^), т t.i где Кцена исполнения опциона, Sk- спот курс USD в момент времени к. Для расчета премий применяется модель Вор-стаи Кеммы . 2. Барьерные опционы. Конечные выплаты по опционам этого класса равны: Up-and-out пут payoff: если S Вддя t T; если St В для t T. max {0, К- ST), компенсация или 0. Up-and-in пут payoff: если St В для t Т; если S В для t Т. если S В для t Т; если St В для t Т. если St В для t Т; если S В для t T. компенсация или 0, mx{0,K-ST}. Down-and-out пут payoff: max{Q,K-S^, компенсация или 0. Down-and-in пут payoff: компенсация или 0, max {0, К- S^. В приведенных формулах В — значение барьера, ST- спот курс USD в момент исполнения Т. Все опционы оцениваются на основании моделей Мертона . 3.Опцион lookback пут. Payoff=max(5*max-5*I.)) где S — максимальное значение спот ^ max курса USD, достигнутое за период жизни опциона. Для оценки премий опционов lookback используется модель Голдмена-Сосина-Гатто . 4.Простой опцион. Payoff= max(X -ST). Премия вычисляется по традиционной модели Блэка-Шоулза . Все модели требуют определения трех входных параметров расчетов: волатильносФИНАНСЫ И КРЕДИТ зз Фондовый рынок 25 (313)-2008 ти курса; безрисковой ставки в национальной валюте; безрисковой ставки в иностранной валюте. \ Волатильность рассчитывается на основе данных о курсе доллара за трехмесячный период, предшествующий периоду заключения контракта. В данном случае это период с 17 июля по 11 октября 2007 г. Волатильность вычисляется на основе стан- S. . Тогда \Si-\j 1 дартного отклонения величины и,. = In стандартное отклонение ряда ui есть Т5 1 i=i й)2 . Для получения величины волатильности необходимо разделить полученный результат на величину, равную корню квадратному из длины временного интервала в годах. Поскольку наблюдение за курсом ведется ежедневно, полученное стандартное отклонение 0,27% умножается на V252 . Искомая волатильность равна 4,25 %. Безрисковая ставка в иностранной валюте rf определяется на основе доходности трехмесячных облигаций Казначейства США (Treasury Bill). На 12 октября 2007 г. по данным Казначейства США доходность составила 4,2 % годовых . Безрисковая ставка в национальной валюте оценивается на уровне ставки депозита в национальном банке с высоким уровнем надежности. Поскольку в данном примере инвестор заключает опцион на сумму 1000 долл., в качестве безрисковой ставки в национальной валюте принимается ставка Сбербанка по депозитам на 3 месяца и один день на сумму от 1000 до 100 000 руб. Ставка равняется 4,5 % . Еще одним важным моментом при определении премий опционов является правомерность использования математических моделей ценообразования. Использование последних возможно только в том случае, когда ряд курса доллара для оцениваемого периода распределен логарифмически нормально. Таблица 2 Тест на нормальность ряда InSj ПоказательLnSi №61 Normal Parameters (a, b)Mean3,2023 Std. Deviation, 00783 Most Extreme DifferencesAbsolute, 136 Positive, 136 Negative-,075 Kolmogorov-Smirnov Z1,066 Asymp. Sig. (2-tailed),206 a)) Test distribution is Normal. b)) Calculated from data. Последнее утверждение проверялось в пакете SPSS критерием Колмогорова-Смирнова (табл. 2). Тест подтверждает гипотезу о логарифмически нормальном распределении курса доллара, поскольку параметр значимости 0,206 больше критической отметки 0,05. Отметим особенности расчета премий опционов по математическим моделям. Для определения премий азиатского опциона необходимо вычислить среднее значение спот курсов к моменту оценки, но поскольку определяется премия в первый день существования контракта, среднее автоматически совпадает со спот курсом 12 октября 2007 г. На эту дату он составил 24,9199 руб. Для четырех видов барьерных опционов требуется вычислить значения барьеров. Рассмотрим опцион up-and-out. Пусть инвестор пользуется правилом «трех сигма» для установления барьера на основании ряда 1п(—). Предположим, что финансовый менеджер хотел бы установить барьер так, чтобы он соответствовал отклонению логарифма отношения курсов от среднего на минус одну сигма. Тогда курс превысит установленный барьер с вероятностью, близкой к 30 %. Принятие на себя риска превышения барьера автоматически удешевляет опцион up-and-out по сравнению с простым опционом пут. Расчет барьера приведен в табл. 3. Для расчетов используется ряд курса доллара с 17 июля по 11 октября 2007 г. В анализируемый период (октябрь-январь) определенный таким образом барьер пересечен не был, и опцион существовал до момента исполнения. Для опциона up-and-in пут инвестор устанавливает верхний ба ьер на основе отклонения от среднего в две сигмы: Bupandin =25,27 руб. Логика расчетов барьера аналогична последовательности, представленной в табл. 3. В рассматриваемом периоде барьер пересечен не был, и владелец теряет опционную премию, не получая при этом право воспользоваться контрактом. Барьерный опцион down-and-out не является приемлемым инструментом, поскольку не позволяет застраховаться от падения курса. Падение ниже определенного барьера приводит к аннулированию сделки, и инвестор не сможет продать валюту по заранее оговоренному курсу. Для барьерного опциона down-and-in барьер устанавливается равным минимальному курсу за предыдущий период, достигнутому 2 октября 2007 г. В down-and-in 24,8784 руб. Значение барьера будет 34 ФИНАНСЫ И КРЕДИТ Фондовый рынок 25 (313)-2008 Таблица 3 Расчет верхнего барьера для опциона up-and-out пут ПоказательЗначение 1. Среднее значение логарифма отношения курсов доллара-0,00031 2. Стандартное отклонение логарифма отношения курсов доллара (одна сигма)0,00268 3. Новое значение логарифма отношения курсов долларов (= стр. 1 — стр. 2)- 0,00299 4. Новое значение отношения — — (=ехр (стр. 3))0,997 5. Среднее значение курса доллара за период Stl25,4141 6. Значение барьера (= стр. 4 х стр. 5)25,3383 Таблица 4 Входные данные для вычисления премий опционов ПоказательЗначение Входные параметры Цена спот на момент заключения опциона S (руб.)24,9199 Цена исполнения опциона (руб.)24,9575 Срок опциона (в годах)0,25 Волатильность курса (% годовых)4,25 Безрисковая ставка процента в валюте (% годовых)4,2 Безрисковая ставка процента в рублях (% годовых)4,5 Среднее значение спот курсов к моменту оценки (руб.)24,9199 Верхний барьер для опциона up-and-out (руб.)25,34 Верхний барьер для опциона up-and-in (руб.)25,27 Нижний барьер для опциона down-and-in (руб.)24,8784 Максимальное значение курса на момент оценки для опциона lookback put (руб.)24,9199 превышено уже 19 октября 2007 г., и инвестор получит право продать доллары по курсу исполнения. Для опциона lookback пут модель Голдмена-Сосина-Гатто требует определения максимального значения курса доллара, достигнутого к моменту оценки. Поскольку оценка проводится в первый день существования контракта, максимум совпадает со значением курса спот на 12 октября 2007 г. В табл. 4 представлены входные данные для расчета премий экзотических и простого опциона. Расчеты премий опционов выполнялись в программном обеспечении DerivaGem 151.01 . Премии инструментов в расчете на 1000 долларов представлены в табл. 5. Премии являются издержками по опционным контрактам, поскольку выплачиваются продавцу Таблица 5 Премии экзотических и простого опционов в расчете на 1000 долл. Тип опционаПремия (руб.) Азиатский пут опцион135,21 Опцион up-and-out пут203,71 Опцион up-and-in пут26,22 Опцион down-and-in пут218,58 Опцион lookback пут411,58 Простой опцион пут218,6 за приобретение опциона. 15 января 2008 г. курс составил 24,2913 руб. за доллар, а потому продажа по курсу ^=24,9575 выгодна держателю опциона пут, и он исполняет все опционы за исключением опциона up-and-in, поскольку последний так и не начал существовать к моменту исполнения. Прибыль по опционным контрактам на момент исполнения (15 января 2008 г.) равняется разнице между функцией выплат по каждому исполненному инструменту и приведенной к моменту исполнения опционной премией: п = payoff — premium х ехр(0,25 х 0,045). Азиатский опцион пут: к,шиа = [(24,9575-24,5897) — -0,135 ехр° 25х0 045] х 1000=231,27 руб. Опцион up-and-out пут: K„P-and-o„, = ((24,9575-24,2913)- -0,204 ехр0 25*0 045) х1000=459,9 руб. Опцион up-and-in является недействительным контрактом, владелец несет убытки в размере опционной премии: х1000= 0,25×0,045 \p-and-m file:///p-and-m = — (0,026) ехр( 26,21 руб. ФИНАНСЫ И КРЕДИТ 35 Фондовый рынок 25 (313)-2008 Издержки комиссионного сбора составили в общем финансовом результате сделки 0,78 %. Аналогично сценарию 1 предположим существование опционов пут со сроками жизни с 16 ноября 2007 г. по 15 февраля 2008 г. В условии выполнения теста на нормальность логарифма курса доллара заданный период выпишем входные данные для вычисления премий опционов. Барьеры определяются согласно методу, описанному в сценарии 1. Таблица 6 Общие итоги: издержки как процент от прибыли по экзотическим опционам, простому опциону и фьючерсу Опцион down-and-in пут: ^do^n-and-in = [(24,9575-24,2913) — -0,219 ехр°.25х0.045] х 1000=444,72 руб. Опцион lookback пут: lookback = [(24,9275-24,2913) — -0,412 ехр° 25х0 045] х1000=219,54руб. Простой опцион пут: Капша = [(24,9575-24,2913) —0,219ехр° 25х0 045] х1000=444,72 руб. Подведем итоги в табл. 6, иллюстрирующей прибыли, издержки и процент издержек в общей прибыли по сделкам. Итак, привлекательность для инвесторов опционных и фьючерсных контрактов в количественном виде представима параметром ликвидности рынка. Повышенный спрос и, как следствие, большое число контрактов того или иного типа влечет за собой более низкий спрэд между ценой продажи и покупки и более высокую ликвидность рынка. П. Деускар и соавторы при исследовании ликвидности опционного рынка пришли к выводу, что менее ликвид

Субоптимальное управление нелинейным объектом, линеаризуемым

ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ УДК 681.511.4 СУБОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫМ ОБЪЕКТОМ, ЛИНЕАРИЗУЕМЫМ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ* © 2011 г. , Москва, МИЭМ Поступила в редакцию 09.11.10 г. Для класса нелинейных систем, для которых существует координатное представление (диффеоморфизм), преобразующее исходную систему в систему с линейной основной частью и нелинейной обратной связью, ставится задача оптимального управления. При этом координатное преобразование существенно изменяет вид исходного квадратичного функционала. Матрицы штрафа становятся зависимыми от состояния системы. Линейность структуры преобразованной системы и квадратичный функционал позволяют при синтезе управления осуществить переход от уравнения Гамильтона–Якоби–Беллмана к уравнению типа Риккати с параметрами, зависящими от состояния. Отметим, что решить уравнение Риккати в полученном виде в общем случае аналитически невозможно. Возникает необходимость в аппроксимации решения, которая реализуется численными методами с использованием пакетов символьного программного обеспечения или интерполяционными методами. В последнем случае удается получить субоптимальное управление. Приведенный пример иллюстрирует использование предлагаемого метода управления нелинейной системы, линеаризуемой обратной связью. * Введение. Поведение нелинейных систем не может быть описано линейными функциями состояния или линейными дифференциальными уравнениями. Для линейных систем существует мощный и удобный математический аппарат, позволяющий проводить их анализ и синтез, однако все эти методы неприменимы или ограниченно применимы для нелинейных систем. Одним из методов синтеза нелинейных систем управления является метод, основанный на линеаризации системы обратной связью, с последующим использованием аппарата функций Ляпунова . Отдельно стоит отметить метод управления нелинейными объектами на основе итеративных процедур поиска условий выполнения нелинейных неравенств (неравенство Гамильтона–Якоби–Беллмана, неравенство Риккати ). В работе на основе линеаризации нелинейной системы обратной связью будет построен субоптимальный метод управления с точки зрения функционала качества системы; будет рассмотрено, что происходит с функционалом качества при линеаризации, а также что произойдет с системой при наличии возмущения и как синтезировать управление в этом случае. 1. Постановка задачи. Рассмотрим нелинейную стационарную систему, у которой m входов и n состояний m ii i xf x g x u f x g x u ? =+ =+ ? ? ? = ? ? dotnosp 1 0 () () () (), (1.1) = xx (0) , где , и – гладкие (C ? ) векторные поля, определенные на открытом множестве U x , содержащем начало. Если система (1.1) линеаризуема на U x , то существует координатное преобразование (диффеоморфизм) определенное на U x , и пара функций обратной связи ?(x) и ?(x), также определенных на U x , такие, что ?(x) – невырожденная для любого и ?() n xt R =(0) 0f 1 , , …, m fg g =?(),zx ? x xU ? ?? ?? +? = ?? 1 0 (() ()()) ,fx gx x Az (1.2) 14 АФА Н АС Ь Е В , О РЛО В ? =? ?? ?? ?= ?? ?? ? 1 0 () (()()) , xz gx x B x где = diag 01 ( , …, ), m AA A = diag 01 ( , …, ), m Bb b ? ? , ii dd i AR ? ? 1 , i d i bR ?? ? ? ?? ? ? == = ?? ? ? midhorizellipsis vertellipsisdownslopeellipsis downslopeellipsisvertellipsis vertellipsis vertellipsis downslopeellipsisdownslopeellipsisdownslopeellipsis vertellipsis vertellipsis downslopeellipsisdownslopeellipsisdownslopeellipsis midhorizellipsismidhorizellipsismidhorizellipsis 01 0 0 0 1 , , 1, …, , 0 10 00 1 ii Ab i m ?? ? ? ?? ? ? = = ? 1 . m i i dn и (1.3) (1.4) (1.5) В этом случае, применив закон обратной связи (1.6) =? +?() ()ux x v к системе (1.1), где – новый вектор входа, совместно с преобразованием координат получим = 1 ( , …, ) m vv v =?(),zx =+ ? ? = ? dotnosp 00 0 , (0) . zA z B zx v (1.7) Запишем систему с помехой mk ii j j ij xf x g x u h x w ? =+ + ? ? ? = ? ?? dotnosp 11 0 () () () , (1.8) == xx (0) , здесь – неизвестное возмущение, – гладкие (C ? ) векторные поля, определенные на U x . Перепишем систему (1.8) в виде 1 ( , …, ) k ww w= T 1 ,…, k hh =+ + ? ? = ? dotnosp 0 () () (), (0) . xf x g x u h x w xx (1.9) Синтез управления для объекта (1.9) может быть проведен в постановке задачи дифференциальной игры, если возмущение w интерпретировать как антагонистическое управление. Рассматривая задачу синтеза закона управления как дифференциальную игру двух игроков U и W на интервале введем функционал {} 0 1 (, , ) lim () () () () () () . 2 T T Jxuw x tQxt u tRut w tPwt dt >? =+ ? ? T TT (1.10) Здесь матрица Q может быть положительно полуопределенной; матрицы R, P – положительно определенные. Применяя закон обратной связи к системе (1.9), совместно с преобразованием координат получим =? +?() ()ux x v =?()zx ?? ?? ? =+ +dotnosp () ,zA z B h x wv СУБОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫМ ОБЪЕКТОМ 15 Обозначим ? =? ?? ?? = ?? ?? ? 1 () () (). xz hx Dz x Тогда система (1.11) примет вид =+ + ? ? = ? dotnosp 00 0 () , (0) . zA z B D z w zz v (1.12) Координатное преобразование и закон обратной связи (1.6) осуществляет переход от исходной нелинейной системы (1.9) к системе (1.12), имеющей линейную структуру, но с параметрами, зависящими от состояния. Учитывая, что цели управления остались теми же самыми, следует произвести соответствующее преобразование функционала качества (1.10). Поставив (1.6) в (1.10), будем иметь =?()zx ? ?? 1 (, ) ( ()) () 2 11 T ( ( ()) ( ()) ) ( ( ()) ( ()) ) . t Jz z Q z tildenosp ? v =? ? + { (1.13) } 0 ?? ?? 11 11 TT +?? +?? ?? +?? ? zz R z z w P w d t vv Из этой записи видно, что линеаризация системы ведет к нелинейным моделям функционала качества. Раскроем скобки 11 11 1 1 11 11 (( ()) ( ())) (( ()) ( ())) ( ()) ( ()) (( ) (( ) 2 ( ( ) ( ( ) . zz R z z z R z zR z zR z ?? ?? ? ? ?? ?? ?? +?? ?? +?? =? ? ?? + +?? ?? +?? ?? vv vv v TT TT T Введем ряд обозначений ?? 11 ?? ?? ?? ?? ?? =? ?? ?? ?? ?? ?? (( ) (( ) zz nz nz z zz nz nz ?? midhorizellipsis 1 n (), (( ) (( ) vertellipsisdownslopeellipsisvertellipsis ?? 11 mm n midhorizellipsis 1 11 ?? ?? ?? ?? =? ?? ?? ?? ?? zz nz nz z zz nz nz () () midhorizellipsis 1 n vertellipsisdownslopeellipsisvertellipsis (), () () ?? 11 nn n midhorizellipsis 1 () () () () (),zQ z zR z Qz?? + ? ? = T 1 () ( ()) (),zR z N z ? ?? ? = T (1.14) (1.15) (1.16) (1.17) 11 (( ) (( ) ( ) .zR z R z ?? ?? ?? = T (1.18) С такими обозначениями функционал принимает вид: t Jz z Qzz Rz z N z w Pw dt ? =+ + ? ? vv v v TT T tildenosp 1 (, ) () () 2 () . 2 T {} 0 (1.19) Как видим, матрицы , и зависят от состояния системы (1.12). Начальная задача управления объектом (1.9) с функционалом качества (1.10) преобразована к задаче синтеза управляющих воздействий для объекта (1.12) с функционалом (1.19). В этой постановке задача относится к классу задач, в которых параметры системы зависят от состояния системы. ()Qz ()Rz ()Nz 16 АФА Н АС Ь Е В , О РЛО В функционалами, матрицы штрафа которых также зависят от состояния объекта, была сформулирована в начале 1960-х годов в публикации . Разработка предложенного метода была продолжена и с конца 1990-х годов метод привлекает все большее внимание со стороны ученых и практиков. Дело в том, что преобразование исходного нелинейного дифференциального уравнения, которое описывает исходную систему управления, в систему с линейной структурой, но с параметрами, зависящими от состояния, и использование квадратичного функционала качества позволяют при синтезе управления осуществить переход от уравнения Гамильтона–Якоби–Беллмана к уравнению типа Риккати с параметрами, зависящими от состояния. Это и составляет основу метода синтеза оптимальных нелинейных систем управления (State Dependent Riccati Equations, SDRE). Неоднозначность представления нелинейной системы в виде системы линейной структуры, но с параметрами, зависящими от состояния, отсутствие достаточно универсальных алгоритмов решения уравнения Риккати, параметры которого также зависят от состояния, порождают множество возможных субоптимальных решений. 2. Синтез управления. Используя функционал (1.19), запишем уравнение Гамильтона–Якоби– Беллмана ? ? ?? ? ++ + + ? ??? ? ++ + ? = ? ? 00 (,) (,) inf sup ( ( ) ) V wW Vzt Vzt Az B Dzw tz v v (2.1) 1 (( ) ( ) 2 ( ) ) 0 , 2 vv v TT T T zQzz R z zN z w Pw где – функция Беллмана. Граничное условие в уравнении Гамильтона–Якоби–Беллмана отсутствует, так как время окончания переходного процесса не фиксировано. Кроме того, учитывая инвариантность во времени матриц системы (1.12), Перепишем (2.1) в следующем виде: (,)Vzt ? = ? (,) 0. Vzt t TT TT TT 00 0 () () () 11 inf sup 22 ? ? ? ?? ? ?? ?? +++ ? ?? ?? ?? ?? ? ?? ?? ?? ++ + + ?? ?? ?? ?? ? ++ + ? = ? ? Vz Vz Vz Az B B zz z v vv V wW T () () 111 () () () 222 11 1 1 () () () 0. 22 2 2 Vz Vz wD z wD z zQ zz zz Rzv N zz N zz w Pw TT TT TT T T T vv v Вынесем v T и w T за скобки T TT ? ? ?? ? ?? ?? ++ + + ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? ?? ? +? + + = ?? ?? ? ? ??? ?? 00 () () 1 inf sup ( ) ( ) 2 Vz Vz Az B Rz Nezz zz v vv V wW T T TT T T () 11 1 () () () 0. 22 2 Vz wD z P w z Q z z N z z z v Назначим управляющие воздействия в виде v T TT Vz Rz B N z z z Vz wP D z z ?? ? ?? =? + ?? ?? ??? ?? ? ?? = ?? ??? ? 1 0 () () () , T T ? 1 () () . Тогда уравнение (2.2) запишется как (2.2) (2.3) 00 () () () 11 1 1 () () () 0. 22 2 2 Vz Vz Vz Az B w D z z N zz z Qz zz ?? ? ?? ?? ?? ++ + + = ?? ?? ?? ?? ?? ?? vv TT T TT T T T T T (2.4) СУБОПТИМАЛЬНОЕ ПРАВЛЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫМ ОБЪЕКТОМ 17 T () () Vz Szz z ? ?? = ?? ??? . (2.5) Перепишем (2.3) с учетом (2.5) { } 1 0 1 () () () , ? TT vR z B S z N z z ? =? + (2.6) T wP D z S z z = () (). Выражение (2.4) становится уравнением Риккати 1 00 0 0 11 0 T TT T ? SzA A Sz R z B Sz N z B Sz ?? ?? +? + + ?? ?? ? ? ?+ + = ?? ? ? () () ()( () ()) () (2.7) TT TT T T T Rz B S z N z N z P D z S z D z S z Q z ()( () ()) () () () () () () 0. Перепишем (2.7) 11 00 0 0 () () () () () () () () () () () () 0SzA A Sz B Sz N z R z B Sz N z SzDzP D zSz Qz ?? ?? ?? +? + + + + = ?? ?? T TT T T T T (2.8) и раскроем выражение в квадратных скобках 11 1 00 0 11 () () () () () () () () () () () T TT TT T T ?? ? ?? ?? ?? ++ = + + ?? ?? ++ B Sz N z R z B Sz N z SzBR zB Sz NzR zN z (2.9) TT SzBR zN z N zR zB Sz () () () () () (). Тогда уравнение Риккати становится следующим: 11 00 00 1 00 ( ) ( ( )( ) ( ( )( ) ( ) () () () () () () () () () 0. S z A B R z Nz A B R z Nz S z Sz BR zB DzP D z Sz Qz N zR zN z ?? ? ?+ ? ?? ?? + ? = ?? TT T T (2.10) Отметим, что матрицы R и P должны задаваться так, чтобы матрица M = B 0 R –1 (z) – D(z)P –1 D T (z) была бы, по крайней мере, положительно полуопределенной. Учитывая обозначения (1.16) и (1.17), произведение может быть записано в виде B 0 T 1 () ()Rz N z ? T 11 1 1 1 1 1 1 ( ) ( ) ( ( )) ( ( ( ))) ( ( )) ( ) ( ( )) ( ).Rz N z z R z z R z z z ?? ? ? ? ? ? ? =? ? ? ? ? ? ? =? ? ? TT T (2.11) 1 () () () ()Qz N zR zN z ? ? T Разность также можно преобразовать, принимая во внимание (1.16), (1.17) и (1.18) TT T T T TT () () () () () () () () () () () ( ()) () () () () () () () () () (). Qz N zR zN z zQ z zR z zR z zR z zR z zQ z zR z zR z zQ z ?= ? + ? ? ? ? ? ? ? = =? ? +? ? ?? ? =? ? (2.12) Уравнение Риккати (2.10) с учетом (2.11) и (2.12) запишется как 11 11 00 00 00 ()( ( ())()) ( ( ())()) () () () () () () () () () 0. Sz A B z z A B z z Sz Sz BR zB DzP zD z Sz zQ z ?? ?? ??? ? + ??? ? ? ?? ?? + ? = ?? T TT (2.13) Произведение N T (z)z, привлекая (1.14) и (1.17), выражается как 11 1 ( ) (( ) ( ) (( ) (( ) .Nz z z R z z z R z ?? ? =? ? ? =? ? ?? TT T (2.14) Тогда управление v, учитывая (1.18), (2.5) и (2.14), можно представить как ?? ? ? ? ? ? ?? =+ = ? ? ? ? + ?? v TT T T 11 1 1 00 11 1 1 1 1 1 () () () ( ()) ( ( ())) ()Rz B S z N z z z R z B S z z ?? ? ? TT 18 АФА Н АС Ь Е В , О РЛО В Возвращаясь к системе (1.9), произведем обратную подстановку в законе обратной связи (1.6) 11 1 1 0 11 11 00 v TT ?? ? ? ux x x x x R x B S x x x x ?? ?? =? +? =? ?? ? ? ? ? +? ? = () () () () () ( ()) ( ()) () () () (2.16) TT TT =? ? ? ? ? ?? =? ? ? ? () ( ()) ( ()) () () ( ()) ( ()) (). xR x B S x x x R x B S x x Таким образом, оптимальное управление для системы (1.9) определяется выражением 11 0 ( ( )) ( ( )) ( ),uR x B S x x ?? =? ? ? ? TT (2.17) где – диффеоморфизм, а матрица является решением уравнения Риккати (2.13). Следует отметить, что структура полученного управления (2.16) напоминает структуру оптимального управления для линейных систем =?()zx ?=(()) ()Sx S z 1 .uR B S x ? =? T (2.18) Вернемся к уравнению (2.13). Заметим, что в матрицах и , входящих в это уравнение, как следует из (1.14) и (1.15), z i присутствует в знаменателях элементов этих матриц. Рассмотрим вопрос о синтезе управления при Пусть деление на ноль происходит в точках Обозначим через и следующие матрицы: ?()z ?()z = 0 i z ?=( : 1, …, ).ii n 12 , , …, . l kk k zz z ? tildenosp ()z ? tildenosp ()z ll kn k n ii ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?= ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 11 1, , 1 11 ?? (( ) (( ) () () () , (( ) (( ) () () zz nl z n l z z zz nl z n l z () () midhorizellipsis ?? ii == tildenosp vertellipsisdownslopeellipsisvertellipsis ll mm kn k n ii 11 1, , 1 11 ?? () () midhorizellipsis ?? ii == ll kn k n ii ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?= ?? ?? ?? ?? ?? ?? 11 1, , 1 11 ?? () ()) () () () . () () () () zz nl z n l z z zz nl z n l z () () midhorizellipsis ?? ii == tildenosp vertellipsisdownslopeellipsisvertellipsis ll nn kn k n ii 11 1, , 1 11 ?? () () midhorizellipsis ?? ii == (2.19) (2.20) Здесь ? – символ Кронекера. Уравнение Риккати при подстановке матриц (2.19) и (2.20) вместо и примет вид ?()z ?()z 11 11 00 00 00 ()( ( ())()) ( ( ())()) () () () () () () () () () 0 Sz A B z z A B z z Sz Sz BR zB DzP zD z Sz zQ z ?? ?? ??? ? + ??? ? ? ?? ?? + ? = ?? T TT tildenosptildenosp tildenosptildenosp (2.21) и будет определено для любого z. Справедливость такой замены будет показана в следующем разделе путем исследования устойчивости системы при синтезированном управлении. Стоит отметить, что решить уравнения Риккати в виде (2.21) при синтезе управления в общем случае аналитически невозможно. Возникает необходимость в аппроксимации решения, которая реализуется численными методами с использованием пакетов символьного программного обеспечения или интерполяционными методами . Точность аппроксимации зависит от про

Моделирование процесса распространения волн на

Задачи, связанные с исследованием процесса распространения волн на пространственных сетях (геометрических графах), актуальны в самых различных разделах техники и естествознания . Они возникают при описании явлений в непрерывных системах сетеподобной структуры (электрических, гидравлических, акустических сетях, волноводах, упругих решетчатых конструкциях, электронных системах и т. д.). ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Геометрический граф Г — связное множество в R3, представляющее собой объединение конечного числа криволинейных отрезков {g i Т,=1, называемых ребрами графа, точками пересечения которых могут быть лишь их концы, называемые вершинами графа. Границей dT графа Г называется некоторое подмножество множества вершин Г, принадлежащих единственному ребру. Вершины, не вошедшие в dT, называются внутренними. На графе Г рассматривается задача Коши для волнового уравнения с нулевой начальной скоростью: К (t x) = Uxx ^, x), [u(0,x) = j(x), ut(0,x) = 0. Здесь функция u(t,x): [0, +} xT — R задает отклонение от положения равновесия точки x графа в момент времени t, причем при всех t 0 функция u(t, ) непрерывна на Г, дважды непрерывно дифференцируема на каждом ребре Г, обращается в 0 на границе dT и удовлет- © , 2008 воряет в каждой внутренней вершине v условию согласования (2) i el (v) где I(v) обозначает множество номеров ребер, примыкающих к v, ai 0, X ai = Ъ ui — суже- iel(v) ние функции u на ребро gi, а через ui (t, v) x обозначена «крайняя» производная функции ui в конце v ребра gi по направлению «внутрьgi». ИССЛЕДОВАНИЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ КОШИ ДЛЯ ВОЛНОВОГО УРАВНЕНИЯ С НУЛЕВОЙ НАЧАЛЬНОЙ СКОРОСТЬЮ НА ГЕОМЕТРИЧЕСКОМ ГРАФЕ Решение задачи (1) на числовой оси в виде суммы прямой и обратной волны дает известная формула Даламбера u(t, x) = 1 (j(x — t) + j(x + t)), (3) причем начальная форма обеих волн определяется функцией, равной половине начального смещения j. Рассматривая задачу на отрезке числовой оси с закрепленными концами, используя то, что при отражении от закрепленного конца волна меняет свой знак и направление движения на противоположные, снова получим решение задачи в форме Даламбера u(t, x) = 2 (j(x — t) + j(x + t)), (4) где j(x) — 2l -периодическая функция, определяемая на отрезке -j(2l — x), x e . X aiui ^vух = 0 (1) Решение задачи на графе Г может быть получено с использованием закона прохождения волны через внутреннюю вершину графа. Этот закон со стоит в том, что волна, движущаяся в направлении вершины v по i -му ребру, при прохождении через нее разбивается на I(v) волн, I(v) — 1 из которых с коэффициентом 2ai пойдут по остальным ребрам, примыкающим к v, а одна, с коэффициентом 2ai — 1, отразится от вершины и пойдет в обратном направлении по тому же ребру (см. рис. 1). Тогда решение u(t,x) задачи в точке x графа Г в момент времени t может быть получено в виде суммы волн, пришедших в эту точку в момент времени t, причем начальная форма всех волн равна половине начального смещения j. В случае, когда длины ребер графа Г рационально соизмеримы, можно считать, что граф состоит из ребер одинаковой длины, равной общей мере длин ребер графа Г. Тогда количество волн, пришедших в любую точку графа в любой момент времени не превосходит удвоенного числа ребер такого графа. С этим связано существование некоторой независящей от начального смещения j константы C . Модуль отклонения от положения равновесия каждой точки x графа в любой момент времени t не превосходит произведения C и максимального по модулю начального смещения: max \ u(x, t) \ C max \ j(x) xeT xeT В частном случае, когда граф Г имеет структуру, изображенную на рис. 1, и состоит из m ребер одинаковой длины l с одним закрепленным концом, решение задачи на каждом ребре может быть выписано в явном виде: ui (x, t) = 1 (ji (x — t) + ji (x + t)), 1,…, m. где ji (x) — 4l -периодические функции, задаваемые на отрезке следующим образом: (7) ji (x) = ji (x), x e f m \ ji(x) — 2X a3 j3 (x — 2l), x e f m } 2X a j jj — ji (4l — x), x e . Из формул следует, что неравенство выполнено, например, при C = 3. В общем же случае, когда длины ребер графа Г произвольны, ввиду сложности формулы решения задачи вопрос о наличии константы C, для которой выполнено неравенство остается открытым. Однако основываясь на описанных выше законах распространения волн, можно составить программу, моделирующую процесс распространение волн на графе Г и вычисляющую сумму s(t, x) абсолютных значений коэффициентов волн, приходящих в некоторую точку x графа в дискретные моменты времени t. Это было сделано для графа, имеющего два ребра и одну внутреннюю вершину. В случае, когда длины ребер графа равны 1 и 1,01, коэффициенты a1 и a2 в условии согласования равны 1 и 3, а точка x — середина первого ребра, график функции s(t, x) при целых t = 0, 1,500 показан на рис. 2. Хорошо видно, что функция s(t, x) возрастает по t, и ее рост напоминает рост степенной функции. Константа C, если она существует, должна быть не меньше максимального значения функции s(t, x). Поэтому можно сделать вывод о том, что по всей видимости в общем случае не существует константы C, для которой выполняется неравенство (5). (5) i Дифференциальные уравнения на геометрических графах / , и др. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 272 с. Некоторые вопросы теории эволюционных задач на сетях: автореф. дис. канд. физ-мат. наук / . — Воронежский гос. ун-т, 2002. — 19 с. Об оценке решений волнового уравнения на графе с соизмеримыми ребрами // Вестник , Сер. Физика. Математика. — 2005, № 1. — С. 179-182.

Разработка программного комплекса для исследования

Введение В настоящее время интенсивно развивается направление в области построения телекоммуникационных систем с динамической топологией сети (ТКС с ДТС). В ряде зарубежных источников подобные системы называются MANET (Mobile Ad hoc Networks). Основное назначение подобных сетей — организация связи между подвижными объектами — людьми, автомобилями, железнодорожным и водным транспортом. Дальнейшая тенденция развития MANET — это их полная интеграция в другие системы связи общего или специального использования. Однако, согласно исследованиям , в качестве передаваемой информации, как правило, используются файлы небольшого объема, содержащие информацию, некритичную к задержкам. Дальнейшим направлением развития ТКС с ДТС является построение систем связи, предназначенных для передачи интенсивного трафика, в том числе и трафика реального времени (голосовой и видеоинформации) . Исследования, проводимые зарубежными и отечественными учеными, показывают, что на современном уровне развития в MANET-системах практически невозможна передача трафика реального времени при значениях скорости более 0,5 Мбит/с при общей площади развертывания сети не более 4 км2, что неприемлемо при организации передачи информации между железнодорожным или водным транспортом. Причиной, вызывающей невозможность передачи трафика реального времени с большой скоростью, являются особенности работы протоколов канального и сетевого уровней, вызванные сильным влиянием формального представления топологических изменений MANET-систем, которые используются в программных комплексах, предназначенных для исследования ТКС с ДТС . Основным математическим аппаратом для представления топологических изменений в MANET-сетях стала теория случайных графов, согласно которой перемещение узлов сети представляется в виде броуновского движения, при этом детерминированность траектории движения узлов не учитывается, что некорректно при рассмотрении в роли сетевых узлов объектов транспорта. В связи с вышеизложенным целью наших исследований являлась корректировка формальной интерпретации топологических изменений, разработка математической модели процесса оценки качества работы ТКС с ДТС, создание алгоритма функционирования программного комплекса по анализу правильности выбора параметров ТКС с ДТС. В качестве основы формального представления топологических изменений целесообразно воспользоваться моделью «мерцающего графа» , сущность которой сводится к представлению динамической топологии сети в виде эволюционирующего графа, который дискретно меняет свое состояние: , (1) где — граф, описывающий топологию в течение времени стационарного состояния . Граф сети, находящийся в состоянии k + 1, отличается от графа, находящегося в состоянии k, на некоторое приращение . показывает количество добавленных или изъятых ребер из топологии в процессе перехода системы из состояния k в состояние k + 1: . (3) В рассмотренном представлении, в отличие от известной модели дискретного времени , допускается, что . Это позволяет распространять его на ТКС с ДТС, в которых отсутствует период повторения топологических состояний. Обобщение выражений (1), (2) позволяет на понятийном уровне представить процесс преобразования топологических изменений в пространстве (когда топология сети изменяется вследствие изменения взаимного расположения узлов сети относительно друг друга) к топологическим изменениям во времени (когда топология сети изменяется вследствие открытия или закрытия каналов связи между узлами). Значения времени «открытия» и «закрытия» каналов связи между узлами сети определяются из условий движения узлов и параметров оборудования. Анализ времени открытия или закрытия каналов связи позволяет судить о связанности топологии в телекоммуникационной системе в процессе перемещения сетевых узлов и, как следствие, принимать решение о принципиальной работоспособности сети. Подобное принятие решения позволяет при автоматизированном проектировании отсеивать заведомо неработоспособные топологии. В целом процесс оценки работоспособности проектируемой сети целесообразно осуществлять в два этапа: на уровне аналитического моделирования и на уровне имитационного моделирования, по результатам исследования вырабатывается решение о годности или непригодности заданной топологии для оказания заданных сервисов. Формально процесс оценки можно представить в виде функционала , (3) где функционал — это аналитическая составляющая модели, при помощи которой определяется время взаимодействия сетевых узлов; — множество параметров подвижного i (траектория и скорость движения, параметры оборудования, отвечающие за дальность установления соединения при заданных качественных показателях трафика); — параметры статических узлов, имитационная составляющая модели показана в виде функционала и предназначается для оценки работы системы связи с учетом трафиковой нагрузки, алгоритмов работы используемых сетевых протоколов и других вероятностных характеристик сети, представленных в виде множества . Выходом аналитической составляющей модели является множество значений времени «открытия» и «закрытия» каналов между узлами-участниками сети: , (4) где — множество значений времени открытия канала между заданной парой узлов, — множество значений времени закрытия канала между заданной парой узлов. Элементы множеств и определяются при помощи математических моделей движения узлов сети и величины зоны покрытия каждого узла (подробно методика расчета времени взаимодействия двух подвижных узлов рассмотрена в ). Сущность методики сводится к тому, что на основании данных об условиях перемещения узлов и данных о размерах зоны покрытия составляются уравнения, решениями которых являются комплексные числа вида , и по их виду можно судить о характере взаимодействия узлов. Основные случаи можно описать следующим образом: ? если , то канал связи между узлами не открывался (с позиции теории графов это означает, что в топологии отсутствуют пути первого ранга между заданными парами узлов); ? если , и , то — время начала взаимодействия и — время окончания взаимодействия двух узлов; ? если и , то объекты начали взаимодействовать на момент начала эксперимента. Анализ значений матрицы, показанной в выражении (4), позволяет судить о связанности топологии (графа) сети в процессе перехода узлов из зоны действия друг друга. В упрощенном виде условие, по которому производится оценка связанности топологии сети, выглядит следующим образом: . (5) Условие означает, что время окончания взаимодействия с предыдущим узлом должно наступать несколько позже, чем время начала взаимодействия с последующим узлом. Условие (5) является необходимым для обеспечения связанности сети с динамической топологией, достойность (определение разности ) определяется скоростью работы управляющих систем телекоммуникационного оборудования, находящегося на узле, которое, согласно , определяется из соотношения , (6) где — время, необходимое для достоверной оценки уровня сигнала, необходимого для передачи трафика с заданными параметрами качества, по каналу между подвижными узлами; — время, необходимое оборудованию для принятия решения об открытии нового канала. С физической точки зрения процедура передачи подвижного узла между соседними подвижными или стационарными узлами в целом аналогична процедуре эстафетной передачи в существующих системах подвижной связи. В зависимости от способа управления сетью решение о передаче узлов может приниматься либо непосредственно на самом узле, при децентрализованном управлении, либо в центре управления при централизованном управлении. В качестве основного контролируемого параметра, на основании значения которого принимается решение о «закрытии» или «открытии» канала с другими узлами, наиболее целесообразно использовать уровень мощности, при достижении определенного порогового значения которого включается процедура предупреждения, а в случае достижения некоторого допустимого значения происходит принятие решения либо о переходе на работу с другим узлом сети, либо о прекращении передачи информации, что фактически приводит к потере связанности топологии сети. Поскольку выражениями (1)-(3) в целом допускается отсутствие детерминированности топологических изменений, то процесс смены канала целесообразно представить при помощи цепи Маркова, как это было уже сделано в применительно к процедуре эстафетной передачи между базовой станцией и абонентским терминалом (рис. 1). На рис. 1 (по аналогии с ) приняты обозначения: U1 — оптимальный уровень приема на Vj (Vj+2, … Vj+m, m — четное число, ); U2 — выработка сигнала предупреждения о приближении уровня сигнала на приеме к пороговому значению ; U3 — состояние закрытия канала связи между заданной парой узлов; U4 — процедура смены соседнего узла (от Vj к Vj+1); U5 — выработка сигнала предупреждения о приближении уровня сигнала на приеме к пороговому значению , на Vj+1 (Vj+3,… Vj+n, n — нечетное число, ). Основываясь на том, что процедуры смены состояния системы события несовместимые, а также на теоретических положениях, приведенных в , условия перехода состояний системы можно представить в виде следующих выражений: , , ; (7.1) , , , (7.2) ; (7.3) ; (7.4) , ,; (7.5) , ,; (7.6) . (7.7) Массив формул (7.1)-(7.7) с формальной позиции описывает процесс принятия решения о «закрытии» или «открытии» каналов связи между подвижными узлами сети, что необходимо как при написании алгоритмов работы программных комплексов по моделированию ТКС с ДТС (с целью повышения достоверности результатов моделирования за счет учета условий распространения сигнала в пространстве), так и при создании систем автоматизированного управления ТКС с ДТС. После положительных результатов проверки топологии сети на связанность, согласно условиям (5), (6), производится исследование работы ТКС с ДТС для оказания необходимой номенклатуры сервисов. В результате исследований получаются множества параметров оценки качества мультисервисного трафика (задержка передачи, вероятность пот ри джиттер-пакетов), которые сравниваются с нормированными значениями, например, рекомендованными концепцией QoS (Quality of Service). Формально данный процесс можно представить в виде (8) где — множество показателей работы ТКС, полученных в ходе имитационного моделирования; — множество нормированных параметров качества работы системы. Если — топология системы признается годной для оказания заданной номенклатуры сервисов, и — в противном случае. В алгоритмическом виде процесс работы программного комплекса, описываемого при помощи выражений (3)-(8), представлен на рис. 2. В настоящее время аналитическая часть модели частично реализована в виде программы для ЭВМ «Программа расчета времени доступа к канальному ресурсу в системе связи с динамической топологией сети» , а имитационная реализована на базе среды моделирования телекоммуникационных систем Network Simulator . Совместное использование двух программных продуктов позволяет сократить общее время исследования ТКС с ДТС в 2,5 раза по сравнению с временем использования исключительно средств имитационного моделирования. Выводы Корректировка формальной интерпретации топологических изменений позволила перевести процесс изменения топологии в пространстве (когда топология сети изменяется вследствие изменения взаимного расположения узлов сети относительно друг друга) к топологическим изменениям во времени (когда топология сети изменяется вследствие открытия или закрытия каналов связи между узлами), что позволяет рассматривать динамические и статические составляющие общей топологии сети как единое целое. Разработанная математическая модель процесса оценки качества работы ТКС с ДТС с учетом проведенной корректировки позволяет проводить исследование топологии сети в два этапа: на первом этапе проверяется связанность, на втором — возможность передачи мультисервисного трафика. В результате формируется решение о пригодности или непригодности заданной ТКС с ДТС для работы в заданных условиях. Представленный в алгоритмическом виде процесс работы программного комплекса, основанный на разработанной модели, показывает, каким образом производится выбор ТКС с ДТС, реализация которой наиболее целесообразна в заданных условиях. Таким образом, разработанные теоретические положения открывают возможности для разработки комплексов программ по моделированию телекоммуникационных систем с динамической топологией сети. Статья поступила в редакцию 7.06.2011 Ad hoc networks, Technologies and Protocols / Edited by Prasant Mohapatra (University of California‚ Davis), Srikanth V. Krishnamurthy (University of California‚ Riverside) Springer Science + Business Media, Inc. 2005. — 295 p. Amitava Mukherjee, Somprakash Bandyopadhyay, Debashis Saha. Location Management and Routing in Mobile Wireless Networks. — Artech House, BostonLondon, 2003. — 250 p. Fundamentals of Telecommunications Second Edition / Roger L. Freeman A John Wiley Sons, Inc., Publication, 2005. — 700 p. Marcin Szczodrak, Jinwoo Kim and Yuncheol Baek. [email protected]: Implementing 4G in the Military Mobile Ad-Hoc Network Environment // IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security. — 2007. — Vol. 7, N 4. — P. 70-79. Mobile, wireless, and sensor networks technology, applications, and future directions / Edited by Rajeev Shorey (IBM Research Indian Institute of Technology) / A. Ananda, Mun Choon Chan, Wei Tsang Ooi (National University of Singapore), Published by John Wiley Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. — 2006. — 452 p. Ramin Hekmat. Ad-hoc networks: Fundamental properties and network topologies; Technology, The Netherlands and Rhyzen Information and Consulting Services, Zoetermeer, the Netherlands. — 2006. Yi Lu. Adaptive and heterogeneous mobile wireless networks / Center for Education and Research in Information Assurance and Security. — Purdue University, West Lafayette, 2004. — 160 p. Описание систем связи с динамической топологией сети при помощи модели «мерцающего» графа // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. — 2009. — № 2. — С. 134-139. Werner M. Routing and Dimensioning in Satellite Networks with Dynamic Topology: Genehmigten Dissertation Doktor-Ingenieurs, 2002. Werner M. A dynamic routing concept for ATM-based satellite personal communication networks // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. — 1997. — N 15 (8). — P. 1636-1648. , , Построение систем связи с динамической непериодической топологией // Инфокоммуникационные технологии. — 2008. — Т. 6, № 1. — С. 34-39. , Модель для разработки протоколов маршрутизации в системах связи с динамической топологией сети // Научно-технические ведомости СПбГПУ. — 2008. — № 3 (60). — С. 156-160. , Системы подвижной радиосвязи с пакетной передачей информацией. Основы моделирования. — М.: Горячая линия — Телеком, 2007. — 176 с. Программа расчета времени доступа к канальному ресурсу в системе связи с динамической топологией сети / , / Св-во о гос. рег. прогр. для ЭВМ № 2010612322; зарег. 15.06.2010. Программный пакет Network Simulator — NS-2 /

Способ и устройство для обработки

Изобретение относится к способу и устройству для декодирования аудиосигнала, принятого на цифровом носителе, например сигнала вещания. Раскрывается способ для обработки аудиосигнала, содержащий прием сигнала, микшированного с понижением, информации об объекте и информации о микшировании; формирование информации об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании; обработку сигнала, микшированного с понижением, с использованием информации о микшировании и формирование многоканальной информации с использованием информации об объекте и информации о микшировании, причем количество каналов сигнала, микшированного с понижением, равно количеству каналов обработанного сигнала, микшированного с понижением. Технический результат — обеспечить при обработке аудиосигнала неограниченное управление усилением и панорамированием объекта на основе выбора пользователя. 7 н. и 12 з.п. ф-лы, 21 ил., 4 табл.

