[發(fā)明專利]數(shù)據(jù)編碼/解碼裝置和使用數(shù)據(jù)編碼/解碼裝置的設(shè)備

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00805099.6
• 申請(qǐng)日: 2000-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN1344409A
• 公開（公告）日: 2002-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克萊夫·瓊斯;理查德·豪林什德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 默里迪恩音頻有限公司
• 主分類號(hào): G11B20/00
• 分類號(hào): G11B20/00;G11B20/14
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 吳麗麗

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)編碼和解碼裝置，尤其是用于串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)編碼和解碼裝置。在一個(gè)特殊例子中，這種串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用于在音頻數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的不同部分之間傳輸。

目前，音頻或視頻重現(xiàn)設(shè)備的輸出包括按照規(guī)定的接口協(xié)議格式化的一批數(shù)據(jù)。但是，需要對(duì)來自于這種設(shè)備的數(shù)字輸出信號(hào)進(jìn)行編碼，以便這些輸出信號(hào)不能被數(shù)字錄制，從而不能復(fù)制CD或CD-ROM上存儲(chǔ)的信息。本發(fā)明尤其涉及在音頻或視頻數(shù)據(jù)處理設(shè)備之間接口處的數(shù)據(jù)編碼。

本發(fā)明適用于串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所代表的原始信號(hào)無關(guān)。但是，在數(shù)字音頻數(shù)據(jù)和目前用于在音頻設(shè)備之間傳輸串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的特殊數(shù)據(jù)格式方面，產(chǎn)生了另外的問題。

兩種相似的標(biāo)準(zhǔn)已獲得了廣泛的認(rèn)可，并已用于數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的編碼--索尼菲利浦?jǐn)?shù)據(jù)接口格式(“SPDIF”)和音頻工程協(xié)會(huì)/歐洲廣播聯(lián)盟格式(“AES/EBU”)。SPDIF格式常常用在針對(duì)消費(fèi)市場(chǎng)的產(chǎn)品中，而AES/EBU格式通常用在專業(yè)應(yīng)用的設(shè)備中。

這兩種標(biāo)準(zhǔn)都使用雙相傳號(hào)編碼數(shù)據(jù)流，傳輸串行格式的數(shù)字音頻信息。在這種雙相傳號(hào)編碼中，每個(gè)數(shù)據(jù)位總是開始于信號(hào)的轉(zhuǎn)變，并終止于信號(hào)的轉(zhuǎn)變。如果在該周期的中間產(chǎn)生了轉(zhuǎn)變，則對(duì)1編碼，否則對(duì)0編碼。

雙相傳號(hào)的使用具有幾個(gè)眾所周知的優(yōu)點(diǎn)，這種應(yīng)用的最主要優(yōu)點(diǎn)在于雙相傳號(hào)編碼是自同步的。從而，當(dāng)每個(gè)二進(jìn)制位開始于信號(hào)轉(zhuǎn)變，并終止于信號(hào)轉(zhuǎn)變時(shí)，雙相傳號(hào)編碼數(shù)據(jù)可用于產(chǎn)生或恢復(fù)供數(shù)據(jù)使用的時(shí)鐘信號(hào)。于是，接收呈SPDIF或AES/EBU格式的編碼數(shù)據(jù)的設(shè)備不需要本地時(shí)鐘，而是可以從接收的編碼數(shù)據(jù)中得到時(shí)鐘信號(hào)。

在根據(jù)接收的編碼輸入重建時(shí)鐘信號(hào)方面的一個(gè)問題是音頻設(shè)備中使用的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器需要頻譜純的時(shí)鐘信號(hào)，以便以較高的分辨率，令人滿意地工作。數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，例如通過同軸電纜的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸，損壞了從編碼數(shù)據(jù)中得到的時(shí)鐘信號(hào)的純度。但是，如果攜帶時(shí)鐘信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)具有平直的頻譜，則這種傳輸對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的影響被降低。

