VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM VERSCHLEIERN EINES FEHLERS

Vorrichtung und Verfahren zum Verschleiern eines Fehlers

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Übertragung von Daten über einen fehlerbehafteten Übertragungskanal und insbesondere auf ein Konzept zum Verschleiern eines Fehlers in einer fehlerhaften oder potentiell fehlerhaften Informati- onseinheit, die über den fehlerbehafteten Kanal übertragen worden ist.

Insbesondere bei der Audio- und/oder Videocodierung besteht der Bedarf, die Codier/Decodierkonzepte robust gegenüber Übertragungsfehlern zu gestalten. Besonders aus der drahtlosen Übertragungstechnik ist es bekannt, codiererseitig eine Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC: FEC = Forward Error Correction) durchzuführen. Durch dieses Konzept wird eine Redundanz in den Datenstrom durch einen Codierer eingeführt. Diese Redun- danz kann dann in einem Decodierer beispielsweise unter Verwendung eines Viterbi-Decodierblocks ausgenutzt werden, um bei der Übertragung entstandene Übertragungsfehler zu korrigieren. Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache, daß durch die Hinzufügung einer Redundanz im Codierer die Über- tragungsrate über den Kanal erhöht wird. Insbesondere bei stark gestörten Übertragungskanälen, wie zB drahtlosen Übertragungskanälen, besteht jedoch oftmals keine andere Wahl, um auch bei nicht optimalen Kanalbedingungen einen zuverlässigen Empfang im Empfänger/Decodierer zu ermöglichen.

Auf der anderen Seite besteht insbesondere bei Audio- oder Videokomprimierverfahren ein Hauptziel darin, Audio- oder Videodaten so stark wie möglich zu komprimieren, um eine Übertragung über typischerweise nicht besonders stark gestörte Kanäle, wie zB leitungsgebundene Kanäle, zu ermöglichen, die eine begrenzte Datenrate zulassen. Aus diesem Grund werden bei solchen bekannten Komprimierverfahren, wie sie in der MPEG-Familie standardisiert sind, oftmals Entropie-Codes zum Entropie-Codieren guantisierter Daten, wie z. B. Spektralwerten, eingesetzt. Ein bekannter Vertreter eines Entropie- Codierverfahrens ist die sogenannte Huffman-Codierung, die eine Codierung eines Satzes von Werten mit nahezu minimaler Redundanz ermöglicht. Vor dem Zuweisen der Huffman-Codewörter zu den einzelnen Informationseinheiten wird eine Statistik der Informationseinheiten bestimmt, um dann der am häufigsten auftretenden Informationseinheit ein Codewort mit möglichst kurzer Länge zuzuordnen, während einer Informationseinheit, die sehr selten auftritt, ein Codewort mit großer Länge (bezogen auf die Anzahl von Bits) zugewiesen wird.

Problematisch an Huff an-Codes ist, daß aus einem Datenstrom aus Huffman-Codeworten nicht ersichtlich ist, wo ein Codewort anfängt (abgesehen von dem ersten Codewort) , und wo ein Codewort aufhört. Ein Datenstrom aus Huffman-Codeworten besteht typischerweise aus einer Aneinanderreihung von binären Einsen und Nullen. Ein Decodierer decodiert einen solchen Datenstrom aus Huffman-Codeworten unter Kenntnis der beim Codieren zu- grundegelegten Codetabelle. Die Codetabelle, die auch als Code-Baum dargestellt werden kann, ist so gestaltet, daß sich das Ende eines Codeworts aufgrund der Präfix-Freiheit des Codes (im Codebaum sind nur Blätter gültige Codewörter) inhärent ergibt. Der Huffman-Code hat die Eigenschaft, daß alle „Zweige" des Baums abgeschlossen sind, also zu gültigen Codewörtern führen.