1. Способ для обработки аудиосигнала, содержащий этапы, на которых:получают сигнал, микшированный с понижением, информацию об объекте и информацию о микшировании;формируют информацию об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании;обрабатывают сигнал, микшированный с понижением, с использованием информации об обработке микширования с понижением; иформируют многоканальную информацию с использованием информации об объекте и информации о микшировании, при этом количество каналов сигнала, микшированного с понижением, равно количеству каналов обработанного сигнала, микшированного с понижением.

2. Способ по п.1, в котором информация об объекте включает в себя по меньшей мере одну из информации об уровне объекта и информации о корреляции объекта.

3. Способ по п.1, в котором информация об обработке микширования с понижением соответствует информации для управления панорамированием объекта, если количество каналов сигнала, микшированного с понижением, соответствует по меньшей мере двум.

4. Способ по п.1, в котором информация об обработке микширования с понижением соответствует информации для управления усилением объекта.

5. Способ по п.1, в котором этап, на котором обрабатывают сигнал, микшированный с понижением, выполняется с помощью модуля 2×2, если сигнал, микшированный с понижением, соответствует стереофоническому сигналу.

6. Способ по п.1, в котором один канал обработанного сигнала, микшированного с понижением, соответствует сочетанию одного канала сигнала, микшированного с понижением, умноженного на первый коэффициент усиления, и другого канала сигнала, микшированного с понижением, умноженного на второй коэффициент усиления, если сигнал, микшированный с понижением, соответствует стереофоническому сигналу.

7. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором:формируют выходной сигнал во временной области с использованием обработанного сигнала, микшированного с понижением.

8. Способ по п.7, в котором сигнал, микшированный с понижением, соответствует сигналу области поддиапазона, сформированному с помощью набора фильтров анализа поддиапазона.

9. Способ по п.1, в котором многоканальная информация включает в себя по меньшей мере одну из информации об уровне канала и информации о корреляции канала.

10. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором:формируют многоканальный сигнал с использованием обработанного сигнала, микшированного с понижением, и многоканальной информации.

11. Способ по п.1, в котором информация о микшировании формируется с использованием по меньшей мере одной из информации о положении объекта и информации о конфигурации воспроизведения.

12. Способ по п.1, в котором сигнал, микшированный с понижением, принимается как сигнал вещания.

13. Способ по п.1, в котором сигнал, микшированный с понижением, принимается на цифровом носителе.

14. Способ для обработки аудиосигнала, содержащий этапы, на которых:принимают сигнал, микшированный с понижением, информацию об объекте и информацию о микшировании;раскладывают сигнал, микшированный с понижением, на сигнал поддиапазона;формируют информацию об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании; иобрабатывают сигнал поддиапазона с использованием информации об обработке микширования с понижением;формируют выходной сигнал с использованием обработанного сигнала поддиапазона,где количество каналов сигнала, микшированного с понижением, равно количеству выходных сигналов, и выходной сигнал соответствует сигналу временной области.

15. Машиночитаемый носитель с сохраненными на нем командами, которые при выполнении процессором побуждают процессор выполнять операции, содержащие:прием сигнала, микшированного с понижением, информации об объекте и информации о микшировании;формирование информации об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании;обработку сигнала, микшированного с понижением, с использованием информации об обработке микширования с понижением; иформирование многоканальной информации с использованием информации об объекте и информации о микшировании,причем количество каналов сигнала, микшированного с понижением, равно количеству каналов обработанного сигнала, микшированного с понижением.

16. Машиночитаемый носитель с сохраненными на нем командами, который при выполнении процессором побуждает процессор выполнять операции, содержащие:прием сигнала, микшированного с понижением, информации об объекте и информации о микшировании;разложение сигнала, микшированного с понижением, на сигнал поддиапазона;формирование информации об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании; иобработку сигнала поддиапазона с использованием информации об обработке микширования с понижением;формирование выходного сигнала с использованием обработанного сигнала поддиапазона,причем количество каналов сигнала, микшированного с понижением, равно количеству выходных сигналов, и выходной сигнал соответствует сигналу временной области.

17. Устройство для обработки аудиосигнала, содержащее:модуль формирования информации, принимающий информацию об объекте и информацию о микшировании и формирующий информацию об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании, и формирующий многоканальную информацию с использованием информации об объекте и информации о микшировании; имодуль обработки микширования с понижением, принимающий сигнал, микшированный с понижением, и информацию об обработке микширования с понижением и обрабатывающий сигнал, микшированный с понижением, с использованием информации об обработке микширования с понижением;причем количество каналов сигнала, микшированного с понижением, равно количеству каналов обработанного сигнала, микшированного с понижением.

18. Устройство для обработки аудиосигнала, содержащее:модуль формирования информации, принимающий сигнал, микшированный с понижением, информацию об объекте и информацию о микшировании, причем модуль формирования информации формирует информацию об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании; имодуль обработки микширования с понижением, раскладывающий сигнал, микшированный с понижением, на сигнал поддиапазона, обрабатывающий сигнал поддиапазона с использованием информации об обработке микширования с понижением и формирующий выходной сигнал с использованием обработанного сигнала поддиапазона,причем количество каналов сигнала, микшированного с понижением, равно количеству выходных сигналов, и выходной сигнал соответствует сигналу временной области.

19. Способ для обработки аудиосигнала, содержащий этапы, на которых:принимают сигнал, микшированный с понижением, с использованием сигнала множества объектов;формируют информацию об объекте, представляющую связь между сигналами множества объектов, используя сигналы множества объектов и сигнал, микшированный с понижением, ипричем сигнал, микшированный с понижением, может быть обработанным сигналом, микшированным с понижением, чтобы количество каналов сигнала, микшированного с понижением, было равно количеству обработанных сигналов, микшированных с понижением.

Область техникиНастоящее изобретение относится к способу и устройству для обработки аудиосигнала, а конкретнее к способу и устройству для декодирования аудиосигнала, принятого на цифровом носителе, например сигнала вещания и так далее.Предшествующий уровень техникиПри микшировании с понижением нескольких аудиообъектов в монофонический или стереофонический сигнал могут извлекаться параметры из отдельных сигналов объектов. Эти параметры могут использоваться в декодере аудиосигнала, и изменение положения/панорамирование отдельных источников может управляться по выбору пользователя.Раскрытие изобретенияТехническая проблемаОднако чтобы управлять отдельными сигналами объектов, изменение положения/панорамирование отдельных источников, включенных в сигнал, микшированный с понижением, должно выполняться соответствующим образом.Однако для обратной совместимости по отношению к канально-ориентированному способу декодирования (например, MPEG Surround) параметр объекта должен гибко преобразовываться в многоканальный параметр, требуемый в процессе повышающего микширования.Техническое решениеСоответственно, настоящее изобретение направлено на способ и устройство для обработки аудиосигнала, которые в значительной степени устраняют одну или несколько проблем вследствие ограничений и недостатков предшествующего уровня техники.Цель настоящего изобретения — предоставить способ и устройство для обработки аудиосигнала, чтобы неограниченно управлять усилением и панорамированием объекта.Другая цель настоящего изобретения — предоставить способ и устройство для обработки аудиосигнала, чтобы управлять усилением и панорамированием объекта на основе выбора пользователя.Дополнительные преимущества, цели и признаки изобретения будут изложены частично в описании, которое следует ниже, и частично станут очевидны обычным специалистам в данной области техники после экспертизы нижеследующего описания, либо могут быть изучены при применении изобретения на практике. Цели и другие преимущества изобретения могут быть реализованы и достигнуты посредством конструкции, подробно показанной в описании и формуле изобретения, а также прилагаемых чертежах.Полезные результатыНастоящее изобретение обеспечивает следующие результаты или преимущества.Во-первых, настоящее изобретение может предоставить способ и устройство для обработки аудиосигнала, чтобы неограниченно управлять усилением и панорамированием объекта.Во-вторых, настоящее изобретение может предоставить способ и устройство для обработки аудиосигнала, чтобы управлять усилением и панорамированием объекта на основе выбора пользователя.Описание чертежейПрилагаемые чертежи, которые включаются для обеспечения дополнительного понимания изобретения и составляют часть этой заявки, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципа изобретения. На чертежах:Фиг.1 — типовая блок-схема для объяснения основной идеи воспроизведения сигнала, микшированного с понижением, на основе конфигурации воспроизведения и пользовательского управления.Фиг.2 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему первой схеме.Фиг.3 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему первой схеме.Фиг.4 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему второй схеме.Фиг.5 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему второй схеме.Фиг.6 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему второй схеме.Фиг.7 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему третьей схеме.Фиг.8 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему третьей схеме.Фиг.9 — типовая блок-схема для объяснения основной идеи модуля воспроизведения.Фиг.10A-10C — типовые блок-схемы первого варианта осуществления модуля обработки микширования с понижением, проиллюстрированного на Фиг.7.Фиг.11 — типовая блок-схема второго варианта осуществления модуля обработки микширования с понижением, проиллюстрированного на Фиг.7.Фиг.12 — типовая блок-схема третьего варианта осуществления модуля обработки микширования с понижением, проиллюстрированного на Фиг.7.Фиг.13 — типовая блок-схема четвертого варианта осуществления модуля обработки микширования с понижением, проиллюстрированного на Фиг.7.Фиг.14 — типовая блок-схема структуры потока двоичных сигналов сжатого аудиосигнала согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.Фиг.15 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.Фиг.16 — типовая блок-схема структуры потока двоичных сигналов сжатого аудиосигнала согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.Фиг.17 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.Фиг.18 — типовая блок-схема для объяснения схемы передачи для переменного типа объекта.Фиг.19 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.Лучший вариант осуществления изобретенияДля достижения этих целей и других преимуществ и в соответствии с целью изобретения, которая реализуется и в общих чертах описывается в этом документе, предоставляется способ для обработки аудиосигнала, содержащий получение сигнала, микшированного с понижением, информации об объекте и информации о микшировании; формирование информации об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании; обработку сигнала, микшированного с понижением, с использованием информации об обработке микширования с понижением и формирование многоканальной информации с использованием информации об объекте и информации о микшировании, в которой количество каналов у сигнала, микшированного с понижением, равно количеству каналов у обработанного сигнала, микшированного с понижением.Согласно настоящему изобретению информация об объекте включает в себя по меньшей мере одну из информации об уровне объекта и информации о корреляции объекта.Согласно настоящему изобретению информация об обработке микширования с понижением соответствует информации для управления панорамированием объекта, если количество каналов у сигнала, микшированного с понижением, соответствует по меньшей мере двум.Согласно настоящему изобретению информация об обработке микширования с понижением соответствует информации для управления усилением объекта.Согласно настоящему изобретению обработка сигнала, микшированного с понижением, выполняется с помощью модуля 2×2, если сигнал, микшированный с понижением, соответствует стереофоническому сигналу.Согласно настоящему изобретению один канал обработанного сигнала, микшированного с понижением, соответствует сочетанию одного канала сигнала, микшированного с понижением, умноженного на первый коэффициент усиления, и другого канала сигнала, микшированного с понижением, умноженного на второй коэффициент усиления, если сигнал, микшированный с понижением, соответствует стереофоническому сигналу.Согласно настоящему изобретению дополнительно содержится формирование выходного сигнала во временной области, используя обработанный сигнал, микшированный с понижением.Согласно настоящему изобретению сигнал, микшированный с понижением, соответствует сигналу области поддиапазона, сформированному с помощью набора фильтров анализа поддиапазона.Согласно настоящему изобретению многоканальная информация включает в себя по меньшей мере одну из информации об уровне канала и информации о корреляции канала.Согласно настоящему изобретению дополнительно содержится формирование многоканального сигнала, используя обработанный сигнал, микшированный с понижением, и многоканальную информацию.Согласно настоящему изобретению информация о микшировании формируется с использованием по меньшей мере одной из информации о положении объекта и информации о конфигурации воспроизведения.Согласно настоящему изобретению сигнал, микшированный с понижением, принимается как сигнал вещания.Согласно настоящему изобретению сигнал, микшированный с понижением, принимается на цифровом носителе.В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется способ для обработки аудиосигнала, содержащий: получение сигнала, микшированного с понижением, информации об объекте и информации о микшировании; разложение сигнала, микшированного с понижением, на сигнал поддиапазона; формирование информации об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании и обработку сигнала поддиапазона с использованием информации об обработке микширования с понижением; формирование выходного сигнала с использованием обработанного сигнала поддиапазона, где количество каналов у сигнала, микшированного с понижением, равно количеству выходных сигналов, и выходной сигнал соответствует сигналу временной области.В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется машиночитаемый носитель с сохраненными на нем командами, которые при выполнении процессором заставляют процессор выполнять операции, содержащие: получение сигнала, микшированного с понижением, информации об объекте и информации о микшировании; формирование информации об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании; обработку сигнала, микшированного с понижением, с использованием информации об обработке микширования с понижением и формирование многоканальной информации с использованием информации об объекте и информации о микшировании, в которой количество каналов у сигнала, микшированного с понижением, равно количеству каналов у обработанного сигнала, микшированного с понижением.В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется машиночитаемый носитель с сохраненными на нем командами, которые при выполнении процессором заставляют процессор выполнять операции, содержащие: получение сигнала, микшированного с понижением, информации об объекте и информации о микшировании; разложение сигнала, микшированного с понижением, на сигнал поддиапазона; формирование информации об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании и обработку сигнала поддиапазона с использованием информации об обработке микширования с понижением; формирование выходного сигнала с использованием обработанного сигнала поддиапазона, где количество каналов у сигнала, микшированного с понижением, равно количеству выходных сигналов, и выходной сигнал соответствует сигналу временной области.В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется устройство для обработки аудиосигнала, содержащее: модуль формирования информации, получающий информацию об объекте и информацию о микшировании и формирующий информацию об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании, и формирующий многоканальную информацию с использованием информации об объекте и информации о микшировании; и модуль обработки микширования с понижением, получающий сигнал, микшированный с понижением, и информацию об обработке микширования с понижением, и обрабатывающий сигнал, микшированный с понижением, с использованием информации об обработке микширования с понижением; где количество каналов у сигнала, микшированного с понижением, равно количеству каналов у обработанного сигнала, микшированного с понижением.В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется устройство для обработки аудиосигнала, содержащее: модуль формирования информации, получающий сигнал, микшированный с понижением, информацию об объекте и информацию о микшировании, причем модуль формирования информации формирует информацию об обработке микширования с понижением с использованием информации об объекте и информации о микшировании; и модуль обработки микширования с понижением, раскладывающий сигнал, микшированный с понижением, на сигнал поддиапазона, обрабатывающий сигнал поддиапазона с использованием информации об обработке микширования с понижением и формирующий выходной сигнал с использованием обработанного сигнала поддиапазона, где количество каналов у сигнала, микшированного с понижением, равно количеству выходных сигналов, и выходной сигнал соответствует сигналу временной области.В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется способ для обработки аудиосигнала, содержащий: получение сигнала, микшированного с понижением, с использованием сигнала множества объектов; формирование информации об объекте, представляющей связь между сигналами множества объектов, используя сигналы множества объектов и сигнал, микшированный с понижением, и передачу сигнала, микшированного с понижением, и информации об объекте, где сигналу, микшированному с понижением, разрешается быть обработанным сигналом, микшированным с понижением, для того, чтобы количество каналов у сигнала, микшированного с понижением, было равно количеству обработанных сигналов, микшированных с понижением.Следует понимать, что как вышеизложенное общее описание, так и нижеследующее подробное описание настоящего изобретения являются иллюстративными и пояснительными и предназначаются для предоставления дополнительного пояснения заявленного изобретения.Варианты осуществления для изобретенияСейчас будет сделана подробная ссылка на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются на прилагаемых чертежах. Где, возможно, будут использоваться одинаковые ссылочные позиции на чертежах, чтобы ссылаться на одинаковые или похожие части.Перед описанием настоящего изобретения необходимо отметить, что большинство терминов, раскрытых в настоящем изобретении, соответствуют общим терминам, хорошо известным в данной области техники, но некоторые термины выбраны заявителем в соответствии с необходимостью и будут раскрыты ниже в последующем описании настоящего изобретения. Поэтому предпочтительно, чтобы термины, определенные заявителем, понимались на основе их значений в настоящем изобретении.В частности, «параметр» в нижеследующем описании означает информацию, включающую в себя значения, параметры в узком смысле, коэффициенты, элементы и так далее. В дальнейшем термин «параметр» будет использоваться вместо термина «информация» как параметр объекта, параметр микширования, параметр обработки микширования с понижением и так далее, что не накладывает ограничение на настоящее изобретение.В микшировании сигналов нескольких каналов или сигналов объекта может извлекаться параметр объекта и пространственный параметр. Декодер может формировать выходной сигнал, используя сигнал, микшированный с понижением, и параметр объекта (или пространственный параметр). Выходной сигнал может воспроизводиться декодером на основе конфигурации воспроизведения и пользовательского управления. Процесс воспроизведения объяснен ниже подробно со ссылкой на Фиг.1.Фиг.1 — типовая схема для объяснения основной идеи воспроизведения сигнала, микшированного с понижением, на основе конфигурации воспроизведения и пользовательского управления. Согласно Фиг.1 декодер 100 может включать в себя модуль 110 формирования информации воспроизведения и модуль 120 воспроизведения, а также может включать в себя рендерер 110a и синтез 120a вместо модуля 110 формирования информации воспроизведения и модуля 120 воспроизведения.Модуль 110 формирования информации воспроизведения может быть сконфигурирован для получения от кодера дополнительной информации, включающей параметр объекта или пространственный параметр, а также для получения конфигурации воспроизведения или пользовательского управления из настройки устройства или интерфейса пользователя. Параметр объекта может соответствовать параметру, извлеченному в микшировании с понижением по меньшей мере одного сигнала объекта, и пространственный параметр может соответствовать параметру, извлеченному в микшировании с понижением по меньшей мере одного сигнала канала. Кроме того, информация о типе и характерная информация для каждого объекта могут включаться в дополнительную информацию. Информация о типе и характерная информация могут описывать название инструмента, имя исполнителя и так далее. Конфигурация воспроизведения может включать в себя положение динамика и окружающую информацию (виртуальное положение динамика), и пользовательское управление может соответствовать управляющей информации, введенной пользователем, чтобы управлять положениями объектов и усилениями объектов, и также может соответствовать управляющей информации, чтобы управлять конфигурацией воспроизведения. Между тем, конфигурация воспроизведения и пользовательское управление могут представляться в виде информации о микшировании, что не накладывает ограничение на настоящее изобретение.Модуль 110 формирования информации воспроизведения может быть сконфигурирован для формирования информации воспроизведения, используя информацию о микшировании (конфигурацию воспроизведения и пользовательское управление) и принятую дополнительную информацию. Модуль 120 воспроизведения может конфигурироваться для формирования многоканального параметра, используя информацию воспроизведения, если не передается микширование с понижением аудиосигнала (сокращенно «сигнал, микшированный с понижением»), и формирования многоканальных сигналов, используя информацию воспроизведения и сигнал, микшированный с понижением, если передается микширование с понижением аудиосигнала.Рендерер 110a может быть сконфигурирован для формирования многоканальных сигналов, используя информацию о микшировании (конфигурацию воспроизведения и пользовательское управление) и принятую дополнительную информацию. Синтез 120a может быть сконфигурирован для синтеза многоканальных сигналов, используя многоканальные сигналы, сформированные рендерером 110a.Как излагалось ранее, декодер может воспроизводить сигнал, микшированный с понижением, на основе конфигурации воспроизведения и пользовательского управления. Между тем, чтобы управлять отдельными сигналами объектов, декодер может получить параметр объекта в качестве дополнительной информации и управлять панорамированием объекта и усилением объекта на основе переданного параметра объекта.1. Управление усилением и панорамированием сигналов объектовМогут предоставляться изменяемые способы для управления отдельными сигналами объектов. Во-первых, если декодер получает параметр объекта и формирует отдельные сигналы объектов с использованием параметра объекта, то можно управлять отдельными сигналами объектов на основании информации о микшировании (конфигурации воспроизведения, уровня объекта и т.д.).Во-вторых, если декодер формирует многоканальный параметр для ввода в многоканальный декодер, то многоканальный декодер может раскладывать сигнал, микшированный с понижением, принятый от кодера, используя многоканальный параметр. Вышеупомянутый второй способ может классифицироваться на три типа схем. В частности, могут предоставляться 1) использование традиционного многоканального декодера, 2) изменение многоканального декодера, 3) обработка микширования с понижением аудиосигналов перед введением в многоканальный декодер. Традиционный многоканальный декодер может соответствовать канально-ориентированному пространственному звуковому кодированию (например, декодеру MPEG Surround), что не накладывает ограничение на настоящее изобретение. Подробности трех типов схем будут объясняться ниже.1.1 Использование многоканального декодераПервая схема может использовать традиционный многоканальный декодер как есть, без изменения многоканального декодера. Сначала случай использования ADG (произвольное усиление сигнала, микшированного с понижением) для управления усилениями объектов и случай использования конфигурации 5-2-5 для управления панорамированием объекта объяснен ниже со ссылкой на Фиг.2. Далее, случай связи с модулем повторного микширования сцены объяснен ниже со ссылкой на Фиг.3.Фиг.2 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему первой схеме. Согласно Фиг.2 устройство 200 для обработки аудиосигнала (в дальнейшем просто «декодер 200») может включать в себя модуль 210 формирования информации и многоканальный декодер 230. Модуль 210 формирования информации может получать дополнительную информацию, включающую параметр объекта, от кодера и информацию о микшировании из интерфейса пользователя и может формировать многоканальный параметр, включающий произвольное усиление сигнала, микшированного с понижением, или усиление изменения усиления (в дальнейшем просто «ADG»). ADG может описывать отношение первого коэффициента усиления, оцененного на основе информации о микшировании и информации об объекте, ко второму коэффициенту усиления, оцененному на основе информации об объекте. В частности, модуль 210 формирования информации может формировать ADG, только если сигнал, микшированный с понижением, соответствует монофоническому сигналу. Многоканальный декодер 230 может получать микширование с понижением аудиосигнала от кодера и многоканальный параметр от модуля 210 формирования информации и может формировать многоканальный выходной сигнал, используя сигнал, микшированный с понижением, и многоканальный параметр.Многоканальный параметр может включать в себя разницу уровней каналов (в дальнейшем сокращенно «CLD»), межканальную корреляцию (в дальнейшем сокращенно «ICC»), коэффициент предсказания канала (в дальнейшем сокращенно «CPC»).Так как CLD, ICC и CPC описывают разницу интенсивности или корреляцию между двумя каналами, они предназначены для управления панорамированием и корреляцией объекта. Можно управлять положениями объекта и диффузностью (звучностью) объекта, используя CLD, ICC и т.д. Между тем, CLD описывает относительную разницу уровней вместо абсолютного уровня, и энергия двух разделенных каналов сохраняется. Поэтому нельзя управлять усилениями объектов путем манипулирования CLD и т.д. Другими словами, конкретный объект не может быть приглушен или увеличен по громкости с использованием CLD и т.д.Кроме того, ADG описывает зависимое от времени и частоты усиление для управления поправочным коэффициентом с помощью пользователя. Если этот поправочный коэффициент применяется, можно управлять изменением сигнала, микшированного с понижением, перед многоканальным разложением. Поэтому, если параметр ADG принимается от модуля 210 формирования информации, многоканальный декодер 230 может управляться усилениями объектов с конкретным временем и частотой, используя параметр ADG.Случай, когда принятый стереофонический сигнал, микшированный с понижением, выводится как стереоканал, может задаваться следующей формулой 1.[формула 1]где x[] — входные каналы, y[] — выходные каналы, gx — усиления и wxx — вес.Необходимо контролировать перекрестную связь между левым каналом и правым каналом для панорамирования объекта. В частности, часть левого канала в сигнале, микшированном с понижением, может выводиться как правый канал выходного сигнала, часть правого канала в сигнале, микшированном с понижением, может выводиться как левый канал выходного сигнала. В формуле 1 w12 и w21 могут быть перекрестными компонентами.Вышеупомянутый случай соответствует конфигурации 2-2-2, которая означает 2-канальный ввод, 2-канальную передачу и 2-канальный выход. Чтобы выполнить конфигурацию 2-2-2, может использоваться конфигурация 5-2-5 (2-канальный ввод, 5-канальная передача и 2-канальный выход) в традиционном канально-ориентированном пространственном звуковом кодировании (например, MPEG Surround). Сначала, чтобы вывести 2 канала для конфигурации 2-2-2, некоторый канал из 5 выходных каналов в конфигурации 5-2-5 может быть установлен в заблокированный канал (ложный канал). Чтобы получить перекрестную связь между 2 переданными каналами и 2 выходными каналами, могут регулироваться вышеупомянутые CLD и CPC. Коэффициент усиления gx в формуле (1) получается с использованием вышеупомянутого ADG, и весовой коэффициент w11~w22 в формуле (1) получается с использованием CLD и CPC.В реализации конфигурации 2-2-2 с использованием конфигурации 5-2-5, чтобы уменьшить сложность, может применяться режим по умолчанию из традиционного пространственного аудиокодирования. Поскольку характеристика CLD по умолчанию предполагается для вывода 2 каналов, можно уменьшить объем вычислений, если применяется CLD по умолчанию. В частности, поскольку не нужно синтезировать ложный канал, можно значительно уменьшить объем вычислений. Поэтому применение режима по умолчанию является правильным. В частности, для декодирования используется только CLD по умолчанию из 3 CLD (соответствующих 0, 1 и 2 в стандарте MPEG Surround). С другой стороны, 4 CLD из левого канала, правого канала и центрального канала (соответствующие 3, 4, 5 и 6 в стандарте MPEG Surround) и 2 ADG (соответствующие 7 и 8 в стандарте MPEG Surround) формируются для управления объектом. В этом случае CLD, соответствующие 3 и 5, которые описывают разницу уровней каналов между левым каналом плюс правым каналом и центральным каналом ((l+r)/c), правильно установить в 150 дБ (почти бесконечным), чтобы приглушить центральный канал. И чтобы реализовать перекрестную связь, может выполняться основанное на энергии разложение или основанное на предсказании разложение, которое вызывается, если режим TTT («bsTttModeLow» в стандарте MPEG Surround) соответствует основанному на энергии режиму (с вычитанием, задействована совместимость матриц) (3-й режим) или режиму предсказания (1-й режим или 2-й режим).Фиг.3 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему первой схеме. Согласно Фиг.3 устройство 300 для обработки аудиосигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения (в дальнейшем просто декодер 300) может включать в себя модуль 310 формирования информации, модуль 320 воспроизведения сцены, многоканальный декодер 330 и модуль 350 повторного микширования сцены.Модуль 310 формирования информации может быть сконфигурирован для получения дополнительной информации, включающей параметр объекта от кодера, если сигнал, микшированный с понижением, соответствует сигналу моноканала (то есть количество каналов микширования с понижением равно «1»), может получать информацию о микшировании из интерфейса пользователя и может формировать многоканальный параметр, используя дополнительную информацию и информацию о микшировании. Количество каналов микширования с понижением может оцениваться на основе информации флажка, включенной в дополнительную информацию, а также самого сигнала, микшированного с понижением, и выбора пользователя. Модуль 310 формирования информации может иметь такую же конфигурацию, как и упомянутый выше модуль 210 формирования информации. Многоканальный параметр вводится в многоканальный декодер 330, многоканальный декодер 330 может иметь такую же конфигурацию, как и упомянутый выше многоканальный декодер 230.Модуль 320 воспроизведения сцены может быть сконфигурирован для получения дополнительной информации, включающей параметр объекта от кодера, если сигнал, микшированный с понижением, соответствует сигналу не моноканала (то есть количество каналов микширования с понижением больше «2»), может получать информацию о микшировании из интерфейса пользователя и может формировать параметр повторного микширования, используя дополнительную информацию и информацию о микшировании. Параметр повторного микширования соответствует параметру, чтобы повторно микшировать стереоканал и сформировать более чем 2-канальные результаты. Параметр повторного микширования вводится в модуль 350 повторного микширования сцены. Модуль 350 повторного микширования сцены может быть сконфигурирован для повторного микширования сигнала, микшированного с понижением, с использованием параметра повторного микширования, если сигнал, микшированный с понижением, является более чем 2-канальным сигналом.Вкратце, два тракта могли бы рассматриваться в качестве отдельных реализаций для отдельных применений в декодере 300.1.2 Изменение многоканального декодераВторая схема может изменять традиционный многоканальный декодер. Сначала ниже поясняется случай использования виртуального выхода для управления усилениями объектов и случай изменения настройки устройства для управления панорамированием объекта со ссылкой на Фиг.4. Далее поясняется случай выполнения функциональности TBT(2×2) в многоканальном декодере со ссылкой на Фиг.5.Фиг.4 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему второй схеме. Согласно Фиг.4 устройство 400 для обработки аудиосигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему второй схеме (в дальнейшем просто «декодер 400»), может включать в себя модуль 410 формирования информации, внутренний многоканальный синтез 420 и выходной модуль 430 преобразования. Внутренний многоканальный синтез 420 и выходной модуль 430 преобразования могут включаться в модуль синтеза.Модуль 410 формирования информации может быть сконфигурирован для получения дополнительной информации, включающей параметр объекта от кодера и параметр обработки микширования с понижением из интерфейса пользователя. И модуль 410 формирования информации может быть сконфигурирован для формирования многоканального параметра и информации о настройке устройства, используя дополнительную информацию и информацию о микшировании. Многоканальный параметр может иметь ту же конфигурацию, что и упомянутый выше многоканальный параметр. Поэтому подробности многоканального параметра в нижеследующем описании будут пропущены. Информация о настройке устройства может соответствовать параметризованной HRTF для бинауральной обработки, которая будет объясняться в описании «1.2.2 Использование информации о настройке устройства».Внутренний многоканальный синтез 420 может быть сконфигурирован для получения многоканального параметра и информации о настройке устройства от модуля 410 формирования параметров и сигнала, микшированного с понижением, от кодера. Внутренний многоканальный синтез 420 может быть сконфигурирован для формирования временного многоканального выхода, включающего виртуальный выход, который будет объясняться в описании «1.2.1 Использование виртуального выхода».1.2.1 Использование виртуального выходаПоскольку многоканальный параметр (например, CLD) может управлять панорамированием объекта, сложно управлять усилением объекта, а также панорамированием объекта с помощью традиционного многоканального декодера.Между тем, чтобы управлять усилением объекта, декодер 400 (в особенности внутренний многоканальный синтез 420) может преобразовать относительную энергию объекта в виртуальный канал (например, центральный канал). Относительная энергия объекта соответствует энергии, которую нужно уменьшить. Например, чтобы приглушить некоторый объект, декодер 400 может преобразовать более 99,9% энергии объекта в виртуальный канал. Затем декодер 400 (в особенности выходной модуль 430 преобразования) не выводит виртуальный канал, в который преобразуется остальная энергия объекта. В заключение, если больше 99,9% объекта преобразуется в виртуальный канал, который не выводится, нужный объект может быть практически приглушен.1.2.2 Использование информации о настройке устройстваДекодер 400 может приспосабливать информацию о настройке устройства, чтобы управлять панорамированием объекта и усилением объекта. Например, декодер может быть сконфигурирован для формирования параметризованной HRTF для бинауральной обработки в стандарте MPEG Surround. Параметризованная HRTF может быть переменной в соответствии с настройкой устройства. Можно предположить, что сигналы объектов могут управляться в соответствии со следующей формулой 2.[формула 2]где objk — сигналы объектов, Lnew и Rnew — нужный стереофонический сигнал и ak и bk — коэффициенты для управления объектом.Информация объекта о сигналах objk объектов может оцениваться из параметра объекта, включенного в переданную дополнительную информацию. Коэффициенты ak, bk, которые задаются в соответствии с усилением объекта и панорамированием объекта, могут оцениваться из информации о микшировании. Нужные усиление объекта и панорамирование объекта могут регулироваться с использованием коэффициентов ak, bk.Коэффициенты ak, bk могут устанавливаться для соответствия параметру HRTF для бинауральной обработки, которая будет подробно объясняться ниже.В стандарте MPEG Surround (конфигурация 5-1-51) (из документа ISO/IEC FDIS 23003-1:2006(E), Information Technology — MPEG Audio Technologies — Part1: MPEG Surround) бинауральная обработка происходит следующим образом.[формула 3]где yB — выход, матрица H — матрица преобразования для бинауральной обработки.[формула 4]Элементы матрицы H задаются следующим образом:[формула 5][формула 6][формула 7]1.2.3 Выполнение функциональности TBT (2×2) в многоканальном декодереФиг.5 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему второй схеме. Фиг.5 — типовая блок-схема функциональности TBT в многоканальном декодере. Согласно Фиг.5 модуль 510 TBT может быть сконфигурирован для получения входных сигналов и управляющей информации TBT и для формирования выходных сигналов. Модуль 510 TBT может включаться в декодер 200 из Фиг.2 (или, в частности, в многоканальный декодер 230). Многоканальный декодер 230 может быть реализован в соответствии со стандартом MPEG Surround, что не накладывает ограничение на настоящее изобретение.[формула 9]где x — входные каналы, y — выходные каналы и w — вес.Выход y1 может соответствовать сочетанию входа x1 из сигнала, микшированного с понижением, умноженного на первый коэффициент w11 усиления, и входа x2, умноженного на второй коэффициент w12 усиления.Управляющая информация TBT, введенная в модуль 510 TBT, включает в себя элементы, которые могут составлять вес w (w11, w12, w21, w22).В стандарте MPEG Surround модуль OTT (Один-в-Два) и модуль TTT (Два-в-Три) не являются подходящими для повторного микширования входного сигнала, хотя модуль OTT и модуль TTT могут раскладывать входной сигнал.Чтобы повторно микшировать входной сигнал, может предоставляться модуль 510 TBT (2×2) (в дальнейшем сокращенно «модуль 510 TBT»). Модуль 510 TBT может быть сконфигурирован для получения стереофонического сигнала и вывода повторно микшированного стереофонического сигнала. Вес w может формироваться с использованием CLD и ICC.Если элемент w11~w22 веса передается в качестве управляющей информации TBT, то декодер может управлять усилением объекта, а также панорамированием объекта, используя принятый элемент веса. В передаче элемента w веса может предоставляться изменяющаяся схема. Сначала управляющая информация TBT включает в себя перекрестный член наподобие w12 и w21. Во-вторых, управляющая информация TBT не включает в себя перекрестный член наподобие w12 и w21. В-третьих, количество членов в управляющей информации TBT адаптивно меняется.Сначала нужно принять перекрестный член наподобие w12 и w21, чтобы управлять панорамированием объекта, когда левый сигнал входного канала идет в правый сигнал выходного канала. В случае N входных каналов и M выходных каналов члены, количество которых равно N×M, могут передаваться в качестве управляющей информации TBT. Члены могут квантоваться на основе таблицы квантования параметров CLD, представленной в MPEG Surround, что не накладывает ограничение на настоящее изобретение.Во-вторых, пока левый объект сдвигается в правое положение (т.е. когда левый объект перемещается в более левое положение или левое положение рядом с центральным положением, или когда регулируется только уровень объекта), не нужно использовать перекрестный член. В этом случае осуществляется передача корректным образом, без перекрестного члена. В случае N входных каналов и M выходных каналов может передаваться N членов.В-третьих, количество управляющей информации TBT адаптивно меняется в соответствии с потребностью в перекрестном члене, чтобы уменьшить скорость передачи битов управляющей информации TBT. Информация флажка «cross_flag», указывающая, имеется ли перекрестный член, задается для передачи в качестве управляющей информации TBT. Значение информации флажка «cross_flag» показывается в следующей таблице 1.

Таблица 1Значение cross_flag

cross_flag

Значение

0

Нет перекрестного члена (включает только неперекрестный член)(присутствуют только w11 и w22)

1

Включает в себя перекрестный член(присутствуют w11, w12, w21 и w22)

Если «cross_flag» равен 0, то управляющая информация TBT не включает в себя перекрестный член, присутствует только неперекрестный член наподобие w11 и w22. В противном случае («cross_flag» равен 1) управляющая информация TBT включает в себя перекрестный член.Кроме того, информация флажка «reverse_flag», указывающая, имеется ли перекрестный член или неперекрестный член, задается для передачи в качестве управляющей информации TBT. Значение информации флажка «reverse_flag» показывается в следующей таблице 2.