按照本發(fā)明，提供了一種具有串行數(shù)據(jù)輸入和編碼串行數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù)編碼裝置，其中串行輸入被提供給編碼部件，所述編碼部件把每個(gè)輸入位和若干輔助編碼位相結(jié)合，以便得到一個(gè)編碼輸出位和更新后的若干個(gè)編碼位，選擇編碼部件執(zhí)行的功能，以便隨著時(shí)間的過去，編碼輸出位流實(shí)質(zhì)上只包含白噪聲。

這樣，本發(fā)明提供了一種編碼裝置，在所述編碼裝置中，編碼部件被安排成提供作用于輸入數(shù)據(jù)，以便提供具有恒定的平直頻率響應(yīng)的輸出的輔助位。從而，在不存在恰當(dāng)?shù)慕獯a裝置的情況下，編碼裝置的輸出僅僅是噪聲。此外，以編碼裝置輸出的形式的噪聲傳輸使得能夠在損壞最小的情況下，傳輸將從數(shù)據(jù)信號(hào)中恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)。這適合于各種情況，而與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的類型無關(guān)，但是對(duì)于音頻數(shù)據(jù)來說，頻譜純的時(shí)鐘信號(hào)的恢復(fù)是特別合乎需要的。

輔助編碼位最初來源于隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，以便能夠?qū)崿F(xiàn)編碼裝置的初始化。隨機(jī)數(shù)的引入，增大了編碼裝置的平均信息量。

當(dāng)然，和編碼操作中使用的隨機(jī)數(shù)相關(guān)的信息必須和編碼數(shù)據(jù)一起傳輸，以便能夠?qū)崿F(xiàn)后來的解碼。這樣帶來的問題是這種信息占據(jù)了傳輸信道的帶寬。為了提高加密的安全性，需要大量的編碼位，而在分配給這種控制數(shù)據(jù)的傳輸信道的可用帶寬中，可能只能提供和隨機(jī)數(shù)相關(guān)的少量二進(jìn)制位。

于是，最好利用擴(kuò)展隨機(jī)數(shù)的變換部件對(duì)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行內(nèi)部編碼。串行輸入最好包含一串?dāng)?shù)字字，每個(gè)數(shù)字字包含預(yù)定數(shù)目的二進(jìn)制位，其中利用字時(shí)鐘對(duì)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器計(jì)時(shí)，以便為輸入的每個(gè)數(shù)字字產(chǎn)生一個(gè)新的隨機(jī)數(shù)位。變換部件則包含用于保存一位隨機(jī)數(shù)的預(yù)定數(shù)目的前值(previous?values)，以便得到多位隨機(jī)字的裝置。

最好提供一個(gè)置換部件，以便作用于多位隨機(jī)字，以輸出的形式產(chǎn)生輔助編碼位，所述置換部件具有使得不能由輔助編碼位推導(dǎo)出變換部件的鎖存操作的功能。

最好利用另一變換部件對(duì)隨機(jī)數(shù)編碼，同時(shí)把變換后的隨機(jī)數(shù)輸出給數(shù)據(jù)編碼裝置。這使得變換后的隨機(jī)數(shù)能夠被提供給相關(guān)的解碼裝置，從而能夠再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)。

每次對(duì)于每個(gè)字，最好利用置換部件的輸出，對(duì)編碼部件進(jìn)行重新初始化。這種安排使得編碼裝置能夠在每個(gè)字之后，對(duì)自身進(jìn)行重新初始化。對(duì)于音頻應(yīng)用來說，字通常包含兩個(gè)數(shù)據(jù)樣本，一個(gè)數(shù)據(jù)樣本用于一個(gè)立體聲輸出。這種安排使得具有編碼裝置和解碼裝置的系統(tǒng)能夠在這兩個(gè)裝置之間的傳輸失敗的情況下，能夠以最小的延遲恢復(fù)通信。另外，可以最小的中斷，打開或關(guān)閉編碼裝置進(jìn)行的加密或擾頻。

編碼裝置最好被布置成在零位延遲的情況下，使編碼輸出位表示輸入位。