Tritt während der Übertragung eines solchen Datenstroms aus Huffman-Codewörtern ein Übertragungsfehler auf, so wird dies nahezu unweigerlich dazu führen, daß zwar bis zum Auftreten des Fehlers alle Codewörter korrekt decodiert worden sind, daß jedoch nach dem Auftreten des Fehlers, der beispielsweise nur ein Bit betreffen kann, alle Codewörter fehlerhaft decodiert werden. Wenn ein Code gewählt ist, bei dem alle Zweige mit gültigen Codewörtern abgeschlossen sind, so wird der Decodierer unbeeindruckt von dem Fehler einfach weiterdecodie- ren und erst am Ende des Datenstroms feststellen, daß irgendwo weiter vorn ein Fehler aufgetreten ist, wenn für das letz- te Codewort die Bits im Datenstrom ausgehen oder Bits übrig ^' sind. Der Huffman-Code als Beispiel eines Entropie-Codes ist somit zwar aus Sicht der Datenratenkomprimierung günstig. Die Fehlerrobustheit ist jedoch minimal, da bereits ein Bitfehler im allerersten Codewort sehr wahrscheinlich dazu führt, daß alle anderen nachfolgenden Codewörter, obgleich sie nicht durch Bitfehler betroffen worden sind, vom Decodierer falsch erkannt werden.

Ein fehlerrobusterer Ansatz ist in dem US-Patent Nr. 5,852,469 beschrieben. Statt der Verwendung von Huffman-Codes wird hier vorgeschlagen, umkehrbare (dh beidseitig deco- dierbare) Codes mit Codewörtern variabler Länge (im folgenden als umkehrbare Codewörter bezeichnet), wie zB symmetrische Codewörter, zu verwenden. Diese Codes, die neben der Eigenschaft der Präfix-Freiheit auch die Eigenschaft der Suffix- Freiheit haben, werden auch als RVL-Codes bezeichnet (RVL = Reversible Variable Length) . Darüber hinaus wird statt des für einen Huffman-Decodierer ausreichenden Vorwärts- Decodierers ein zusätzlicher Rückwärts-Decodierer eingesetzt. Der Vorwärts-Decodierer führt eine Decodierung von einem Startpunkt eines Blocks von umkehrbaren Codewörtern variabler Länge durch, während der Rückwärts-Decodierer ausgehend von einem Endpunkt des Blocks von umkehrbaren Codewörtern variab- 1er Länge vorgeht.

Umkehrbare Codewörter, wie z. B. symmetrische Codewörter, können ferner die Eigenschaft haben, daß sie zu einem Codebaum führen, bei dem nicht alle Zweige durch gültige Codewör- ter abgeschlossen sind. Ein Decodierer wird daher bereits während des Laufs der Decodierung erkennen, ob ein Fehler aufgetreten ist, wenn der Decodierer auf ein solches ungültiges Codewort, dh ein Codewort, das in der Codetabelle nicht vorgesehen ist, stößt. Der Decodierer kann jedoch nicht mit Sicherheit bestimmen, ob der Fehler genau in dem Codewort war, das als ungültig erkannt worden ist. Nachdem die Anzahl der gültigen Codewörter dieser Codetabelle aus Datenkomprimierungsgründen so gering wie möglich gewählt wird, existie- ren nur einige wenige ungültige Codewörter, so daß ein Decodierer unter Umständen erst einige Codewörter nach Auftreten des Übertragungsfehlers im Bitstrom auf ein ungültiges Codewort stößt. Ein Fehler im Bitstrom führt also zu Fortset- zungsfehlern die jedoch nicht mehr, wie beim Huffman-Code, den gesamten restlichen Bitstrom betreffen, sondern die sich typischerweise nur über einige Codewörter nach Auftreten des Fehlers ausbreiten. Zur Fehlereingrenzung wird neben dem Vor- wärts-Decodierer der Rückwärts-Decodierer vorgesehen, der, wenn davon ausgegangen wird, das nur ein einziger Bitfehler im Datenstrom vorhanden ist, in Rückwärtsrichtung ebenfalls aufgrund der Fortsetzungsfehler noch ein paar Codewörter als scheinbar korrekte Codewörter ausgeben wird. Ein Fehler ist zu erkennen, wenn der Vorwärts-Decodierer und der Rückwärts- Decodierer für Informationseinheiten gleicher Ordnungszahl im Block von Informationseinheiten unterschiedliche decodierte Informationseinheiten ausgeben.