Таблица 2Значение reverse_flag

reverse_flag

Значение

0

Нет перекрестного члена (включает только неперекрестный член)(присутствуют только w11 и w22)

1

Только перекрестный член(присутствуют только w12 и w21)

Если «reverse_flag» равен 0, то управляющая информация TBT не включает в себя перекрестный член, присутствует только неперекрестный член наподобие w11 и w22. В противном случае («reverse_flag» равен 1) управляющая информация TBT включает в себя только перекрестный член.Более того, информация флажка «side_flag», указывающая, имеется ли перекрестный член и неперекрестный член, задается для передачи в качестве управляющей информации TBT. Значение информации флажка «side_flag» показывается в следующей таблице 3.

Таблица 3Значение side_flag

side_flag

Значение

0

Нет перекрестного члена (включает только неперекрестный член)(присутствуют только w11 и w22)

1

Включает в себя перекрестный член(присутствуют w11, w12, w21 и w22)

2

Противоположное(присутствуют только w12 и w21)

Поскольку таблица 3 соответствует сочетанию таблицы 1 и таблицы 2, подробности таблицы 3 будут пропущены.1.2.4 Выполнение функциональности TBT (2×2) в многоканальном декодере путем изменения стереофонического декодераСлучай «1.2.2 Использование информации о настройке устройства» может выполняться без изменения стереофонического декодера. Ниже со ссылкой на Фиг.6 показано выполнение функциональности TBT путем изменения стереофонического декодера, применяемого в декодере MPEG Surround.Фиг.6 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему второй схеме. В частности, устройство 630 для обработки аудиосигнала, показанное на Фиг.6, может соответствовать бинауральному декодеру, включенному в многоканальный декодер 230 из Фиг.2, или модулю синтеза из Фиг.4, что не накладывает ограничение на настоящее изобретение.Устройство 630 для обработки аудиосигнала (в дальнейшем «бинауральный декодер 630») может включать в себя анализ 632 QMF, преобразование 634 параметров, пространственный синтез 636 и синтез 638 QMF. Элементы бинаурального декодера 630 могут иметь ту же конфигурацию, что и у бинаурального декодера MPEG Surround по стандарту MPEG Surround. Например, пространственный синтез 636 может быть сконфигурирован состоящим из 1 матрицы 2×2 (фильтр), в соответствии с формулой 10:[формула 10]причем y0 являются входными каналами области QMF, а yB являются бинауральными выходными каналами, k представляет индекс канала гибридной QMF, и i — индекс отвода в фильтре HRTF, и n — индекс интервала QMF. Бинауральный декодер 630 может быть сконфигурирован для выполнения вышеупомянутой функциональности, описанной в подпункте «1.2.2 Использование информации о настройке устройства». Однако элементы hij могут быть сформированы с использованием многоканального параметра и информации о микшировании вместо многоканального параметра и параметра HRTF. В этом случае бинауральный декодер 600 может выполнять функциональность модуля 510 TBT на Фиг.5. Подробности элементов бинаурального декодера 630 будут пропущены.Бинауральный декодер 630 может работать в соответствии с информацией флажка «binaural_flag». В частности, бинауральный декодер 630 может обходиться, если информация флажка binaural_flag равна «0», в противном случае (binaural_flag равен «1») бинауральный декодер 630 может работать следующим образом.

Таблица 4Значение binaural_flag

binaural_flag

Значение

0

Не бинауральный режим (бинауральный декодер отключен)

1

бинауральный режим (бинауральный декодер включен)

1.3 Обработка микширования с понижением аудиосигналов перед вводом в многоканальный декодерПервая схема использования традиционного многоканального декодера объяснена в подпункте «1.1», вторая схема изменения многоканального декодера объяснена в подпункте «1.2». Третья схема обработки микширования с понижением аудиосигналов перед вводом в многоканальный декодер будет объясняться ниже.Фиг.7 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему третьей схеме. Фиг.8 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, соответствующему третьей схеме. Согласно Фиг.7 устройство 700 для обработки аудиосигнала (в дальнейшем просто «декодер 700») может включать в себя модуль 710 формирования информации, модуль 720 обработки микширования с понижением и многоканальный декодер 730. Согласно Фиг.8 устройство 800 для обработки аудиосигнала (в дальнейшем просто «декодер 800») может включать в себя модуль 810 формирования информации и модуль 840 многоканального синтеза, имеющий многоканальный декодер 830. Декодер 800 может быть другой особенностью декодера 700. Другими словами, модуль 810 формирования информации имеет такую же конфигурацию, как и модуль 710 формирования информации, многоканальный декодер 830 имеет такую же конфигурацию, как и многоканальный декодер 730, и модуль 840 многоканального синтеза может иметь такую же конфигурацию, как модуль 720 обработки микширования с понижением и многоканальный модуль 730. Поэтому элементы декодера 700 будут объясняться подробно, а подробности элементов декодера 800 будут пропущены.Модуль 710 формирования информации может быть сконфигурирован для получения дополнительной информации, включающей параметр объекта от кодера и информацию о микшировании из интерфейса пользователя, и для формирования многоканального параметра для вывода в многоканальный декодер 730. С этой точки зрения модуль 710 формирования информации имеет ту же конфигурацию, что и упомянутый выше модуль 210 формирования информации из Фиг.2. Параметр обработки микширования с понижением может соответствовать параметру для управления усилением объекта и панорамированием объекта. Например, можно изменить либо положение объекта, либо усиление объекта, если сигнал объекта находится в левом канале и правом канале. Также можно воспроизвести сигнал объекта, который должен находиться в противоположном положении, если сигнал объекта находится только в одном из левого канала и правого канала. Чтобы эти случаи выполнялись, модуль 720 обработки микширования с понижением может быть модулем TBT (матричная операция 2×2). Если модуль 710 формирования информации может быть сконфигурирован для формирования ADG, описанного со ссылкой на Фиг.2, чтобы управлять усилением объекта, то параметр обработки микширования с понижением может включать в себя параметр для управления панорамированием объекта, а не усилением объекта.Кроме того, модуль 710 формирования информации может быть сконфигурирован для получения информации HRTF из базы данных HRTF и для формирования дополнительного многоканального параметра, включающего параметр HRTF, для ввода в многоканальный декодер 730. В этом случае модуль 710 формирования информации может формировать многоканальный параметр и дополнительный многоканальный параметр в той же области поддиапазона и передавать их синхронно друг с другом многоканальному декодеру 730. Дополнительный многоканальный параметр, включающий в себя параметр HRTF, будет объясняться подробно в подпункте «3. Обработка в бинауральном режиме».Модуль 720 обработки микширования с понижением может быть сконфигурирован для получения микширования с понижением аудиосигнала от кодера и параметра обработки микширования с понижением от модуля 710 формирования информации и для разложения сигнала области поддиапазона с использованием набора фильтров анализа поддиапазона. Модуль 720 обработки микширования с понижением может быть сконфигурирован для формирования обработанного сигнала, микшированного с понижением, с использованием сигнала, микшированного с понижением, и параметра обработки микширования с понижением. В этой обработке можно предварительно обработать сигнал, микшированный с понижением, чтобы управлять панорамированием объекта и усилением объекта. Обработанный сигнал, микшированный с понижением, может вводиться в многоканальный декодер 730 для разложения.Кроме того, обработанный сигнал, микшированный с понижением, с тем же успехом может выводиться и проигрываться через динамик. Чтобы напрямую вывести обработанный сигнал через динамики, модуль 720 обработки микширования с понижением может выполнить набор фильтров с синтезом, используя предложенный сигнал области поддиапазона, и вывести сигнал PCM временной области. Посредством выбора пользователя можно выбрать, выводить ли напрямую в виде сигнала PCM или вводить в многоканальный декодер.Многоканальный декодер 730 может быть сконфигурирован для формирования многоканального выходного сигнала с использованием обработанного сигнала, микшированного с понижением, и многоканального параметра. Многоканальный декодер 730 может ввести задержку, когда обработанный сигнал, микшированный с понижением, и многоканальный параметр вводятся в многоканальный декодер 730. Обработанный сигнал, микшированный с понижением, может быть синтезирован в частотной области (например, области QMF, области гибридной QMF и т.д.), а многоканальный параметр может быть синтезирован во временной области. В стандарте MPEG Surround вводятся задержка и синхронизация для связи с HE-AAC. Поэтому многоканальный декодер 730 может ввести задержку в соответствии со стандартом MPEG Surround.Конфигурация модуля 720 обработки микширования с понижением будет подробно объясняться со ссылкой на Фиг.9-Фиг.13.1.3.1 Общий случай и специальные случаи модуля обработки микширования с понижениемФиг.9 — типовая блок-схема для объяснения основной идеи модуля воспроизведения. Согласно Фиг.9 модуль 900 воспроизведения может быть сконфигурирован для формирования M выходных сигналов, используя N входных сигналов, конфигурацию воспроизведения и пользовательское управление. N входных сигналов могут соответствовать либо сигналам объектов, либо канальным сигналам. Кроме того, N входных сигналов могут соответствовать либо параметру объекта, либо многоканальному параметру. Конфигурация модуля 900 воспроизведения может быть реализована в одном из модуля 720 обработки микширования с понижением из Фиг.7, упомянутого выше модуля 120 воспроизведения из Фиг.1 и упомянутого выше рендерера 110a из Фиг.1, что не накладывает ограничение на настоящее изобретение.Если модуль 900 воспроизведения может быть сконфигурирован для непосредственного формирования M канальных сигналов, используя N сигналов объектов без суммирования отдельных сигналов объектов, соответствующих определенному каналу, то конфигурация модуля 900 воспроизведения может представляться следующей формулой 11.[формула 11]Ci — i-й канальный сигнал, Oj — j-й входной сигнал, и Rji — матрица, преобразующая j-й входной сигнал в i-й канал.Если матрица R разделяется на составляющую E энергии и составляющую декорреляции, то формула 11 может быть представлена следующим образом.[формула 12]Можно управлять положениями объекта, используя составляющую E энергии, и можно управлять диффузностью объекта, используя составляющую D декорреляции.Допуская, что вводится только i-й входной сигнал, который должен выводиться через j-й канал и k-й канал, формула 12 может представляться следующим образом.[формула 13]αj_i — часть усиления, преобразованная в j-й канал, βk_i — часть усиления, преобразованная в k-й канал, θ — уровень диффузности и D(oi) — декоррелированный результат.Допуская, что декорреляция пропускается, формула (13) может быть упрощена следующим образом.[формула 14]Если весовые значения для всех входов, преобразованных в определенный канал, оцениваются в соответствии с вышеизложенным способом, можно получить весовые значения для каждого канала с помощью следующего способа.1) Суммирование весовых значений для всех входов, преобразованных в определенный канал. Например, если вводится вход 1 O1 и вход 2 O2, и выходной канал соответствует левому каналу L, центральному каналу C и правому каналу R, то итоговые весовые значения αL(tot), αC(tot), αR(tot) могут быть получены следующим образом:[формула 15]где αL1 — весовое значение для входа 1, преобразованного в левый канал L, αC1 — весовое значение для входа 1, преобразованного в центральный канал C, αC2 — весовое значение для входа 2, преобразованного в центральный канал C, и αR2 — весовое значение для входа 2, преобразованного в правый канал R.В этом случае только вход 1 преобразуется в левый канал, только вход 2 преобразуется в правый канал, вход 1 и вход 2 преобразуются вместе в центральный канал.2) Суммирование весовых значений для всех входов, преобразованных в определенный канал, затем деление суммы на наиболее преобладающую пару каналов и преобразование декоррелированного сигнала в другой канал для эффекта окружающего звука. В этом случае преобладающая пара каналов может соответствовать левому каналу и центральному каналу, если определенный вход располагается в точке между левым и центральным каналом.3) Оценка весового значения наиболее преобладающего канала, отдавая ослабленный свернутый сигнал другому каналу, чье значение является относительной величиной оцененного весового значения.4) Использование весовых значений для каждой пары каналов, должным образом объединяя декоррелированный сигнал, затем задание дополнительной информации для каждого канала.1.3.2 Случай, когда модуль обработки микширования с понижением включает в себя участок микширования, соответствующий матрице 2×4Фиг.10A-10C — типовые блок-схемы первого варианта осуществления модуля обработки микширования с понижением, проиллюстрированного на Фиг.7. Как говорилось ранее, первый вариант осуществления модуля 720a микширования (в дальнейшем просто «модуль 720a обработки микширования с понижением») может быть реализацией модуля 900 воспроизведения.Во-первых, предполагая, что , формула 12 упрощается следующим образом.[формула 15]Модуль обработки микширования с понижением в соответствии с формулой 15 иллюстрируется на Фиг.10А. Обращаясь к Фиг.10А, модуль 720a обработки микширования с понижением может быть сконфигурирован для обхода входного сигнала в случае монофонического входного сигнала (m) и для обработки входного сигнала в случае стереофонического входного сигнала (L, R). Модуль 720a обработки микширования с понижением может включать в себя участок 722a декорреляции и участок 724a микширования. Участок 722a декорреляции имеет декоррелятор aD и декоррелятор bD, которые могут быть сконфигурированы для декорреляции входного сигнала. Участок 722a декорреляции может соответствовать матрице 2×2. Участок 724a микширования может быть сконфигурирован для преобразования входного сигнала и декоррелированного сигнала в каждый канал. Участок 724a микширования может соответствовать матрице 2×4.Во-вторых, предполагая, что и формула 12 упрощается следующим образом.[формула 15-2]Модуль обработки микширования с понижением в соответствии с формулой 15 иллюстрируется на Фиг.10B. Обращаясь к Фиг.10В, участок 722′ декорреляции, включающий два декоррелятора D1, D2, может быть сконфигурирован для формирования декоррелированных сигналов D1(a*O1+b*O2), D2(c*O1+d*O2).В-третьих, допуская, что , формула 12 упрощается следующим образом.[формула 15-3]Модуль обработки микширования с понижением в соответствии с формулой (15) иллюстрируется на Фиг.10C. Согласно Фиг.10C, участок 722» декорреляции, включающий два декоррелятора D1, D2, может быть сконфигурирован для формирования декоррелированных сигналов D1(O1), D2(O2).1.3.2 Случай, когда модуль обработки микширования с понижением включает в себя участок микширования, соответствующий матрице 2×3Формула (15) может представляться следующим образом:[формула 16]Матрица R является матрицей 2×3, матрица O является матрицей 3×1, и C является матрицей 2×1.Фиг.11 — типовая блок-схема второго варианта осуществления модуля обработки микширования с понижением, проиллюстрированного на Фиг.7. Как говорилось ранее, второй вариант осуществления модуля 720b обработки микширования с понижением (в дальнейшем просто «модуль 720b обработки микширования с понижением») может быть реализацией модуля 900 воспроизведения, как и модуль 720а обработки микширования с понижением. Обращаясь к Фиг.11А, модуль 720b обработки микширования с понижением может быть сконфигурирован для пропуска входного сигнала в случае монофонического входного сигнала (m) и для обработки входного сигнала в случае стереофонического входного сигнала (L, R). Модуль 720b обработки микширования с понижением может включать в себя участок 722b декорреляции и участок 724b микширования. Участок 722b декорреляции имеет декоррелятор D, который может быть сконфигурирован для декорреляции входного сигнала O1, O2 и вывода декоррелированного сигнала D(O1+O2). Участок 722b декорреляции может соответствовать матрице 1×2. Участок 724b микширования может быть сконфигурирован для преобразования входного сигнала и декоррелированного сигнала в каждый канал. Участок 724b микширования может соответствовать матрице 2×3, которая может быть показана как матрица R в формуле (16).Кроме того, участок 722b декорреляции может быть сконфигурирован для декорреляции разностного сигнала O1-O2 в качестве общего сигнала из двух входных сигналов O1, O2. Участок 724b микширования может быть сконфигурирован для преобразования входного сигнала и декоррелированного общего сигнала в каждый канал.1.3.3 Случай, когда модуль обработки микширования с понижением включает в себя участок микширования с несколькими матрицамиОпределенный сигнал объекта может быть слышимым как аналогичное ощущение без позиционирования в заданном положении, что может называться «пространственный звуковой сигнал». Например, аплодисменты или шумы концертного зала могут быть примером пространственного аудиосигнала. Пространственный звуковой сигнал нужно воспроизводить через все динамики. Если пространственный звуковой сигнал воспроизводится как один и тот же сигнал через все динамики, сложно ощутить «пространственность» сигнала из-за высокой внутренней корреляции (IC) сигнала. Поэтому имеется необходимость добавить коррелированный сигнал к сигналу каждого канального сигнала.Фиг.12 — типовая блок-схема третьего варианта осуществления модуля обработки микширования с понижением, проиллюстрированного на Фиг.7. Согласно фиг.12, третий вариант осуществления модуля 720с обработки микширования с понижением (в дальнейшем просто «модуль 720с обработки микширования с понижением») может быть сконфигурирован для формирования пространственного аудиосигнала с использованием входного сигнала Oi, который может включать в себя участок 722c декорреляции с N декорреляторами участок 724c микширования. Участок 722c декорреляции может иметь N декорреляторов D1, D2, …, DN, которые могут быть сконфигурированы для декорреляции входного сигнала Oi. Участок 724c микширования может иметь N матриц Rj, Rk, …, Rl, которые могут быть сконфигурированы для формирования выходных сигналов Cj, Ck, …, Cl с использованием входного сигнала Oi и декоррелированного сигнала DX(Oi). Матрица Rj может быть представлена в виде следующей формулы.[формула 17]Oi — i-й входной сигнал, Rj — матрица, преобразующая i-й входной сигнал Oi в j-й канал, и Cj_i — j-й выходной сигнал. Значение θj_i является коэффициентом декорреляции.Значение θj_i может оцениваться на основе ICC, включенной в многоканальный параметр. Кроме того, участок 724c микширования может формировать выходные сигналы на основе информации о пространственности, составляющей коэффициент θj_i декорреляции, принятый из интерфейса пользователя посредством модуля 710 формирования информации, что не накладывает ограничение на настоящее изобретение.Количество (N) декорреляторов может быть равно количеству выходных каналов. С другой стороны, декоррелированный сигнал может добавляться к выходным каналам, выбранным пользователем. Например, можно поместить некоторый пространственный звуковой сигнал слева, справа и по центру и вывести в виде пространственного аудиосигнала через динамик левого канала.1.3.4 Случай, когда модуль обработки микширования с понижением включает в себя дополнительный участок микшированияФиг.13 — типовая блок-схема четвертого варианта осуществления модуля обработки микширования с понижением, проиллюстрированного на Фиг.7. Четвертый вариант осуществления модуля 720d обработки микширования с понижением (в дальнейшем просто «модуль 720d обработки микширования с понижением») может быть сконфигурирован для обхода, если входной сигнал соответствует монофоническому сигналу (m). Модуль 720d обработки микширования с понижением включает в себя дополнительный участок 722d микширования, который может быть сконфигурирован для микширования стереофонического сигнала в монофонический сигнал, если входной сигнал соответствует стереофоническому сигналу. Дополнительный монофонический канал (m) микширования с понижением используется в качестве входных данных в многоканальный декодер 730. Многоканальный декодер 730 может управлять панорамированием объекта (в особенности наводкой) с использованием монофонического входного сигнала. В этом случае модуль 710 формирования информации может формировать многоканальный параметр на основе конфигурации 5-1-51 по стандарту MPEG Surround.Кроме того, если применяется усиление для монофонического сигнала, микшированного с понижением, например вышеупомянутое художественное усиление сигнала, микшированного с понижением, (ADG) из Фиг.2, то можно проще управлять панорамированием объекта и усилением объекта. ADG может формироваться с помощью модуля 710 формирования информации на основе информации о микшировании.2. Микширование с повышением канальных сигналов и управление сигналами объектовФиг.14 — типовая блок-схема структуры потока двоичных сигналов сжатого аудиосигнала согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг.15 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Обращаясь к части (а) Фиг.14, сигнал, микшированный с понижением, α, многоканальный параметр β и параметр γ объекта включаются в структуру потока двоичных сигналов. Многоканальный параметр β является параметром для разложения сигнала, микшированного с понижением. С другой стороны, параметр γ объекта является параметром для управления панорамированием объекта и усилением объекта. Согласно части (b) Фиг.14, сигнал, микшированный с понижением, α, параметр β’ по умолчанию и параметр γ объекта включаются в структуру потока двоичных сигналов. Параметр β’ по умолчанию может включать в себя предварительно установленную информацию для управления усилением объекта и панорамированием объекта. Предварительно установленная информация может соответствовать примеру, предложенному изготовителем кодера. Например, предварительно установленная информация может описывать, что сигнал гитары располагается в точке между левым и центром, и уровень гитары устанавливается в определенную громкость, и количество выходных каналов в это время устанавливается в определенный канал. В потоке двоичных сигналов может присутствовать параметр по умолчанию либо для каждого кадра, либо для заданного кадра. В потоке двоичных сигналов может присутствовать информация флажка, указывающая, отличается ли параметр по умолчанию для этого кадра от параметра по умолчанию у предыдущего кадра. Путем включения параметра по умолчанию в поток двоичных сигналов можно применить меньшую скорость передачи битов, чем дополнительная информация с параметром объекта, которая включается в поток двоичных сигналов. Кроме того, на Фиг.14 пропускается информация заголовка потока двоичных сигналов. Последовательность потока двоичных сигналов может быть перегруппирована.Согласно Фиг.15, устройство 1000 для обработки аудиосигнала в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения (в дальнейшем просто «декодер 1000») может включать в себя демультиплексор 1005 потока двоичных сигналов, модуль 1010 формирования информации, модуль 1020 обработки микширования с понижением и многоканальный декодер 1030. Демультиплексор 1005 может быть сконфигурирован для разделения мультиплексированного аудиосигнала на сигнал, микшированный с понижением, α, первый многоканальный параметр β и параметр γ объекта. Модуль 1010 формирования информации может быть сконфигурирован для формирования второго многоканального параметра с использованием параметра γ объекта и параметра обработки микширования с понижением. Параметр обработки микширования с понижением содержит информацию о режиме, указывающую, применяется ли первая многоканальная информация β к обработанному сигналу, микшированному с понижением. Информация о режиме может соответствовать информации для выбора пользователем. В соответствии с информацией о режиме модуль 1010 формирования информации решает, передавать ли первый многоканальный параметр β или второй многоканальный параметр.Модуль 1020 обработки микширования с понижением может быть сконфигурирован для определения схемы обработки в соответствии с информацией о режиме, включенной в информацию о микшировании. Кроме того, модуль 1020 обработки микширования с понижением может быть сконфигурирован для обработки сигнала, микшированного с понижением, α в соответствии с определенной схемой обработки. Затем модуль 1020 обработки микширования с понижением передает обработанный сигнал, микшированный с понижением, многоканальному декодеру 1030.Многоканальный декодер 1030 может быть сконфигурирован для получения либо первого многоканального параметра β, либо второго многоканального параметра. Если параметр β’ по умолчанию включается в поток двоичных сигналов, то многоканальный декодер 1030 может использовать параметр β’ по умолчанию вместо многоканального параметра β.Тогда многоканальный декодер 1030 может быть сконфигурирован для формирования многоканального выходного сигнала с использованием обработанного сигнала, микшированного с понижением, и принятого многоканального параметра. Многоканальный декодер 1030 может иметь ту же конфигурацию, что и упомянутый выше многоканальный декодер 730, что не накладывает ограничение на настоящее изобретение.3. Бинауральная обработкаМногоканальный декодер может работать в бинауральном режиме. Этот дает возможность многоканального ощущения через наушники посредством фильтрации с функцией моделирования восприятия звука (HRTF). Для стороны бинаурального декодирования сигнал, микшированный с понижением, и многоканальные параметры используются в сочетании с фильтрами HRTF, добавленными к декодеру.Фиг.16 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно Фиг.16 устройство для обработки аудиосигнала в соответствии с третьим вариантом осуществления (в дальнейшем просто «декодер 1100») может содержать модуль 1110 формирования информации, модуль 1120 обработки микширования с понижением и многоканальный декодер 1130 с участком 1130a согласования синхронизации.Модуль 1110 формирования информации может иметь ту же конфигурацию, что и модуль 710 формирования информации из Фиг.7, с формированием динамической HRTF. Модуль 1120 обработки микширования с понижением может иметь ту же конфигурацию, что и модуль 720 обработки микширования с понижением из Фиг.7. Как и предшествующие элементы, многоканальный декодер 1130, за исключением участка 1130a согласования синхронизации, является таким же случаем упомянутых выше элементов. Поэтому подробности модуля 1110 формирования информации, модуля 1120 обработки микширования с понижением и многоканального декодера 1130 будут пропущены.Динамическая HRTF описывает связь между сигналами объектов и сигналами виртуального динамика, соответствующими азимутальному углу и углу возвышения HRTF, что является зависящей от времени информацией в соответствии с пользовательским управлением в режиме реального времени.Динамическая HRTF может соответствовать одному из коэффициентов самого фильтра HRTF, информации о параметризованном коэффициенте и индексной информации, если многоканальный декодер содержит весь набор фильтров HRTF.Существует необходимость согласовать информацию о динамической HRTF с кадром сигнала, микшированного с понижением, независимо от вида динамической HRTF. Чтобы согласовать информацию HRTF с сигналом, микшированным с понижением, можно предоставить три типа схем, а именно:1) Вставка разметочной информации в каждую информацию HRTF и потоковый сигнал, микшированный с понижением, затем согласование HRTF с потоковым сигналом, микшированным с понижением, на основе вставленной разметочной информации. В этой схеме характерно, что разметочная информация может включаться во вспомогательное поле в стандарте MPEG Surround. Разметочная информация может представляться в виде информации о времени, информации о счетчике, индексной информации и т.д.2) Вставка информации HRTF в кадр потока двоичных сигналов. В этой схеме можно задать информацию о режиме, указывающую, соответствует ли текущий кадр режиму по умолчанию. Если применяется режим по умолчанию, который описывает информацию HRTF текущего кадра, идентичную информации HRTF предыдущего кадра, то можно уменьшить скорости передачи битов у информации HRTF.2-1) Кроме того, можно определить информацию передачи, указывающую, передана ли уже информация HRTF текущего кадра. Если применяется информация передачи, которая описывает информацию HRTF текущего кадра, идентичную переданной информации HRTF кадра, то также можно уменьшить скорости передачи битов у информации HRTF.3) Передача нескольких информаций HRTF заранее, затем передача идентифицирующей информации, указывающей, какая HRTF среди переданных информаций HRTF на каждый кадр.Кроме того, если неожиданно меняется коэффициент HRTF, то может формироваться искажение. Чтобы уменьшить это искажение, нужно выполнить сглаживание коэффициента или воспроизведенного сигнала.4. ВоспроизведениеФиг.17 — типовая блок-схема устройства для обработки аудиосигнала согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 1200 для обработки аудиосигнала в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения (в дальнейшем просто «процессор 1200») может содержать кодер 1210 на кодирующей стороне 1200A и модуль 1220 воспроизведения и модуль 1230 синтеза на декодирующей стороне 1200B. Кодер 1210 может быть сконфигурирован для получения многоканального сигнала объекта и формирования микширования с понижением аудиосигнала и дополнительной информации. Модуль 1220 воспроизведения может быть сконфигурирован для получения дополнительной информации от кодера 1210, конфигурации воспроизведения и пользовательского управления из настройки устройства или интерфейса пользователя и формирования информации воспроизведения с использованием дополнительной информации, конфигурации воспроизведения и пользовательского управления. Модуль 1230 синтеза может быть сконфигурирован для синтеза многоканального выходного сигнала с использованием информации воспроизведения и принятого сигнала, микшированного с понижением, от кодера 1210.4.1 Применение режима эффектовРежим эффектов является режимом для повторно микшированного или восстановленного сигнала. Например, могут присутствовать «живой» режим, «клубный» режим, режим «караоке» и т.д. Информация о режиме эффектов может соответствовать набору параметров микширования, сформированному изготовителем, другим пользователем и т.д. Если применяется информация о режиме эффектов, конечному пользователю не нужно в полной мере управлять панорамированием объекта и усилением объекта, так как пользователь может выбрать одну из заранее установленных информаций о режиме эффектов.Могут выделяться два способа формирования информации о режиме эффектов. Во-первых, можно, чтобы информация о режиме эффектов формировалась кодером 1200A и передавалась к декодеру 1200B. Во-вторых, информация о режиме эффектов может формироваться автоматически на декодирующей стороне. Подробности двух способов будут описываться ниже.4.1.1 Передача информации о режиме эффектов декодирующей сторонеИнформация о режиме эффектов может формироваться изготовителем на кодере 1200A. В соответствии с этим способом декодер 1200B может быть сконфигурирован для получения дополнительной информации, включающей информацию о режиме эффектов, и вывода интерфейса пользователя, с помощью которого пользователь может выбрать одну из информаций о режиме эффектов. Декодер 1200B может быть сконфигурирован для формирования выходного канала на основе выбранной информации о режиме эффектов.Кроме того, слушателю неприемлемо услышать сигнал, микшированный с понижением, как есть, если кодер 1200A микширует с понижением сигнал, чтобы поднять качество сигналов объектов. Однако, если информация о режиме эффектов применяется в декодере 1200B, можно воспроизвести сигнал, микшированный с понижением, с максимальным качеством.4.1.2 Формирование информации о режиме эффектов на декодирующей сторонеИнформация о режиме эффектов может формироваться на декодере 1200B. Декодер 1200B может быть сконфигурирован для поиска подходящих информаций о режиме эффектов для сигнала, микшированного с понижением. Тогда декодер 1200B может быть сконфигурирован для самостоятельного выбора одного из найденных режимов эффектов (режим автоматической регулировки) или предоставления пользователю возможности выбрать один из них (режим выбора пользователя). Далее, декодер 1200B может быть сконфигурирован для получения информации об объекте (количество объектов, названия инструментов и т.д.), включенной в дополнительную информацию, и управления объектом на основе выбранной информации о режиме эффектов и информации об объекте.Кроме того, можно управлять похожими объектами в общей массе. Например, связанные с ритмом инструменты могут быть похожими объектами в случае «режима ощущения ритма». Управление в общей массе означает управление каждым объектом одновременно, а не управление объектам с использованием одинакового параметра.Кроме того, можно управлять объектом на основе настройки декодера и окружения устройства (включая то, используются ли наушники или динамики). Например, если настройка громкости у устройства низкая, то может подчеркиваться объект, соответствующий основной мелодии, если настройка громкости у устройства высокая, то может подавляться объект, соответствующий основной мелодии.4.2 Тип объекта входного сигнала на кодирующей сторонеВходной сигнал, введенный в кодер 1200A, может классифицироваться на три типа следующим образом.1) Монофонический объект (объект монофонического канала)Монофонический объект является наиболее общим типом объекта. Можно синтезировать внутренний сигнал, микшированный с понижением, путем простого суммирования объектов. Также можно синтезировать внутренний сигнал, микшированный с понижением, с использованием усиления объекта и панорамирования объекта, которые могут быть одним из пользовательского управления и предоставленной информации. В формировании внутреннего сигнала, микшированного с понижением, также можно сформировать информацию воспроизведения, используя по меньшей мере одно из характеристики объекта, ввода пользователя и предоставленной вместе с объектом информации.Если присутствует внешний сигнал, микшированный с понижением, то можно извлечь и передать информацию, указывающую связь между внешним сигналом, микшированным с понижением, и объектом.2) Стереофонический объект (объект стереофонического канала)Можно синтезировать внутренний сигнал, микшированный с понижением, путем простого суммирования объектов, как в случае упомянутого выше монофонического объекта. Также можно синтезировать внутренний сигнал, микшированный с понижением, с использованием усиления объекта и панорамирования объекта, которые могут быть одним из пользовательского управления и предоставленной информации. Если сигнал, микшированный с понижением, соответствует монофоническому сигналу, то можно, чтобы кодер 1200A использовал объект, преобразованный в монофонический сигнал, для формирования сигнала, микшированного с понижением. В этом случае можно извлечь и передать информацию, ассоциированную с объектом (например, информацию о панорамировании в каждой частотно-временной области), при преобразовании в монофонический сигнал. Как и у предшествующего монофонического объекта, в формировании внутреннего сигнала, микшированного с понижением, также можно сформировать информацию воспроизведения, используя по меньшей мере одно из характеристики объекта, ввода пользователя и предоставленной вместе с объектом информации. Как и у предшествующего монофонического объекта, если присутствует внешний сигнал, микшированный с понижением, то можно извлечь и передать информацию, указывающую связь между внешним сигналом, микшированным с понижением, и объектом.3) Многоканальный объектВ случае многоканального объекта можно выполнить упомянутый выше способ, описанный с монофоническим объектом и стереофоническим объектом. Кроме того, можно ввести многоканальный объект в качестве вида MPEG Surround. В этом случае можно сформировать основанное на объекте микширование с понижением (например, микширование с понижением SAOC), используя канал микширования с понижением объекта, и использовать многоканальную информацию (например, пространственную информацию в MPEG Surround) для формирования многоканальной информации и информации воспроизведения. Поэтому можно уменьшить объем вычислений, так как многоканальный объект, присутствующий в виде MPEG Surround, не нужно декодировать и кодировать с использованием объектно-ориентированного кодера (например, кодера SAOC). Если микширование с понижением объекта соответствует стереофоническому, и микширование с понижением (например, микширование с понижением SAOC) в этом случае соответствует монофоническому, то можно применить вышеупомянутый способ, описанный со стереофоническим объектом.4) Схема передачи для переменного типа объектаКак отмечено выше, переменный тип объекта (монофонический объект, стереофонический объект и многоканальный объект) может передаваться от кодера 1200A к декодеру 1200B. Схема передачи для переменного типа объекта может предоставляться следующим образом.Согласно Фиг.18, когда сигнал, микшированный с понижением, включает в себя множественный объект, дополнительная информация включает в себя информацию для каждого объекта. Например, когда множественный объект состоит из N-го монофонического объекта (А), левого канала (N+1)-го объекта (В) и правого канала (N+1)-го объекта (С), дополнительная информация включает в себя информацию для 3 объектов (А, В, С).Дополнительная информация может содержать информацию флажка о корреляции, указывающую, является ли объект частью стереофонического или многоканального объекта, например монофоническим объектом, одним каналом (L или R) стереофонического объекта, и так далее. Например, информация флажка о корреляции равна «0», если присутствует монофонический объект, информация флажка о корреляции равна «1», если присутствует один канал стереофонического объекта. Когда одна часть стереофонического объекта и другая часть стереофонического объекта передаются последовательно, информация флажка о корреляции для другой части стереофонического объекта может быть любым значением (например, «0», «1» или чем-нибудь еще). Кроме того, информация флажка о корреляции для другой части стереофонического объекта может не передаваться.Кроме того, в случае многоканального объекта информация флажка о корреляции для одной части многоканального объекта может быть значением, описывающим количество многоканальных объектов. Например, в случае 5.1-канального объекта информация флажка о корреляции для левого канала из 5.1 канала может быть «5», информация флажка о корреляции для другого канала (R, Lr, Rr, C, LFE) из 5.1 канала может быть либо «0», либо не передаваться.4.3 Атрибут объектаОбъект может обладать тремя видами атрибутов, а именно:а) Единственный объектЕдинственный объект может быть сконфигурирован в качестве источника. Можно применить один параметр к единственному объекту для управления панорамированием объекта и усилением объекта при формировании сигнала, микшированного с понижением, и воспроизведении. «Один параметр» может означать не только один параметр для всей временной/частотной области, но также и один параметр для каждого временного/частотного интервала.b) Групповой объектЕдинственный объект может быть сконфигурирован как более двух источников. Можно применить один параметр к групповому объекту для управления панорамированием объекта и усилением объекта, хотя групповой объект вводится по меньшей мере как два источника. Подробности группового объекта пояснены со ссылкой на Фиг.19 следующим образом. Согласно Фиг.19, кодер 1300 включает в себя группировочный модуль 1310 и модуль 1320 микширования с понижением. Группировочный модуль 1310 может быть сконфигурирован для группирования по меньшей мере двух объектов среди введенных входных данных нескольких объектов на основе группировочной информации. Группировочная информация может формироваться изготовителем кодирующей стороны. Модуль 1320 микширования с понижением может быть сконфигурирован для формирования сигнала, микшированного с понижением, с использованием сгруппированного объекта, сформированного группировочным модулем 1310. Модуль 1320 микширования может быть сконфигурирован для формирования дополнительной информации для сгруппированного объекта.с) Комбинированный объектКомбинированный объект является объектом, объединенным по меньшей мере с одним источником. Можно управлять панорамированием и усилением объекта в общей массе, но сохранять связь между объединенными объектами без изменений. Например, в случае барабана можно управлять барабаном, но сохранять связь между большим барабаном, тамтамом и цимбалами без изменений. Например, когда большой барабан находится в центральной точке, а цимбалы находятся в левой точке, можно расположить большой барабан в правой точке и расположить цимбалы в точке между центральной и правой, если барабан двигается в правом направлении.Информация о связи между объединенными объектами может передаваться декодеру. С другой стороны, декодер может извлекать информацию о связи, используя комбинированный объект.4.4 Иерархическое управление объектамиМожно управлять объектами иерархически. Например, после управления барабаном можно управлять каждым подэлементом барабана. Чтобы иерархически управлять объектами, ниже предоставляются три схемы:а) UI (интерфейс пользователя)Только представляющий элемент может отображаться без отображения всех объектов. Если представляющий элемент выбирается пользователем, отображаются все объекты.b) Группирование объектовПосле группирования объектов для представления представляющего элемента можно управлять представляющим элементом, чтобы управлять всеми объектам, сгруппированными в виде представляющего элемента. Информация, извлеченная в процессе группирования, может передаваться декодеру. Также информация о группировании может формироваться в декодере. Применение управляющей информации в общей массе может выполняться на основе заранее установленной управляющей информации для каждого элемента.с) Конфигурация объектаМожно использовать вышеупомянутый комбинированный объект. Информация об элементах комбинированного объекта может формироваться либо в кодере, либо в декодере. Информация об элементах от кодера может передаваться в качестве другого вида, отличного от информации о комбинированном объекте.Специалистам в данной области техники будет очевидно, что в настоящем изобретении могут быть сделаны различные модификации и изменения без отклонения от сущности или объема изобретения. Таким образом, имеется в виду, что настоящее изобретение охватывает модификации и изменения этого изобретения в том случае, если они подпадают под объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.Промышленная применимостьСоответственно, настоящее изобретение применимо для кодирования и декодирования аудиосигнала.

