CN1248228C - 隐藏错误的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种针对一位信息流(x(n))的纠错方法，包含对信息流进行低通滤波(F)，在发生错误(EF)时用信号u(n)的低频近似(J)来替换经过低通滤波的信号，接着，用∑Δ调制器(SO)将该信号转换成一位信息流y(n)。在未发生错误时，初始信息流可被输出，在发生错误时，再生信息流被输出，该信息流由∑Δ调制器(SD)得到，与初始信息流x(n)位同步(SU)。

Description

隐藏错误的方法和装置
技术领域
本发明涉及数字信号隐藏错误的方法。这种方法可从美国专利5,715,312得到了解。
背景技术
通常，数字信息储存在存储介质上，存储介质包含错误校验码，错误校验码使媒体中信号的再现具有较强的抗干扰性。然而，有时候错误校验失效从而残留的错误会延续至少一帧或几帧。因为这种错误会持续1/75秒或更长，它将导致麻烦。隐藏错误技术试图以相邻的未损坏帧信号来替换损坏区域信号。
发明内容
本发明目的在于提供针对一位信息流信号的隐藏错误方法。这种信号格式被高级音乐光盘(SA-CD)采用，而且该发明提供的方法特点在于数据信号是一位信息流，同时方法中包括采用低通滤波来构造一位信息流的低频成分，在出现错误时用错误发生之前或之后的频率成分来插补低频成分，再利用∑Δ调制器将插补之后获得的低频信号转换成已隐藏错误的再生一位信息流。
用这种方法实现一位信息流的隐藏错误不仅廉价而且简单。然而，质量水准并不太高。该方法包括，信号被∑Δ调制器进行一次量化，并通过第二个∑Δ调制器进行再次量化。特别地对频率较高的信号，该方法对于精确地再现信号(例如对于100Hz的音频信号)仍是很重要的。多次量化造成信号质量下降以至最高质量水准很难实现。为避免信号质量的下降，根据该发明提供的方法突出特征在于，在未发生错误时输出所获得的一位信息流，在发生错误时输出再生的一位信息流，并使∑Δ调制器与获得的信息流实现位同步。对一位信息流进行低通滤波后，经过再次调制变为二次一位信息流，这两个数据流不可能完全一样，所以两个数据流之间的切换会产生音频噪声。为避免这种噪声，两个数据流必须进行位同步来确保两数据流在整个开关期间基本上相同。
该发明还涉及实现上述方法的装置。此装置特征在于，它包含用来构建一位信息流的低频成分的串联低通滤波器，在错误发生期间用低频信号的近似结果来替换低频内容，将替换后所获得的低频信号转换成再生的已隐藏错误的一位信息流。该装置更突出地表现为，用开关装置在未发生错误时将所获得一位信息流输出到输出端，在发生错误时将再生的一位信息流输出到输出端，以及使∑Δ调制器和所获一位信息流位同步。
根据本发明，提供了对数字信息信号进行隐藏错误的方法，其特征在于，数字信息信号是一位信息流，所述方法包括对一位信息流进行低通滤波以重构一位信息流的低频成分，发生错误时用一位信息流的低频近似来替换低频成分，将替换后获得的低频信号通过∑Δ调制器转换成已隐藏错误的再生的一位信息流。
根据本发明，还提供了用于实施上述方法的装置，其特征在于，串联地包含：低通滤波器，用来重构一位信息流的低频成分；位于所述低通滤波器之后的用来在发生错误时，用数字信息信号的低频近似来替换低频成分的装置；位于上述装置之后的∑Δ调制器，用于将替换后获得的低频信号转换成已隐藏错误的再生的一位信息流。
附图说明
该发明可通过附图得到进一步解释。如图所示：
图1为该发明的第一装置的示意图，
图2为该发明的第二装置的示意图。
具体实施方式
图1包括光盘存储单元S，从该单元可获得存储的信号。信号是具有压缩格式的一位信息流信号，经过解压缩单元D进行解压缩。该单元还对所获得的信号进行错误校验，从而在其输出端可获得解压缩的一位信息流。单元D还提供错误标志EF以识别错误校验失效信号所在位置，相应位置的信号应进行隐藏错误处理以消除或最小化音频噪声。