Dan US-Patent Nr. 5,852,469 schlägt daher vor, in diesem Feh- lerbereich sämtliche Ausgaben wegzuwerfen und nur ausgehend von dem Startpunkt des Blocks von Codewörtern bis zum Beginn des Fehler- oder Überlappungsbereichs codierte Informationseinheiten für eine empfängerseitige Weiterverarbeitung zu verwenden, und darüber hinaus nur vom Endpunkt des Blocks von Codewörtern bis zum Ende (in Vorwärtsrichtung betrachtet) des Überlappungsbereiches decodierte Informationseinheiten zu verwenden.

Die DE 198 40 835 AI offenbart ebenfalls eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entropie-Codieren von Informationswörtern und eine Vorrichtung und Verfahren zum Decodieren von entro- pie-codierten Informationswörtern. Für in dem Fehlerüberlappungsbereich decodierte Informationseinheiten wird vorgeschlagen, eine Fehlerverschleierungstechnik einzusetzen. Mög- liehe Fehlerverschleierungstechniken bestehen in einem einfachen Ersetzen eines fehlerhaften Werts durch seinen benachbarten intakten Wert. Wenn beide intakten Werte, die an einem Fehler angrenzen, bekannt sind, können auch gewichtete Mit- telwerte aus linkem und rechtem Rand verwendet werden, um den ^" fehlerhaften Wert künstlich zu ersetzen, dh zu verschleiern. Weitere genannte Fehlerverschleierungstechniken verwenden eine Interpolation unter Verwendung zweier benachbarter Werte, zwischen denen ein Fehler liegt. Genauso kann eine einseitige Prädiktion von vorn oder von hinten bezogen auf den Überlappungsbereich vorgenommen werden, um einen fehlerhaften Wert durch einen „möglicherweise relativ intakten" Wert zu ersetzen.

Nachteilig an diesem Konzept ist die Tatsache, daß es problematisch ist, wenn mehrere aufeinanderfolgende Informationseinheiten durch Fortsetzungsfehler beeinträchtigt worden sind. Interpolations- oder Prädiktions-basierte Verschleie- rungstechniken werden in diesem Fall sehr schnell an ihre Grenzen stoßen, und die Qualität der Fehlerverschleierung wird immer stärker abnehmen.

Das US -Patent Nr. 6,104,754 offenbart ein Bewegtbild- Codier/Decodier-System unter Verwendung einer Codierung mit Codewörtern variabler Länge. Insbesondere wird mit umkehrbaren Codewörtern variabler Länge gearbeitet, die von vorne und von hinten dekodiert werden können. Stellt ein Vorwärts- Decodierer einen Fehler fest, und stellt ein Rückwärts- Decodierer ebenfalls einen Fehler fest, so wird der Bereich einschließlich der beiden Fehler, wenn er nicht überlappt, verworfen. Überlappt der Bereich dagegen, so wird die Ausgabe des Vorwärts-Decodierers bis zum Fehler ausschließlich des Fehlers genommen. Ab dem Fehler wird dann die Ausgabe des Rückwärts-Decodierers genommen. Alternativ kann auch die Ausgabe des Rückwärts-Decodierers bis zum Fehler genommen werden, und dann die Ausgabe des Vorwärts-Decodierers ab dem Fehler. Wird nur im Vorwärts-Decodierer ein Fehler festgestellt, so wird die Ausgabe des Vorwärts-Decodierers bis zum Fehler genommen, und die Ausgabe des Rückwärts-Decodierers ab dem Fehler genommen. Stellen beide Decodierer einen Fehler im selben Codewort fest, so wird das fehlerhafte Codewort verworfen, wird die Ausgabe des Vorwärts-Decodierers bis zum Fehler genommen, und wird die Ausgabe des Rückwärts- ^" Decodierers bis zum Fehler genommen.