Внутренняя геометрия сетей на многомерной

На протяжении всей статьи индексы пробегают следующие значения: $$ I, J, K =\overline{1,n};\ \ \lambda,\mu=\overline{0,n+1};\ \ \alpha,\beta=\overline{m+1,n};\ \ u,v=\overline{m+1,n-1};\ \ i, j, k =\overline{1, m}. $$ Рассмотрим конформное пространство $C_{n} $, отнесенное к полуизотропному реперу $R=\{A_{0},A_{I},A_{n+1}\}$. Инфинитезимальные перемещения репера $\{A_{\lambda}\}$ определяются уравнениями $dA_{\lambda}=\omega_{\lambda}^{\mu}A_{\mu}$, где дифференциальные формы Пфаффа $\omega_{\lambda}^{\mu}$ удовлетворяют структурным уравнениям конформного пространства $C_{n} $ : $D\omega_{\lambda}^{\mu}=\omega_{\lambda}^{\rho}\wedge \omega_{\rho}^{\mu}$. Геометрически отнесение конформного пространства $C_{n} $ к полуизотропному реперу $R$ означает, что вершины A$_{0}$, A$_{n+1}$ %%% — here and below variables are set beyond $…$ репера принадлежат гиперквадрике $Q_{n}^{2}$ проективного пространства P$_{n+1}$, а вершины A$_{I}$ лежат на пересечении касательных гиперплоскостей к $Q_{n}^{2}$ в точках A$_{0}$, A$_{n+1}$. При такой специализации репера уравнение гиперквадрики Дарбу имеет вид \cite{zve1}, \cite{zve2} $$ g_{IK}x^{I}x^{K}+2x^{0}x^{n+1}=0. $$ На гиперквадрике Дарбу $Q_{n}^{2}$ проективного пространства P$_{n+1}$ возьмем неизотропную поверхность $\widetilde{V}_{m}$ $(m n-1)$, описываемую точкой A$_{0}\subset Q_{n}^{2}$. Прообразом поверхности $\widetilde{V}_{m}\subset Q_{n}^{2}$ при отображении Дарбу является неизотропная поверхность $V_{m}$ конформного пространства $C_{n} $. Дифференциальные уравнения $m$-мерной поверхности $V_{m} \subset C_{n} $ $(m n-1)$ в репере 1-го порядка имеют вид $$ \omega_{0}^{\alpha}=0, $$ результат продолжения последних уравнений есть $\omega_{i}^{\alpha}=\Lambda_{ij}^{\alpha}\omega_{0}^{j}, \quad \Lambda_{}^{\alpha}=0$. \begin{definition} По аналогии с работой \cite{zve3} гиперполосой $H_{m}$ в $n$-мерном конформном пространстве $C_{n} $ $ (m n-1) $ назовем поверхность $V_{m} $, оснащенную $m$-параметрическим семейством касательных $(n-1)$-мерных линейных элементов $(A_{0},L_{n-1})$: $A_{0}\in T_{m}\subset L_{n-1}$ (где $T_{m}$ — касательная плоскость к $V_{m}$ в точке $A_{0}$); при этом поверхность $V_{m} $ называется базисной. \end{definition} Зададим элемент $L_{n-1}$ точкой $A_{0}$, гиперсферами $A_{i}\in T_{m}$ и $(n-m-1)$ гиперсферами $P_{v}$, т.\,е. $L_{n-1}\equiv $, где $P_{v}=x_{v}^{0}A_{0}+A_{v}$. Справедлива \begin{theorem} С $m$-мерной поверхностью $V_{m} $ $ (m n-1) $ $ n$-мерного конформного пространства $C_{n} $ инвариантным образом ассоциируется $m$-мерная гиперполоса кривизны $H_{m}$, для которой исходная поверхность является базисной$;$ при этом в полуизотропном полуортогональном репере $1$-го порядка гиперполоса $H_{m} \subset C_{n} $ определяется системой уравнений Пфаффа \begin{equation} \label{tz-f-1} \omega_{0}^{\alpha}=\omega_{u}^{n}=\omega_{n}^{u}=0,\quad \omega_{i}^{\alpha}=\Lambda_{ij}^{\alpha}\omega_{0}^{j},\quad \omega_{\alpha}^{i}=\Lambda_{\alpha j}^{i}\omega_{0}^{j}. \end{equation} \end{theorem} Пусть задано нормальное оснащение поверхности $V_{m} \subset C_{n} $ полем $(n-m)$-сфер $$ ($P_{i}=x_{i}^{0}A_{0}+A_{i}$), определяемое полем квазитензора $\{x_{i}^{0}\}$: $dx_{i}^{0}+x_{i}^{0}\omega_{0}^{0}-x_{j}^{0}\omega_{i}^{j}+\omega_{i}^{0}=x_{ij}^{0}\omega_{0}^{j}$. Возьмем систему форм Пфаффа $\{\theta_{0}^{j}, \theta_{i}^{j}\}$, где \begin{equation} \label{tz-f-2} \begin{split} \theta_{0}^{j}=\omega_{0}^{j},\\ \theta_{i}^{j}=\omega_{i}^{j}-\delta_{i}^{j}(\omega_{0}^{0}-x_{k}^{0} \omega_{0}^{k})+g^{jk}x_{k}^{0}\omega_{i}^{n+1}+x_{i}^{0}\omega_{0}^{j}. \end {split} \end{equation} Система форм (\ref {tz-f-2}) удовлетворяет структурным уравнениям Картана—Лаптева \cite{zve4}, \cite{zve5}, cледовательно, эта система определяет пространство аффинной связности $A_{m,m} $. \begin{theorem} Пространство аффинной связности $A_{m,m} $ без кручения, индуцируемое нормальным оснащением поверхности $V_{m} \subset C_{n} $ является вейлевым с полем метрического тензора $g_{ij}$ и дополнительной формой $\Theta=\omega_{0}^{0}-x_{k}^{0}\omega_{0}^{k};$ это пространство является эквиаффинным, а следовательно, римановым тогда и только тогда, когда обращается в нуль кососимметричный тензор $x_{}^{0}$. \end{theorem} \begin{definition} Согласно \cite{zve6} сетью $\Sigma_{m}$ на поверхности ${V}_{m}$ проективного пространства P$_{n+1}$ называется $m$ семейств линий, заданных на ${V}_{m}$ так, что через каждую точку A$_{0}\subset V_{m}$ проходит ровно по одной линии каждого семейства, и пространство, натянутое на касательные к линиям сети в точке A$_{0}$, $m$-мерно. \end{definition} На поверхности $\widetilde{V}_{m}\subset Q_{n}^{2}$ проективного пространства P$_{n+1}$, являющейся образом поверхности $V_{m} \subset C_{n} $ при перенесении Дарбу, рассмотрим сеть $\widetilde{\Sigma}_{m}$, описываемую точкой A$_{0}$. Дифференциальные уравнения сети $\widetilde{\Sigma}_{m}\subset\widetilde{V}_{m}\subset Q_{n}^{2}$ в проективном репере R, отнесенном к ее линиям, имеют вид \cite{zve6} \begin{equation} \label{tz-f-3} \omega_{i}^{j}=a_{ik}^{j}\omega_{0}^{k},\quad i\neq j. \end{equation} Прообразом каждого семейства линий сети $\widetilde{\Sigma}_{m}$ при перенесении Дарбу на поверхности $V_{m} \subset C_{n} $ является семейство линий; $m$ линейно независимых семейств линий на $V_{m} \subset C_{n} $ образует сеть $\Sigma_{m}\subset V_{m}\subset C_{n}$. В конформном репере $R$, отнесенном к сети $\Sigma_{m}\subset V_{m}$, она определяется системой дифференциальных уравнений (\ref{tz-f-1}) и (\ref{tz-f-3}). Справедлива \begin{theorem} На заданной поверхности $V_{m}\subset C_{n}$ сеть $\Sigma_{m}\subset V_{m}$ существует с произволом $m(m-1)$ функций $m$ аргументов. \end{theorem} Возьмем совокупность функций \begin{equation} \label{tz-f-4} a_{i}^{k}\overset{\mathrm{def}}{=}{}\sum_{j\neq i} g_{ij}g^{jk}-(m-1)\delta_{i}^{k}. \end{equation} Функции (\ref{tz-f-4}) являются относительными ($i\neq s$) или абсолютными ($i=s$) инвариантами. Матрица порядка $m$ из относительных и абсолютных инвариантов $a_{i}^{k}$ невырождена. Элементы обратной матрицы $\overset{*}{a}{}_{i}^{k}$ определяются соотношениями $\overset{*}{a}{}_{i}^{k}a_{s}^{i}=a_{i}^{k} \overset{*}{a}{}_{s}^{i}=\delta_{s}^{k}$. Возьмем охват \begin{equation} \label{tz-f-5} q_{i}^{0}\overset{\mathrm{def}}{=}{}\bigg(\sum_{j\neq k}a_{kj}^{j}\bigg)\overset{*}{a}{}_{i}^{k};\quad dq_{i}^{0}+q_{i}^{0}(\omega_{0}^{0}-\omega_{i}^{i})+\omega_{i}^{0}=q_{is}^{0}\omega_{0}^{s}. \end{equation} Рассмотрим гиперсферы \begin{equation} \label{tz-f-6} F_{i}=q_{i}^{0}A_{0}+A_{i}, \end{equation} принадлежащие \textquotedblleft касательным\textquotedblright\ к линиям сети $\Sigma_{m}\subset V_{m}$. Они являются инвариантными, так как $\delta F_{i}=\pi_{i}^{i}F_{i}$; назовем их гармоническими гиперсферами сети. В силу уравнений (\ref{tz-f-5}) поле гармонических $(n-m)$-сфер $F\overset{\mathrm{def}}{=}{}$ пересечения $m$ гармонических гиперсфер $F_{i}$ сети задает нормальное оснащение поверхности $V_{m}\subset C_{n}$. Таким образом, доказана \begin{theorem} Поле гармонических $(n-m)$-сфер $$ сети $\Sigma_{m}$, заданной на поверхности $V_{m}\subset C_{n}$, внутренним образом определяет нормальное оснащение поверхности. \end{theorem} Допустим, что сеть $\Sigma_{m}\subset V_{m}\subset C_{n}$ ортогональна, т.\,е. касательные к ее линиям попарно ортогональны: \begin{equation} \label{tz-f-7} \left(X_{i}X_{j}\right)=\left(A_{i}A_{j}\right)=g_{ij}=0. \end{equation} Принимая во внимание соотношения (\ref{tz-f-7}), функции (\ref{tz-f-4}) и охват (\ref{tz-f-5}) соответственно примут вид \begin{equation} \label{tz-f-8} a_{i}^{k}=-(m-1)\delta_{i}^{k}, \quad q_{i}^{0}=\frac{1}{m-1}g_{ii}\sum_{j\neq i}g^{jj}a_{jj}^{i}. \end{equation} Таким образом, геометрический смысл гармонических гиперсфер $F_{i}$ ортогональной сети $\Sigma_{m}\subset V_{m}\subset C_{n}$ заключается в следующем. Каждая из $m-1$ гиперсфер \begin{equation} \label{tz-f-9} F_{i}^{j}=-a_{ij}^{j}A_{0}+A_{i}=g^{jj}g_{ii}a_{jj}^{i}A_{0}+A_{i}, \quad i\neq j, \end{equation} принадлежащих \textquotedblleft касательной\textquotedblright\ к $i$-й линии ортогональной сети $\Sigma_{m}\subset V_{m}$, является инвариантной, так как $\delta F_{i}^{j}=\pi_{i}^{i}F_{i}^{j}$. Назовем их псевдофокальными гиперсферами касательной $A_{0}A_{i}$ к $i$-й линии сети $\Sigma_{m}\subset V_{m}\subset C_{n}$. Для ортогональной сети в силу (\ref{tz-f-6}), (\ref{tz-f-8}) и (\ref{tz-f-9}) выполняется $$ F_{i}=\frac{1}{m-1}\sum_{i\neq j}F_{i}^{j}, $$ т.\,е. каждая из $m$ гармонических гиперсфер $F_{i}$ заданной ортогональной сети есть среднее арифметическое псевдофокальных гиперсфер $F_{i}^{j}$ касательной $A_{0}A_{i}$ к линии $\omega_{0}^{i}$ сети. \begin{definition} Сеть $\Sigma_{m}$ на поверхности $V_{m}\subset C_{n}$ называется голономной, если каждое из $m$ уравнений Пфаффа $\omega_{0}^{i}=0$ вполне интегрируемо, т.\,е. вдоль каждой линии сети поверхность $V_{m}$ допускает расслоение на $(m-1)$-мерные подповерхности, несущие сети из линий остальных $m-1$ семейств \cite{zve6}. \end{definition} \begin{definition} Будем говорить, что поверхность $V_{m}\subset C_{n}$, несущая ортогональную сеть $\Sigma_{m}$, есть $m$-сопряженная система, если при перенесении Дарбу соответствующая поверхность $\widetilde{V}_{m}\subset Q_{n}^{2}\subset \mathrm{P}_{n+1}$ является $m$-сопряженной системой в P$_{n+1}$, т.\,е. все псевдофокусы $F_{i}^{j}=-a_{ij}^{j}A_{0}+A_{i}$, $i\neq j$, каждой касательной $A_{0}A_{i}$ к линии $\omega_{0}^{i}$, сопряженной относительно полей конусов направлений $a_{st}^{\alpha}\omega_{0}^{s}\omega_{0}^{t}=0$, $g_{st}\omega_{0}^{s}\omega_{0}^{t}=0$ сети $\widetilde{\Sigma}_{m}\subset\widetilde{V}_{m}\subset Q_{n}^{2}$ (тензор 2-го порядка $a_{st}^{\alpha}$ имеет строение $a_{st}^{\alpha}\overset{\mathrm{def}}{=}{} \Lambda_{st}^{\alpha}-\frac{1}{m}g_{st}g^{pq}\Lambda_{pq}^{\alpha}$), являются фокусами. \end{definition} Справедли ы \begin{theorem} \label{tz-teor-5} Необходимым и достаточным условием того, что поверхность $V_{m}\subset C_{n}$ $(2 m n-1)$, несущая ортогональную сопряженную сеть $\Sigma_{m}$, есть $m$-сопряженная система, является обращение в нуль всех относительных инвариантов $a_{ij}^{k}$ $($все индексы различны$)$. \end{theorem} \begin{theorem} $m$-сопряженные системы $V_{m}\subset C_{n}$ существуют с произволом $\frac{m(m-1)}{2}$ функций двух аргументов. \end{theorem} \begin{theorem} Поверхность $V_{m}\subset C_{n}$ $(2 m n-1)$, несущая ортогональную сопряженную сеть $\Sigma_{m}$, есть $m$-сопряженная система тогда и только тогда, когда сеть $\Sigma_{m}$ является голономной. \end{theorem} Условием параллельного перенесения направления $A_{0}A_{i}$ касательной к $i$-й линии ортогональной сети $\Sigma_{m}\subset V_{m}\subset C_{n}$ вдоль ее $k$-й линии в аффинной связности $\nabla$, индуцируемой нормальным оснащением поверхности $V_{m}\subset C_{n}$ полем квазитензора $x_{i}^{0}$, является выполнение соотношений \begin{equation} \label{tz-f-10} a_{ik}^{j}-g^{jj}x_{j}^{0}g_{ik}+\delta_{k}^{j}x_{i}^{0}=0, \quad i\neq j. \end{equation} \begin{definition} Если условия (\ref{tz-f-10}) справедливы для любых $i\neq k$ ($i=k$), то ортогональная сеть $\Sigma_{m}\subset V_{m}\subset C_{n}$ называется чебышевской (геодезической) относительно данной нормализации поверхности, определяемой полем квазитензора $x_{i}^{0}$. \end{definition} \begin{theorem} Если нормально оснащенная полем квазитензора $x_{i}^{0}$ поверхность $V_{m}\subset C_{n}$ несет ортогональную геодезическую сеть $\Sigma_{m}$ в аффинной связности $\nabla$, то она является сетью с совпавшими псевдофокальными гиперсферами и данное оснащение будет нормальным оснащением полем ее гармонических $(n-m)$ сфер $$. \end{theorem} Справедливо и обратное утверждение. \begin{theorem} Если ортогональная сеть $\Sigma_{m}\subset V_{m}\subset C_{n}$ есть сеть с совпавшими псевдофокальными гиперсферами, то при нормальном оснащении поверхности $V_{m}\subset C_{n}$ полем ее гармонических $(n-m)$ сфер $$ данная сеть является геодезической относительно аффинной связности $\nabla$. \end{theorem} Пусть поверхность $V_{m}\subset C_{n}$ несет ортогональную чебышевскую сеть $\Sigma_{m}$. \begin{theorem} \label{tz-teor-10} Если нормально оснащенная полем квазитензора $x_{i}^{0}$ поверхность $V_{m}\subset C_{n}$ несет ортогональную чебышевскую сеть $\Sigma_{m}$ в аффинной связности $\nabla$, то эта сеть является геодезической, причем данная нормализация будет нормализацией полем гармонических $(n-m)$ сфер $$ сети. \end{theorem} Согласно теоремам \ref{tz-teor-5}, \ref{tz-teor-10} справедлива \begin{theorem} Поверхность $V_{m}\subset C_{n}$ $(2 m n-1)$ является поверхностью, несущей ортогональную сопряженную чебышевскую сеть $\Sigma_{m}$ тогда и только тогда, когда она является $m$-сопряженной системой, несущей геодезическую сеть. \end{theorem} Имеет место \begin{theorem} Внутренняя геометрия пространства аффинной связности $A_{m,m}$ без кручения, индуцируемого нормализацией поверхности $V_{m}\subset C_{n}$ $(m 2)$ полем гармонических $(n-m)$ сфер $$ ортогональной сопряженной чебышевской сети $\Sigma_{m}\subset V_{m}$, является евклидовой $($локально$)$. \end{theorem} К конформно-дифференциальной геометрии многомерных поверхностей // Матем. сб. — 1961. — Т.53. — №1. — C.53-72. Akivis M.A., Goldberg V.V. Conformal differential geometry and its generalizations . Pure and Appl. Math. — New York: A Wiley-Interscience Publ. John Wiley Sons Inc., 1996. — xiv+383 p. Теория поля локальных гиперполос // Тр. семин. по векторн. и тензорн. анализу. — М.: Изд-во МГУ, 1950. — Вып.8. — С.197-272. , , , Дифференциально-геометрические структуры на многообразиях // Итоги науки и техники. Проблемы геометрии. — М.: ВИНИТИ, 1976. — Т.9. — 246 с. Дифференциальная геометрия погруженных многообразий // Тр. Моск. матем. о-ва. — 1953. — Т.2. — С.275-382. О сетях на многомерных поверхностях проективного пространства // Изв. вузов. Математика. — 1966. — №2. — С.9-19.

Способ и устройство для обработки

Изобретение относится к устройству обработки сигналов, и более конкретно, к устройству и способу для кодирования данных. Кодирование данных и статистическое кодирование выполняют во взаимосвязи, и используется группирование. Изобретение включает в себя этапы получения контрольного опорного значения, соответствующего множеству данных, и контрольного значения разности, соответствующего контрольному опорному значению, и получение данных, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности. Технический результат — повышение эффективности кодирования данных. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 26 ил.

1. Способ декодирования аудио сигнала, содержащий:прием сигнала с уменьшенным числом каналов и пространственной информации;получение контрольного опорного значения, и одного или более контрольных значений разности из пространственной информации; иполучение одного или более элементов данных, используя упомянутое контрольное опорное значение и упомянутые контрольные значения разности; иформирование сигнала с множеством каналов посредством применения элементов данных к сигналу с уменьшенным числом каналов,причем количество упомянутых контрольных значений разности равно количеству элементов данных, контрольное опорное значение является одним значением, которое применяется ко всем элементам данных, и каждое контрольное значение разности соответствует каждому элементу данных.

2. Способ по п.1, в котором элементы данных содержат, по меньшей мере, одно из: разности уровней канала (CLD), межканальной когерентности (ICC), коэффициента предсказания канала (СРС) и произвольного коэффициента усиления с уменьшением количества каналов (ADG).

3. Способ по п.1, в котором контрольное опорное значение содержит одно из: среднего значения, промежуточного значения, наиболее часто используемого значения и значения по умолчанию упомянутых элементов данных.

4. Способ по п.1, в котором контрольное опорное значение является одним значением, извлеченным из таблицы.

5. Способ по п.1, дополнительно содержащий выбор данных, имеющих самую высокую эффективность кодирования, в качестве контрольного опорного значения после того как контрольное опорное значение было установлено для каждого из упомянутых элементов данных.

6. Способ кодирования сигнала, содержащий:формирование одного или более элементов данных и сигнала с уменьшенным числом каналов посредством уменьшения количества каналов сигнала с множеством каналов;формирование одного или более контрольных значений разности, используя контрольное опорное значение и упомянутые элементы данных; ипередачу пространственной информации, включающей в себя контрольные значения разности,причем количество упомянутых контрольных значений разности равно количеству элементов данных, контрольное опорное значение является одним значением, которое применяется ко всем элементам данных, и каждое контрольное значение разности соответствует каждому элементу данных.

7. Устройство для кодирования сигнала, содержащее:часть оценки пространственной информации для формирования одного или более элементов данных из сигнала с множеством каналов;часть формирования значения для формирования одного или более контрольных значений разности, используя контрольное опорное значение и упомянутые элементы данных; ичасть выдачи для передачи пространственной информации, включающей в себя контрольные значения разности,причем количество упомянутых контрольных значений разности равно количеству элементов данных, контрольное опорное значение является одним значением, которое применяется ко всем элементам данных, и каждое контрольное значение разности соответствует каждому элементу данных.

8. Устройство для декодирования сигнала, содержащее:часть демультиплексирования для приема сигнала с уменьшенным количеством каналов и пространственной информации;часть получения значения для получения контрольного опорного значения и одного или более контрольных значений разности из пространственной информации; ичасть получения данных для получения элементов данных, используя контрольное опорное значение и контрольные значения разности; ичасть формирования множества каналов для формирования сигнала с множеством каналов посредством применения элементов данных к сигналу с уменьшенным количеством каналов,причем количество упомянутых контрольных значений разности равно количеству элементов данных, контрольное опорное значение является одним значением, которое применяется ко всем элементам данных, икаждое контрольное значение разности соответствует каждому элементу данных.

9. Устройство по п.8, в котором элементы данных содержат, по меньшей мере, одно из разности уровней канала (CLD), межканальной когерентности (ICC), коэффициента предсказания канала (СРС) и произвольного коэффициента усиления с уменьшением количества каналов (ADG).

10. Устройство по п.8, в котором контрольное опорное значение содержит одно из среднего значения, промежуточного значения, наиболее часто используемого значения и значения по умолчанию упомянутых элементов данных.

11. Устройство по п.8, в котором контрольное опорное значение является одним значением, извлеченным из таблицы.

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для обработки сигнала и более конкретно к устройству и способу для кодирования данных.

Предшествующий уровень техники

Вообще, в настоящее время представлено множество способов для сжатия и восстановления сигналов. И подходящими целями соответствующих способов являются различные данные, включая в себя аудиоданные, видеоданные и т.п. Кроме того, методы сжатия или восстановления сигналов развиваются в направлении повышения качества аудио или видео с высокими коэффициентами сжатия. Кроме того, много усилий было предпринято, чтобы повысить эффективность передачи для адаптации к различным средам связи.Однако предполагается, что существует граница для повышения эффективности передачи. Так, много усилий должно быть приложено, чтобы максимизировать эффективность передачи сигналов в очень сложных средах связи посредством разработки новых схем обработки сигналов.

Сущность изобретения

Соответственно, настоящее изобретение посвящено устройству для обработки сигнала и способу для его осуществления, которые по существу устраняют одну или более проблем, существующих из-за ограничений и недостатков уровня техники.Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства и способа для обработки сигнала, посредством которых эффективность передачи сигналов может быть оптимизирована.Другая задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства и способа для кодирования данных, посредством которых данные могут быть эффективно кодированы.Другая задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства и способа для кодирования/декодирования данных, посредством которых эффективность передачи данных управления, используемых для восстановления аудио, может быть максимизирована.Другая задача настоящего изобретения состоит в обеспечении среды, включающей в себя закодированные данные.Другая задача настоящего изобретения состоит в обеспечении структуры данных, посредством которой закодированные данные могут быть эффективно переданы.Еще одна задача настоящего изобретения состоит в обеспечении системы, включающей в себя устройство декодирования.Чтобы достичь этих и других преимуществ и в соответствии с задачей настоящего изобретения, как воплощено и подробно описано, способ обработки сигнала согласно настоящему изобретению включает в себя этапы получения контрольного опорного значения, соответствующего множеству данных, и контрольного значения разности, соответствующего контрольному опорному значению, и получение данных, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности. Способ дополнительно включает в себя этап декодирования по меньшей мере одного из контрольного опорного значения и контрольного значения разности. И данные являются параметрами, и способ дополнительно включает в себя этап восстановления аудиосигнала, используя полученные параметры.Чтобы дополнительно достичь этих и других преимуществ и в соответствии с задачей настоящего изобретения, устройство для обработки сигнала включает в себя часть получения значения, получающую контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и контрольное значение разности, соответствующее контрольному опорному значению, и часть получения данных, получающую данные, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности.Чтобы дополнительно достичь этих и других преимуществ и в соответствии с задачей настоящего изобретения, способ обработки сигнала включает в себя этапы формирования контрольного значения разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и упомянутые данные, и передачи сформированного контрольного значения разности.Чтобы дополнительно достичь этих и других преимуществ и в соответствии с задачей настоящего изобретения, устройство для обработки сигнала включает в себя часть формирования значения, формирующую контрольное значение разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и упомянутые данные, и часть выдачи, передающую сформированное контрольное значение разности.

Выгодные эффекты

Соответственно, настоящее изобретение дает возможность эффективного кодирования данных и статистического кодирования, таким образом обеспечивая сжатие и восстановление данных с высокой эффективностью передачи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 и фиг.2 являются блок-схемами системы согласно настоящему изобретению;фиг.3 и фиг.4 являются диаграммами для описания PBC-кодирования согласно настоящему изобретению;фиг.5 является диаграммой для описания типов DIFF кодирования согласно настоящему изобретению;фиг.6-8 являются диаграммами примеров, к которым применяется схема DIFF кодирования;фиг.9 является диаграммой для описания отношения при выборе одной из по меньшей мере трех схем кодирования согласно настоящему изобретению;фиг.10 является диаграммой для описания соотношения при выборе одного из по меньшей мере трех схем кодирования согласно уровню техники;фиг.11 и 12 иллюстрируют последовательности операций для схемы выбора кодирования данных согласно настоящему изобретению, соответственно;фиг.13 является диаграммой для описания внутреннего группирования согласно настоящему изобретению;фиг.14 является диаграммой для описания внешнего группирования согласно настоящему изобретению;фиг.15 является диаграммой для описания множественного группирования согласно настоящему изобретению;фиг.16 и 17 являются диаграммами для описания смешанного группирования согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, соответственно;фиг.18 является примерной диаграммой 1D и 2D статистической таблицы согласно настоящему изобретению;фиг.19 является примерной диаграммой двух способов для 2D статистического кодирования согласно настоящему изобретению;фиг.20 является диаграммой схемы статистического кодирования для результата PBC кодирования согласно настоящему изобретению;фиг.21 является диаграммой схемы статистического кодирования для результата DIFF кодирования согласно настоящему изобретению;фиг.22 является диаграммой для описания способа выбора статистической таблицы согласно настоящему изобретению;фиг.23 иллюстрирует иерархическую диаграмму структуры данных согласно настоящему изобретению;фиг.24 иллюстрирует схему устройства для сжатия и восстановления аудио согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;фиг.25 иллюстрирует подробную схему части кодирования пространственной информации согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; ифиг.26 иллюстрирует подробную схему части декодирования пространственной информации согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Наилучший режим реализации изобретения

Ниже сделаны подробные ссылки на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которого иллюстрируются на сопроводительных чертежах.Общая терминология, используемая в настоящее время и в глобальном масштабе, выбрана в качестве терминологии, используемой в настоящем изобретении. И имеются термины, произвольно выбранные заявителем для специальных случаев, для которых подробные значения описаны подробно в описании предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Поэтому настоящее изобретение должно пониматься не в соответствии с названиями терминов, а со значениями терминов.В настоящем изобретении значение «кодирование» включает в себя процесс кодирования и процесс декодирования. Однако специалистам в данной области техники очевидно, что конкретный процесс кодирования применим только к процессу кодирования или декодирования, который описан в нижеследующем описании соответствующей части. И «кодирование» также может быть названо как «кодек».В настоящем изобретении этапы кодирования сигнала описаны посредством разделения на кодирование данных и статистическое кодирование. Однако существует корреляция между кодированием данных и статистическим кодированием, которое подробно описано ниже.В настоящем изобретении описаны различные способы группирования данных для эффективного выполнения кодирования данных и статистического кодирования. Способ группирования имеет независимо эффективную техническую идею независимо от конкретных схем кодирования данных или статистического кодирования.В настоящем изобретении схема кодирования аудио (например, «ISO/IEC 23003, MPEG Surround»), имеющая пространственную информацию, описана как подробный пример, для которого применяются кодирование данных и статистическое кодирование.Фиг.1 и фиг.2 являются диаграммами системы согласно настоящему изобретению. Фиг.1 иллюстрирует устройство 1 кодирования, и фиг.2 иллюстрирует устройство 2 декодирования.Со ссылками на фиг.1 устройство 1 кодирования согласно настоящему изобретению включает в себя по меньшей мере одно из части 10 группирования данных, первую часть 20 кодирования данных, вторую часть 31 кодирования данных, третью часть 32 кодирования данных, часть 40 статистического кодирования и часть 50 мультиплексирования потока битов.Необязательно, вторая и третья части 31 и 32 кодирования данных могут быть интегрированы в одну часть 30 кодирования данных. Например, кодирование с переменной длиной выполняется над данными, закодированными второй и третьей частями 31 и 32 кодирования данных посредством части 40 статистического кодирования. Вышеупомянутые элементы описаны подробно ниже.Часть 10 группирования данных связывает входные сигналы в предписанный блок, чтобы повысить эффективность обработки данных.Например, часть 10 группирования данных проводит различие данных согласно типам данных. И данные, для которых выполнено различение, кодируются одной из частей 20, 31 и 32 кодирования данных. Часть 10 группирования данных выделяет некоторые из данных в по меньшей мере одну группу для эффективности обработки данных. И сгруппированные данные кодируют одной из частей 20, 31 и 32 кодирования данных. Кроме того, способ группирования согласно настоящему изобретению, в который включены операции части 10 группирования данных, описан подробно со ссылкой на фиг.13-17 ниже.Каждая из частей 20, 31 и 32 кодирования данных кодирует входные данные согласно соответствующей схеме кодирования. Каждая из частей 20, 31 и 32 кодирования данных допускает по меньшей мере одну из схемы РСМ (импульсно-кодовой модуляции, ИКМ) и схемы дифференциального кодирования. В частности, первая часть 20 кодирования данных является РСМ-схемой, вторая часть 31 кодирования данных является первой схемой дифференциального кодирования, использующей контрольное опорное значение, и третья часть 32 кодирования данных является второй схемой дифференциального кодирования, использующей разность от соседних данных, например.В дальнейшем для удобства описания первая схема дифференциального кодирования названа «основанным на контрольном значении кодированием (PBC)» и вторая схема дифференциального кодирования названа «дифференциальным кодированием (DIFF)». И операции частей 20, 31 и 32 кодирования данных описаны подробно со ссылкой на фиг.3-8 ниже.Между тем, часть 40 статистического кодирования выполняет кодирование с переменной длиной согласно статистическим характеристикам данных со ссылкой на статистическую таблицу 41. И операции части 40 статистического кодирования описаны подробно со ссылкой на фиг.18-20 ниже.Часть 50 мультиплексирования потока битов компонует и/или преобразует кодированные данные, чтобы соответствовать техническим требованиям передачи и затем передает скомпонованные/преобразованные данные в форме потока битов. Однако, если конкретная система, использующая настоящее изобретение, не использует часть 50 мультиплексирования потока битов, специалистам в данной области техники очевидно, что система может быть конфигурирована (построена) без части 50 мультиплексирования потока битов.Между тем, устройство 2 декодирования конфигурируется так, чтобы соответствовать вышеописанному устройству 1 кодирования.Например, со ссылками на фиг.2, часть 60 демультиплексирования потока битов принимает введенный поток битов и интерпретирует и классифицирует различную информацию, включенную в принятый поток битов, согласно заранее заданному формату.Часть 70 статистического декодирования восстанавливает данные в первоначальные данные до статистического кодирования, используя статистическую таблицу 71. В этом случае очевидно, что статистическая таблица 71 сконфигурирована идентично прежней статистической таблице 41 устройства 1 кодирования, показанного на фиг.1.Первая часть 80 декодирования данных, вторая часть 91 декодирования данных и третья часть 92 декодирования данных выполняют декодирование так, чтобы соответствовать вышеупомянутым первой — третьей частям 20, 31 и 32 кодирования данных соответственно.В частности, в случае, когда вторая и третья части 91 и 92 декодирования данных выполняют дифференциальное декодирование, возможно объединить перекрывающиеся процессы декодирования, которые должны быть обработаны, в рамках одного процесса декодирования.Часть 95 восстановления данных восстанавливают или реконструирует данные, декодированные частями 80, 91 и 92 декодирования данных, в первоначальные данные, имевшиеся до кодирования данных. Иногда декодированные данные могут быть восстановлены в данные, полученные из преобразования или модификации первоначальных данных.Между тем, настоящее изобретение использует по меньшей мере две схемы кодирования совместно для эффективного выполнения кодирования данных и предлагается для обеспечения эффективной схемы кодирования, используя корреляцию между схемами кодирования.И настоящее изобретение намеревается обеспечить различные виды схем группирования данных для эффективного выполнения кодирования данных.Кроме того, настоящее изобретение намеревается обеспечить структуру данных, включающую в себя признаки настоящего изобретения.При применении технической идеи настоящего изобретения к различным системам специалистам в данной области техники очевидно, что должны использоваться различные дополнительные конфигурации, так же как и элементы, показанные на фиг.1 и 2. Например, квантование данных должно быть выполнено, или необходим контроллер, чтобы управлять вышеупомянутым процессом.

Кодирование данных

РСМ (импульсно-кодовая модуляция, ИКМ), PBC (основанное на контрольном значении кодирование) и DIFF (дифференциальное декодирование), применимые в качестве схем кодирования данных согласно настоящему изобретению, подробно описаны ниже. Кроме того, эффективный выбор и корреляция схем кодирования данных также подробно описаны ниже.

1. РСМ (импульсно-кодовая модуляция),РСМ является схемой кодирования, которая преобразует аналоговый сигнал в цифровой сигнал. РСМ выбирает аналоговые сигналы с заранее заданным интервалом и затем квантует соответствующий результат. РСМ может быть невыгодна для эффективности кодирования, но может эффективно использоваться для данных, не подходящих для схем PBC кодирования или DIFF, которые описаны ниже.В настоящем изобретении РСМ используется вместе со схемами PBC кодирования или DIFF при выполнении кодирования данных, которое описано со ссылкой на фиг.9-12 ниже.

2. PBC (основанное на контрольном значении кодирование)

2-1. Концепция PBC

PBC является схемой кодирования, которая обнаруживает конкретное опорное значение в пределах различенной группы данных и использует отношение между данными в качестве цели кодирования и обнаруженного опорного значения. Значение, становящееся опорным для применения PBC, может быть определено как «опорное значение», «контрольное (значение)», «контрольное опорное значение » или «контрольное значение». В дальнейшем для удобства описания оно названо «контрольное опорное значение».И значение разности между контрольным опорным значением и данными в пределах группы может быть определено как «разность» или «контрольная разность».Кроме того, группа данных в качестве единицы для применения PBC указывает конечную группу, имеющую конкретную схему группирования, примененную вышеупомянутой частью 10 группирования данных. Группирование данных может быть выполнено различными способами, которые подробно описаны ниже.В настоящем изобретении данные, сгруппированные вышеупомянутым способом, чтобы иметь конкретное значение, определены как «параметр» для пояснения. Это сделано только для удобства описания и может быть заменено другой терминологией.Процесс PBC согласно настоящему изобретению включает в себя по меньшей мере два этапа, как описано ниже.Прежде всего выбирают контрольное опорное значение, соответствующее множеству параметров. В этом случае контрольное опорное значение определяется со ссылкой на параметр, становящийся целью PBC.Например, контрольное опорное значение устанавливается равным значению, выбранному из среднего значения параметров, становящихся целями PBC, приблизительного значения среднего значения параметров, становящихся целями, промежуточного значения, соответствующего промежуточному уровню параметров, становящихся целями, и наиболее часто используемого значения среди параметров, становящихся целями. И контрольное опорное значение также может быть установлено равным заданному по умолчанию значению. Кроме того, контрольное значение может быть определено выбором в пределах заданной таблицы.Альтернативно, в настоящем изобретении временные опорные контрольные значения устанавливаются равными опорным контрольным значениям, выбранным по меньшей мере двумя различными способами выбора контрольного опорного значения, вычислением эффективности кодирования для каждого случая, причем временное контрольное опорное значение, соответствующее случаю, имеющему наилучшую эффективность кодирования, затем выбирают в качестве окончательного контрольного опорного значения.Приблизительным значением среднего является Ceil[P] или Floor[P], когда среднее число есть P. В этом случае Ceil [x] есть максимальное целое число, не превышающее «x», и Floor [x] есть минимальное целое число, превышающее «x».Однако также возможно выбрать произвольное фиксированное значение по умолчанию без ссылки на параметры, становящиеся целями PBC.В качестве другого примера, как упомянуто в предшествующем описании, после того как несколько значений, выбираемых в качестве контрольных значений, были случайно и многократно выбраны, значение, показывающее наилучшую эффективность кодирования, может быть выбрано в качестве оптимального контрольного значения.Во-вторых, находят значение разности между выбранным контрольным значением и параметром в пределах группы. Например, значение разности вычисляют посредством вычитания контрольного опорного значения из значения параметра, становящегося целью PBC. Это поясняется со ссылкой на фиг.2 и фиг.4 ниже.Фиг.3 и фиг.4 являются диаграммами для описания PBC кодирования согласно настоящему изобретению.Например, предположим, что множество параметров (например, 10 параметров) существует в пределах одной группы, имеющие следующие значения параметра, X[n]={11, 12, 9, 12, 10, 8, 12, 9, 10, 9} соответственно.Если выбрана PBC схема для кодирования параметров в пределах группы, сначала должно быть выбрано контрольное опорное значение. В этом примере может быть замечено, что контрольное опорное значение установлено равным «10 » на фиг.4.Как упомянуто в предшествующем описании, можно выбрать контрольное опорное значение различными способами выбора контрольного опорного значения.Значения разности PBC вычисляют согласно Формуле 1.Формула 1d[n]=x[n]-P, где n=0, 1,…, 9.В этом случае P указывает контрольное опорное значение (=10) и x[n] является целевым параметром кодирования данных.Результат PBC согласно Формуле 1 соответствует d [n]={1, 2, -1, 2, 0, -2, 2, -1, 0, -1}. А именно результат PBC кодирования включает в себя выбранное контрольное опорное значение и вычисленное d[n]. И эти значения становятся целями статистического кодирования, которое описано ниже. Кроме того, PBC является более эффективным в случае, если это отклонение целевых значений параметра в общем является малым.

2-2. Объекты PBC

Цель PBC кодирования не определена в качестве одной. Возможно закодировать цифровые данные различных сигналов посредством PBC. Например, оно применимо к кодированию аудио, которое описано ниже. В настоящем изобретении дополнительные данные управления, обрабатываемые вместе с данными аудио, описаны подробно как цели PBC кодирования.Данные управления передаются в дополнение к сигналу аудио с уменьшенным числом каналов и затем используются для реконструкции аудио. В последующем описании данные управления определены как «пространственная информация или пространственный параметр».Пространственная информация включает в себя различные виды пространственных параметров, такие как разность уровня канала (в дальнейшем сокращенно названное CLD), межканальная когерентность (в дальнейшем сокращенно названная ICC), коэффициент предсказания канала (в дальнейшем сокращенно названная СРС) и т.п.В частности, CLD является параметром, который указывает разность энергии между двумя различными каналами. Например, CLD имеет значение, изменяющееся между -15 и +15. ICC является параметром, который указывает корреляцию между двумя различными каналами. Например, ICC имеет значение, изменяющееся между 0 и 7. И СРС является параметром, который указывает коэффициент предсказания, используемый для формирования трех каналов из двух каналов. Например, СРС имеет значение, изменяющееся между -20 и 30.В качестве цели PBC кодирования может быть включено значение усиления, используемое для коррекции усиления сигнала, например, ADG (произвольный коэффициент усиления с уменьшением числа каналов).И ATD (данные произвольного дерева), примененное к произвольному блоку преобразования канала сигнала аудио с уменьшенным числом каналов, может стать целью PBC кодирования. В частности, ADG является параметром, который отличен от CLD, ICC или CPC. А именно ADG соответствует параметру для регулировки усиления аудио, чтобы отличать от пространственной информации, такой как CLD, ICC, СРС и подобной, извлеченной из канала аудиосигнала. Однако в качестве примера использования можно обработать ADG или ATD одним и тем же способом, как выше упомянуто для CLD, чтобы повысить эффективность кодирования аудио.В качестве другой цели PBC кодирования может быть учтен частичный параметр. В настоящем изобретении «частичный параметр» означает часть параметра.Например, принимая, что конкретный параметр представлен как n битов, эти n битов разделяют на по меньшей мере две части. И возможно определить эти две части как первый и второй частичные параметры соответственно. В случае попытки выполнить PBC кодирование, возможно найти значение разности между первым частичным значением параметра и контрольным опорным значением. Однако второй частичный параметр, исключенный при вычислении разности, должен быть передан как отдельное значение.Более конкретно, например, в случае n битов, указывающих значение параметра, наименьший значащий бит (НЗБ, LSB) определяется как второй частичный параметр, и значение параметра, сконструированное с остальными (n-1) старшими битами, может быть определено как первый частичный параметр. В этом случае возможно выполнить PBC только в отношении первого частичного параметра. Это имеет место потому, что эффективность кодирования может быть расширена из-за малых отклонений между значениями первого частичного параметра, сконструированными с (n-1) старшими битами.Второй частичный параметр, исключенный при вычислении разности, передается отдельно и затем учитывается частью декодирования при восстановлении окончательного параметра. Альтернативно, также возможно получить второй частичный параметр в соответствии с заранее определенной схемой вместо передачи второго частичного параметра отдельно.PBC кодирование, использующее характеристики частичных параметров, ограниченно используется согласно характеристике целевого параметра.Например, как упомянуто в предшествующем описании, отклонения между первыми частичными параметрами должны быть малыми. Если отклонение большое, нет необходимости использовать частичные параметры. Это может даже ухудшить эффективность кодирования.Согласно экспериментальному результату параметр CPC вышеупомянутой пространственной информации является подходящим для применения PBC схемы. Однако не является предпочтительным применять параметр CPC для схемы грубого квантования. В случае, если схема квантования является грубой, отклонение между первыми частичными параметрами увеличивается.Кроме того, кодирование данных, использующее частичные параметры, применимо к схеме DIFF, так же как к PBC схеме.В случае применения концепции частичного параметра к параметру CPC способ обработки сигналов и устройство для реконструкции объясняется ниже.Например, способ обработки сигнала с использованием частичных параметров согласно настоящему изобретению включает в себя этапы получения первого частичного параметра, используя опорное значение, соответствующее первому частичному параметру, и значение разности, соответствующее опорному значению, и определения параметра, используя первый частичный параметр и второй частичный параметр.В этом случае опорное значение является или контрольным опорным значением, или опорным значением разности. И первый частичный параметр включает в себя частичные биты параметра, и второй частичный параметр включает в себя оставшиеся биты этого параметра. Кроме того, второй частичный параметр включает в себя младший значащий бит параметра.Способ обработки сигналов дополнительно включает в себя этап восстановления аудиосигнала, используя определенный параметр.Параметр является пространственной информацией, включающей в себя по меньшей мере одно из CLD, ICC, CPC и ADG.Если параметром является СРС и если масштаб квантования параметра не является грубым, можно получить второй частичный параметр.И окончательный параметр определяют посредством умножения на два частичного параметра и суммируя результат умножения со вторым частичным параметром.Устройство для обработки сигнала, используя частичные параметры, согласно настоящему изобретению включает в себя часть получения первого параметра, получающую первый частичный параметр, используя опорное значение, соответствующее первому частичному параметру, и значение разности, соответствующее опорному значению, и часть определения параметра, определяющую параметр, используя первый частичный параметр и второй частичный параметр.Устройство обработки сигналов дополнительно включает в себя часть получения второго параметра, получающую второй частичный параметр посредством приема второго частичного параметра.И часть получения первого параметра, часть определения параметра и часть получения второго параметра включены в вышеупомянутую часть 91 или 92 декодирования данных.Способ обработки сигнала, используя частичные параметры, согласно настоящему изобретению включает в себя этапы деления параметра на первый частичный параметр и второй частичный параметр и формирования значения разности, используя опорное значение, соответствующее первому частичному параметру, и упомянутый первый частичный параметр.И способ обработки сигналов дополнительно включает в себя этап передачи значения разности и второго частичного параметра.Устройство для обработки сигнала, используя частичные параметры, согласно настоящему изобретению включает в себя часть деления параметра, разделяющую параметр на первый частичный параметр и второй частичный параметр, и часть формирования значения разности, формирующую значение разности, используя опорное значение, соответствующее первому частичному параметру, и упомянутый первый частичный параметр.И устройство обработки сигналов дополнительно включает в себя часть выдачи параметра, передающую значение разности и второй частичный параметр.Кроме того, часть деления параметра и часть формирования значения разности включены в вышеупомянутую часть 31 или 32 кодирования данных.