来自解压缩单元D的一位信息流x(n)是+1和-1组成的信息流，速率为64×44,1Hz，且其平均值代表有用的低频(音频)信息。该信息用数字低通滤波器F从信息流中提取，滤波器最好用五阶的，且其截止频率约为100kHz，低频信号送给单元I，单元I受错误标志EF控制，对于含有错误的信息，单元I通过插补方法重构初始信号来替换损坏部分，插补法更适合于这种情况，使未损坏部分信号的不连续电平得到避免。一个有用的插补法是谐波恢复法，该方法见文章“基于模型的信号处理：状态空间法”，作者B.D.Rao和K.S.Arun，美国电气工程师协会的会刊第180卷，第2本，283-309页。接下来，得到恢复的低频信号u(n)用∑Δ调制器SD转换为新的一位信息流y(n)。
低通滤波器F目的在于剔出∑Δ调制器输入信号中过高的频率成分。一位信息流中过高频率成分会造成∑Δ调制器功能异常并且变得不稳定。为此需要认真选择低通滤波器的截止频率，使其尽可能的低，最高音频约为20kHz。然而，人们发现20kHz至100kHz的频率，虽然基本上听不见，但却影响声音接收的精确度。为此低通滤波器F的截止频率更倾向于选在100kHz左右。另一方面，低频信号中的高频成分会造成∑Δ调制器SD内部信号的失真(噪声)。因此建议对来自存储介质的一位信息流避免再次被转换成一位信息流。这是图2所示装置的目的。
该装置中的元件与图1中的元件相对应，可以参照而不需进一步解释。另外，该装置中包含受错误标志EF控制的开关SW，当信号发生错误时，开关将来自单元D的初始信息流x(n)输出给O，另一方面，当错误标志置位时，开关将∑Δ调制器SD输出接给O。这样，避免了初始信息流的再次转换。
在图2的装置中需采取措施确保从初始信息流向∑Δ调制器SD输出的信息流切换以及反向切换不会造成音频噪声。这种噪声一般都会发生，因为这两个信息流的位通常不会一致，甚至当它们载有完全相同的信息时也是如此。所以有必要使∑Δ调制器输出的信息流y(n)和单元D输出的信息流x(n)同步化。在最后，图2所示装置包含同步单元SU，它接受来自单元D的初始信息流和∑Δ调制器的数字低频输入信号u(n)，产生校验信号ε供∑Δ调制器内部的一个或更多个积分器状态使用。使用该技术，在一定数量的位后，∑Δ调制器输出的信息流与初始信息流基本上同步运行。例如，从初始信息流向∑Δ调制器输出的信息流切换之前，∑Δ调制器在5000位期间可与初始信息流同步，这样开关SW提供约40000位∑Δ调制器输出的信息流给输出O,接着，当错误标志复位时，开关SW在5000位期间保持连接到∑Δ调制器直至∑Δ调制器又与初始信息流同步为止，而接着开关将输出O重新连接到该初始信息流。
要注意插补器的计算性能很灵敏，因为它必须实时运行。为简化或避免插补器，在储存媒体S的某个特殊区域含有该媒体高度压缩的图象。这种高度压缩的图象通过虚线HC与单元I相关联，用来辅助或替换通常的插补计算。在图1的装置中可采用同样的办法。

Claims (4)

1、对数字信息信号进行隐藏错误的方法，其特征在于，数字信息信号是一位信息流，所述方法包括对一位信息流进行低通滤波以重构一位信息流的低频成分，发生错误时用一位信息流的低频近似来替换低频成分，将替换后获得的低频信号通过∑Δ调制器(SD)转换成已隐藏错误的再生的一位信息流。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过未发生错误时输出获得的一位信息流，发生错误时输出再生的一位信息流，使∑Δ调制器(SD)与获得的一位信息流位同步。
3、用于实施权利要求1中方法的装置，其特征在于，串联地包含：
低通滤波器(F)，用来重构一位信息流的低频成分；
位于所述低通滤波器之后的用来在发生错误时，用数字信息信号的低频近似来替换低频成分的装置(I)；
位于上述装置(I)之后的∑Δ调制器(SD)，用于将替换后获得的低频信号转换成已隐藏错误的再生的一位信息流。
4、如权利要求3所述的装置，特征在于，开关装置(SW)，该开关装置在未发生错误时将获得的一位信息流施加到输出端(O)并且在发生错误时将再生的一位信息流施加到输出端(O)，以及使∑Δ调制器(SD)与一位信息流同步的同步单元(SU)。
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