Die DE 19959038 AI offenbart ein Verfahren zur Decodierung von digitalen Audiodaten, bei dem eine Fehlererkennung in Abhängigkeit von übertragenen Referenzwerten, vorzugsweise Skalenfaktoren, durchgeführt wird. Hierbei werden Referenzwerte eines Frequenzbereichs mit vorhergehenden Referenzwerten des gleichen Frequenzbereichs verglichen, um ein Merkmal zu erzeugen, das mit einem Schwellenwert verglichen wird. Wenn das Merkmal über dem vorgegebenen Schwellenwert liegt, wird dies mittels einer Signalisierung angezeigt. Zur Fehlerverschleierung werden als Fehler markierte Referenzwerte durch vorhergehende Referenzwerte, welche abgespeichert wur- den, ersetzt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept zum Verschleiern eines Fehlers in einer fehlerhaften oder potentiell fehlerhaften Informationseinheit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Verschleiern eines Fehlers nach Patentanspruch 1, durch ein Verfahren zum Verschleiern eines Fehlers nach Patentanspruch 24 oder durch ein Computer-Programm nach Patentanspruch 25 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß, wenn aus Anschaulichkeitsgründen nur von einem einzigen Bitfehler ausgegangen wird, einer der beiden unterschiedli- chen Werte für die Informationseinheit, die von dem Vorwärts- Decodierer und dem Rückwärts-Decodierer ausgegeben werden, der richtige Wert ist. Durch die klassischen bekannten Fehlerverschleierungstechniken wird jedoch auf diese Eigenschaften keine Rücksicht genommen. Hier wird davon ausgegangen, daß im Falle zweier unterschiedlicher Werte für dieselbe Informationseinheit ein Problem aufgetreten ist, das dadurch zu verschleiern ist, daß gleich beide Werte eliminiert werden. Erfindungsgemäß wird dagegen von dem „Wegwerfen" von korrek- ten Werten abgegangen und statt dessen eine Untersuchung der ^" beiden Werte durchgeführt, um den Wert als verschleierte Informationseinheit auszuwählen, der plausibler erscheint. In anderen Worten umfaßt eine erfindungsgemäße Fehlerverschleie- rungsvorrichtung eine Einrichtung zum Auswählen des von dem Vorwärts-Decodierer ausgegebenen Werts oder des von dem Rückwärts-Decodierer ausgegebenen Werts als Informationseinheit, abhängig davon, welcher Wert ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, also plausibel ist, so daß ein potentieller Fehler in der Informationseinheit verschleiert ist.

Das erfindungsgemaδe Konzept hat den Vorteil, daß tatsächlich durch das Vorwärts-Decodieren einerseits und das Rückwärts- Decodieren andererseits Fortsetzungsfehler bei nur einem feh- lerhaften Codewort im Übertragungsstrom komplett eliminiert werden können, wenn die Auswahl aufgrund des vorbestimmten Kriteriums zu einem richtigen Wert führt. Wenn eine Differenzcodierung auf die Informationseinheiten angewendet worden ist, kann sogar noch dieses eine fehlerhafte Codewort auf- grund der Differenzinformationen von Vorwärts bzw. von Rückwärts ebenfalls komplett rekonstruiert werden.

Bemerkenswert hierbei ist, daß die Fehlerverschleierung bei Auftreten eines einzigen Fehlers (eine richtige Auswahl auf- grund des vorbestimmten Kriteriums vorausgesetzt) eine exakte Rekonstruktion ist, die zudem ohne Erhöhung der Datenrate beispielsweise mittels FEC-Techniken etc. erreicht wird, wobei bei zugrundeliegender Differenzcodierung sogar das falsche Codewort ebenfalls korrekt rekonstruiert werden kann. Zur Fehlerverschleierung wird lediglich ein Aufwand im Decodierer betrieben. Dieser Aufwand im Decodierer ist jedoch dann vertretbar, wenn die Übertragungsrate des Übertragungskanals eine entscheidendere Designoption ist als ein aufwandsarmer Decodierer. Ferner sei darauf hingewiesen, dass auch im Falle einer FEC-Codierung im Codierer ein Decodierer eingesetzt werden muß, der aufwendiger ist als ein ganz normaler Codewort-Decodierer. Die Plausibilitätsprüfung, also die Auswahl eines Werts des Wertepaares der beiden Decodierer wird anhand einer vorbekannten Eigenschaft des durch die Informationseinheiten bestimmten Informationssignals, das beispielsweise ein Audio- und/Videosignal sein kann, durchgeführt. Skalenfaktoren eines Audiosignals haben beispielsweise die Eigenschaft, daß sie sich von einem Skalenfaktorband zum nächsten im allgemeinen nicht besonders stark ändern. In diesem Fall besteht das vorbestimmte Kriterium darin, daß der Decodierer-Ausgangswert verwendet wird, der sich von einem letzten intakten oder bereits wieder rekonstruierten Skalenfaktor weniger unterscheidet als der andere Decodierer-Ausgangswert.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er- findung wird als vorbestimmtes Kriterium verwendet, daß sich die Skalenfaktoren auch von Block zu Block nicht besonders stark ändern, so daß zur Entscheidung, welcher der beiden De- codierer-Ausgangswerte der bessere ist, auf einen entsprechenden Skalenfaktor eines vorausgehenden Blocks zurückge- griffen wird.