2-3. Условия PBC

В аспекте, что PBC кодирование согласно настоящему изобретению выбирает отдельное контрольное опорное значение и затем имеет выбранное контрольное опорное значение, включенное в поток битов, вероятно, что эффективность передачи PBC кодирования становится ниже, чем таковая для схемы DIFF кодирования, которая описана ниже.Поэтому настоящее изобретение намеревается обеспечить оптимальное условие для выполнения PBC кодирования.Если количество данных, экспериментально становящихся целями кодирования данных в пределах группы, равно по меньшей мере три или выше, PBC кодирование является подходящим. Это соответствует результату при рассмотрении эффективности кодирования данных. Это означает, что DIFF или ИКМ кодирование является более эффективным, чем PBC кодирование, если только два (значения) данных существуют в пределах группы.Хотя PBC кодирование применимо к по меньшей мере трем или более данным, предпочтительно, чтобы PBC кодирование было применимым к случаю, когда по меньшей мере пять данных существуют в пределах группы. Другими словами, случаем, когда PBC кодирование является наиболее эффективно соответствующим, является случай, когда имеются по меньшей мере пять данных, становящихся целями кодирования данных, и что отклонения между по меньшей мере пятью данными являются малыми. И минимальное количество данных, подходящих для выполнения PBC кодирования, будет определено согласно системе и среде кодирования.Данные, становящиеся целью кодирования данных, задаются для каждого диапазона данных. Это будет пояснено через процесс группирования, который описан ниже. Так, например, настоящее изобретение предлагает, чтобы по меньшей мере пять диапазонов данных требовались для применения PBC кодирования в MPEG кодировании окружающего (surround) аудио, которое описано ниже. Ниже описаны способ обработки сигналов и устройство, использующие условия для реализации PBC.В способе обработки сигналов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, если получено количество данных, соответствующее контрольному опорному значению, и если количество диапазонов данных удовлетворяет заранее установленному условию, получают контрольное опорное значение и контрольное значение разности, соответствующее контрольному опорному значению. Затем данные получают, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности. В частности, количество данных получают, используя количество диапазонов данных, в которые включены эти данные.В способе обработки сигналов согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения определяется одна из множества схем кодирования данных, используя это количество данных, и данные декодируют согласно определенной схеме кодирования данных. Множество схем кодирования данных включает в себя по меньшей мере схему кодирования контрольного значения. Если количество данных удовлетворяет заранее заданному условию, схема кодирования данных определяется как схема кодирования контрольного значения.И процесс декодирования данных включает в себя этапы получения контрольного опорного значения, соответствующего множеству данных, и контрольного значения разности, соответствующего контрольному опорному значению, и получение данных, используя это контрольное опорное значение и контрольное значение разности.Кроме того, в способе обработки сигналов данные являются параметрами. И аудиосигнал восстанавливают, используя эти параметры. В способе обработки сигналов принимается идентификационная информация, соответствующая количеству параметров, и количество параметров формируют, используя принятую идентификационную информацию. Рассматривая это количество данных, идентификационная информация, указывающая множество схем кодирования данных, иерархически извлекается.На этапе извлечения идентификационной информации извлекается первая идентификационная информация, указывающая первую схему кодирования данных, и затем извлекается вторая идентификационная информация, указывающая вторую схему кодирования данных, используя первую идентификационную информацию и количество данных. В этом случае первая идентификационная информация указывает, является ли она схемой DIFF кодирования. И вторая идентификационная информация указывает, является ли она схемой кодирования контрольного значения или схемой группирования РСМ.В способе обработки сигналов согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, если количество из множества данных удовлетворяет заранее заданному условию, формируют контрольное значение разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и эти данные. Сформированное контрольное значение разности затем передается. В способе обработки сигналов передается контрольное опорное значение.В способе обработки сигналов согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения схема кодирования данных определяется согласно количеству из множества данных. Данные затем кодируют согласно определенной схеме кодирования данных. В этом случае множество схем кодирования данных включает в себя по меньшей мере схему кодирования контрольного значения. Если количество данных удовлетворяет заданному условию, схема кодирования данных определяется как схема кодирования контрольного значения.Устройство для обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения количества, получающую количество данных, соответствующих контрольному опорному значению, часть получения значения, получающую контрольное опорное значение и контрольное значение разности, соответствующее контрольному опорному значению, если количество данных удовлетворяет заранее заданному условию, и часть получения данных, получающую данные, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности. В этом случае часть получения количества, часть получения значения и часть получения данных включены в вышеупомянутую часть 91 или 92 декодирования данных.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть определения схемы, определяющую одну из множества схем кодирования данных согласно некоторому количеству из множества данных, и часть декодирования, декодирующую данные согласно определенной схеме кодирования данных. В этом случае множество схем кодирования данных включает в себя по меньшей мере схему кодирования контрольного значения.Устройство для обработки сигнала согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую контрольное значение разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и эти данные, если некоторое количество из множества данных удовлетворяет заранее заданному условию, и часть вывода, передающую сформированное контрольное значение разности. В этом случае часть формирования значения включена в вышеупомянутую часть 31 или 32 кодирования данных.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть определения схемы, определяющую схему кодирования данных согласно некоторому количеству из множества данных, и часть кодирования, кодирующую данные согласно определенной схеме кодирования данных. В этом случае множество схем кодирования данных включает в себя по меньшей мере схему кодирования контрольного значения.

2-4. Способ обработки PBC сигналов

Способ обработки сигналов и устройство, используя признаки PBC кодирования согласно настоящему изобретению, описаны ниже.В способе обработки сигналов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения получают контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и контрольное значения разности, соответствующее контрольному опорному значению. Затем данные получают, используя это контрольное опорное значение и это контрольное значение разности. И способ может также включать в себя этап декодирования по меньшей мере одного из контрольного значения разности и контрольного опорного значения. В этом случае PBC применяемые данные являются параметрами. И способ может также включать в себя этап восстановления аудиосигнала, используя полученные параметры.Устройство для обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и контрольное значение разности, соответствующее контрольному опорному значению, и часть получения данных, получающую данные, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности. В этом случае часть получения значения и часть получения данных включены в вышеупомянутую часть 91 или 92 кодирования данных.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования контрольного значения разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и упомянутые данные, и выдачи сформированного контрольного значения разности.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую контрольное значение разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и упомянутые данные, и часть выдачи, выводящую сформированное контрольное значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения контрольного опорного значения, соответствующего множеству коэффициентов усиления, и контрольного значения разности, соответствующего контрольному опорному значению, и получение коэффициента усиления, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности. И способ может также включать в себя этап декодирования по меньшей мере одного из контрольного значения разности и контрольного опорного значения. Кроме того, способ может также включать в себя этап восстановления аудиосигнала, используя полученный коэффициент усиления.В этом случае контрольное опорное значение может быть средним из множества коэффициентов усиления, усредненным промежуточным значением множества коэффициентов усиления, наиболее часто используемым значением из множества коэффициентов усиления, значением, установленным равным значению по умолчанию или одним значением, извлеченным из таблицы. И способ может дополнительно включать в себя этап выбора коэффициента усиления, имеющего самую высокую эффективность кодирования в качестве окончательного контрольного опорного значения после того, как контрольное опорное значение было установлено равным каждому из множества коэффициентов усиления.Устройство для обработки сигнала согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения значения, получающую контрольное опорное значение, соответствующее множеству коэффициентов усиления, и контрольное значение разности, соответствующее контрольному опорному значению, и часть получения коэффициента усиления, получающую коэффициент усиления, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования контрольного значения разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству коэффициентов усиления, и упомянутые коэффициенты усиления, и выдачи сформированного контрольного значения разности.И устройство для обработки сигнала согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть вычисления значения, формирующую контрольное значение разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству коэффициентов усиления, и упомянутый коэффициент усиления, и часть выдачи для выдачи сформированного контрольного значения разности.

3. DIFF (дифференциальное декодирование)

DIFF кодирование является схемой кодирования, которая использует соотношения между множеством данных, существующих в пределах различенной группы данных, которая может называться «дифференциальным кодированием». В этом случае группа данных, которая является единицей при применении DIFF, означает окончательную группу, к которой конкретная схема группирования применяется вышеупомянутой частью 10 группирования данных. В настоящем изобретении данные, имеющие конкретное значение, сгруппированное вышеупомянутым способом, определяются как «параметр», который описан ниже. И он является таким же, как описано для PBC.В частности, схема DIFF кодирования является схемой кодирования, которая использует значения разности между параметрами, существующими в пределах одной и той же группы, и более конкретно, значения разности между соседними параметрами.Типы и подробные примеры применения схем DIFF кодирования описаны подробно со ссылкой на фиг.5-8 ниже.

3-1. Типы DIFF

Фиг.5 является диаграммой для описания типов DIFF кодирования согласно настоящему изобретению. DIFF кодирование различается согласно направлению в обнаружении значения разности от соседнего параметра.Например, типы DIFF кодирования могут быть классифицированы на DIFF в направлении по частоте (в дальнейшем сокращенно называемое «DIFF_FREQ» или «DF») и DIFF в направлении по времени (в дальнейшем сокращенно называемое «DIFF_TIME» или «DT»).Со ссылками на фиг.5 Группа-1 указывает DIFF (DF), вычисляющее значение разности по оси частот, в то время как Группа-2 или Группа-3 вычисляют значение разности по оси времени.Как может быть замечено на фиг.5, DIFF (DT), которое вычисляет значение разности по оси времени, также различается согласно направлению по оси времени, чтобы найти значение разности.Например, DIFF (DT), примененное к Группе-2, соответствует схеме, которая находит значение разности между значением параметра в текущее время и значением параметра в предыдущий момент времени (например, Группа-1). Это называется DIFF с разностью BACKWARD во времени (DT) (в дальнейшем сокращенно названное «DT-BACKWARD»).Например, DIFF (DT), применяемое к Группе-3, соответствует схеме, которая находит значение разности между значением параметра в текущее время и значением параметра в следующий момент времени (например, Группа-4). Это называется DIFF с разностью FORWARD во времени (DT) (в дальнейшем сокращенно названное «DT-FORWARD»).Следовательно, как показано на фиг.5, Группа-1 является схемой кодирования DIFF(DF), Группа-2 является схемой кодирования DIFF (DT-BACKWARD),и Группа-3 является схемой кодирования DIFF (DT-FORWARD). Однако схема кодирования Группы-4 не определена.В настоящем изобретении, хотя DIFF в частотной оси определено как только одна схема кодирования (например, DIFF(DF)), определения могут быть также сделаны посредством отличия ее как «DIFF (DF-ВВЕРХ)» и «DIFF(DF-ВНИЗ)».

3-2. Примеры применения DIFF

Фиг.6-8 являются диаграммами примеров, к которым применяется схема DIFF кодирования.На фиг.6 Группа-1 и Группа-2, показанные на фиг.5, приняты в качестве примеров для удобства описания. Группа-1 следует схеме кодирования DIFF (DF), и значение ее параметра есть x[n]={11, 12, 9, 12, 10, 8, 12, 9, 10, 9}. Группа-2 следует схеме кодирования DIFF (DF-BACKWARD), и значение ее параметров есть y[n]={10, 13, 8, 11, 10, 7, 14, 8, 10, 8}.Фиг.7 иллюстрирует результаты вычисления значений разности Группы-1. Так как Группа-1 кодирована схемой кодирования DIFF(DF), значения разности вычисляют по формуле 2. Формула 2 означает, что значение разности от предыдущего параметра найдено на частотной оси.Формула 2d[0]=x[0]d[n]=x[n]-x[n-1], где n=1, 2,…, 9.В частности, результат DIFF (DF) Группы-1 по формуле 2 есть d[n]={-11, 1, -3, 3, -2, -2, 4, -3, 1, -1}.Фиг.8 иллюстрирует результаты вычисления значений разности Группы-2. Так как Группа-2 кодирована схемой кодирования DIFF(DF-BACKWARD), значения разности вычисляют по формуле 3. Формула 3 означает, что значение разности от предыдущего параметра найдено на оси времени.Формула 3d[n]=y[n]-x[n], где n = 1, 2,…, 9.В частности, результат DIFF(DF-BACKWARD) Группы-2 по формуле 3 есть d[n]={-1, 1, -1, -1, 0, 01, 2, -1, 0, -1}.

4. Выбор для схемы кодирования данных

Настоящее изобретение характеризуется сжатием или восстановлением данных посредством смешивания различных схем кодирования данных. Так, при кодировании конкретной группы необходимо выбрать одну схему кодирования из по меньшей мере трех или более схем кодирования данных. И идентификационная информация для выбранной схемы кодирования должна быть передана к части декодирования посредством потока битов.Способ выбора схемы кодирования данных и способ и устройство кодирования, использующие его согласно настоящему изобретению, описаны ниже.Способ обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения идентификационной информации кодирования данных и данных декодирования данных согласно схеме кодирования данных, указанной идентификационной информации кодирования данных.В этом случае схема кодирования данных включают в себя по меньшей мере схему PBC кодирования. И схема PBC кодирования декодирует данные, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и контрольное значение разности. И контрольное значение разности формируют, используя эти данные и контрольное опорное значение.Схема кодирования данных также включают в себя схему DIFF кодирования. Схема DIFF кодирования соответствует одной из DIFF-DF схемы и DIFF-DT схемы. И DIFF-DT схема соответствует одной из схемы с разностью вперед во времени DIFF-DT(FORWARD) и с разностью назад во времени DIFF-DT (BACKWARD).Способ обработки сигналов дополнительно включает в себя этапы получения идентификационной информации статистического кодирования и статистического декодирования этих данных, используя схему статистического кодирования, указанную идентификационной информацией статистического кодирования.На этапе декодирования данных статистически декодированные данные являются данными, декодированными схемой кодирования данных. И способ обработки сигналов дополнительно включает в себя этап декодирования аудиосигнала, используя эти данные в качестве параметров.Устройство для обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения идентификационной информации, получающую идентификационную информацию кодирования данных, и часть декодирования, декодирующую данные данных согласно схеме кодирования данных, указанной идентификационной информацией кодирования данных.В этом случае схема кодирования данных включают в себя по меньшей мере схему PBC кодирования. И схема PBC кодирования декодирует эти данные, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и контрольное значение разности. И контрольное значение разности формируют, используя эти данные и контрольное опорное значение.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы кодирования данных для данных согласно схеме кодирования данных и формирования для передачи идентификационной информации кодирования данных, указывающей схему кодирования данных.В этом случае схема кодирования данных включает в себя по меньшей мере схему PBC кодирования. Схема PBC кодирования кодирует данные, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и контрольное значение разности. И контрольное значение разности формируют, используя эти данные и это контрольное опорное значение.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть кодирования, кодирующую данные согласно схеме кодирования данных, и часть выдачи, генерирующую для передачи идентификационной информации кодирования данных, указывающей схему кодирования данных.В этом случае схема кодирования данных включает в себя по меньшей мере схему PBC кодирования. Схема PBC кодирования кодирует данные, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и контрольное значение разности. И контрольное значение разности формируют, используя эти данные и это контрольное опорное значение.Способ выбора схемы кодирования данных и способ передачи идентификационной информации выбора кодирования с оптимальной эффективностью передачи согласно настоящему изобретению описаны ниже.

4-1. Способ идентифицирования кодирования данных, рассматривающий частоту использования

Фиг.9 является диаграммой для описания соотношения при выборе одной из по меньшей мере трех схем кодирования согласно настоящему изобретению.Со ссылками на фиг.9 принимается, что существуют с первой по третью части 53, 52 и 51 кодирования данных, где частота использования первой части 53 кодирования данных самая низкая, и что частота использования третьей части 51 кодирования данных является самой высокой.Для удобства описания по отношению к общему количеству «100» принимается, что частота использования первой части 53 кодирования данных равна «10», что частота использования второй части 52 кодирования данных равна «30» и что частота использования третьей части 51 кодирования данных равна «60». В частности, для группы данных 100 это может быть расценено, что схема ИКМ применяется 10 раз, PBC схема применяется 30 раз и схема DIFF применяется 60 раз.При вышеупомянутых предположениях множество битов, необходимых для идентификационной информации, чтобы идентифицировать три вида кодирования схем, вычисляют следующим способом.Например, согласно фиг.9, так как используется 1-битовая первая информация, 100 битов используются в качестве первой информации для идентификации схем кодирования из общего количества 100 групп. Так как третья часть 51 кодирования данных, имеющая самую высокую частоту использования, идентифицируется посредством этих 100 битов, остальная часть 1-битовой второй информации способна отличить первую часть 53 кодирования данных и вторую часть 52 кодирования данных, используя только 40 битов.Следовательно, идентификационная информация для выбора типа кодирования для группы для общего количества 100 групп данных нуждается в общем количестве 140 битов, полученных из «первая информация (100 битов) + вторая информация (40 битов)».Фиг.10 является диаграммой для описания соотношения в выборе одной из по меньшей мере трех схем кодирования согласно уровню техники.Подобно фиг.9 для удобства описания со ссылкой на общее количество, равное «100», принимается, что частота использования первой части 53 кодирования данных равна «10», что частота использования второй части 52 кодирования данных равна «30» и что частота использования третьей части 51 кодирования данных равна «60».На фиг.10 множество битов, необходимых для идентификационной информации, чтобы идентифицировать три типа схемы кодирования, вычисляют следующим способом.Прежде всего, согласно фиг.10, так как используется 1-битовая первая информация, 100 битов используются в качестве первой информации для идентификации схем кодирования из общего количества 100 групп.Первая часть 53 кодирования данных, имеющая самую низкую частоту использования, предпочтительно идентифицируется посредством этих 100 битов. Поэтому оставшаяся часть 1-битовой второй информации нуждается в общем количестве 90 битов больше, чтобы отличить вторую часть 52 кодирования данных и третью часть 51 кодирования данных.Поэтому идентификационная информация для выбора типа кодирования для каждой группы для общего количества из 100 групп данных требует всего 190 битов, получающихся из «первая информация (100 битов) + вторая информация (90 битов)».Сравнивая случай, показанный на фиг.9, и случай, показанный на фиг.10, может быть замечено, что идентификационная информации выбора кодирования данных, показанная на фиг.9, является более выгодной в эффективности передачи.А именно в случае, если существуют по меньшей мере три или более схем кодирования данных, настоящее изобретение характеризуется использованием отличной идентификационной информации вместо различения двух типов схем кодирования, подобных друг другу в частоте использования, посредством одной и той же идентификационной информации.Например, в случае, если первая часть 51 кодирования данных и вторая часть 52 кодирования данных, как показано на фиг.10, классифицируются как одна и та же идентификационная информация, биты передачи данных увеличиваются, чтобы снизить эффективность передачи.В случае, если существуют по меньшей мере три типа кодирования данных, настоящее изобретение характеризуется различением схемы кодирования данных, имеющей самую высокую частоту использования, посредством первой информации. Поэтому посредством второй информации различают оставшиеся две схемы кодирования, имеющие низкую частоту использования каждая.Фиг.11 и 12 иллюстрируют последовательности операций для схемы выбора кодирования данных согласно настоящему изобретению, соответственно.На фиг.11 принимается, что DIFF кодирование является схемой кодирования данных, имеющей самую высокую частоту использования. На фиг.12 принимается, что PBC кодирование является схемой кодирования данных, имеющей самую высокую частоту использования.Со ссылками на фиг.11 проверяется присутствие или неприсутствие РСМ кодирования, имеющего самую низкую частоту использования (S10). Как упомянуто в предшествующем описании, проверка выполняется посредством первой информации для идентификации.В результате проверки, если есть РСМ кодирование, то проверяют, является ли оно PBC кодированием (S20). Это выполняют посредством второй информации для идентификации.В случае, если частота использования DIFF кодирования равна 60 раз из общего количества 100 раз, идентификационная информация для выбора типа кодирования в расчете на группу для тех же самых 100 групп данных нуждается в общем количестве 140 битов «первая информация (100 битов) + вторая информация (40 битов)».Со ссылками на фиг.12, подобно фиг.11, проверяется присутствие или неприсутствие РСМ кодирования, имеющего самую низкую частоту использования (S30). Как упомянуто в предшествующем описании, проверка выполняется посредством первой информации для идентификации.В результате проверки, если это есть РСМ кодирование, проверяют, является ли оно DIFF кодированием (S40). Это выполняется посредством второй информации для идентификации.В случае, если частота использования DIFF кодирования равна 80 раз из общего количества 100 раз, идентификационная информация для выбора типа кодирования в расчете на группу для тех же самых 100 групп данных нуждается в общем количестве 120 битов «первая информация (100 битов) + вторая информация (20 битов)».Способ идентификации множества схем кодирования данных и способ и устройство обработки сигналов, использующих его согласно настоящему изобретению, описаны ниже.Способ обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы извлечения идентификационной информации, указывающей множество схем кодирования данных, иерархически и декодирования данных согласно схеме кодирования данным, соответствующей этой идентификационной информации.В этом случае идентификационная информация, указывающая схему PBC кодирования и схему DIFF кодирования, включенных во множество схем кодирования данных, извлекают из различных уровней.На этапе декодирования данные получают согласно этой схеме кодирования данных, используя опорное значение, соответствующее множеству данных, и значение разности, сформированное с использованием этих данных. В этом случае опорное значение является контрольным опорным значением или опорным значением разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы иерархического извлечения идентификационной информации, указывающей по меньшей мере три или более схем кодирования данных. В этом случае идентификационная информация, указывающая две схемы кодирования, имеющие высокую частоту использования идентификационной информации, извлекают из различных уровней.Способ обработки сигнала согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы извлечения идентификационной информации иерархически согласно частоте использования идентификационной информации, указывающей схему кодирования данных, и декодирование данных согласно схеме декодирования данных, соответствующей этой идентификационной информации.В этом случае идентификационная информация извлекается способом извлечения первой идентификационной информации и второй идентификационной информации иерархически. Первая идентификационная информация указывает, является ли она первой схемой кодирования данных, и вторая идентификационная информация указывает, является ли она второй схемой кодирования данных.Первая идентификационная информация указывает, является ли она схемой DIFF кодирования. И вторая идентификационная информация указывает, является ли она схемой кодирования контрольного значения или схемой группирования РСМ.Первая схема кодирования данных может быть схемой РСМ кодирования. И вторая схема кодирования данных может быть схемой PBC кодирования или схемой DIFF кодирования.Данные являются параметрами, и способ обработки сигналов дополнительно включает в себя этап восстановления аудиосигнала, используя эти параметры.Устройство для обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть (например, «710» на фиг.13) извлечения идентификатора, иерархически извлекающую идентификационную информацию, различающую множество схем кодирования данных, и часть декодирования, декодирующую данные согласно этой схеме кодирования данных, соответствующей упомянутой идентификационной информации.Способ обработки сигнала согласно другому дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы кодирования данных согласно схеме кодирования данных и формирования идентификационной информации, различающей схемы кодирования данных, отличающихся друг от друга по частоте использования, используемой при кодировании данных.В этом случае идентификационная информация различает схему РСМ кодирования и схему PBC кодирования друг от друга. В частности, идентификационная информация различает схему РСМ кодирования и схему DIFF кодирования.И устройство для обработки сигнала согласно другому дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть кодирования, кодирующую данные согласно схеме кодирования данных, и часть (например, «400» на фиг.11) формирования идентификационной информации, генерирующую идентификационную информацию, различающую схемы кодирования данных, отличающиеся друг от друга по частоте использования, используемой при кодировании данных.

4-2. Соотношения «кодирования между данными»

Прежде всего, существует взаимно независимые и/или зависимые отношения между РСМ, PBC и DIFF согласно настоящему изобретению. Например, возможно свободно выбрать один из трех типов кодирования для каждой группы, становящейся целью кодирования данных. Поэтому общее кодирование данных приносит результат от использования трех типов схем кодирования в комбинации друг с другом. Однако, рассматривая частоту использования трех типов схем кодирования, прежде всего выбирают одну из схемы DIFF кодирования, имеющую оптимальную частоту использования, и остальные две схемы кодирования (например, РСМ и PBC). Затем, во вторую очередь выбирают одну из РСМ и PBC. Однако, как упомянуто в предшествующем описании, необходимо рассматривать эффективность передачи идентификационной информации, но не является присущим подобию существенных схем кодирования.В аспекте подобия схем кодирования, PBC и DIFF являются подобными друг другу в вычислении значения разности. Поэтому процессы кодирования PBC и DIFF значительно пересекаются друг с другом. В частности, этап восстановления первоначального параметра из значения разности при декодировании определяется как «декодирование дельты», и может быть предназначено для обработки на том же самом этапе.В ходе выполнения PBC или DIFF кодирования может существовать параметр, выходящий за свой диапазон. В этом случае необходимо закодировать и передать соответствующий параметр посредством отдельной РСМ.

[Группирование]

1. Концепция группирования

Согласно настоящему изобретению предлагается «группирование», которое обрабатывает данные, связывая предписанные данные вместе для эффективности при кодировании. В частности, в случае PBC кодирования, так как контрольное опорное значение выбрано в виде единицы группы, процесс группирования должен быть закончен как этап до выполнения PBC кодирования. Группирование применяется к DIFF кодированию таким же образом. И некоторые схемы группирования согласно настоящему изобретению применимы также к статистическому кодированию, которое описано в соответствующей части описания ниже.Типы группирования согласно настоящему изобретению могут быть классифицированы на «внешнее группирование» и «внутреннее группирование» со ссылкой на способ выполнения группирования.Альтернативно, типы группирования согласно настоящему изобретению могут быть классифицированы на «группирование по области», «группирование данных» и «группирование канала» со ссылкой на группирование цели.Альтернативно, типы группирования согласно настоящему изобретению могут быть классифицированы на «первое группирование», «второе группирование» и «третье группирование» со ссылкой на последовательность выполнения группирования.Альтернативно, типы группирования согласно настоящему изобретению могут быть классифицированы на «одиночное группирование» и «множественное группирование» со ссылкой на подсчет выполнения группирования.Кроме того, вышеупомянутые классификации группирования сделаны для удобства в передаче концепции настоящего изобретения, которое не накладывает ограничения на его терминологию использования.Группирование согласно настоящему изобретению завершается таким способом, что различные схемы группирования перекрываются друг с другом в использовании или используются в комбинации друг с другом.В нижеследующем описании объясняется группирование согласно настоящему изобретению, различая внутреннее группирование и внешнее группирование. Затем описано множественное группирование, в котором сосуществуют различные типы группирования. И объясняются концепции группирования по области и группирования данных.

2. Внутреннее группирование

Внутреннее группирование означает, что выполнение группирования выполняется внутренне. Если внутреннее группирование выполнено в общем случае, предыдущая группа внутренне перегруппируется, чтобы сформировать новую группу или разделенные группы.Фиг.13 является диаграммой к описанию внутреннего группирования согласно настоящему изобретению.Со ссылками на фиг.13 внутреннее группирование согласно настоящему изобретению выполняется по блоку в частотной области (в дальнейшем называемому «диапазон»), например. Так, схема внутреннего группирования может иногда соответствовать своего рода группированию по области.Если данные выборки проходят через конкретный фильтр, например, QMF (квадратурный зеркальный фильтр), формируют множество поддиапазонов. В режиме поддиапазонов выполняют первое группирование по частоте, чтобы сформировать диапазоны первой группы, которые могут быть названы диапазонами параметров. Первое группирование по частоте способно сформировать диапазоны параметров, связывая поддиапазоны вместе нерегулярно. Поэтому возможно сконфигурировать размеры диапазонов параметров неэквивалентным образом. Однако, согласно цели кодирования, возможно сконфигурировать диапазоны параметров эквивалентным образом. И этап формирования поддиапазонов может быть классифицирован как вид группирования.Затем выполняется второе группирование по частоте в отношении сформированных диапазонов параметров, чтобы сформировать диапазоны второй группы, которые могут быть названы диапазонами данных. Второе группирование по частоте способно сформировать диапазоны данных посредством объединения диапазонов параметров с одинаковым количеством.Согласно цели кодирования после завершения группирования возможно выполнить кодирование по единице диапазона параметров, соответствующей диапазону первой группы или посредством единицы диапазона данных, соответствующей диапазону второй группы.Например, при применении вышеупомянутого PBC кодирования возможно выбрать контрольное опорное значение (вид опорного значения группы), принимая сгруппированные диапазоны параметров в качестве одной группы или принимая сгруппированные диапазоны данных в качестве одной группы. PBC выполняют, используя выбранное опорное контрольное значение, и подробные операции PBC являются такими же, как описано в предшествующем описании.В качестве другого примера при применении вышеупомянутого DIFF кодирования опорное значение группы определяют, принимая сгруппированные диапазоны параметров в качестве одной группы, и затем вычисляют значение разности. Альтернативно, также возможно определить опорное значение группы, принимая сгруппированные диапазоны данных в качестве одной группы, и вычислить значение разности. И подробные операции DIFF являются такими же, как описано в предшествующем описании.Если первое и/или частотное группирование применяется к фактическому кодированию, необходимо передать соответствующую информацию, которая описана со ссылкой на фиг.23 ниже.

3. Внешнее группирование

Внешнее группирование означает случай, когда выполнение группирования выполняется внешне. Если внешнее группирование выполняется в общем случае, предыдущая группа внешним образом перегруппировывается, чтобы сформировать новую группу или объединенные группы.Фиг.14 является диаграммой к описанию внешнего группирования согласно настоящему изобретению.Со ссылками на фиг.14 внешнее группирование согласно настоящему изобретению выполняется по единице во временной области (в дальнейшем названной «временной интервал»), например. Так, схема внешнего группирования может иногда соответствовать виду группирования по области.Первое временное группирование выполняется в отношении кадра, включающего данные выборки, чтобы сформировать временные интервалы первой группы. Фиг.14 в качестве примера показывает, что сформированы восемь временных интервалов. Первое временное группирование также заключается в разделении кадра на временные интервалы равного размера.Выбирают по меньшей мере один из временных интервалов, сформированных первым временным группированием. Фиг.14 иллюстрирует случай, когда выбраны временные интервалы 1, 4, 5 и 8. Согласно схеме кодирования возможно выбрать все временные интервалы на этапе выбора.Выбранные временные интервалы 1, 4, 5 и 8 затем перекомпоновывают (реорганизовывают) во временные интервалы 1, 2, 3 и 4. Однако согласно задаче кодирования возможно перекомпоновать выбранные временные интервалы 1, 4, 5 и 8, в частности. В этом случае, так как временной(ые) интервал(ы), исключенный(ые) из перекомпоновки, исключают из формирования окончательной группы, его(их) исключают из целей PBC или DIFF кодирования.Второе временное (по времени) группирование выполняют в отношении выбранных временных интервалов, чтобы конфигурировать группу, обрабатываемую вместе на заключительной оси времени.Например, временные интервалы 1 и 2 или временные интервалы 3 и 4 могут конфигурировать одну группу, которая называется парой временных интервалов. В качестве другого примера временные интервалы 1, 2 и 3 могут конфигурировать одну группу, которая называется тройным временным интервалом. И одиночный временной интервал способен существовать, чтобы не конфигурировать (не составлять) группу с другим(и) временным(и) интервалом(ами).В случае, когда первое и второе временное группирование применяется к фактическому кодированию, необходимо передать соответствующую информацию, которая описана со ссылкой на фиг.23 ниже.

4. Множественное группирование

Множественное группирование означает схему группирования, которая формирует окончательную группу посредством смешения вместе внутреннего группирования, внешнего группирования и различных видов других группирований. Как упомянуто в предшествующем описании, индивидуальные схемы группирования согласно настоящему изобретению могут быть применены посредством наложения друг на друга или в комбинации друг с другом. И множественное группирование используется в качестве схемы, чтобы повысить эффективность различных схем кодирования.

4-1. Смешивание внутреннего группирования и внешнего группирования

Фиг.15 является диаграммой для описания множественного группирования согласно настоящему изобретению, в котором внутреннее группирование и внешнее группирование смешаны.Со ссылками на фиг.15 окончательные сгруппированные диапазоны 64 формируют после того, как внутреннее группирование было закончено в частотной области. И окончательные временные интервалы 61, 62 и 63 формируют после того, как внешнее группирование было завершено во временной области.Один отдельный временной интервал после завершения группирования назван набором данных. На фиг.15 ссылочные позиции 61a, 61b, 62a, 62b и 63 указывают наборы данных, соответственно.В частности, два набора данных 61a и 61b или другие два набора данных 62a и 62b способны конфигурировать (составлять) пару посредством внешнего группирования. Пара наборов данных называется «парой данных».После завершения множественного группирования выполняют приложение PBC или DIFF кодирования.Например, в случае выполнения PBC кодирования контрольное опорное значение P1, P2 или P3 выбирают для окончательно завершенных пар данных 61 или 62 или каждого набора данных 63, не составляющего пару данных. PBC кодирование затем выполняют, используя выбранные опорные контрольные значения.Например, в случае выполнения DIFF кодирования тип DIFF кодирования определяют для каждого из наборов данных 61a, 61b, 62a, 62b и 63. Как упомянуто в предшествующем описании, направление DIFF должно быть определено для каждого из наборов данных и определено как одно из «DIFF-DF» и «DIFF-DT». Процесс для выполнения DIFF кодирования согласно определенной схеме DIFF кодирования является таким же, как упомянуто в предшествующем описании.Чтобы составить пару данных посредством выполнения внешнего группирования во множественном группировании, эквивалентное внутреннее группирование должно быть выполнено на каждом из наборов данных, составляющих пару данных.Например, каждый из наборов данных 61a и 61b, составляющие пару данных, имеет одинаковое количество диапазонов данных. И каждый из наборов данных 62a и 62b, составляющих пару данных, имеет одинаковое количество диапазонов данных. Однако не имеется проблема в том, что наборы данных, принадлежащие к различным парам данных, например 61a и 62a соответственно, могут отличиться друг от друга по количеству диапазонов данных. Это означает, что отличное внутреннее группирование может применяться к каждой паре данных.В случае конфигурирования пары данных возможно выполнить первое группирование посредством внутреннего группирования и второе группирование посредством внешнего группирования.Например, количество диапазонов данных после второго группирования соответствует предписанному произведению числа диапазонов данных после первого группирования. Это имеет место потому, что каждый набор данных, составляющий пару данных, имеет одинаковое количество диапазонов данных.

4-2. Смешивание внутреннего группирования и внутреннего группирования

Фиг.16 и 17 являются диаграммами для описания смешанного группирования согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, соответственно. В частности, фиг.16 и 17 интенсивно иллюстрируют смешивание внутренних группирований. Поэтому очевидно, что внешнее группирование выполняется или может быть выполнено на фиг.16 или 17.Например, фиг.16 иллюстрирует случай, когда внутреннее группирование выполняют снова в случае, когда диапазоны данных сформированы после завершения второго группирования по частоте. В частности, диапазоны данных, сформированные посредством второго группирования по частоте, разделяют на низкочастотный диапазон и высокочастотный диапазон. В случае конкретного кодирования необходимо использовать низкочастотный диапазон или высокочастотный диапазон по отдельности. В частности, случай отделения низкочастотного диапазона и высокочастотного диапазона для использования называется «двойным режимом».Так, в случае двойного режима кодирование данных выполняют, принимая окончательно сформированные низко- или высокочастотный диапазон в качестве одной группы. Например, контрольное опорное значение P1 и P2 формируют для низко- и высокочастотного диапазонов соответственно, а PBC кодирование затем выполняют в пределах соответствующего диапазона частот.Двойной режим применим согласно характеристикам для каждого канала. Так, это называется «группированием по каналу». И двойной режим также отличным образом применим согласно типу данных.Например, фиг.17 иллюстрирует случай, когда внутреннее группирование выполняют снова в случае, когда диапазоны данных сформированы после завершения вышеупомянутого второго группирования по частоте. А именно диапазоны данных, сформированные посредством второго группирования по частоте, разделяют на низкочастотный диапазон и высокочастотный диапазон. В случае конкретного кодирования используется только низкочастотный диапазон, но высокочастотный диапазон должен быть отвергнут. В частности, случай группирования для использования только низкочастотного диапазона называется «режимом низкочастотного канала (LFE)».В режиме низкочастотного канала (LFE) кодирование данных выполняют, принимая окончательно сформированный низкочастотный диапазон в качестве одной группы.Например, контрольное опорное значение P1 формируют для низкочастотного диапазона и PBC кодирование затем выполняют в пределах соответствующего низкочастотного диапазона. Однако, возможно сформировать новые диапазоны данных посредством выполнения внутреннего группирования в отношении выбранного низкочастотного диапазона. Это делают, чтобы интенсивно группировать низкочастотный диапазон для представления.И режим низкочастотного канала (LFE) применяется согласно характеристике низкочастотного канала и может называться «группированием по каналу».

5. Группирование по области и группирование данных

Группирование может быть классифицировано на группирование по области и группирование данных со ссылкой на цели группирования.Группирование по области означает схему группирования блоков областей для конкретной области (например, частотной области или временной области). И группирование по области может быть выполнено посредством вышеупомянутого внутреннего группирования и/или внешнего группирования.И группирование данных означает саму схему группирования данных. Группирование данных может быть выполнено посредством вышеупомянутого внутреннего группирования и/или внешнего группирования.В специальном случае группирования данных группирование может быть выполнено, чтобы быть пригодным для использования при статистическом кодировании. Например, группирование данных используется при статистическом кодировании реальных данных в окончательно законченном состоянии группирования, показанном на фиг.15. А именно данные обрабатывают таким образом, что два (блока) данных, граничащие друг с другом в одном частотном направлении и временном направлении, связывают вместе.Однако в случае, когда группирование данных выполняют вышеупомянутым способом, данные в пределах оконечной группы частично перегруппировывают. Так, PBC или DIFF кодирование не применяется только к группе сгруппированных данных (например, два (блока) данных). Кроме того, схема статистического кодирования, соответствующая группированию данных, описана ниже.

6. Способ обработки сигналов, используя группирование

6-1. Способ обработки сигналов, используя по меньшей мере внутреннее группирование

Способ обработки сигналов и устройство, использующие вышеупомянутую схему группирования согласно настоящему изобретению, описаны ниже.Способ обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения опорного значения группы, соответствующего множеству данных, включенных в одну группу, и значения разности, соответствующего опорному значению группы, посредством первого группирования и внутреннего группирования для первого группирования и получения данных, используя опорное значение группы и значение разности.Настоящее изобретение отличается тем, что множество данных, сгруппированных посредством первого группирования, является большим, чем множество данных, сгруппированных посредством внутреннего группирования. В этом случае опорным значением группы может быть контрольное опорное значение или опорное значение разности.Способ согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения дополнительно включает в себя этап декодирования по меньшей мере одного из опорного значения группы и значения разности. В этом случае контрольное опорное значение определяется для каждой группы.И количества данных, включенных во внутренние группы посредством внутреннего группирования, установлены заранее, соответственно. В этом случае количества данных, включенных во внутренние группы, отличаются друг от друга.Первое группирование и внутреннее группирование выполняют в отношении данных в частотной области. В этом случае частотная область может соответствовать одному из гибридной области, области диапазона параметров, области диапазона данных и области канала.И настоящее изобретение отличается тем, что первая группа посредством первого группирования включает в себя множество внутренних групп посредством внутреннего группирования.Частотная область согласно настоящему изобретению отличается диапазоном частот. Диапазон частот становится поддиапазонами посредством внутреннего группирования. Поддиапазоны становятся диапазонами параметров посредством внутреннего группирования. Диапазоны параметров становятся диапазонами данных посредством внутреннего группирования. В этом случае количество диапазонов параметров может быть ограничено максимумом 28. И диапазоны параметров сгруппированы по 2, 5 или 10 в один диапазон данных.Устройство для обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения значения, получающую опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу, и значение разности, соответствующее опорному значению группы, посредством первого группирования и внутреннего группирования для первого группирования, и часть получения данных, получающую упомянутые данные, используя опорное значение группы и значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования значения разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу, посредством первого группирования и внутреннего группирования для первого группирования, и данные и передачи сформированного значения разности.И устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую значение разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством первого группирования и внутреннего группирования для первого группирования, и данные, и часть выдачи, передающую сформированное значение разности.

6-2. Способ обработки сигналов, используя множественное группирование

Способ обработки сигналов и устройство, использующие вышеупомянутую схему группирования согласно настоящему изобретению, описаны ниже.Способ обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения опорного значения группы, соответствующего множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования, и значение разности, соответствующее опорному значению группы, и получения данных, используя это опорное значение группы и это значение разности.В этом случае опорным значением группы может быть одно из контрольного опорного значения и опорного значения разности. И группирование может соответствовать одному из внешнего группирования и внешнего группирования.Кроме того, группирование может соответствовать одному из: группированию по области и группированию данных.Группирование данных выполняют в отношении группы областей. И временная область, включенная в группирование по области, включает в себя по меньшей мере одно из: области временного интервала, области набора параметров и области набора данных.Частотная область, включенная в группирование по области, может включать в себя по меньшей мере одно из: области выборок, области поддиапазонов, гибридной области, области диапазона параметров, области диапазона данных и области канала.Одно опорное значение разности будет установлено из множества данных, включенных в группу. И определяют по меньшей мере одно из подсчета группирования, диапазона группирования и присутствия или неприсутствия группирования.Устройство для обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения значения, получающую опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования, и значение разности, соответствующее опорному значению группы, и часть получения данных, получающую данные, используя опорное значение группы и значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования значения разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования, и упомянутые данные, и передачу сформированного значения разности.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую значение разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования, и данные, и часть выдачи, передающую сформированное значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения опорного значения группы, соответствующего множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования, включающего в себя первое группирование и второе группирование, и первого значения разности, соответствующего опорному значению группы, и получение данных, используя опорное значение группы и первое значение разности.В этом случае опорное значение группы может включать в себя контрольное опорное значение или опорное значение разности.Способ дополнительно включает в себя этап декодирования по меньшей мере одного из опорного значения группы и первого значения разности. И первое контрольное опорное значение определяется для каждой группы.Способ дополнительно включает в себя этапы получения второго контрольного опорного значения, соответствующего множеству первых контрольных опорных значений, и второго значения разности, соответствующего второму контрольному опорному значению, и получения первого контрольного опорного значения, используя второе контрольное опорное значение и второе значение разности.В этом случае второе группирование может включать в себя внешнее или внутреннее группирование для первого группирования.Группирование выполняют в отношении данных в по меньшей мере одной из временной области и частотной области. В частности, группирование является группированием по области, которое группирует в по меньшей мере одно из временной области и частотной области.Временная область может включать в себя область временного интервала, область набора параметров или область набора данных.Частотная область может включать в себя область выборки, область поддиапазона, гибридную область, область диапазона параметров, область диапазона данных или область канала. И сгруппированные данные являются индексом или параметром.Первое значение разности статистически декодируют с использованием статистической таблицы, указанной индексом, включенным в одну группу в течение первого группирования. И данные получают, используя это опорное значение группы и статистически декодированное первое значение разности.Первое значение разности и опорное значение группы статистически декодируют с использованием статистической таблицы, указанной индексом, включенным в одну группу посредством первого группирования. И данные получают, используя это статистически декодированное опорное значение группы и статистически декодированное первое значение разности.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения значения, получающую опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования, включающего в себя первое группирование и второе группирование, и значение разности, соответствующего опорному значению группы, и часть получения данных, получающую данные, используя эти опорное значение группы и значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования значения разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования, включающего в себя первое группирование и второе группирование, и данные, и передачи сформированного значения разности.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую значение разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования, включающего в себя первое группирование и второе группирование, и данные, и часть выдачи, передающую сформированное значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения опорного значения группы, соответствующего множеству данных, включенных в одну группу посредством первого группирования и внешнего группирования для первого группирования, и значения разности, соответствующего опорному значению группы, и получения данных, используя опорное значение группы и значение разности.В этом случае количество первых данных, соответствующее количеству данных, сгруппированных посредством первого группирования, меньше, чем количество вторых данных, соответствующих множеству данных, сгруппированных посредством внешнего группирования. И отношение перемножения существует между количеством первых данных и количеством вторых данных.Опорное значение группы может включать в себя контрольное опорное значение или опорное значение разности.Способ дополнительно включает в себя этап декодирования по меньшей мере одного из опорного значения группы и значения разности.Контрольное опорное значение декодируют для каждой группы.Группирование выполняют в отношении данных в по меньшей мере одной из временной области и частотной области. Временная область может включать в себя область временного интервала, область набора параметров или область набора данных. И частотная область может включать в себя область выборки, область поддиапазона, гибридную область, область диапазона параметров, область диапазона данных или область канала.Способ дополнительно включает в себя этап восстановления аудиосигнала, используя полученные данные в качестве параметров. И внешнее группирование может включать в себя объединенные в пары параметры.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения значения, получающую опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством первого группирования и внешнего группирования для первого группирования, и значения разности, соответствующего опорному значению группы, и часть получения данных, получающую данные, используя опорное значение группы и значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования значения разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством первого группирования и внешнего группирования для первого группирования, и данные, и передачи сформированного значения разности.И устройство для обработки сигнала согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую значение разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством первого группирования и внешнего группирования для первого группирования, и данные, и часть выдачи, передающую сформированное значение разности.

6.3. Способ обработки сигналов, использующий по меньшей мере группирование данных

Способ обработки сигналов и устройство, использующие вышеупомянутую схему группирования согласно настоящему изобретению, описаны ниже.Способ обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения опорного значения группы, соответствующего множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования данных и внутреннего группирования для группирования данных, и значения разности, соответствующего опорному значению группы, и получения данных, используя опорное значение группы и значение разности.В этом случае количество данных, включенных во внутреннее группирование, меньше, чем количество данных, включенных в группирование данных. И данные соответствуют параметрам.Внутреннее группирование выполняют в отношении всего множества данных, сгруппированных по данным. В этом случае внутреннее группирование может быть выполнено для каждого диапазона параметров.Внутреннее группирование может быть выполнено в отношении множества данных, сгруппированных по данным, частично. В этом случае внутреннее группирование может быть выполнено для каждого канала каждых из множества данных, сгруппированных по данным.Опорное значение группы может включать в себя контрольное опорное значение или опорное значение разности.Способ может дополнительно включать в себя этап декодирования по меньшей мере одного из опорного значения группы и значения разности. В этом случае контрольное опорное значение определяют для каждой группы.Группирование данных и внутреннее группирование выполняют в отношении данных для частотной области.Частотная область может включать в себя одно из области выборки, области поддиапазона, гибридной области, области диапазона параметров, области диапазона данных и области канала. При получении данных используется информация группирования для по меньшей мере одного из группирования данных и внутреннего группирования.Информация группирования включает в себя по меньшей мере одно из позиции каждой группы, размер каждой группы, присутствие или неприсутствие применения опорного значения группы для каждой группы, количество опорных значений группы, схему кодека опорного значения группы и присутствие или неприсутствие получения опорного значения группы.Устройство для обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения значения, получающую опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования данных и внутреннего группирования для группирования данных, и значение разности, соответствующее опорному значению группы, и часть получения данных, получающую данные, используя опорное значение группы и значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования значения разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования данных и внутреннего группирования для группирования данных, и данные, и передачи сформированного значения разности.И устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую значение разности, используя опорное значение группы, соответствующее множеству данных, включенных в одну группу посредством группирования данных и внутреннего группирования для группирования данных, и данные, и часть выдачи, передающую сформированное значение разности.

[Статистическое кодирование]

1. Концепция статистического кодирования

Статистическое кодирование согласно настоящему изобретению означает процесс для выполнения кодирования переменной длины в отношении результата кодирования данных.Вообще, статистическое кодирование обрабатывает вероятности появления специфических данных статистическим способом. Например, эффективность передачи повышается в целом при распределении меньшего количества битов данным, имеющим высокую частоту появления в вероятности, и большее количество битов данным, имеющим низкую частоту появления в вероятности.И настоящее изобретение предназначено для предложения эффективного способа статистического кодирования, который отличается от общего статистического кодирования, взаимосвязанного с кодированием PBC и кодированием DIFF.

1-1. Статистическая таблица

Прежде всего, заранее определенная статистическая таблица необходима для статистического кодирования. Статистическая таблица определена как кодовая книга. И часть кодирования и часть декодирования использует одну и ту же таблицу.Настоящее изобретение предлагает способ статистического кодирования и уникальную статистическую таблицу для эффективной обработки кодирования результатов различных видов данных.

1-2. Типы статистического кодирования (1D/2D)

Статистическое кодирование согласно настоящему изобретению классифицируется на два типа. Один должен получить один индекс (индекс 1) посредством одной статистической таблицы, а другой должен получить два последовательных индекса (индекс 1 и индекс 2) посредством одной статистической таблицы. Первый назван «1D (одномерным) статистическим кодированием» и последний назван «2D (двумерным) статистическим кодированием».Фиг.18 является примерной диаграммой статистической таблицы 1D и 2D согласно настоящему изобретению. Со ссылками на фиг.18 статистическая таблица согласно настоящему изобретению в основном включает в себя поле индекса, поле длины и поле кодового слова.Например, если конкретные данные (например, контрольное опорное значение, значение разности и т.д.) вычисляют посредством вышеупомянутого кодирования данных, соответствующие данные (соответствующие «индексу») имеют кодовое слово, обозначенное посредством статистической таблицы. Кодовое слово превращается в поток битов и затем передается к части декодирования.Часть статистического декодирования, имеющая принятое кодовое слово, определяет статистическую таблицу, используемую для соответствующих данных, и затем получает значение индекса, используя соответствующее кодовое слово, и длину в битах, конфигурирующую кодовое слово в пределах определенной таблицы. В этом случае настоящее изобретение представляет кодовое слово как шестнадцатеричное.Положительный знак (+) или отрицательный знак (-) значения индекса, полученный посредством 1D или 2D статистического кодирования, опускается. Поэтому необходимо назначить знак после завершения 1D или 2D статистического кодирования.В настоящем изобретении знак назначают различным образом согласно 1D или 2D.Например, в случае статистического кодирования 1D, если соответствующий индекс не равен «0», отдельный 1-битовый знаковый разряд (например, «bsSign») назначают и передают.В случае 2D статистического кодирования, так как два индекса последовательно извлекают, назначать ли знаковый бит определяют способом программирования отношения между двумя извлеченными индексами. В этом случае программа использует суммированное значение двух извлеченных индексов, значение разности между двумя извлеченными индексами и максимальное абсолютное значение (lav) в пределах соответствующей статистической таблицы. Возможно уменьшить количество битов передачи по сравнению со случаем, когда знаковый бит назначают каждому индексу в случае простого 2D.1D статистическая таблица, в которой индексы получают один за другим, является пригодной для использования для всех результатов кодирования данных. Однако 2D статистическая таблица, в которой два индекса получают каждый раз, имеет ограниченное использование для конкретного случая.Например, если кодирование данных не является парой в результате вышеупомянутого процесса группирования, 2D статистическая таблица имеет ограниченное использование в частности. И использование 2D статистической таблицы ограничено в отношении контрольного опорного значения, вычисленного в результате PBC кодирования.Поэтому, как упомянуто в предшествующем описании, статистическое кодирование согласно настоящему изобретению отличается использованием наиболее эффективной схемы статистического кодирования таким образом, что статистическое кодирование связано с результатом кодирования данных. Это объясняется подробно ниже.

1-3. Способ 2D (попарное объединение во времени / попарное объединение по частоте)

Фиг.19 является примерной диаграммой двух способов для 2D статистического кодирования согласно настоящему изобретению. Статистическое кодирование 2D является процессом для получения двух индексов, соседних друг с другом. Так, статистическое кодирование 2D может быть различным согласно направлению двух последовательных индексов. Например, случай, когда два индекса являются соседними друг другу в частотном направлении, называется «2D-частотное попарное объединение (в дальнейшем сокращенно названное 2D-FP)». И случай, когда два индекса являются соседними друг другу во временном направлении, называется «2D-временное попарное объединение (в дальнейшем сокращенно названное 2D-TP)».Со ссылками на фиг.19 2D-FP и 2D-TP способны конфигурировать отдельные таблицы индексов, соответственно. Кодер должен определить наиболее эффективную схему статистического кодирования согласно результату декодирования данных.Способ определения статистического кодирования, эффективно связанного с кодированием данных, объясняется в нижеследующем описании.

1-4. Способ обработки сигналов посредством статистического кодирования

Способ обработки сигнала, используя статистическое кодирование согласно настоящему изобретению, описан ниже. В способе обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения получают опорное значение, соответствующее множеству данных, и значение разности, соответствующее опорному значению. Затем значение разности статистически декодируют. Данные затем получают, используя опорное значение и статистически декодированное значение разности.Способ дополнительно включает в себя этап статистического декодирования опорного значения. И способ может дополнительно включать в себя этап получения данных, используя статистически декодированное опорное значение и статистически декодированное значение разности.Способ может дополнительно включать в себя этап получения идентификационной информации статистического кодирования. И статистическое кодирование выполняют согласно схеме статистического кодирования, указанной посредством идентификационной информации статистического кодирования.В этом случае схема статистического кодирования является одной из схемы 1D кодирования и многомерной схемы кодирования (например, схемы 2D кодирования). И многомерная схема кодирования является одной из схемы кодирования посредством частотного попарного объединения (FP) и схемы кодирования посредством временного попарного объединения (TP).Опорное значение может включать в себя одно из контрольного опорного значения и опорного значения разности.И способ обработки сигналов может дополнительно включать в себя этап восстановления аудиосигнала, используя эти данные в качестве параметров.Устройство для обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения значения, получающую опорное значение, соответствующее множеству данных, и значение разности, соответствующее опорному значению, часть статистического декодирования, выполняющую статистическое декодирование значения разности, и часть получения данных, получающую данные, используя опорное значение и статистически декодированное значение разности.В этом случае часть получения значения включена в вышеупомянутую часть 60 демультиплексирования потока битов, и часть получения данных включена в вышеупомянутую часть 91 или 92 декодирования данных.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования значения разности, используя опорное значение, соответствующее множеству данных, и данные, статистического кодирования сформированного значения разности и выдачи статистически кодированного значения разности.В этом случае опорное значение является статистически кодированным. Статистически кодированное опорное значение передается.Способ дополнительно включает в себя этап формирования схемы статистического кодирования, используемой для статистического кодирования. И сгенерированная схема статистического кодирования передается.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую значение разности, используя опорное значение, соответствующее множеству данных, и данные, часть статистического кодирования, статистически кодирующую сформированное значение разности, и часть выдачи для выдачи статистически кодированного значения разности.В этом случае часть формирования значения включена в вышеупомянутую часть 31 или 32 кодирования данных. И часть выдачи включена в вышеупомянутую часть 50 мультиплексирования потока битов.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения данных, соответствующих множеству схем кодирования данных, определения статистической таблицы для по меньшей мере одного из контрольного опорного значения и контрольного значения разности, включенных в данные, используя идентификатор статистической таблицы, уникальный для схемы кодирования данных, и статистическое декодирование по меньшей мере одного из контрольного опорного значения и контрольного значения разности, используя статистическую таблицу.В этом случае идентификатор статистической таблицы является уникальным для одного из схемы кодирования контрольного значения, схемы дифференциального кодирования по частоте и схемы дифференциального кодирования по времени.И идентификатор статистической таблицы является уникальным для каждого из контрольного опорного значения и контрольного значения разности.Статистическая таблица является уникальной для идентификатора статистической таблицы и включает в себя одно из контрольной таблицы, дифференциальной таблицы по частоте и дифференциальной таблицы по времени.Альтернативно, статистическая таблица не является уникальной для идентификатора статистической таблицы, и одна из дифференциальной таблицы по частоте и дифференциальной таблицы по времени может быть использована совместно.Статистическая таблица, соответствующая контрольному опорному значению, способна использовать дифференциальную таблицу по частоте. В этом случае контрольное опорное значение является статистически декодированным с помощью схемы кодирования 1D.Схема статистического кодирования включает в себя схему кодирования 1D и схему кодирования 2D. В частности, схема кодирования 2D включает в себя схему кодирования попарного объединения по частоте (2D-FP) и схему кодирования попарного объединения по времени (2D-TP).И настоящий способ способен восстановить аудиосигнал, используя эти данные в качестве параметров.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения значения, получающую контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и контрольное значение разности, соответствующее контрольному опорному значению, и часть статистического декодирования, статистически декодирующую контрольное значение разности. И устройство включает в себя часть получения данных, получающую данные, используя контрольное опорное значение и статистически декодированное контрольное значение разности.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования контрольного значения разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и данные, статистическое кодирование сформированного контрольного значения разности и передачу статистически кодированного контрольного значения разности.В этом случае таблица, используемая для статистического кодирования, может включать в себя контрольную назначенную таблицу.Способ дополнительно включает в себя этап статистического кодирования контрольного опорного значения. И статистически кодированное контрольное опорное значение передается.Способ дополнительно включает в себя этап формирования схемы статистического кодирования, используемой для статистического кодирования. И сгенерированная схема статистического кодирования передается.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую контрольное значение разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и данные, часть статистического кодирования, статистически кодирующую сформированное контрольное значение разности, и часть выдачи, передающую статистически кодированное контрольное значение разности.

2. Соотношение с кодированием данных

Как упомянуто в предшествующем описании, настоящее изобретение предложило три вида схем кодирования данных. Однако статистическое кодирование не выполняют в отношении данных согласно схеме РСМ. Соотношения между PBC кодированием и статистическим кодированием и соотношения между DIF кодированием и статистическим кодированием отдельно описаны в нижеследующем описании.

2-1. PBC кодирование и статистическое кодирование

Фиг.20 является диаграммой схемы статистического кодирования для результата PBC кодирования согласно настоящему изобретению.Как упомянуто в предшествующем описании, после завершения PBC кодирования вычисляют одно контрольное опорное значение и множество значений разностей. И все из контрольного опорного значения и значения разности становятся целями статистического кодирования.Например, согласно вышеупомянутому способу группирования определяется группа, к которой PBC кодирование будет применяться. На фиг.20 для удобства описания случай пары на оси времени и случай не пары на оси времени приняты в качестве примеров. Статистическое кодирование после завершения PBC кодирования описано ниже.Прежде всего, объясняется случай 83, когда PBC кодирование выполняют в отношении непарных данных. Статистическое кодирование 1D выполняют в отношении одного контрольного значения, становящегося целью статистического кодирования, и статистическое кодирования 1D или статистическое кодирование 2D-FP может быть выполнено в отношении остальных значений разности.В частности, так как одна группа существует для одного набора данных на оси времени в случае не пары, невозможно выполнить статистическое кодирование 2D-TP. Даже если 2D-FP выполняется, статистическое кодирование 1D должно быть выполнено в отношении значения параметра в последнем диапазоне 81a, не способного составить пару после того, как пары индексов были получены. Как только схема статистического кодирования для каждых данных определена, кодовое слово формируют, используя соответствующую статистическую таблицу.Так как настоящее изобретение относится к случаю, когда одно контрольное опорное значение формируют для одной группы, например, должно быть выполнено статистическое кодирование 1D. Однако в другом варианте осуществления настоящего изобретения, если по меньшей мере два контрольных опорных значения формируют из одной группы, может быть возможно выполнить статистическое кодирование 2D в отношении последовательных контрольных опорных значений.Во-вторых, случай 84 выполнения PBC кодирования в отношении пар описан ниже.Статистическое кодирование 1D выполняют для одного контрольного опорного значения, становящегося целью статистического кодирования, и в отношении остальных значений разности может быть выполнено статистическое кодирование 1D, статистическое кодирование 2D-FP или статистическое кодирование 2D-TP.В частности, так как одна группа существует для двух наборов данных, соседних друг другу на оси времени в случае пар, возможно выполнить статистическое кодирование 2D-TP. Даже если 2D-FP выполняется, статистическое кодирование 1D должно быть выполнено в отношении значения параметра в последнем диапазоне 81b или 81c, не обеспечивающим конфигурирование пары после того, как пары индексов были получены. Однако, как может быть подтверждено на фиг.20, в случае применения 2D-TP статистического кодирования последний диапазон, не конфигурирующий пару, не существует.

2-2. DIFF кодирование и статистическое кодирование

Фиг.21 является диаграммой схемы статистического кодирования для результата DIFF кодирования согласно настоящему изобретению.Как упомянуто в предшествующем описании, после завершения DIFF кодирования вычисляют одно контрольное опорное значение и множество значений разностей. И все из контрольного опорного значения и значений разности становятся целями статистического кодирования. Однако в случае DIFF-DT опорное значение может не существовать.Например, согласно вышеупомянутому способу группирования определяется группа, к которой DIFF кодирование будет применяться. На фиг.21 для удобства описания случай пары на оси времени и случай не пары на оси времени приняты в качестве примеров. И фиг.21 иллюстрирует случай, когда набор данных в качестве единицы кодирования данных различается в DIFF-DT в направлении оси времени и DIFF-DF в направлении оси частот согласно направлению DIFF кодирования.Статистическое кодирование после завершения DIFF кодирования описано ниже.Прежде всего, объясняется случай, когда DIFF кодирование выполняют в отношении не пар. В случае не пар один набор данных существует на оси времени. И набор данных может стать DIFF-DF или DIFF-DT согласно направлению DIFF кодирования.Например, если один набор данных не пары (отсутствие пары) является DIFF-DF (85), то опорное значение становится значением параметра в пределах первого диапазона 82a. Статистическое кодирование 1D выполняют в отношении опорного значения и статистическое кодирование 1D или статистическое кодирование 2D-FP может быть выполнено в отношении остальных значений разности.А именно в случае DIFF-DF, а также не пары одна группа для одного набора данных существует на оси времени. Поэтому невозможно выполнить статистическое кодирование 2D-TP. Даже если 2D-FP выполняют, после того как пары индексов были получены, статистическое кодирование 1D должно быть выполнено в отношении значения параметров в пределах последнего диапазона параметров 83a, не составляющего пару. Как только схема кодирования декодирована для каждых данных, кодовое слово формируют, используя соответствующую статистическую таблицу. Например, в случае, если один набор данных не пары является DIFF-DT (86), так как опорного значения не существует в пределах соответствующего набора данных, обработка «первого диапазона» не выполняется. Поэтому статистическое кодирование 1D или статистическое кодирование 2D-FP может быть выполнено в отношении значений разности.В случае DIFF-DT, а также не пары набором данных для нахождения значения разности может быть соседний набор данных, не составляющий пару данных или набор данных в пределах другого аудиокадра.А именно в случае DIFF-DT, а также не пары (86) существует одна группа для одного набора данных на оси времени. Поэтому невозможно выполнить статистическое кодирование 2D-TP. Даже если 2D-FP выполняют, после того как пары индексов были получены, статистическое кодирование 1D должно быть выполнено в отношении значения параметра в пределах последнего диапазона параметров, не составляющего пару. Однако фиг.21 только иллюстрирует случай, когда последний диапазон, не составляющий пару, не существует, например.Как только схема кодирования декодирована для каждых данных, кодовое слово формируют, используя соответствующую статистическую таблицу.Во-вторых, объясняется случай, когда DIFF кодирование выполняют в отношении пар. В случае, если кодирование данных выполняют в отношении пар, два набора данных конфигурируют одну группу на оси времени. И каждый из наборов данных в пределах группы может стать DIFF-DF или DIFF-DT согласно направлению DIFF кодирования. Поэтому это может быть классифицировано в случай, когда оба два набора данных, составляющие пару, являются DIFF-DF (87), случай, когда оба два набора данных, составляющие пару, являются DIFF-DT, и случай, когда два набора данных, составляющие пару, имеют различные направления кодирования (например, DIFF-DF/DT или DIFF-DT/DF), соответственно (88).Например, в случае, когда оба два набора данных, составляющие пару, являются DIFF-DF (то есть DIFF-DF/DF) (87), если каждый из наборов данных не объединен в пару и DIFF-DF, если все доступные схемы статистического кодирования являются выполняемыми.Например, каждое опорное значение в пределах соответствующего набора данных становится значением параметра в пределах первого диапазона 82b или 82c, и статистическое кодирование 1D выполняют в отношении опорного значения. И статистическое кодирование 1D или статистическое кодирование 2D-FP может быть выполнено в отношении остальных значений разности.Даже если 2D-FP выполняют в пределах соответствующего набора данных, после того как пары индексов были получены, статистическое кодирование 1D должно быть выполнено в отношении значения параметра в пределах последнего диапазона 83b или 83c, не составляющего пару. Так как два набора данных составляют пару, может быть выполнено статистическое кодирование 2D-TP. В этом случае статистическое кодирование 2D-TP последовательно выполняют на диапазонах, изменяющихся в пределах от следующего диапазона, исключая первый диапазон 82b или 82c в соответствующем наборе данных, до последнего диапазона.Если статистическое кодирование 2D-TP выполняют, последний диапазон, не составляющий пару, не формируют.Как только схема статистического кодирования для каждых данных определена, кодовое слово формируют, используя соответствующую статистическую таблицу.Например, в случае, если оба из этих двух наборов данных, составляющих пару, являются DIFF-DT (то есть DIFF-DT/DT) (89), так как опорное значение не существует в пределах соответствующего набора данных, обработка первого диапазона не выполняется. И статистическое кодирование 1D или статистическое кодирование 2D-FPможет быть выполнено в отношении всех значений разности в пределах каждого из наборов данных.Даже если 2D-FP выполняется в пределах соответствующего набора данных, после того как пары индексов были получены, статистическое кодирование 1D должно быть выполнено в отношении значения параметра в последнем диапазоне, не конфигурирующего пару. Однако фиг.21 иллюстрирует пример, когда последний диапазон, не составляющий пару, не существует.Так как два набора данных составляют пару, статистическое кодирование 2D-TP является выполнимым. В этом случае статистическое кодирование 2D-TP последовательно выполняется в отношении диапазонов в пределах от первого диапазона к последнему диапазону в соответствующем наборе данных.Если статистическое кодирование 2D-TP выполняется, последний диапазон, не составляющий пару, не генерируют.Как только схема статистического кодирования для каждых данных определена, кодовое слово формируют, используя соответствующую статистическую таблицу.Например, может существовать случай, когда два набора данных, составляющие пару, имеют различные направления кодирования, соответственно (то есть DIFF-DF/DT или DIFF-DT/DF) (88). Фиг.21 иллюстрирует пример DIFF-DF/DT. В этом случае все схемы статистического кодирования, применимые согласно соответствующим типам кодирования, могут быть в основном выполнены в отношении каждого из наборов данных.Например, в наборе данных DIFF-DF среди двух наборов данных, составляющих пару, статистическое кодирование 1D выполняют в отношении значения параметра в пределах первого диапазона 82d с опорным значением в пределах соответствующего набора данных (DIFF-DF). И статистическое кодирование 1D или статистическое кодирование 2D-FP может быть выполнено в отношении остальных значений разности.Даже если 2D-FP выполняют в пределах соответствующего набора данных (DIFF-DF), после того как пары индексов были получены, статистическое кодирование 1D должно быть выполнено в отношении значения параметра в пределах последнего диапазона 83d, не конфигурирующего пару.Например, в наборе данных DIFF-DT среди двух наборов данных, составляющих пару, так как опорное значение не существует, обработку первого диапазона не выполняют. И статистическое кодирование 1D или статистическое кодирование 2D-FP может быть выполнено в отношении всех значений разности в пределах соответствующего набора данных (DIFF-DT).Даже если 2D-FP выполнено в пределах соответствующего набора данных (DIFF-DT), после того как пары индексов были получены, статистическое кодирование 1D должно быть выполнено в отношении значения параметра в пределах последнего диапазона, не составляющего пару. Однако фиг.21 иллюстрирует пример, когда последний диапазон, не составляющий пару, не существует.Так как эти два набора данных, составляющие пару, имеют направления кодирования, отличные друг от друга, соответственно, статистическое кодирование 2D-TP является выполнимым. В этом случае статистическое кодирование 2D-TP последовательно выполняется в отношении диапазонов в пределах от следующего диапазона, исключая первый диапазон, включающий в себя первый диапазон 82d, до последнего диапазона.Если статистическое кодирование 2D-TP выполняется, последний диапазон, не составляющий пару, не генерируется.Как только схема статистического кодирования для каждых данных определена, кодовое слово формируют, используя соответствующую статистическую таблицу.

2-3. Статистическое кодирование и группирование

Как упомянуто в предшествующем описании, в случае статистического кодирования 2D-FP или 2D-TP два индекса извлекают, используя одно кодовое слово. Поэтому это означает, что схему группирования выполняют для статистического кодирования. И это может быть названо «группирование по времени» или «группирование по частоте».Например, часть кодирования группирует два индекса, извлеченные на этапе кодирования данных в направлении частоты или времени.Затем часть кодирования выбирает одно кодовое слово, представляющее два сгруппированных индекса, используя статистическую таблицу, и затем передает выбранное кодовое слово посредством включения его в поток битов.Часть декодирования принимает одно кодовое слово, получившееся из группирования двух индексов, включенных в этот поток битов, и извлекает два значения индекса, используя применяемую статистическую таблицу.

2-4. Способ обработки сигналов посредством соотношения между кодированием данных и статистическим кодированием

Особенности способа обработки сигналов согласно настоящему изобретению посредством соотношения между PBC кодированием и статистическим кодированием и соотношения между DIFF кодированием и статистическим кодированием описаны ниже.Способ обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения информации разности, статистического декодирования этой информации разности согласно схеме статистического кодирования, включающей в себя группирование по времени и группирование по частоте, и декодирование данных информации разности согласно схеме декодирования данных, включающей в себя контрольную разность, разность во времени и разность по частоте. И подробные соотношения между кодированием данных и статистическим кодированием являются такими же, как описано в предшествующем описании.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения цифрового сигнала, статистического декодирования этого цифрового сигнала согласно схеме статистического кодирования и декодирование данных статистически декодированного цифрового сигнала согласно одной из множества схем кодирования данных, включающих в себя по меньшей мере схему кодирования контрольного значения. В этом случае схема статистического кодирования может быть определена согласно схеме кодирования данных.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения сигнала, получающую цифровой сигнал, часть статистического декодирования, статистически декодирующую цифровой сигнал согласно схеме статистического кодирования, и часть декодирования данных, декодирующую по данным статистически декодированный цифровой сигнал согласно одной из множества схем кодирования данных, включающей в себя по меньшей мере схему кодирования контрольного значения.Способ обработки сигнала согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы кодирования по данным цифрового сигнала посредством схемы кодирования данных, статистического кодирования цифрового сигнала с кодированными данными посредством схемы статистического кодирования и передачу статистически кодированного цифрового сигнала. В этом случае схема статистического кодирования может быть определена согласно схеме кодирования данных.И устройство для обработки сигнала согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть кодирования данных, кодирующую по данным цифровой сигнал посредством схемы кодирования данных, и часть статистического кодирования, статистически кодирующую кодированный данными цифровой сигнал посредством схемы статистического кодирования. И устройство может дополнительно включать в себя часть выдачи, передающую статистически кодированный цифровой сигнал.

3. Выбор для статистической таблицы

Статистическая таблица для статистического кодирования автоматически определяется согласно схеме кодирования данных и типа данных, становящихся целью статистического кодирования.Например, если типом данных является параметр CLD и если целью статистического кодирования является контрольное опорное значение, статистическая таблица 1D, которой дано название таблицы «hcodPilot_CLD», используется для статистического кодирования.Например, если типом данных является параметр CPC, если кодированием данных является DIFF-DF и если целью статистического кодирования является значение первого диапазона, статистическая таблица 1D, которой дано название таблицы «hcodFirstband_CPC», используется для статистического кодирования.Например, если типом данных является параметр ICC, если схемой кодирования данных является PBC и если выполняют статистическое кодирование 2D-TP, то статистическая таблица 2D-PC/TP, которой дано название таблицы «hcod2D_ICC_PC_TP_LL», используется для статистического кодирования. В этом случае «LL» в названии таблицы 2D указывает наибольшую абсолютную величину (в дальнейшем сокращенно обозначенную «LAV») в таблице. И наибольшая абсолютная величина (LAV) описана ниже.Например, если типом данных является параметр ICC, если схемой кодирования данных является DIF-DF и если выполняют статистическое кодирование 2D-FP, то статистическая таблица 2D-FP, который дается название таблицы «hcod2D_ICC_DF_FP_LL», используется для статистического кодирования.А именно очень важно определить, используя какую из множества статистических таблиц выполнить статистическое кодирование. И предпочтительно, что статистическая таблица, подходящая для характеристики каждых данных, становящихся целью статистического кодирования, конфигурируется независимо.Однако статистические таблицы для данных, имеющих атрибуты, подобные друг другу, могут быть использованы совместно. В качестве представляющего примера, если типом данных является «ADG» или «ATD», возможно применить CLD статистическую таблицу. И статистическая таблица «первый диапазон» может быть применена к контрольному опорному значению PBC кодирования.Способ выбора статистической таблицы, используя наибольшую абсолютную величину (LAV), объясняется подробно ниже.

3-1. Наибольшее абсолютное значение (LAV) статистической таблицы

Фиг.22 является диаграммой для описания способа выбора статистической таблицы согласно настоящему изобретению.Множество статистических таблиц показывается в (a) на фиг.22, и таблица для выбора статистической таблицы показывается в (b) на фиг.22. Как упомянуто в предшествующем описании, существуют множество статистических таблиц согласно кодированию данных и типам данных.Например, статистические таблицы могут включать в себя статистические таблицы (например, таблицы 1-4), применимые в случае, если типом данных является «xxx», статистические таблицы (например, таблицы 5-8), применимые в случае, если типом данных является «yyy», назначенные для PBC статистические таблицы (например, таблицы от k до k+1), статистические таблицы перехода (например, таблицы n-2 ~ n-1) и статистическая таблица индекса LAV (например, таблица n).В частности, хотя является предпочтительным, чтобы таблица была конфигурирована посредством обеспечения кодового слова каждому индексу, который может иметь место в соответствующих данных, то если это так, размер таблицы значительно увеличивается. И неудобно управлять индексами, которые являются ненужными или только имеются. В случае статистической таблицы 2D эти проблемы приносят больше неудобства из-за слишком многих имеющихся случаев наличия. Чтобы решить эти проблемы, используется наибольшая абсолютная величина (LAV).Например, если диапазон значения индекса для конкретного типа данных (например, CLD) находится между «-X ~ +X» (X=15), по меньшей мере одно LAV, имеющее высокую частоту появления в вероятности, выбирается в пределах диапазона и конфигурируется в отдельную таблицу.Например, при конфигурировании статистической таблицы CLD возможно обеспечить таблицу «LAV=3», таблицу «LAV=5», таблицу «LAV=7» или таблицу «LAV=9».Например, на (a) на фиг.22 возможно установить таблицу-1 91a в CLD таблицу «LAV=3», таблицу-2 91b в CLD таблицу «LAV=5», таблицу-3 91c в CLD таблицу «LAV=7» и таблицу-4 91d в CLD таблицу «LAV=9».Индексы, отклоняющиеся от диапазона LAV в пределах LAV таблицы, обрабатываются статистическими таблицами перехода (например, таблицами n-2 ~ n-1).Например, при выполнении кодирования, использующего CLD таблицу 91c «LAV=7», если имеет место индекс, отклоняющийся от максимального значения «7» (например, 8, 9,…, 15), соответствующий индекс отдельно обрабатывается статистической таблицей перехода (например, таблицей n-2 ~ n-1).Аналогично, возможно установить таблицу LAV для другого типа данных (например, ICC, CPC и т.д.) тем же самым способом, как для CLD таблицы. Однако LAV для каждых данных имеет отличное значение, так как диапазон для каждого типа данных изменяется.Например, при конфигурировании статистической таблицы ICC, например, возможно обеспечить таблицу «LAV=1», таблицу «LAV=3», таблицу «LAV=5» и таблицу «LAV=7». При конфигурировании статистической таблицы CPC, например, возможно обеспечить таблицу «LAV=3», таблицу «LAV=6», таблицу «LAV=9» и таблицу «LAV=12».

3-2. Статистическая таблица для индекса LAV

Настоящее изобретение использует индекс LAV, чтобы выбрать статистическую таблицу, используя LAV. А именно значение LAV для каждого типа данных, как показано в (b) на фиг.22, отличается индексом LAV.В частности, чтобы выбрать статистическую таблицу, которую нужно использовать окончательно, индекс LAV для каждого соответствующего типа данных подтверждается, и LAV, соответствующий индексу LAV, затем подтверждается. Окончательно подтвержденное значение LAV соответствует «LL» при конфигурации имени вышеупомянутой статистической таблицы.Например, если тип данных является параметром CLD, если схемой кодирования данных является DIFF-DF, если статистическое кодирование выполняют посредством 2D-FP и если «LAV=3», то для статистического кодирования используется статистическая таблица, для который имя таблицы «hcod2D_CLD_ DF_FP_03».При подтверждении индекса LAV для каждого типа данных настоящее изобретение характеризуется в использовании статистической таблицы для индекса LAV отдельно. Это означает, что индекс LAV непосредственно обрабатывается как цель статистического кодирования.Например, таблица-n в (a) на фиг.22 используется в качестве статистической таблицы 91e индекса LAV. Это представлено как Таблица 1.

Таблица 1

Индекс LAV

Длина в битах

Кодовое слово (шестнадцатеричное/двоичное)

0

1

0×0 (0b)

1

2

0×2 (10b)

2

3

0×6 (110b)

3

3

0×7 (111b)

Эта таблица означает, что само значение индекса LAV статистически отличается по частоте использования.Например, так как «Индекс LAV=0» имеет самую высокую частоту использования, ему распределяют один бит. И два бита назначают для «Индекс LAV=1», имеющему вторую самую высокую частоту использования. Наконец, три бита назначают для «LAV-2 или 3», имеющему низкую частоту использования.В случае, если статистическая таблица 91e индекса LAV не используется, 2-битовая идентификационная информация должна быть передана, чтобы отличить четыре вида индексов LAV, каждый раз, когда используется статистическая таблица LAV.Однако, если статистическая таблица 91e индекса LAV согласно настоящему изобретению используется, достаточно передать 1-битовое кодовое слово для случая «Индекс LAV=0», имеющему по меньшей мере частоту использования, например, равную 60%. Так, настоящее изобретение способно повысить эффективность передачи выше, чем таковая в соответствующем известном из уровня техники способе.В этом случае статистическая таблица 91e Индекса LAV в Таблице 1 применяется для случая четырех видов индексов LAV. И очевидно, что эффективность передачи может быть еще больше повышена, если имеется больше индексов LAV.

3-3. Способ обработки сигналов, использующий выбор статистической таблицы

Способ обработки сигналов и устройство, использующие вышеупомянутый выбор статистической таблицы, описаны ниже.Способ обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения информации индекса, статистическое декодирование информации индекса и идентификацию содержания, соответствующего статистически декодированной информации индекса.В этом случае информацией индекса является информация для индексов, имеющих характеристики частоты использования с вероятностью.Как упомянуто в предшествующем описании, информация индекса статистически декодируется с использованием статистической таблицы 91e назначенных индексов.Содержание классифицируется согласно типу данных и используется для декодирования данных. И содержание может стать информацией группирования.Информация группирования является информацией для группирования множества данных.И индекс статистической таблицы является наибольшей абсолютной величиной (LAV) среди индексов, включенных в статистическую таблицу.Кроме того, статистическая таблица используется при выполнении статистического декодирования 2D в отношении параметров.Устройство для обработки сигнала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть получения информации, получающую информацию индекса, часть декодирования, статистически декодирующую информацию индекса, и часть идентификации, идентифицирующую содержание, соответствующее статистически декодированной информации индекса.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования информации индекса для идентификации содержания, статистическое кодирование информации индекса и передачу статистически кодированной информации индекса.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования информации, формирующую информацию индекса для идентификации содержания, часть кодирования, статистически кодирующую информацию индекса, и часть выдачи информации, передающую статистически кодированную информацию индекса.Способ обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы получения значения разности и информации индекса, статистическое декодирование информации индекса, идентификацию статистической таблицы, соответствующей статистически декодированной информации индекса, и статистическое декодирование значения разности, используя идентифицированную статистическую таблицу.Затем опорное значение, соответствующее множеству данных, и декодированное значение разности используются для получения данных. В этом случае опорное значение может включать в себя контрольное опорное значение или опорное значение разности.Информацию индекса статистически декодируют, используя статистическую таблицу назначенных индексов. И статистическая таблица классифицируется согласно типу каждого из множества данных.Данные являются параметрами, и способ дополнительно включает в себя этап восстановления аудиосигнала, используя эти параметры.В случае статистического декодирования значение разности, статистическое декодирование 2D выполняют в отношении значения разности, используя эту статистическую таблицу.Кроме того, способ дополнительно включает в себя этапы получения опорного значения и статистическое декодирование опорного значения, используя статистическую таблицу, назначенную опорному значению.Устройство для обработки сигнала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть ввода, получающую значение разности и информацию индекса, часть декодирования индекса, статистически декодирующую информацию индекса, часть идентификации таблицы, идентифицирующую статистическую таблицу, соответствующую статистически декодированной информации индекса, и часть декодирования данных, статистически декодирующую значение разности, используя идентифицированную статистическую таблицу.Устройство дополнительно включает в себя часть получения данных, получающую данные, используя опорное значение, соответствующее множеству данных, и декодированное значение разности.Способ обработки сигнала согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования значения разности, используя опорное значение, соответствующее множеству данных, и эти данные, статистическое кодирование значения разности, используя статистическую таблицу, и генерирование информации индекса для идентификации статистической таблицы.И способ дополнительно включает в себя этапы статистического кодирования информации индекса и передачи статистически кодированной информации индекса и значения разности.И устройство для обработки сигнала согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть формирования значения, формирующую значение разности, используя опорное значение, соответствующее множеству данных, и упомянутые данные, часть кодирования значения, статистически кодирующую значение разности, используя статистическую таблицу, часть генерирования информации, формирующую информацию индекса для идентификации статистической таблицы, и часть кодирования индекса, статистически кодирующую информацию индекса. И устройство дополнительно включает в себя часть выдачи информации, передающую статистически кодированную информацию индекса и значение разности.