Das vorbestimmte Kriterium kann jedoch auch energiemäßig gestaltet werden. In diesem Fall wird davon ausgegangen, daß sich die Energie von einem Skalenfaktorband eines früheren Blocks zu dem selben Skalenfaktorband im späteren Block oder eines Skalenfaktorbands des aktuellen Blocks und des nächsten Skalenfaktorbands des aktuellen Blocks relativ gering ändert. Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen muß in diesem Fall die Energie der Spektralwerte in den entsprechenden Skalenfaktorbändern bestimmt werden, um die Plausibilitätsüberprüfung durchführen zu können.

Das vorbestimmte Kriterium kann auch dahingehend gewählt werden, daß nicht nur von einem Wertepaar zum nächsten im Über- lappungsbereich vorgegangen wird, sondern daß mehrere oder alle Wertepaare im Überlappungsbereich verwendet werden. In diesem Fall können alle möglichen Wege durch alle Wertepaare konstruiert werden, um dann den Weg auszuwählen, der insge- samt dem vorbestimmten Kriterium am nächsten kommt, also der ^" z. B. die geringste Gesamtänderung hat. Die Gesamtänderung ist eine gewichtete oder ungewichtete Summe von Einzeländerungen, also von einem Wertepaar zum nächsten. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Wegauswahl getroffen werden, um beispielsweise die Wege zu verwerfen, bei denen mehr als einmal von z. B. einem Vorwärts-Decodierungswert auf einen Rückwärts-Decodierungswert gewechselt wird.

Allgemein gesagt existieren von vielen Informationssignalen vorbekannte Eigenschaften dahin gehend, daß das Signal beispielsweise monoton steigend sein muß, monoton fallend sein muß, sich von einem Punkt zum nächsten sprunghaft oder allmählich oder um einen bestimmten Betrag etc. ändert oder nicht. Eines dieser Kriterien oder mehrere Kriterien gemeinsam können dazu verwendet werden, aus den beiden durch den Vorwärts-Decodierer und den Rückwärts-Decodierer zur Verfügung gestellten Werten den richtigen bzw. den besseren herauszusuchen.

Wie es bereits ausgeführt worden ist, besteht der Vorteil des erfindungsgemäßen Konzepts darin, daß im Falle nur eines einzigen Bitfehlers prinzipiell eine vollständige Rekonstruktion erreicht werden kann. Jedoch auch bei Auftreten mehrerer Bit- fehler kann eine Verschleierung erreicht werden, wenn der Decodierer in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung eine ausreichende Anzahl von Fortsetzungsfehlern erzeugt, so daß ein Überlappungsbereich, dh ein Fehlerverschleierungsbereich, entsteht, in dem für eine Informationseinheit einer bestimmten Ordnungszahl im Block zwei verschiedene „Vorschläge" der beiden Decodierer vorliegen. Eine vollständige Rekonstruktion ist in diesem Fall allerdings nicht möglich, da zwischen mehreren Bitfehlern befindliche decodierte Werte im allgemeinen nicht korrekt sind.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hängt das vorbestimmte Kriterium von einer vorbekannten Eigenschaft eines durch Informationseinheiten, aus einem aktuellen, vo- rausgehenden und/oder nachfolgenden Block dargestellten In- ^' formationssignal ab, wobei das vorbestimmte Kriterium erfüllt ist, wenn eine Eigenschaft des Informationssignals unter Berücksichtigung des ausgewählten Werts näher an der vorbekann- ten Eigenschaft liegt als eine Eigenschaft des Informationssignals unter Berücksichtigung eines nicht ausgewählten Werts.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fehlerverschleierung;

Fig. 2 eine Skizze zur Darstellung des Zustandekommens eines Fehlerverschleierungsbereichs durch Fortsetzungsfehler sowohl im Vorwärts-Decodierer als auch im Rückwärts-Decodierer;