Структура данных

Структура данных, включающая в себя различные виды информации, связанной с вышеупомянутым кодированием данных, группированием и статистическим кодированием согласно настоящему изобретению, описана ниже.Фиг.23 иллюстрирует иерархическую диаграмму структуры данных согласно настоящему изобретению.Со ссылками на фиг.23 структура данных согласно настоящему изобретению включает в себя заголовок 100 и множество кадров 101 и 102. Информация конфигурации, применяемая к следующим кадрам 101 и 102, обычно включается в заголовок 100. И информация конфигурации включает в себя информацию группирования, используемую для вышеупомянутого группирования.Например, информация группирования включает в себя первую информацию 100a группирования по времени, первую информацию 100b группирования по частоте и информацию 100c группирования по каналу.Кроме того, информация конфигурации в заголовке 100 называется «основной информацией конфигурации», и часть информации, записанная в кадре, называется «полезными данными».В частности, случай применения структуры данных согласно настоящему изобретению к пространственной информации аудио объясняется, например, в нижеследующем описании.Прежде всего, первая информация 100a группирования по времени в заголовке 100 становится полем «bsFrameLength», которое определяет количество временных интервалов в пределах кадра.Первая информация 100b группирования по частоте становится полем «bsFreqRes», которое определяет количество диапазонов параметров в пределах кадра.Информация 100c группирования по каналу означает поле «OttmodeLFE-bsOttBands» и поле «bsTttDualmode-bsTttBandsLow». Поле «OttmodeLFE-bsOttBands» является информацией, обозначающей количество диапазонов параметров, применяемых к LFE каналу. И поле «bsTttDualmode-bsTttBandsLow» является информацией, обозначающей количество диапазонов параметров низкочастотного диапазона в двойном режиме, имеющем как низко-, так и высокочастотные диапазоны. Кроме того, поле «bsTttDualmode-bsTttBandsLow» может быть классифицировано не как информация группирования по каналу, а как информация группирования по частоте.Каждый из кадров 101 и 102 включает в себя информацию 101a кадра (Frame Info), применяемую ко всем группам кадра в целом и множеству групп 101b и 101c.Информация 101a кадра включает в себя информацию 103a выбора времени, вторую информацию 103b группирования по времени и вторую информацию 103c группирования по частоте. Кроме того, информация кадра 101a называется «информацией подконфигурации», применяемой к каждому кадру.Более подробно случай применения структуры данных настоящего изобретения к пространственной информации аудио объясняется, например, ниже.Информация 103a выбора времени в пределах информации 101a кадра включает в себя поле «bsNumParamset», поле «bsParamslot» и поле «bsDataMode».Поле «bsNumParamset» является информацией, указывающей количество наборов параметров, существующих в полном кадре.И поле «bsParamslot» является информацией, указывающей позицию временного интервала, где набор параметров существует.Кроме того, поле «bsDataMode» является информацией, указывающей способ обработки кодирования и декодирования каждого набора параметров.Например, в случае «bsDataMode=0» (например, заданный по умолчанию режим) конкретного набора параметров часть декодирования заменяет соответствующий набор параметров значением «по умолчанию».В случае «bsDataMode=1» (например, предыдущий режим) конкретного набора параметров часть декодирования поддерживает значение декодирования предыдущего набора параметров.В случае «bsDataMode=2» (например, режим интерполяции) конкретного набора параметров часть декодирования вычисляет соответствующий параметр, установленный посредством интерполяции между наборами параметра.Наконец, в случае «bsDataMode=3» (например, режим чтения) конкретного набора параметров это означает, что данные кодирования для соответствующего набора параметров передаются. Поэтому множество групп 101b и 101c в пределах кадра являются группами, сконфигурированными с данными, передаваемыми в случае «bsDataMode=3» (например, режим чтения). Следовательно, часть кодирования декодирует данные со ссылкой на информацию типа кодирования в пределах каждой из групп.Способ обработки сигналов и устройство, использующие поле «bsDataMode», согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения ниже описаны подробно.Способ обработки сигнала, использующий поле «bsDataMode» согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя этапы получения информации режима, получение контрольного опорного значения, соответствующего множеству данных, и контрольного значения разности, соответствующего контрольному опорному значению, согласно атрибуту данных, указанному информацией режима, и получения данных, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности.В этом случае данные являются параметрами, и способ дополнительно включает в себя этап восстановления аудиосигнала, используя эти параметры.Если информация режима указывает режим чтения, получают контрольное значение разности.Информация режима дополнительно включает в себя по меньшей мере одно из заданного по умолчанию режима, предыдущего режима и режима интерполяции.И контрольное значение разности получают для каждого диапазона группы.Кроме того, способ обработки сигналов использует первый параметр (например, dataset (набор данных)), чтобы идентифицировать количество режимов чтения, и второй параметр (например, setidx), чтобы получить контрольное значение разности на основании первой переменной.Устройство для обработки сигнала, используя поле «bsDataMode» согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя часть получения информации, получающую информацию режима, часть получения значения, получающую контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и контрольное значение разности, соответствующее контрольному опорному значению, согласно атрибуту данных, указанному информацией режима, и часть получения данных, получающую данные, используя контрольное опорное значение и контрольное значение разности.И часть получения информации, часть получения значения и часть получения данных обеспечиваются в вышеупомянутой части 91 или 92 декодирования данных.Способ обработки сигнала, использующий поле «bsDataMode» согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя этапы формирования информации режима, указывающей атрибут данных, формирования контрольного значения разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и данные, и передачи сформированного значения разности. И способ дополнительно включает в себя этап кодирования сформированного значения разности.Устройство для обработки сигнала, использующее поле «bsDataMode» согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя часть формирования информации, формирующую информацию режима, указывающую атрибут данных, часть формирования значения, формирующую контрольное значение разности, используя контрольное опорное значение, соответствующее множеству данных, и данные, и часть выдачи, передающую сформированное значение разности. И часть формирования значения обеспечивается в вышеупомянутой части 31 или 32 кодирования данных.Вторая информация 103b группирования по времени в информации кадра 101a включает в себя поле «bsDatapair». Поле «bsDatapair» является информацией, которая определяет присутствие или неприсутствие пары между наборами данных, обозначенными посредством «bsDataMode=3». В частности, два набора данных группируются в одну группу посредством поля «bsDatapair».Вторая информация группирования по частоте в информации кадра 101a включает в себя поле «bsFreqResStride». Поле «bsFreqResStride» является информацией для второго группирования параметра, плохо сначала сгруппированного посредством поля «bsFreqRes» в качестве первой информации 100b группирования по частоте. А именно диапазон данных формируют, связывая параметры, в сумме составляющие шаг по индексу, обозначенный посредством поля «bsFreqResStride». Так, значения параметра задаются для каждого диапазона данных.Каждая из групп 101b и 101c включает в себя информацию 104a типа кодирования данных, информацию 104b типа статистического кодирования, кодовое слово 104c и побочные данные 104d.Более подробно случай применения структуры данных настоящего изобретения к пространственной информации аудио описаны, например, ниже.Прежде всего, информация 104a типа кодирования данных в каждой из групп 101b и 101c включают в себя поле «bsPCMCoding», поле «bsPilotCoding», поле «bsDiffType» и поле «bdDifftimeDirection».Поле «bsPCMCoding» является информацией для идентификации, является ли кодирование данных соответствующей группы схемой ИКМ (РСМ) или схемой DIFF.Только, если поле «bsPCMCoding» определяет схему РСМ, присутствие или неприсутствие PBC схемы обозначается полем «bsPilotCoding».Поле «bsDiffType» является информацией для обозначения направления кодирования в случае, если применяется эта схема DIFF. И поле «bsDiffType» обозначает любое из «DF: DIFF-FREQ» или «DT: DIFF-TIME».И поле «bsDiffTimeDirection» является информацией для обозначения, является ли направление кодирования на оси времени «FORWARD» или «BACKWARD» в случае, если это поле «bsDiffType» есть «DT».Информация 104b типа статистического кодирования в каждой из групп 101b и 101c включает в себя поле «bsCodingScheme» и поле «bsPairing».Поле «bsCodingScheme» является информацией для обозначения, является ли статистическое кодирование 1D или 2D.И поле «bsPairing» является информацией, является ли направление для извлечения двух индексов направлением по частоте (FP: Объединение по частоте) или направлением по времени (TP: Объединение по времени) в случае, если это поле «bsCodingScheme» обозначает «2D».Кодовое слово 104c в каждой из групп 101b и 101c включает в себя поле «bsCodeW». И поле «bsCodeW» обозначает кодовое слово в таблице, применяемой для статистического кодирования. Так, большинство вышеупомянутых данных становятся целями статистического кодирования. В этом случае они передаются посредством поля «bsCodeW». Например, контрольное опорное значение и значение индекса LAV при PBC кодировании, которые становятся целями статистического кодирования, передаются посредством поля «bsCodeW».Побочные данные 104d в каждой из групп 101b и 101c включают в себя поле «bsLsb» и поле «bsSign». В частности, побочные данные 104d включают в себя другие данные, которые являются статистически кодированными, которые не должны быть передаваемыми посредством поля «bsCodeW», а также полем «bsLsb» и полем «bsSign».Поле «bsLsb» есть поле, применяемое к вышеупомянутому частичному параметру и является побочной информацией, передаваемой, только если тип данных есть «СРС» и в случае негрубого квантования.И поле «bsSign» есть информация для обозначения знака индекса, извлеченного в случае применения статистического кодирования 1D.Кроме того, данные, передаваемые посредством схемы РСМ, включены в побочные данные 104d.Особенности структуры данных обработки сигналов согласно настоящему изобретению описаны ниже.Прежде всего, структура данных обработки сигналов согласно настоящему изобретению включает в себя часть полезных данных, имеющую по меньшей мере одно из информации кодирования данных, включающей в себя информацию кодирования контрольного (значения) по меньшей мере для каждого кадра, и информацию статистического кодирования и часть заголовка, имеющую основную информацию конфигурации для части полезных данных.Основная информация конфигурации включает в себя первую часть информации времени, имеющую информацию о времени для всех кадров, и первую часть информации о частоте, имеющей частотную информацию для всех кадров.И основная информация конфигурации дополнительно включает в себя первую часть информации внутреннего группирования, имеющую информацию для внутреннего группирования случайной группы, включающей в себя множество данных, для каждого кадра.Кадр включает в себя первую часть данных, имеющую по меньшей мере одно из информации кодирования данных и информации статистического кодирования, и часть информации кадра, имеющую информацию подконфигурации для первой части данных.Информация подконфигурации включает в себя вторую часть информации о времени, имеющую информацию о времени для всех групп. И информация подконфигурации дополнительно включает в себя часть информации внешнего группирования, имеющую информацию для внешнего группирования для случайной группы, включающей в себя множество данных, для каждой группы. Кроме того, информация подконфигурации дополнительно включает в себя вторую часть информации внутреннего группирования, имеющую информацию для внутреннего группирования случайной группы, включающей в себя множество данных.Наконец, группа включает в себя информацию кодирования данных, имеющую информацию для схем кодирования данных, информацию статистического кодирования, имеющую информацию для схем статистического кодирования, опорное значение, соответствующее множеству данных, и вторую часть данных, имеющую сформированное значение разности, используя опорное значение и данные.

Применение к кодированию аудио (MPEG suround)

Пример объединения вышеупомянутых концепций и признаков настоящего изобретения описаны ниже.Фиг.24 иллюстрирует схему устройства для сжатия и восстановления аудио согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.Со ссылками на фиг.24 устройство для сжатия и восстановления аудио согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть 105-400 сжатия аудио и часть 500-800 восстановления аудио.Часть 105-400 сжатия аудио включает в себя часть 105 уменьшения количества, часть 200 базового кодирования, часть 300 кодирования пространственной информации и часть 400 мультиплексирования.И часть 105 уменьшения количества включает в себя часть 110 уменьшения количества каналов и часть 120 генерирования пространственной информации.В части 105 уменьшения количества входами части 110 уменьшения количества каналов являются аудиосигнал с множеством N каналов x1, x2,…, xn) и аудиосигнал.Часть 110 уменьшения количества каналов выдает сигнал с уменьшенным количеством каналов до количества каналов, которое меньше, чем количество входных каналов.Выходным сигналом части 105 уменьшения количества является уменьшенное количество каналов до одного или двух каналов, конкретное количество каналов согласно отдельной команде уменьшения количества каналов или конкретное количество каналов, предварительно установленное согласно реализации системы.Часть 200 базового кодирования выполняет базовое кодирование в отношении выходного сигнала части 110 уменьшения количества каналов, то есть аудиосигнала с уменьшенным количеством каналов. В этом случае базовое кодирование выполняют способом сжатия входного сигнала, используя различные схемы преобразования, такую как схему дискретного преобразования и т.п.Часть 120 генерирования пространственной информации извлекает пространственную информацию из многоканального аудиосигнала. Часть 120 генерирования пространственной информации затем передает извлеченную пространственную информацию к части 300 кодирования пространственной информации.Часть 300 кодирования пространственной информации выполняет кодирование данных и статистическое кодирование в отношении введенной пространственной информации. Часть 300 кодирования пространственной информации выполняет по меньшей мере одно из ИКМ (РСМ), PBC и DIFF. В некоторых случаях часть 300 кодирования пространственной информации также выполняет статистическое кодирование. Может быть определена схема декодирования посредством части 700 кодирования пространственной информации, согласно которой схема кодирования данных используется посредством части 300 кодирования пространственной информации. И часть 300 кодирования пространственной информации подробно описана ниже со ссылкой на фиг.25.Выходной сигнал части 200 базового кодирования и выходной сигнал части 300 кодирования пространственной информации подают на часть 400 мультиплексирования.Часть 400 мультиплексирования мультиплексирует эти два входных сигнала в поток битов и затем передает этот поток битов к части 500-800 восстановления аудио.Часть 500-800 восстановления аудио включает в себя часть 500 демультиплексирования, часть 600 базового декодирования, часть 700 декодирования пространственной информации и часть 800 формирования множества каналов.Часть 500 демультиплексирования осуществляет демультиплексирование принятого потока битов в аудиочасть и часть пространственной информации. В этом случае аудиочасть есть сжатый аудиосигнал и часть пространственной информации есть сжатая пространственная информация.Часть 600 базового декодирования принимает сжатый аудиосигнал от части 500 демультиплексирования. Часть 600 базового декодирования формирует аудиосигнал с уменьшенным количеством каналов посредством декодирования сжатого аудиосигнала.Часть 700 декодирования пространственной информации принимает сжатую пространственную информацию от части 500 демультиплексирования. Часть 700 декодирования пространственной информации формирует пространственную информацию, декодируя сжатую пространственную информацию.При этом идентификационная информация, указывающая различную информацию группирования и информацию кодирования, включенную в структуру данных, показанную на фиг.23, извлекается из принятого потока битов. Конкретная схема декодирования выбирается из по меньшей мере одной или более схем декодирования согласно этой идентификационной информации. И пространственная информация генерируется посредством декодирования пространственной информации согласно выбранной схеме декодирования. В этом случае схема декодирования посредством части 700 декодирования пространственной информации может быть определена согласно тому, какая схема кодирования данных используется частью 300 кодирования пространственной информации. И часть 700 декодирования пространственной информации описана ниже подробно со ссылкой на фиг.26.Часть 800 формирования множества каналов принимает выходной сигнал от части 600 базового кодирования и выходной сигнал от части 160 декодирования пространственной информации. Часть 800 формирования множества каналов формирует аудиосигнал из множества N каналов y1, y2,…, yN из двух принятых выходных сигналов.Между тем, часть 105-400 сжатия аудио выдает идентификатор, указывающий, какая схема кодирования данных используются частью 300 кодирования пространственной информации, к части 500-800 восстановления аудио. Чтобы подготовиться к вышеупомянутому случаю, часть 500~800 восстановления аудио включает в себя средство для синтаксического разбора идентификационной информации.Так, часть 700 декодирования пространственной информации определяет схему декодирования со ссылкой на идентификационную информацию, обеспеченной частью 105-400 сжатия аудио. Предпочтительно, средство для синтаксического разбора идентификационной информации, указывающей схему кодирования, обеспечивается для части 700 декодирования пространственной информации.Фиг.25 иллюстрирует подробную схему части кодирования пространственной информации согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, в котором пространственная информация названа пространственным параметром.Со ссылками на фиг.25 часть кодирования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя часть 310 РСМ кодирования, часть 320 DIFF (дифференциального кодирования) и часть 330 кодирования по Хаффману. Часть 330 кодирования по Хаффману соответствует одному варианту выполнения вышеупомянутого статистического кодирования.Часть 310 РСМ кодирования включает в себя часть 311 группированного РСМ кодирования и часть 312 PCB. Часть 311 группированного РСМ кодирования PCM кодирует пространственные параметры. В некоторых случаях часть 311 группированного РСМ кодирования способна PCM кодировать пространственные параметры посредством части группы. И часть 312 PBC выполняет вышеупомянутое PBC (кодирование) в отношении пространственных параметров.Часть 320 DIFF выполняет вышеупомянутое DIFF (кодирование) в отношении пространственных параметров.В частности, в настоящем изобретении одна из части 311 группированного РСМ кодирования, части 312 PBC и части 320 DIFF выборочно работает для кодирования пространственных параметров. И ее средство управления отдельно не показывается на чертеже.PBC, выполненное частью 312 PBC, объяснился подробно в предшествующем описании, описание которого опущено в нижеследующем описании.Для другого примера PBC PBC однократно выполняют в отношении пространственных параметров. И PBC может быть также выполнено N раз (N>1) в отношении результата первого PBC. В частности, PBC по меньшей мере однажды выполняют в отношении контрольного значения или значений разности в результате выполнения первого PBC. В некоторых случаях предпочтительно, чтобы PBC было выполнено в отношении значений разности, только кроме контрольного значения после второго PBC.Часть 320 DIFF включает в себя часть 321 кодирования DIFF_FREQ, выполняющую DIFF_FREQ в отношении пространственного параметра, и части 322 и 323 кодирования DIFF_TIME, выполняющих DIFF_TIME в отношении пространственных параметров.В части 320 DIFF одна, выбранная из группы, состоящей из части 321 кодирования DIFF_FREQ и частей 322 и 323 кодирования DIFF_TIME, выполняет обработку для введенного пространственного параметра.В этом случае части кодирования DIFF_TIME классифицируются в часть 322 DIFF_TIME_FORWARD, выполняющую DIFF_TIME_FORWARD в отношении пространственного параметра, и часть 323 DIFF_TIME_BACKWARD, выполняющую DIFF_TIME_BACKWARD в отношении пространственного параметра.В частях 322 и 323 кодирования DIFF_TIME одна, выбранная из части 322 DIFF_TIME_FORWARD и 323 DIFF_TIME_BACKWARD, выполняет процесс кодирования данных в отношении введенного пространственного параметра. Кроме того, DIFF кодирование, выполняемое каждым из внутренних элементов 321, 322 и 323 в части 320 DIFF, объяснено подробно в предшествующем описании, описание которого опущено в нижеследующем описании.Часть 330 кодирования по Хаффману выполняет кодирование по Хаффману в отношении по меньшей мере одного из выходного сигнала части 312 PBC и выходного сигнала части 320 DIFF.Часть 330 кодирования по Хаффману включает в себя часть 1-мерного кодирования по Хаффману (в дальнейшем сокращенно названную часть HUFF_1D) 331, обрабатывающую данные, которые должны быть кодированы и переданы один за другим, и часть 2-мерного кодирования по Хаффману (в дальнейшем сокращенно названную HUFF_2D части) 332 и 333, обрабатывающую данные, которые должны быть кодированы и переданы в виде блока из двух объединенных данных.Выбранная одна из части 331 HUFF_1D и частей 332 и 333 HUFF_2D в части 330 кодирования по Хаффману выполняет обработку кодирования по Хаффману в отношении входного сигнала.В этом случае части 332 и 333 HUFF_2D классифицируются в часть 2-мерного кодирования по Хаффману пары частот (в дальнейшем сокращенно названную как часть HUFF_2D_FREQ_PAIR) 332, выполняющую кодирование по Хаффману в отношении пары данных, связанных вместе на основании части 2-мерного кодирования по Хаффману пары частоты и времени (в дальнейшем сокращенно названную как часть HUFF_2D_TIME_PAIR) 333, выполняющей кодирование по Хаффману в отношении пары данных, связанных на основании времени.В частях 332 и 333 HUFF_2D выбранная одна из части 332 HUFF_2D_FREQ_PAIR и части 333 HUFF_2D_TIME_PAIR выполняет обработку кодирования по Хаффману в отношении входного сигнала.Кодирование по Хаффману, выполняемое каждым из внутренних элементов 331, 332 и 333 из части 330 кодирования по Хаффману, объясняется подробно в нижеследующем описании.После этого выходной сигнал части 330 кодирования по Хаффману мультиплексируется с выходным сигналом части 311 группированного РСМ кодирования для передачи.В части кодирования пространственной информации согласно настоящему изобретению различные виды идентификационной информации, сформированные из кодирования данных и статистического кодирования, вставляют в транспортный поток битов. И транспортный поток битов передают к части декодирования пространственной информации, показанной на фиг.26.Фиг.26 иллюстрирует подробную схему части декодирования пространственной информации согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.Со ссылками на фиг.26 часть декодирования пространственной информации принимает транспортный поток битов, включающий в себя пространственную информацию, и затем формирует пространственную информацию, декодируя принятый транспортный поток битов.Часть 700 декодирования пространственной информации включает в себя (часть) извлечение идентификатора (часть синтаксического разбора флагов) 710, часть 720 РСМ декодирования, часть 730 декодирования по Хаффману и часть 740 дифференциального декодирования.Часть 710 синтаксического разбора идентификатора части декодирования пространственной информации извлекает различные идентификаторы из транспортного потока битов и затем выполняет синтаксический разбор извлеченных идентификаторов. Это означает, что извлекаются различные виды информации, упомянутой в предшествующем описании для фиг.23.Часть декодирования пространственной информации способна узнать, какая схема кодирования используется для пространственного параметра, используя выходной сигнал части 710 синтаксического разбора идентификатора, и затем определяет схему декодирования, соответствующую распознанной схеме кодирования. Кроме того, выполнение (работы) части 710 синтаксического разбора идентификатора может быть выполнено также вышеупомянутой частью 500 демультиплексирования.Часть 720 РСМ декодирования включает в себя часть 721 группированного РСМ декодирования и основанную на контрольном значении часть 722 декодирования.Часть 721 группированного РСМ декодирования формирует пространственные параметры, выполняя РСМ декодирование в отношении транспортного потока битов. В некоторых случаях часть 721 группированного РСМ декодирования формирует пространственные параметры части группы посредством декодирования транспортного потока битов.Основанная на контрольном значении часть 722 декодирования формирует пространственные значения параметра, выполняя основанное на контрольном значении декодирование в отношении выходного сигнала части 730 декодирования по Хаффману. Это соответствует случаю, когда контрольное значение включено в выходной сигнал части 730 декодирования по Хаффману. В качестве отдельного примера, основанная на контрольном значении часть 722 декодирования способна включать в себя часть извлечения контрольного значения (не показанное на чертеже), чтобы непосредственно извлекать контрольное значение из транспортного потока битов. Так, значения пространственных параметров формируют, используя контрольное значение, извлеченное частью извлечения контрольного значения, и значения разности, которые являются выходными сигналами части 730 декодирования по Хаффману.Часть 730 декодирования по Хаффману выполняет декодирование по Хаффману в отношении транспортного потока битов. Часть 730 декодирования по Хаффману включает в себя часть 731 1-мерного декодирования по Хаффману (в дальнейшем сокращенно названную часть HUFF_1D декодирования), выдающую значение данных один за другим, посредством выполнения 1-мерного декодирования по Хаффману в отношении транспортного потока битов, и части 732 и 733 2-мерного декодирования по Хаффману (в дальнейшем сокращенно названные части HUFF_2D декодирования), выдающие пару значений данных каждая, посредством выполнения 2-мерного декодирования по Хаффману в отношении транспортного потока битов.Часть 710 синтаксического разбора идентификатора извлекает идентификатор (например, «bsCodingScheme»), указывающий, указывает ли эта схема декодирование по Хаффману HUFF_1D или HUFF_2D, из транспортного потока битов и затем распознает используемую схему кодирования по Хаффману, анализируя извлеченный идентификатор. Так, декодирование или HUFF_1D или HUFF_2D, соответствующее каждому случаю, определяется как схема декодирования по Хаффману.Часть 731 HUFF_1D декодирования выполняет HUFF_1D декодирование, и каждая из частей 732 и 733 HUFF_2D декодирования выполняет HUFF_2D декодирование.В случае, когда схема кодирования по Хаффману является схемой HUFF_2D в транспортном потоке битов, часть 710 синтаксического разбора идентификатора дополнительно извлекает идентификатор (например, «bsParsing»), указывающий, является ли HUFF_2D схема схемой HUFF_2D_FREQ_PAIR или HUFF_2D_TIME_PAIR, и затем выполняет синтаксический разбор извлеченного идентификатора. Таким образом, часть 710 синтаксического разбора идентификатора способна распознать, связаны ли вместе на основании частоты или времени данные, конфигурирующие одну пару. И одно из 2-мерного декодирования по Хаффману пары частот (в дальнейшем сокращенно названное декодированием HUFF_2D_FREQ_PAIR) и 2-мерного декодирования по Хаффману пары времен (в дальнейшем сокращенно названное декодированием HUFF_2D_TIME_PAIR), соответствующее соответствующим случаям, определяется как схема декодирования по Хаффману.В частях 732 и 733 HUFF_2D декодирования часть 732 HUFF_2D_FREQ_PAIR выполняет декодирование HUFF_2D_FREQ_PAIR и часть 733 HUFF_2D_TIME_PAIR выполняет декодирование HUFF_2D_FREQ_TIME.Выходной сигнал части 730 декодирования по Хаффману передают к части 722 декодирования на основании контрольного значения или части 740 дифференциального декодирования на основании выходного сигнала части 710 синтаксического разбора идентификатора.Часть 740 дифференциального декодирования формирует значения пространственных параметров, выполняя дифференциальное декодирование в отношении выходного сигнала части 730 декодирования по Хаффману.Часть 710 синтаксического разбора идентификатора извлекает идентификатор (например, «bsDiffType»), указывающий, является ли DIFF схема схемой DIF_FREQ или DIF_TIME, из транспортного потока битов от транспортного потока битов и затем распознает используемую схему DIFF, выполняя синтаксический разбор извлеченного идентификатора. Так, одно из DIFF_FREQ декодирования и DIFF_TIME декодирования, соответствующие соответствующим случаям, определяют в качестве схемы дифференциального декодирования.Часть 741 DIFF_FREQ декодирования выполняет DIFF_FREQ декодирование, и каждая из частей 742 и 743 DIFF_TIME декодирования выполняет DIF_TIME декодирование. В случае, если DIFF схема является схемой DIFF_TIME, часть 710 синтаксического разбора идентификатора дополнительно извлекает идентификатор (например, «bsDiffTimeDirection»), указывающий, является ли DIFF_TIME DIFF_TIME_FORWARD или DIFF_TIME_BACKWARD, из транспортного потока битов и затем выполняет синтаксический разбор извлеченного идентификатора.Так, возможно распознать, является ли выходной сигнал части 730 декодирования по Хаффману значением разности между текущими данными и прежними данными или значением разности между текущими данными и последующими данными. Одно из DIFF_TIME_FORWARD декодирования и DIFF_TIME_BACKWARD декодирования, соответствующее соответствующим случаям, определяется как DIFF_TIME схема.В частях 742 и 743 DIFF_TIME декодирования часть 742 DIFF_TIME_FORWARD выполняет DIFF_TIME_FORWARD декодирование и часть 743 DIFF_TIME_BACKWARD выполняет DIFF_TIME_BACKWARD декодирование.Процедура для определения схемы декодирования по Хаффману и схемы декодирования данных на основании выходного сигнала части 710 синтаксического разбора идентификатора в части декодирования пространственной информации описаны ниже.Например, часть 710 синтаксического разбора идентификатора считывает первый идентификатор (например, «bsPCMCoding»), указывающий, какое одно из РСМ и DIFF кодирования используется при кодировании пространственного параметра.Если первый идентификатор соответствует значению, указывающему РСМ, часть 710 синтаксического разбора идентификатора далее считывает второй идентификатор (например, «bsPilotCoding»), указывающий, какое одно из РСМ и PBC кодирования используется для кодирования пространственного параметра.Если второй идентификатор соответствует значению, указывающему PBC, часть декодирования пространственной информации выполняет декодирование, соответствующее PBC.Если второй идентификатор соответствует значению, указывающему РСМ, часть декодирования пространственной информации выполняет декодирование, соответствующее РСМ.С другой стороны, если первый идентификатор соответствует значению, указывающему DIFF, часть декодирования пространственной информации выполняет обработку посредством декодирования, которая соответствует DIFF.

Режим для изобретения

Соответственно, различные варианты осуществления настоящего изобретения описаны вместе с вышеупомянутыми вариантами осуществления лучшего режима.

Промышленная применимость

Соответственно, группирование, кодирование данных и статистическое кодирование настоящего изобретения применимы к различным областям и продуктам.И настоящее изобретение применимо к среде, которая сохраняет данные, к которым применяется по меньшей мере один признак настоящего изобретения.В то время как настоящее изобретение было описано и проиллюстрировано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники очевидно, что различные модификации и изменения могут быть сделаны без отрыва от сущности и объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение предназначено, чтобы охватывать модификации и разновидности настоящего изобретения, которые попадают в объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Рекурсивная кодовая шкала

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код. Техническим результатом является упрощение рекурсивной кодовой шкалы. Устройство содержит первую информационную кодовую дорожку длиной N=2n, n считывающих элементов, размещенных вдоль нее с угловым шагом δ=360°/N, вторую информационную кодовую дорожку длиной M=2m, m считывающих элементов, размещенных вдоль нее с угловым шагом (δ+δ2), где δ2=360°/NM, регулярную кодовую дорожку длиной 2NM, равномерно квантованной с периодом квантования δшк.=360°/2NM, считывающий элемент регулярной кодовой дорожки, смещенный относительно первого из n считывающих элементов на угловое расстояние k=2eδшк.+(δшк./2), n дополнительных считывающих элементов, смещенных относительно последнего из n считывающих элементов на угловое расстояние kn=(iδ+δшк.) и размещенных вдоль первой информационной кодовой дорожки с угловым шагом, равным δ, m дополнительных считывающих элементов, смещенных относительно первого из m считывающих элементов на угловое расстояние km=(j+m)δ+δшк., и размещенных вдоль второй информационной кодовой дорожки с угловым шагом (δ+δ2), преобразователь кода, инвертор, элементы И, элементы ИЛИ, дешифраторы. 1 ил., 6 табл.

Рекурсивная кодовая шкала, содержащая первую информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами нелинейной двоичной последовательности длиной N=2n, n считывающих элементов, размещенных вдоль первой информационной кодовой дорожки с угловым шагом, равным величине кванта первой информационной кодовой дорожки δ=360°/N, вторую информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами N периодов нелинейной двоичной последовательности длиной M=2m, m считывающих элементов, размещенных вдоль второй информационной кодовой дорожки с угловым шагом (δ+δ2), где δ2=360°/NM — величина кванта второй информационной кодовой дорожки, регулярную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами {0,1, …, 0,1, …, 0,1} двоичной последовательности длиной 2NM, равномерно квантованной с периодом квантования δшк=360°/2NM, являющимся одновременно величиной кванта рекурсивной кодовой шкалы, считывающий элемент регулярной кодовой дорожки, смещенный относительно первого из n считывающих элементов на угловое расстояние k=2еδшк.+(δшк./2), е=0, 1, 2, 3,… и размещенный вдоль регулярной кодовой дорожки, nдоп.=n дополнительных считывающих элементов, смещенных относительно последнего из n считывающих элементов на угловое расстояние kn=(iδ+δшк.), i=1, 2, 3,… и размещенных вдоль первой информационной кодовой дорожки с угловым шагом, равным δ, mдоп.=m дополнительных считывающих элементов, смещенных относительно первого из m считывающих элементов на угловое расстояние km=(j+m)δ+δшк., j=0, 1, 2,… и размещенных вдоль второй информационной кодовой дорожки с угловым шагом (δ+δ2), преобразователь кода на n входов и n выходов, выходы nдоп. считывающих элементов соединены со входами преобразователя кода, отличающаяся тем, что рекурсивная кодовая шкала снабжена инвертором, n двухвходовыми элементами И, m двухвходовыми элементами И, nдоп. двухвходовыми элементами И, mдоп. двухвходовыми элементами И, n двухвходовыми элементами ИЛИ, m двухвходовыми элементами ИЛИ, первым и вторым дешифраторами, выходы n считывающих элементов соединены соответственно с первыми входами n двухвходовых элементов И, вторые входы которых соединены с выходом считывающего элемента регулярной дорожки, выходы m считывающих элементов соединены соответственно с первыми входами m двухвходовых элементов И, вторые входы которых соединены с выходом считывающего элемента регулярной дорожки, выходы преобразователя кода соединены соответственно с первыми входами nдоп. двухвходовых элементов И, вторые входы которых соединены через инвертор с выходом считывающего элемента регулярной дорожки, выходы mдоп. считывающих элементов соединены соответственно с первыми входами mдоп. двухвходовых элементов И, вторые входы которых соединены через инвертор с выходом считывающего элемента регулярной дорожки, выходы n двухвходовых элементов И соединены соответственно с первыми входами n двухвходовых элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами nдоп. двухвходовых элементов И, выходы m двухвходовых элементов И соединены соответственно с первыми входами m двухвходовых элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами mдоп. двухвходовых элементов И, выходы n двухвходовых элементов ИЛИ соединены со входами первого дешифратора, выходы m двухвходовых элементов ИЛИ соединены со входами второго дешифратора, выходы первого и второго дешифраторов, а также выход считывающего элемента регулярной дорожки предназначены для снятия информации об угловом положении рекурсивной кодовой шкалы.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угловых перемещений в код.В настоящее время и в перспективе одной из актуальных и технически сложных задач является цифровое измерение угловых перемещений подвижных органов многочисленных систем автоматического управления различными объектами. Эту функцию выполняют преобразователи угловых перемещений.Развитие преобразователей угловых перемещений — поставщиков первичной информации в значительной степени обусловлено повсеместным использованием управляющих микроЭВМ и различных вычислительных устройств на основе микропроцессорных и других больших и сверхбольших интегральных схем.В целом к преобразователям угловых перемещений, отличающимся большим разнообразием, предъявляется совокупность самых различных и, как правило, высоких технических требований.Анализ литературных источников позволяет отметить у преобразователей с непосредственным преобразованием перемещения в код, основанных на считывании с использованием пространственного кодирования, следующие достоинства: возможность использования различных физических методов считывания информации, высокое быстродействие, для преобразователей углового перемещения высокая скорость вращения кодируемого вала от 100 до 150 об/мин, высокая разрешающая способность (до 20 двоичных разрядов), устойчивость к воздействию внешних дестабилизирующих факторов, возможность удовлетворения различным условиям применения, возможность функционального преобразования перемещения в код и др. Основным элементом таких преобразователей, определяющим их наиболее важные характеристики, является кодовая шкала (КШ).Элементарный участок (квант) кодовой дорожки (КД) шкалы представляется, как правило, одним двоичным символом, где единичным символам соответствуют активные участки шкалы, а нулевым — пассивные.Учитывая, что преобразователи угловых перемещений, построенные по методу считывания, могут быть реализованы на различных физических способах считывания информации, под активными и пассивными элементарными участками КД шкалы понимают соответственно токопроводящие и нетокопроводящие участки шкалы при контактном методе съема информации, прозрачные и непрозрачные участки шкалы при фотоэлектрическом методе съема информации, наличие металлической обкладки и изоляции на участках шкалы при емкостном методе съема информации, наличие и отсутствие магнитного материала на участках шкалы при электромагнитном методе съема информации и т.д.В настоящее время существенный вклад в развитие преобразователей угловых перемещений вносит микроэлектроника, использование которой позволяет более полно решить проблему технологичности, обеспечив максимальное упрощение прецизионных механических узлов, основным из которых является КШ [1].Известна рекурсивная кодовая шкала (РКШ) для преобразователей угловых перемещений, построенная на основе нелинейных двоичных последовательностей [2]. Достоинством РКШ можно считать возможность ее реализации с использованием большинства известных методов считывания информации. Недостатками такой шкалы является ее сложность и, как следствие, увеличенные габариты рекурсивной кодовой шкалы за счет использования четырех кодовых дорожек.Наиболее близкой по техническому решению и выбранной авторами за прототип является рекурсивная кодовая шкала для преобразователей угловых перемещений, построенная на основе нелинейных двоичных последовательностей [3].Рекурсивная кодовая шкала содержит первую информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами нелинейной двоичной последовательности длиной N=2n, и считывающих элементов, размещенных вдоль первой информационной кодовой дорожки с угловым шагом, равным величине кванта информационной кодовой дорожки δ=360°/N, вторую информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами N периодов нелинейной двоичной последовательности длиной М=2m, m считывающих элементов, размещенных вдоль второй информационной кодовой дорожки с угловым шагом (δ+δ2), где δ2=360°/NM — величина кванта второй информационной кодовой дорожки, регулярную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами {0,1, …, 0,1, …, 0,1} двоичной последовательности длиной 2NM, равномерно квантованной с периодом квантования δшк=360°/2NM, являющимся одновременно величиной кванта рекурсивной кодовой шкалы, считывающий элемент регулярной кодовой дорожки, смещенный относительно первого из n считывающих элементов на угловое расстояние k=2еδшк.+(δшк./2), е=0, 1, 2, 3, … и размещенный вдоль регулярной кодовой дорожки, mдоп.=m дополнительных считывающих элементов, смещенных относительно первого из m считывающих элементов на угловое расстояние km=(j+m)δ+δшк., j=0, 1, 2, … и размещенных вдоль второй информационной кодовой дорожки с угловым шагом (δ+δ2), nдoп.=n дополнительных считывающих элементов, смещенных относительно последнего из n считывающих элементов на угловое расстояние kn=(iδ+δшк.), i=1, 2, 3, … и размещенных вдоль первой информационной кодовой дорожки с угловым шагом, равным δ, преобразователь кода на n входов и n выходов, выходы nдоп. считывающих элементов соединены со входами преобразователя кода, выходы которого, а также выходы n, m, mдоп. считывающих элементов и выход считывающего элемента регулярной кодовой дорожки предназначены для снятия информации об угловом положении рекурсивной кодовой шкалы.Недостатком прототипа является то, что он не универсален при использовании. Информация с устройства-прототипа снимается в виде рекурсивного двоичного кода, тогда как большинство устройств систем управления и вычислительной техники, в составе которых предполагается использование рекурсивной кодовой шкалы, осуществляют обработку информации в обыкновенном двоичном коде. Другим недостатком прототипа является то, что он имеет увеличенное (по сравнению с фактической информационной емкостью рекурсивной кодовой шкалы) число внешних выходов, т.е. для получения (2n+1) разрядов рекурсивной кодовой шкалы, используются (4n+1) выходов.В предлагаемом изобретении решается задача обеспечения универсальности применения рекурсивной кодовой шкалы в составе устройств систем управления и вычислительной техники, осуществляющих обработку информации в обыкновенном двоичном коде, а также упрощение рекурсивной кодовой шкалы в части уменьшения ее внешних выходов.Для достижения технического результата рекурсивная кодовая шкала содержит первую информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами нелинейной двоичной последовательности длиной N=2n, n считывающих элементов, размещенных вдоль первой информационной кодовой дорожки с угловым шагом, равным величине кванта первой информационной кодовой дорожки δ=360°/N, вторую информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами N периодов нелинейной двоичной последовательности длиной М=2m, m считывающих элементов, размещенных вдоль второй информационной кодовой дорожки с угловым шагом (δ+δ2), где δ2=360°/NM — величина кванта второй информационной кодовой дорожки, регулярную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами {0,1, …, 0,1, …, 0,1} двоичной последовательности длиной 2NM, равномерно квантованной с периодом квантования δшк=360°/2NM, являющимся одновременно величиной кванта рекурсивной кодовой шкалы, считывающий элемент регулярной кодовой дорожки, смещенный относительно первого из n считывающих элементов на угловое расстояние k=2еδшк.+(δшк./2), е=0, 1, 2, 3, … и размещенный вдоль регулярной кодовой дорожки, nдoп.=n дополнительных считывающих элементов, смещенных относительно последнего из n считывающих элементов на угловое расстояние kn=(iδ+δшк.), i=1, 2, 3, … и размещенных вдоль первой информационной кодовой дорожки с угловым шагом, равным δ, mдoп.=m дополнительных считывающих элементов, смещенных относительно первого из m считывающих элементов на угловое расстояние km=(j+m)δ+δшк., j=0, 1, 2, … и размещенных вдоль второй информационной кодовой дорожки с угловым шагом (δ+δ2), преобразователь кода на n входов и n выходов, выходы nдоп. считывающих элементов соединены со входами преобразователя кода, инвертор, n двухвходовых элементов И, m двухвходовых элементов И, nдоп. двухвходовых элементов И, mдоп. двухвходовых элементов И, n двухвходовых элементов ИЛИ, m двухвходовых элементов ИЛИ, первый и второй дешифраторы, выходы n считывающих элементов соединены соответственно с первыми входами n двухвходовых элементов И, вторые входы которых соединены с выходом считывающего элемента регулярной дорожки, выходы m считывающих элементов соединены соответственно с первыми входами m двухвходовых элементов И, вторые входы которых соединены с выходом считывающего элемента регулярной дорожки, выходы преобразователя кода соединены соответственно с первыми входами nдоп. двухвходовых элементов И, вторые входы которых соединены через инвертор с выходом считывающего элемента регулярной дорожки, выходы mдоп. считывающих элементов соединены соответственно с первыми входами mдоп. двухвходовых элементов И, вторые входы которых соединены через инвертор с выходом считывающего элемента регулярной дорожки, выходы n двухвходовых элементов И соединены соответственно с первыми входами n двухвходовых элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами nдоп. двухвходовых элементов И, выходы m двухвходовых элементов И соединены соответственно с первыми входами m двухвходовых элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами mдоп. двухвходовых элементов И, выходы n двухвходовых элементов ИЛИ соединены со входами первого дешифратора, выходы m двухвходовых элементов ИЛИ соединены со входами второго дешифратора, выходы первого и второго дешифраторов, а также выход считывающего элемента регулярной дорожки предназначены для снятия информации об угловом положении рекурсивной кодовой шкалы.Новым в предлагаемом изобретении является снабжение рекурсивной кодовой шкалы блоком обработки рекурсивного двоичного кода и преобразования его в обыкновенный двоичный код, состоящим из инвертора, (n+m+nдоп.+mдоп.) двухвходовых элементов И, (n+m) двухвходовых элементов ИЛИ, первого и второго дешифраторов.Совокупность существенных признаков в предлагаемом изобретении позволила обеспечить универсальность применения рекурсивной кодовой шкалы в составе устройств систем управления и вычислительной техники, осуществляющих обработку информации в обыкновенном двоичном коде, а также упростить рекурсивную кодовую шкалу в части уменьшения ее внешних выходов.В результате можно сделать вывод о том, что- предлагаемое техническое решение обладает изобретательским уровнем, т.к. оно явным образом не следует из уровня техники;- изобретение является новым, так как из уровня техники по доступным источникам информации не выявлено аналогов с подобной совокупностью признаков;- изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано во всех областях, где требуется высокоточное позиционное определение углового положения объекта с использованием преобразователей угловых перемещений на основе заявляемых рекурсивных кодовых шкал.Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где показана линейная развертка семиразрядной рекурсивной кодовой шкалы, а также функциональная схема блока обработки рекурсивного двоичного кода и преобразования его в обыкновенный двоичный код.Заявляемая рекурсивная кодовая шкала 1 содержит первую информационную кодовую дорожку 2, вторую информационную кодовую дорожку 3, регулярную кодовую дорожку 4, считывающие элементы 5, 6, 7 (n=3), считывающие элементы 8, 9, 10 (nдоп.=3), считывающие элементы 11, 12, 13 (m=3), считывающие элементы 14, 15, 16 (mдоп.=3), считывающий элемент 17 регулярной кодовой дорожки, а также блок обработки рекурсивного двоичного кода и преобразования его в обыкновенный двоичный код, включающий в себя инвертор 18 со входом 17 и выходом 44, преобразователь кода 19 на три входа 8-10 и три выхода 20-22, три двухвходовых элемента И 24, 26, 28 (n=3), три двухвходовых элемента И 30, 32, 34 (m=3), три двухвходовых элемента И 23, 25, 27 (nдоп.=3), три двухвходовых элемента И 29, 31, 33 (mдоп.=3), три двухвходовых элемента ИЛИ 35, 36, 37 (n=3), три двухвходовых элемента ИЛИ 38, 39, 40 (m=3), первый 41 и второй 42 дешифраторы, а также шину 43.Для пояснения сути изобретения приведем некоторые теоретические предпосылки.В [4] предложены КШ для преобразователей угловых перемещений, названные псевдослучайными кодовыми шкалами (ПСКШ), и строящиеся на основе использования теории псевдослучайных двоичных последовательностей максимальной длины (М — последовательностей). ПСКШ имеют всего одну информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами М — последовательности a0a1…aL-1, и n считывающих элементов (СЭ), размещенных вдоль дорожки. Считывающие элементы дают возможность получить при полном обороте шкалы L=2n-1 различных n-разрядных кодовых комбинаций и обеспечивают разрешающую способность преобразователя угловых перемещений на основе ПСКШ δ=360°/L.Как следует из метода построения ПСКШ, ее разрешающая способность определяется длиной М-последовательности L=2n-1. Очевидно, что при любой разрядности шкалы теряется одна (нулевая) кодовая комбинация. Однако при построении некоторых технических систем с использованием преобразователей угловых перемещений необходимо обеспечить разрешающую способность последних, равную 2n.В [5] рассмотрены использованные в изобретении рекурсивные кодовые шкалы (РКШ), получившие название нелинейные кодовые шкалы (НКШ) и строящиеся на основе нелинейных двоичных последовательностей, которые обеспечивают разрешающую способность шкалы δ=360°/2n.Нелинейная последовательность — это последовательность двоичных символов {aj} длиной N=2n, удовлетворяющих рекурсивному соотношению [6]где знак ⊕ означает суммирование по модулю два, а индексы при символах последовательности берутся по модулю N. Начальные значения символов a0a1…an-1 последовательности выбираются произвольно.В (1) hi — коэффициенты, зависящие от вида примитивного полинома степени n с коэффициентами поля Галуа GF(2) [7], т.е.где h0=hn=1, а hi=0,1 при 0

Способ определения предсказываемого вектора движения

Изобретение относится к системе кодирования движущегося изображения и, в частности, к способу определения предсказываемого вектора движения блока изображения в В-кадре в процессе декодирования движущегося изображения, в котором получают, по меньшей мере, один вектор движения для одного, по меньшей мере, блока, иного, чем текущий блок, при этом упомянутый один, по меньшей мере, блок относится к одному, по меньшей мере, опорному кадру в ряду опорных кадров, предсказывают вектор движения для текущего блока по полученному одному, по меньшей мере, вектору движения, причем операция предсказания включает также операцию сравнения значения порядкового номера кадра для В-кадра со значением порядкового номера одного, по меньшей мере, опорного кадра, при этом вектор движения для текущего блока и упомянутый один, по меньшей мере, вектор движения являются векторами движения вперед. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ предсказания вектора движения для текущего блока В-кадра в режиме прямого предсказания, содержащий:получение, по меньшей мере, одного вектора движения для одного, по меньшей мере, блока, иного, чем текущий блок, при этом упомянутый один, по меньшей мере, блок относится к одному, по меньшей мере, опорному кадру в ряду опорных кадров; ипредсказание вектора движения для текущего блока по полученному одному, по меньшей мере, вектору движения;причем операция предсказания включает также операцию сравнения значения порядкового номера кадра для В-кадра со значением порядкового номера одного, по меньшей мере, опорного кадра, при этом вектор движения для текущего блока и упомянутый один, по меньшей мере, вектор движения являются векторами движения вперед.2. Способ по п.1, в котором текущий блок является блоком двунаправленного предсказания.3. Способ по п.1, в котором один, по меньшей мере, опорный кадр указывается информацией об индексации опорных кадров для каждого опорного кадра в ряду опорных кадров, образованном с использованием значений порядковых номеров кадров.4. Способ по п.2, в котором каждое значение порядкового номера кадра присваивается каждому кадру.5. Способ по п.3, в котором информацию об индексации опорных кадров переназначают с использованием информации о переназначении от кодера.6. Способ по п.4, в котором информация об индексации опорных кадров включает информацию о порядке индексации.7. Способ по п.1, в котором каждое значение порядкового номера кадра представляет собой порядок вывода кадра.8. Способ по п.7, в котором упомянутый один, по меньшей мере, блок является блоком двунаправленного предсказания.9. Способ по п.7, в котором один, по меньшей мере, опорный кадр указывается индексом опорного кадра.10. Способ по п.9, в котором упомянутый один, по меньшей мере, блок является блоком двунаправленного предсказания.11. Способ предсказания вектора движения для текущего блока В-кадра содержащий:получение, по меньшей мере, одного вектора движения для одного, по меньшей мере, блока, иного, чем текущий блок, при этом упомянутый один, по меньшей мере, блок относится к одному, по меньшей мере, опорному кадру; ипредсказание вектора движения для текущего блока по полученному одному, по меньшей мере, вектору движения,отличающийся тем, что в немосуществляют сравнение значения порядкового номера кадра для В-кадра со значением порядкового номера одного, по меньшей мере, опорного кадра, чтобы предсказать вектор движения для текущего блока, при этом вектор движения для текущего блока и полученный один, по меньшей мере, вектор движения имеют одинаковое направление.12. Способ по п.11, в котором одинаковое направление является направлением вперед или направлением назад.13. Способ по п.12, в котором каждое значение порядкового номера кадра представляет собой порядок вывода кадра.14. Способ по п.11, в котором каждое значение порядкового номера кадра представляет собой порядок вывода кадра.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯОбласть техники, к которой относится изобретениеНастоящее изобретение относится к системе кодирования движущегося изображения и, в частности, к способу определения предсказываемого вектора движения путем определения вектора движения, используемого в операции осреднения, когда блок, соседний с кодируемым блоком, имеет множество векторов движения, для получения предсказываемого вектора движения (PMV — prediction motion vector) кодируемого блока с использованием информации о векторах движения соседних блоков и повышения эффективности кодирования.Описание предшествующего уровня техникиОбычно для сокращения числа битов, используемых при передаче информации о движении, кодер вместо того, чтобы направить вектор движения (MV) непосредственно в декодер, выбирает осредненное значение векторов движения трех соседних блоков с помощью операции осреднения, принимает полученное осредненное значение в качестве предсказываемого вектора движения PMV, определяет разность MVD между MV и PMV (т.е. MVD=MV-PMV) и передает полученную разность MVD в декодер.После этого декодер определяет вектор движения MV, получая предсказываемый вектор движения PMV таким же образом, что и кодер и прибавляя переданное значение MVD к полученному значению PMV.На чертеже блок Е — это блок, подлежащий кодированию (или декодированию), а блоки А, В и С — блоки, которые соседствуют с блоком Е. Обозначив векторы движения соседних блоков А, В и С соответственно как MVA, MVB и MVC, можно получить предсказываемый вектор движения PMV блока Е посредством операции осреднения по формулеPMV = медиана {MVA, MVB, MVC}Блок D, представленный на чертеже, является блоком, который используется вместо блока С, когда блок С находится за пределами кадра. При условии, что только один из трех блоков: А, В и С или А, В и D, относится к тому же самому опорному кадру, к которому относится блок Е, вектор движения MV такого блока будет использоваться в качестве предсказываемого вектора движения PMV. Этот способ передачи информации о движении применяется ко всем кадрам независимо от их типов.С другой стороны, В-кадр имеет пять типов режима предсказания: режим предсказания вперед, режим обратного предсказания, режим двунаправленного предсказания, режим прямого предсказания и режим внутрикадрового предсказания. Обычно соседний блок в режиме предсказания вперед имеет один вектор движения MVFW, полученный по предыдущему опорному кадру с индексом ref_idx_fwd, а соседний блок в режиме обратного предсказания имеет один вектор движения MVBW, полученный по последующему опорному кадру с индексом ref_idx_bwd.В режиме двунаправленного предсказания В-кадра предсказание допускается по разным или одинаковым направлениям, например вперед/вперед, назад/назад и вперед/назад. Каждый опорный кадр использует индекс ref_idx_fwd или ref_idx_bwd независимо от его направления (вперед или назад), а каждый вектор движения имеет обозначение MVFW или MVBW также независимо от его направления. (Причина заключается в том, что предварительно определенные «синтаксические структуры» используются такими, какие есть. Для представления синтаксических структур можно использовать ref_idx_10 или ref_idx_11 для обозначения каждого индекса, а mv_list0 или mv_list1 — для обозначения каждого вектора движения). Режим прямого предсказания В-кадра представляет собой такой режим предсказания, при котором информация о движении не передается в декодер, а векторы движения MVf и MVb и опорные кадры получают из декодера. Тот факт, что полученные векторы движения обозначаются MVf и MVb независимо от их направления, говорит о сходстве режима прямого предсказания с режимом двунаправленного предсказания.При обычном способе определения предсказываемого вектора движения PMV для В-кадра предсказываемый вектор движения вперед блока Е получают путем выделения только векторов движения вперед для соседних блоков и осуществления операции осреднения выделенных векторов движения вперед. Если у одного из соседних блоков нет вектора движения вперед, его вектор движения принимают равным 0, а операцию осреднения осуществляют при данном условии. Аналогичным образом этот способ применяют и для предсказываемого вектора обратного движения блока Е с тем, чтобы использовать только векторы обратного движения соседних блоков. Если один из соседних блоков находится в режиме внутрикадрового предсказания, его вектор движения принимают равным 0, данный соседний блок полагают относящимся к опорному кадру, отличному от того, к которому относится блок Е, и предсказываемый вектор движения PMV получают при таком условии.Однако, как отмечалось выше, в режиме двунаправленного предсказания В-кадра предсказание допускается как с разных направлений, так и с одинаковых направлений, например вперед/вперед, назад/назад, а также вперед/назад, каждый опорный кадр использует индекс ref_idx_fwd или ref_idx_bwd независимо от его направления (вперед или назад), а каждый вектор движения аналогичным образом обозначается MVFW или MVBW независимо от его направления. Вследствие этого есть необходимость выделить способ определения предсказываемого вектора движения PMV при наличии соседнего блока, имеющего два вектора движения.Если соседний блок находится в режиме двунаправленного (или прямого) предсказания, векторы его движения MVFW и MVBW (или MVf и MVb) могут иметь как одинаковые направления, например, вперед/вперед или назад/назад, так и разные направления, например вперед/назад. Данная информация о направлении векторов движения не может быть определена только по синтаксическим структурам ‘MVFW’ и ‘MVBW’ векторов движения или только по индексам опорных кадров ‘ref_idx_fwd’ и ‘ref_idx-bwd’. Обычный способ определения вектора PMV для В-кадра не дает точного описания данной проблемы, вследствие чего возникает большая путаница.Например, если соседний блок находится в режиме двунаправленного предсказания с двумя векторами движения, имеющими направления вперед/вперед, обычный способ определения вектора PMV не дает четкого ответа относительно того, использовать ли оба или только один из двух векторов движения для определения предсказываемого вектора движения вперед PMV блока Е.КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯТаким образом, настоящее изобретение создано в связи с указанными проблемами, и поэтому целью настоящего изобретения является обеспечение способа присваивания информации о направлении опорным кадрам и способа определения направлений опорных кадров, в котором однозначную информацию, позволяющую получить информацию о направлении векторов движения, присваивают каждому опорному кадру, в результате чего может быть получена информация относительно направления от каждого соседнего блока на каждый опорный кадр.Другой целью настоящего изобретения является создание способа определения предсказываемого вектора движения путем определения вектора движения, используемого в операции осреднения, когда блок, соседний с кодируемым блоком, имеет множество векторов движения, для получения предсказываемого вектора движения PMV кодируемого блока с использованием информации о векторах движения соседних блоков, и повышения эффективности кодирования.Согласно одному аспекту настоящего изобретения указанные и другие цели могут быть достигнуты путем присваивания информации о направлении опорному кадру в качестве признака данного опорного кадра с тем, чтобы давать информацию о направлении опорного кадра, на который указывает индекс опорного кадра.Предпочтительно, чтобы информация о направлении, указывающая на порядок отображения каждого опорного кадра, могла быть представлена в виде значения порядкового номера кадра (РОС — picture order count).Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается способ определения направлений опорных кадров, указанных соответствующими индексами опорных кадров, включающий совокупность операций получения информации о порядке отображения для каждого опорного кадра, сравнения полученной информации о порядке отображения с информацией о порядке отображения блока, кодируемого в текущий момент, и определения направления (вперед или назад) каждого опорного кадра по отношению к кодируемому в текущий момент блоку.Предпочтительно, чтобы информация о порядке отображения каждого опорного кадра могла быть получена по значению порядкового номера кадра (РОС).Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ определения предсказываемого вектора движения (PMV) кодируемого блока путем выполнения операции осреднения с использованием векторов движения соседних блоков, содержащий следующие шаги: а) если соседние блоки имеют векторы движения, получают информацию о направлении опорных кадров, указанных векторами движения соседних блоков, и b) выбирают один из векторов движения соседних блоков с обращением к полученной информации о направлении и осуществляют операцию осреднения выбранных векторов движения для получения предсказываемого вектора движения кодируемого блока.Предпочтительно шаг а) может включать операцию определения информации о направлении векторов движения путем сравнения информации о порядке отображения опорных кадров, указанных векторами движения соседних блоков, с информацией о порядке отображения кодируемого блока.При условии, что один из соседних блоков имеет два вектора движения разного направления, шаг b) предпочтительно может включать операцию выбора одного из двух векторов движения, имеющего одно направление с предсказываемым вектором движения, а операцию осреднения осуществляют с использованием выбранного вектора движения для получения предсказываемого вектора движения.В другом случае шаг b) может включать, при условии, что один из соседних блоков имеет два вектора движения с одинаковыми направлениями, отличающимися от направления предсказываемого вектора движения, операцию присваивания двум векторам движения значения 0, исходя из того, что соседний блок относится к опорному кадру, отличному от того, к которому относится кодируемый блок, а операцию осреднения осуществляют с использованием нулевого движения для получения предсказываемого вектора движения.Кроме того, при условии, что один из соседних блоков имеет два вектора движения MV1 и MV2 с одинаковыми направлениями, совпадающими с направлением предсказываемого вектора движения, и оба вектора движения MV1 и MV2 относятся к одному и тому же опорному кадру, шаг b) может включать шаг b-1), заключающийся в выборе одного из двух векторов движения MV1 и MV2 и осуществлении операции осреднения с использованием выбранного вектора движения для получения предсказываемого вектора движения.Более предпочтительно шаг b-1) может включать шаг b-2), заключающийся в выборе из двух векторов движения MV1 и MV2 ранее декодированного вектора или имеющего тот же режим (режим MV1 или режим MV2), что и предсказываемый вектор движения, и осуществлении операции осреднения с использованием выбранного вектора движения для получения предсказываемого вектора движения. В данном случае, вектор движения, имеющий одинаковый режим, означает вектор движения, имеющий такую же транскрипцию, что и та, которой обозначен предсказываемый вектор движения.В другом случае при условии, что один из соседних блоков имеет два вектора движения MV1 и MV2 с одинаковыми направлениями, которые совпадают с направлением предсказываемого вектора движения, и только один из векторов движения MV1 и MV2 относится к опорному кадру, к которому относится и кодируемый блок, шаг b) может включать осуществление выбора одного из векторов движения MV1 и MV2, относящегося к опорному кадру, к которому относится кодируемый блок, и осуществление операции осреднения с использованием выбранного вектора движения для получения предсказываемого вектора движения.При условии, что один из соседних блоков имеет два вектора движения MV1 и MV2 с одинаковыми направлениями, которые совпадают с направлением предсказываемого вектора движения, при этом ни один из векторов движения MV1 и MV2 не относится к опорному кадру, к которому относится кодируемый блок, и оба они относятся к разным опорным кадрам, шаг b) может заключаться в выборе из векторов MV1 и MV2 того вектора, который относится к опорному кадру, ближайшему к тому опорному кадру, к которому относится кодируемый блок, или к опорному кадру, который является ближайшим к кодируемому в текущий момент кадру, и осуществлении операции осреднения с использованием выбранного вектора движения для получения предсказываемого вектора движения.При условии, что один из соседних блоков имеет один вектор движения с направлением, отличным от направления предсказываемого вектора движения, шаг b) может заключаться в присвоении вектору движения соседнего блока значения 0, исходя из того, что соседний блок относится к опорному кадру, отличному от того, к которому относится кодируемый блок, и осуществлении операции осреднения с использованием нулевого движения соседнего блока для получения предсказываемого вектора движения.При условии, что один из соседних блоков имеет один вектор движения того же направления, что и предсказываемый вектор движения, шаг b) может включать осуществление операции осреднения с использованием вектора движения соседнего блока для получения предсказываемого вектора движения.КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙУказанные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидными из последующего подробного описания, приводимого со ссылками на прилагаемый чертеж, который показывает определение предсказываемого вектора движения блока Е с использованием векторов движения соседних блоков А, В и С.ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯЕсли блок, соседний с блоком, подлежащим кодированию, находится в режиме двунаправленного предсказания (или режиме прямого предсказания), векторы движения MVFW и MVBW (или MVf и MVb) указанных блоков могут иметь одинаковые направления, например вперед/вперед и назад/назад, или разные направления, например вперед/назад. Данная информация о направлении векторов движения не может быть определена, исходя только из синтаксических структур векторов движения ‘MVFW и ‘MVBW или индексов опорных кадров ‘ref_idx_fwd’ и ‘ref_idx_bwd’. Поэтому есть необходимость в получении информации о направлении путем обращения к различной однозначной информации, содержащейся в опорных кадрах.Настоящее изобретение предлагает способ получения информации о направлении векторов движения путем сравнения информации о порядке отображения опорных кадров и определения предсказываемого вектора движения PMV на основе полученной информации о направлении.Далее следуют подробные описания предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж.1. РАСПОЗНАВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ВЕКТОРА ДВИЖЕНИЯ ПУТЕМ СРАВНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О ПОРЯДКЕ ОТОБРАЖЕНИЯИнформация о направлении векторов движения соседних блоков должна быть получена до определения предсказываемого вектора движения PMV кодируемого блока. Затем на основе информации о направлении векторов движения соответствующих соседних блоков определяют, следует ли учитывать векторы движения соседних блоков в операции осреднения.Обычно, если соседний блок находится в режиме предсказания вперед или назад с одним вектором движения, направление этого вектора движения может быть определено по индексу опорного кадра. Однако в случае, когда соседний блок находится в режиме двунаправленного или прямого предсказания с двумя векторами движения, невозможно распознать действительные направления опорных кадров, указываемых индексами опорных кадров.Причина этого заключается в следующем. Декодер системы кодирования движущихся изображений, позволяющий использовать множество опорных кадров и В-кадр в качестве точки отсчета, не может оценить информацию о направлении только по индексам опорных кадров, поскольку не может точно получить номера последующих и предыдущих опорных кадров для В-кадра, подлежащего декодированию в текущий момент, даже если он и может распознать связь между порядком индексации вперед/назад, используемым по умолчанию, и относительным порядком индексации вперед/назад по информации о переназначении, передаваемой кодером.В настоящем изобретении предлагается, чтобы опорный кадр, указываемый индексом опорного кадра, включал и однозначную информацию, указывающую его порядок отображения для распознавания его направления. Этот порядок отображения представлен в виде значения порядкового номера кадра (РОС). В результате направление каждого вектора движения может быть легко опознано путем сравнения порядка отображения каждого опорного кадра, указываемого каждым индексом опорного кадра, с порядком отображения В-кадра, кодируемого в текущий момент.2. ОПЕРАЦИЯ ОСРЕДНЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДСКАЗЫВАЕМОГО ВЕКТОРА ДВИЖЕНИЯ, КОГДА СОСЕДНИЙ БЛОК НАХОДИТСЯ В РЕЖИМЕ ДВУНАПРАВЛЕННОГО ИЛИ ПРЯМОГО ПРЕДСКАЗАНИЯЕсли блок, соседний с кодируемым блоком, находится в режиме двунаправленного или прямого предсказания, то он имеет два вектора движения. Из этих векторов движения тот, который имеет такое же направление, что и предсказываемый вектор движения PMV кодируемого блока, должен быть использован в операции осреднения. Далее приводится подробное описание эффективного способа определения предсказываемого вектора движения PMV, предлагаемого в настоящем изобретении. Для удобства описания кодируемый блок обозначен буквой Е, соседние блоки — буквами А, В, С и D, а два вектора движения каждого соседнего блока обозначены как MV1 и MV2 в соответствии с чертежом.2.1 ПРИМЕР, КОГДА ДВА ВЕКТОРА ДВИЖЕНИЯ СОСЕДНЕГО БЛОКА ИМЕЮТ РАЗНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯВыбирают вектор движения, имеющий то же направление, что и предсказываемый вектор движения PMV кодируемого блока, а затем определяют предсказываемый вектор движения PMV с помощью операции осреднения.Другими словами, вектор движения вперед выбирают для определения PMV по предсказываемому вектору движения вперед для блока Е, а вектор движения назад выбирают для определения PMV по предсказываемому вектору движения назад для блока Е. Затем с помощью операции осреднения получают предсказываемый вектор движения PMV каждого направления.2.2 ПРИМЕР, КОГДА ДВА ВЕКТОРА ДВИЖЕНИЯ СОСЕДНЕГО БЛОКА ИМЕЮТ ОДИНАКОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ, СОВПАДАЮЩИЕ С НАПРАВЛЕНИЕМ ПРЕДСКАЗЫВАЕМОГО ВЕКТОРА ДВИЖЕНИЯ PMVПрежде всего определяют, относятся ли два вектора движения MV1 и MV2 соседнего блока к опорному кадру, к которому относятся и блок Е, подлежащий кодированию.Если оба вектора движения MV1 и MV2 относятся к одному и тому же опорному кадру, выбирают один из них (например, вектор движения, ранее декодированный, или вектор движения, находящийся в том же самом режиме (режиме MV1 или MV2), что и предсказываемый вектор движения) и используют его в операции осреднения для определения предсказываемого вектора движения PMV. В данном случае вектор движения, находящийся в том же режиме, означает вектор движения, имеющий такую же транскрипцию, как та, которая указывает предсказываемый вектор движения. Кроме того, опорный кадр, указываемый векторами движения MV1 и MV2, может быть тем же или другим, нежели тот, который указан кодируемым блоком Е.Если только один из векторов движения MV1 и MV2 относится к опорному кадру, указанному блоком Е, то его используют в операции осреднения для определения предсказываемого вектора движения PMV.Если ни один из векторов движения MV1 и MV2 не относится к опорному кадру блока Е, а оба они относятся к различным опорным кадрам, то выбирают тот из них, который относится к опорному кадру, расположенному ближе всего к опорному кадру, указываемому блоком Е, или к тому опорному кадру, который является ближайшим к кодируемому в текущий момент кадру, и используют его в операции осреднения для определения предсказываемого вектора движения PMV.2.3 ПРИМЕР, КОГДА ДВА ВЕКТОРА ДВИЖЕНИЯ СОСЕДНЕГО БЛОКА ИМЕЮТ ОДИНАКОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ, КОТОРЫЕ ОТЛИЧАЮТСЯ ОТ НАПРАВЛЕНИЯ ПРЕДСКАЗЫВАЕМОГО ВЕКТОРА ДВИЖЕНИЯ PMVДва вектора движения MV1 и MV2 соседнего блока принимают равными 0, полагают соседний блок относящимся к опорному кадру, отличному от опорного кадра, указываемому блоком Е, а предсказываемый вектор движения PMV кодируемого блока получают путем операции осреднения с использованием нулевого движения.Таким образом, когда соседний блок имеет два вектора движения, по порядкам отображения соответствующих опорных кадров распознают направления векторов движения и определяют, совпадают ли они с направлением предсказываемого вектора движения PMV, что позволяет таким образом получить величину PMV, имеющую большее приближение к MV. Это приводит к уменьшению разности между векторами движения MVD (= MV-PMV), которую направляют в декодер, и, в свою очередь, к уменьшению количества битов, передаваемых в декодер. Соответственно, может быть повышена общая эффективность кодирования.С другой стороны, в случае, когда соседний блок имеет один вектор движения, информацию о направлении вектора движения получают на основе порядка отображения соответствующего опорного кадра. Если направление вектора движения не совпадает с направлением предсказываемого вектора движения, вектор движения принимают равным 0, соседний блок полагают относящимся к опорному кадру, отличному от опорного кадра, который указывается кодируемым блоком, а предсказываемый вектор движения определяют путем операции осреднения с использованием нулевого движения.Далее, в том случае, когда соседний блок имеет один вектор движения, информацию о векторе движения получают на основе порядка отображения соответствующего опорного кадра. Если направление вектора движения совпадает с направлением предсказываемого вектора движения, вектор движения используют в операции осреднения для определения предсказываемого вектора движения.Как следует из вышеприведенного описания, настоящее изобретение обеспечивает способ присваивания информации о направлении опорным кадрам и способ определения направлений опорных кадров, в которых информацию о порядке отображения, позволяющую получать информацию о направлении векторов движения, присваивают каждому опорному кадру. Таким образом, может быть получена информация о направлении от кодируемого в текущий момент блока к каждому опорному кадру.Далее настоящее изобретение обеспечивает способ определения предсказываемого вектора движения путем определения вектора движения, используемого в операции осреднения, когда блок, соседний с кодируемым блоком, имеет два вектора движения, обусловленных режимом двунаправленного предсказания или режимом прямого предсказания В-кадра. В результате предсказываемый вектор движения (PMV) кодируемого блока может быть предсказан с использованием информации о векторах движения соседних блоков и таким образом может быть повышена эффективность кодирования.Хотя предпочтительные примеры осуществления настоящего изобретения приведены с иллюстративной целью, специалисты в данной области техники отдадут должное возможности различных доработок, добавлений и замен без отступления от сущности и объема изобретения, как это раскрыто в прилагаемой формуле изобретения.

Способ определения плотности разрядов молнии

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано при выборе оптимальных молниезащитных мероприятий на территории умеренных широт северного полушария Земли, на которой отсутствуют наземные пункты сети наблюдений. Сущность: определяют плотность разрядов молнии в землю на заданной территории умеренных широт северного полушария Земли с помощью наземных пунктов сети наблюдений. Определяют из космоса координаты и время разрядов молний над территорией умеренных широт северного полушария Земли с подобным ландшафтом. Находят для этой территории соотношение количества разрядов молний в землю, зарегистрированных наземными пунктами сети наблюдений, и разрядов молний, зарегистрированных из космоса. По полученному соотношению определяют плотность разрядов молнии в землю на заданной территории умеренных широт северного полушария Земли. Технический результат: расширение функциональных возможностей. 4 ил.

Способ определения плотности разрядов молнии в землю на территории умеренных широт северного полушария Земли, включающий определение плотности разрядов молнии в землю на заданной территории умеренных широт северного полушария Земли с помощью наземных пунктов сети наблюдений, отличающийся тем, что из космоса определяют координаты и время разрядов молний над территорией умеренных широт северного полушария Земли с подобным ландшафтом, находят для этой территории соотношение количества разрядов молний в землю, зарегистрированных наземными пунктами сети наблюдений, и разрядов молний, зарегистрированных из космоса, затем по полученному соотношению определяют плотность разрядов молнии в землю на заданной территории умеренных широт северного полушария Земли.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано при выборе оптимальных молниезащитных мероприятий для определения плотности разрядов молний в землю на любой территории умеренных широт северного полушария Земли, на которой отсутствуют наземные пункты сети наблюдений.Известен способ непосредственных измерений годовой плотности разрядов молний в землю (Anderson R.B. Lightning Research in Southern Africa. Trans. SAIEE, 1980, Vol.71, №4, p.75-79), который включает в себя регистрацию количества грозовых разрядов с помощью сети счетчиков молний в пунктах сети наблюдений за определенный период времени, обработку результатов регистрации с определением годовой плотности разрядов молний в землю и построение соответствующей карты.Недостатком этого способа является его низкая производительность, т.к. за целый год может быть получено только одно значение годовой плотности разрядов молний в землю на один счетчик молний. Для накопления статистически надежных данных требуется длительный период наблюдений (десятки лет). Кроме того, известный способ является трудоемким, т.к. связан с обязательной установкой большого количества счетчиков на интересующей территории.Сократить число пунктов сети наблюдений и сроков накопления статистически надежных данных позволяет выбранный нами за прототип способ определения распределения годовой плотности разрядов молний в землю на исследуемой территории (А.с. РФ №1812537, МПК 5 G01W 1/16, опубл. 30.04.1993 г.), который включает в себя определение плотности разрядов молний в землю по результатам измерений количества разрядов молний в землю в пунктах сети наблюдений за измеренный период времени, обработку результатов измерений с определением годовой плотности разрядов молний в землю в пунктах сети наблюдений и построением карты плотности разрядов молний в землю. При этом на исследуемой территории выделяют районы с однородным ландшафтом, измерение количества разрядов молний землю за измеренный период проводят на пунктах сети наблюдений, расположенных в репрезентативных для каждого выделенного района точках, а при обработке результатов измерений дополнительно определяют вероятность количества дней с грозой для каждого из пунктов сети наблюдений за период регистрации и распределение удельной плотности разрядов молний в землю за один грозовой день для каждого выделенного района. Значения годовой плотности разрядов молний в землю для каждого пункта наблюдений определяют по методу Монте-Карло с учетом полученного распределения удельной плотности разрядов молний в землю за один грозовой день и вероятности годового числа дней с грозой.Основным недостатком этого способа является отсутствие возможности определения плотности разрядов молний в землю на территориях, на которых отсутствуют пункты сети наблюдений.Технической задачей предложенного способа является определения плотности разрядов молний в землю на какой-либо территории умеренных широт северного полушария Земли, на которой отсутствуют пункты сети наблюдений.Техническая задача достигается тем, что в способе определения плотности разрядов молнии в землю на территории умеренных широт северного полушария Земли, включающем определение плотности разрядов молнии в землю на заданной территории умеренных широт северного полушария Земли с помощью наземных пунктов сети наблюдений, согласно предложенному решению из космоса определяют координаты и время разрядов молний над территорией умеренных широт северного полушария Земли с подобным ландшафтом, находят для этой территории соотношение количества разрядов молний в землю, зарегистрированных наземными пунктами сети наблюдений, и разрядов молний, зарегистрированных из космоса, затем по полученному соотношению определяют плотность разрядов молнии в землю на заданной территории умеренных широт северного полушария Земли.Для территорий Земли, расположенных не в умеренных широтах Северного полушария, достижение указанной технической задачи предложенным способом проблематично, т.к. для них характерны другие закономерности грозовых явлений (например, общее количество молний в тропиках больше в десятки и сотни раз, а соотношения между количеством всех разрядов молнии и разрядами в землю тоже другое).На фиг.1 представлена южная часть Германии, на которой осуществляются все виды наблюдений за молниями. На фиг.2 приведено распределение плотности разрядов молнии в землю на территории Германии, полученных по предложенному способу (плотность разрядов молнии в землю окрашены в темные тона пропорционально плотности разрядов молний в землю); на фиг.3 — распределение плотности разрядов молнии в землю, полученных с помощью наземных пунктов сети наблюдений; на фиг.4 — распределение плотности разрядов молнии в землю на территории Томской области, полученных по предложенному способу.Способ осуществляется следующим образом. Выбирается территория умеренных широт северного полушария Земли, где осуществляются и наземная регистрация плотности разрядов молний в землю, и наблюдения из космоса, причем из космоса регистрируется количество всех молний над любой территорией без их разделения на межоблачные, внутриоблачные или на разряды типа облако-земля, которые особенно опасны для хозяйственных объектов. Соотношение количества видов разрядов в разных регионах различно и зависит от множества факторов: рельефа, климата и пр., а в целом, от географического ландшафта как понятия, объединяющего все эти факторы.Территории умеренных широт северного полушария Земли с похожим географическим ландшафтом, где действуют наземные пункты сети наблюдений, делят на ряд трапеций со стороной 1 deg; (по широте) times;1 deg;(по долготе). Таким образом, на каждый из выделенных ландшафтов придется множество трапеций со стороной 1 deg; times;1 deg;. Для каждой из этих трапеций определяют характерную плотность разрядов молнии в землю, зарегистрированную действующими наземными пунктами сети наблюдений. Для каждой из этих же трапеций определяют среднее значение количества всех молний, зарегистрированных из космоса (искусственными спутниками Земли). Для каждого из выделенных ландшафтов находят соотношение количества разрядов молнии в землю, зарегистрированных действующими наземными пунктами сети наблюдений, и количеством всех молний, зарегистрированных из космоса. Соотношение строится в виде обычного уравнения линейной регрессии типа:N разр/кв.км в год=aN спутн.+б(1),где N разр/кв.км в год — оценочная плотность разрядов молний в землю (количество разрядов, приходящихся на 1 кв. км в год), а и б — коэффициенты, различающиеся для каждого из выделенных ландшафтов. Выбирают ландшафт, подобный тому, что встречается на необходимой нам территории. По уравнению линейной регрессии рассчитывают значения плотности разрядов молнии в землю для выбранного ландшафта. Строят карты пространственного распределения плотности разрядов молний в землю на искомой территории.Предлагаемым способом была определена плотность разрядов молнии в землю на территории южной части Германии (территории с высотами от 300 до 1000 м над уровнем моря) и Томской области.Пример 1. Определение плотности разрядов молнии в землю для района южной части Германии, представляющего собой возвышенности с высотой от 300 до 1000 м над уровнем моря.В качестве уже изученной территории нами была выбрана территория, где действуют наземные пункты сети наблюдений за молниями и для которых есть значения о количестве разрядов молний, зарегистрированных из космоса, — южная часть Германии, ограниченная 46.5-50 deg; с.ш. и 6-14 deg; в.д.Выбранную территорию делили на ряд трапеций со стороной 1 deg; (по широте) times;1 deg; (по долготе). Всего на территории было выделено 28 трапеций, которые были разделены на три группы в соответствии с рельефом: равнины (с высотой не более 300 метров над уровнем моря), горы (с высотами более 1000 метров над уровнем моря) и возвышенности (от 300 до 1000 м над уровнем моря). Из них к равнинной территории относятся трапеции с номерами: 1, 2, 5, 6, 11, 12, 13, 19. Трапеции №15 и 23, 26, 27 относятся к горной территории. Трапеции с номерами 3, 4, 7, 8, 9, 10, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 24, 25, 28 тоже относятся к холмистым территориям.Рельеф территории, на которой с помощью предложенного способа определяли плотность разрядов молнии в землю, представляет собой возвышенности с высотой от 300 до 1000 м над уровнем моря (трапеции №9, 10, 16, 17, 18), затем выбрали на территории Германии аналогичные по рельефу площади (№3, 4, 7, 8, 14, 20, 21, 22, 24, 25, 28). Данные о распределении плотности разрядов молнии в землю были получены с помощью наземной многопунктовой разностно-дальномерной системы местоопределения молний LPATS (Lightning Position And Tracking System) и предоставлены компанией Siemens AG, так же для каждой из этих же трапеций определили среднее значение количества всех молний, зарегистрированных из космоса. Исходными данными о количестве молний, наблюдаемых из космоса, служили ежедневные данные наблюдений со спутника Microlab-1, доступные благодаря проекту NASA. Затем произвели перерасчет значений количества разрядов молнии в плотность разрядов молнии в землю на 1 км2 за год. Для этого количество разрядов в каждой трапеции разделили на площадь трапеции и, применяя регрессионный анализ для определения соотношений между плотностью разрядов молний в землю, полученных с помощью наземных пунктов сети наблюдений, и количеством молний, зарегистрированных из космоса, получили уравнение:N оценочное=358,5 N спут+0,74(1)По уравнению 1 рассчитали значения плотности разрядов молний в землю для выбранной территории, расположенной внутри трапеций №9, 10, 16, 17, 18.Значение N оценочное составило для искомых трапеций 1-3 разряда на 1 км в год. Анализ распределения плотности разрядов на землю, полученных по предложенному способу (фиг.2) и с помощью наземных пунктов сети наблюдений (фиг.3), показал, что коэффициент корреляции между значениями, зарегистрированными с помощью наземной сети (представлено на фиг.3) и полученными в результате расчета, высок и статистически значим с вероятностью не менее 95%.Пример 2. Определение значения распределения плотности разрядов молнии в землю для территории Томской области.Территория Томской области равнинная, а территория Южной Германии, подобная ей по рельефу, ограничена трапециями №1, 2, 5, 6, 11, 12, 13, 19 (фиг.1).Для территории Томской области количество всех разрядов молнии для сетки с шагом в 1 deg; по широте и 1 deg; долготе регистрировали только из космоса. Для расчетов плотности разрядов молний в землю использовали соотношения, полученные для трапеций 1, 2, 5, 6, 11, 12, 13, 19. и получили линейное уравнение регрессии:N оцен=244,58 N спут+0,46 (2)Полученное соотношение для этой равнинной территории Германии применили для территории Томской области. Для Томской области данные о количестве разрядов молний, зарегистрированных из космоса для всех трапеций с шагом в 1 deg;, пересчитали в значения плотности разрядов молний на 1 км2 за год и полученные значения подставляли в уравнение (2). В результате была получена плотность разрядов молнии в землю для всех трапеций с шагом в 1 deg; и построена карта-схема плотности разрядов молнии в землю для всей территории Томской области (фиг.4).Результаты расчетов плотности разрядов молнии в землю сравнили с картиной пространственного распределения плотности разрядов молнии в землю, полученной ранее на основе способа, описанного в авторском свидетельстве SU 1812537 А1 (см. прилагаемую к описанному изобретению карту). Согласно этому способу оценка плотности по всей Томской области производилась в период с 1985 г.по 1987 г. только по 10 счетчикам, т.е. в среднем по одному счетчику на участок площадью 32000 км. Спутниковая информация более подробна, так как осреднение плотности производилось для трапеции в 1 deg; по широте и долготе, т.е. в среднем для участков с площадью 6400 км2.В результате сравнения оценочных значений с инструментальными результатами с помощью критерия Пирсона ( chi;2) получили, что различия не существенные и обусловлены случайностями.Таким образом, для определения плотности разрядов молний в землю на территории можно построить оценочную карту пространственного распределения значений плотности разрядов молнии в землю для любой территории и практически в любом масштабе, где нет наземных пунктов сети наблюдений, для чего достаточно иметь данные наземных пунктов сети наблюдений на другой, подобной по ландшафту территории и разрядов молний, зарегистрированных из космоса. При этом следует иметь в виду, что из космоса регистрируются все разряды молнии, без выделения молний в землю.