Fig. 3 eine Prinzipskizze zur Darstellung der erfindungsgemäßen Fehlerverschleierung, bei der das vorbestimmte Kriterium auf der Basis einer zuletzt korrekt decodierten Informationseinheit oder einer zu- letzt verschleierten und möglicherweise korrekten

Informationseinheit durchgeführt wird; und

Fig. 4 eine Prinzipskizze gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem ein zeitlich vorausgehender Block von decodierten

Informationseinheiten eine Grundlage für das vorbestimmte Kriterium liefert.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung zum Fehlerverschleiern. Der Vorrichtung zugeordnet ist ein Speicher 10, in dem eine Folge von Bits 12 gespeichert ist, die einen Block von umkehrbaren Codewörtern variabler Länge darstellen. Das erste Codewort CWl könnte beispielsweise drei Bits umfassen, während das zweite Codewort lediglich zwei Bits umfaßt und das letzte Codewort CWn beispielsweise fünf Bits umfaßt.

Der Bitstrom 12 präsentiert sich sowohl einem Vorwärts- Decodierer 14 als auch einem Rückwärts-Decodierer lediglich als Folge von Bits, da der Beginn und das Ende eines Codeworts, wie es ausgeführt worden ist, inhärent und nicht explizit enthalten sind. Der Vorwärts-Decodierer ist ausgebil- det, um eine Decodierung des BitStroms 12 ausgehend von einem Startpunkt SP, der in Fig. 1 am linken Ende des Stroms beispielhaft eingezeichnet ist, zu beginnen, während der Rückwärts-Decodierer 16 ausgebildet ist, um eine Decodierung des Bitstroms 12 von einem Endpunkt EP, der in Fig. 1 am rechten Ende des Bitstroms 12 eingezeichnet ist, zu beginnen.

Sowohl der Vorwärts-Decodierer 14 als auch der Rückwärts- Decodierer 16 speisen eine Einrichtung 18 zum Ermitteln eines Fehlerverschleierungsbereichs. Insbesondere liefert der Vor- wärts-Decodierer einen Vorwärts-Decodierungswert für das erste Codewort CW1, dann einen nächsten Vorwärts- Decodierungswert für das Codewort CW2 etc. Analog hierzu liefert der Rückwärts-Decodierer einen Rückwärts- Decodierungswert zunächst für das Codewort CWn und dann für das Codewort CW(nl), etc.

Ein Fehlerversohleierungsbereich ist dann gegeben, wenn der Vorwärts-Decodierer 14 und der Rückwärts-Decodierer 16 unterschiedliche Ausgangswerte für ein und dasselbe Codewort lie- fern. Anders ausgedrückt, liegt der Fehlerverschleierungsbereich dann vor, wenn zwei unterschiedliche „Vorschläge" für ein und dieselbe Informationseinheit der Einrichtung zum Ermitteln eines Fehlerverschleierungsbereichs zugeführt werden.

In diesem Fall wird eine Einrichtung 22 zum Auswählen entweder der Ausgabe des Vorwärts-Decodierers 14, also des Vor- wärts-Decodierungswerts, oder der Ausgabe des Rückwärts- Decodierers 16, also des Rückwärts-Decodierungswerts, für ein Codewort aktiv.

Alternativ wird der Überlappungsbereich dadurch erzeugt, daß zunächst nur ein Decodierer, z. B. der Vorwärts-Decodierer, arbeitet. Erst wenn er auf einen Fehler stößt und das Decodieren abbricht, wird der andere Decodierer, im Beispiel der Rückwärts-Decodierer, aktiviert, so daß, wenn auch der Rückwärts-Decodierer aufgrund des Fehlers seine Arbeit abbricht, ein Überlappungsbereich entstanden sein kann.

Die Einrichtung 22 zum Auswählen ist ausgebildet, um den Wert der beiden Alternativen auszuwählen, der ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, was dazu führt, daß ein Fehler oder ein potentieller Fehler in der Informationseinheit bzw. entsprechend in dem Codewort verschleiert ist. Die Einrichtung 22 liefert an ihrem Ausgang 24 somit fehlerverschleierte Informationseinheiten, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, daß diese Informationen ideal fehlerverschleiert sind, also kom- plett rekonstruiert worden sind, wenn nur ein einziges fehlerhaftes Codewort in dem Bitstrom 12 vorhanden gewesen ist und die Auswahl aufgrund des vorbestimmten Kriteriums richtige Werte geliefert hat.

Wie später ausgeführt wird, existiert bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Kriteriumindikator, der der Einrichtung 22 zugeführt wird, um abhängig von einer durch den Indikator angezeigten Eigenschaft des Informationssignals, das durch die Informationseinheiten bestimmt wird, von einem vor- bestimmten Kriterium zu einem anderen vorbestimmten Kriterium umzuschalten. Generell wird das vorbestimmte Kriterium von der vorbekannten Eigenschaft eines durch die Informationseinheiten bestimmten Informationssignals abhängen, wobei das Informationssignal ein Audiosignal und/oder ein Videosignal sein kann.

Fig. 2 ist eine detailliertere Darstellung der Ausgangssituation, an der die erfindungsgemäße Fehlerverschleierungstech- nik zum Tragen kommt. In einer ersten Zeile von Fig. 2 ist ^' der Block von umkehrbaren Codewörtern variabler Länge 12 mit einem Startpunkt SP und einem Endpunkt EP gezeigt, wobei zusätzlich, über den durch kleine Quadrate symbolisierten Code- Wörtern variabler Länge Ordnungszahlen für die Codewörter variabler Länge eingetragen sind. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel umfaßt der Block von Codewörtern variabler Länge insgesamt 23 Codewörter. Die Darstellung in Fig. 2 ist lediglich schematisch, da die Länge in Bits der einzelnen Codewör- ter variabler Länge selbstverständlich nicht für jedes Codewort gleich ist, sondern von Codewort zu Codewort unterschiedlich ist. Ferner sei angenommen, daß in dem Codewort mit der Ordnungszahl 12 bei der Übertragung des Bitstroms 12 über einen fehlerbehafteten Kanal ein Fehler aufgetreten ist, wie es durch ein Kreuz in Fig. 2 symbolisiert ist.

Der Vorwärts-Decodierer wird ausgehend von dem Startpunkt SP Vorwärts-Decodierungswerte ausgeben, die bis zur Ordnungszahl Nr. 11 korrekte Informationseinheiten sind und erst ab der Ordnungszahl Nr. 12 fehlerhaft sind, wie es durch kleine Punkte in den entsprechenden Quadraten von Fig. 2 symbolisiert ist. Erst bei der Ordnungszahl 18 wird der Vorwärts- Decodierer auf ein ungültiges, wie zB nicht-symmetrisches Codewort stoßen, das durch den Bitfehler 12 bewirkt worden ist, das jedoch aufgrund der Fehlerfortpflanzung erst für das Codewort mit der Ordnungszahl Nr. 18 zu einem ungültigen Codewort geführt hat. Der Vorwärts-Decodierer wird daher bei dem Codewort Nr. 18 seine Ausgabe beenden.

Analog arbeitet der Rückwärts-Decodierer, er beginnt beim Endpunkt EP des Blocks 12 und wird bis zum Codewort mit der Ordnungszahl Nr. 13 korrekte Ergebnisse liefern und erst dann fehlerhafte Ergebnisse liefern. Ferner wird angenommen, daß der Rückwärts-Decodierer erst bei dem Codewort mit der Ord- nungszahl Nr. 7 auf ein ungültiges Codewort stößt und erkennt, daß irgendwo weiter vorn ein Fehler aufgetreten ist. Selbstverständlich ist dem Decodierer nicht bekannt, daß der Fehler im Codewort Nr. 12 aufgetreten ist. Er muß daher davon ausgehen, daß im Extremfall keine Fehlerfortpflanzung aufgetreten ist. Dies bedeutet in anderen Worten, daß der Fehler in dem Codewort Nr. 12 auch im Codewort Nr. 7 einerseits oder im Codewort Nr. 18 andererseits gelegen haben könnte. Der gesamte Bereich vom Codewort mit der Ordnungszahl Nr. 7 bis zum Codewort mit der Ordnungszahl Nr. 18, der den Fehlerverschleierungsbereich darstellt, ist daher zweideutig.

Dies ist für die Einrichtung 22 zum Auswählen dadurch erkennbar, daß sich der Vorwärts-Decodierungswert von dem Rück- wärts-Decodierungswert für ein Codewort derselben Ordnungszahl unterscheidet. Dennoch wird aus der Skizze in Fig. 2 deutlich, daß der Vorwärts-Decodierer vom Codewort Nr. 7 bis zum Codewort Nr. 11 korrekt gearbeitet hat, und daß der Rückwärts-Decodierer ebenfalls vom Codewort Nr. 18 bis zum Codewort Nr. 13 korrekt gearbeitet hat. Diese Erkenntnis wird erfindungsgemäß dazu genutzt, nunmehr nicht den gesamten Feh- lerverschleierungsbereich wegzuwerfen, zu interpolieren oder sonstwie zu ersetzen, sondern die einzelnen Wertepaare für die Ordnungszahlen 7 bis 18 zu untersuchen, um jeweils den Wert auszuwählen, der das vorbestimmte Kriterium erfüllt.

Die nachfolgend erläuterten Figuren 3 und 4 zeigen zwei verschiedene vorbestimmte Kriterien, die zB abhängig von dem Kriteriumindikator von Fig. 1 eingesetzt werden können, um eine Fehlerverschleierung zu erreichen. Bei einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die durch die Codewörter variabler Länge codierten Informationseinheiten Skalenfaktoren eines gemäß einem MPEG- standard-codierten Audiosignals. Eine vorbestimmte Eigenschaft von Audiosignalen ist, daß sich Skalenfaktoren im allgemeinen von einem Skalenfaktorband zum nächsten, also von einem Skalenfaktor zum fre- quenzmäßig benachbarten nächsten Skalenfaktor nicht besonders stark ändern. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß kleine Änderungen zwischen aufeinanderfolgenden Skalen- faktoren eine größere Wahrscheinlichkeit haben als größere ^" Änderungen.

Das vorbestimmte Kriterium bei dem in Fig. 3 gezeigten Bei- spiel besteht somit darin, daß sowohl der Vorwärts- Decodierungswert für das Codewort mit der Ordnungszahl Nr. 7 bzw. für die Informationseinheit mit der Ordnungszahl Nr. 7 und der Rückwärts-Decodierungswert für das Codewort bzw. die Informationseinheit mit der Ordnungszahl Nr. 7 mit einem Schwellenwert als Referenzverglichen werden, wobei als Schwellenwert der letzte intakte Skalenfaktor, der in Fig. 3 mit 34 bezeichnet ist, verwendet wird. Der Wert also, der näher an dem Skalenfaktor 34 für die Ordnungszahl Nr. 6 liegt, wird als „fehlerverschleierter" Skalenfaktor 36 verwendet.

Nach diesem Vergleich ist ein erster Schritt beendet, und es wird ein zweiter Schritt begonnen, um auch für das Codewort mit der Ordnungszahl Nr. 8 eine Fehlerverschleierung durchzuführen. Hierzu werden die beiden Vorschläge des Vorwärts- Decodierers und des Rückwärts-Decodierers für das Codewort Nr. 8 genommen und mit dem gerade rekonstruierten Skalenfaktor 36 verglichen, um einen weiteren fehlerverschleierten, dh rekonstruierten, Skalenfaktor 38 zu erzeugen. Dasselbe wird analog von der anderen Seite des Fehlerverschleierungs- bereichs aus durchgeführt, bis von beiden Seiten auf einen mittleren Skalenfaktor m gestoßen wird, wenn dieser existiert.

Manchmal wird der aus der linksseitigen Annäherung erzeugte fehlerverschleierte Wert sich von dem von der rechten Annäherung aus erzeugten fehlerverschleierten Wert unterscheiden. Es könnte einer der beiden Werte zufällig ausgewählt werden. Alternativ wird es jedoch in diesem Fall bevorzugt, einen Mittelwert aus diesen beiden Werten bzw. irgendeinen Wert zu nehmen, der zwischen diesen beiden Werten liegt. Dieser Wert für die mittlere Ordnungszahl m wird mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ein falscher Wert sein, der jedoch zu keiner größeren Abweichung führen wird, da er ja auf der Basis re- konstruierter Werte links und rechts der Ordnungszahl m gebildet worden ist.

Wie es ausgeführt worden ist, kann das vorbestimmte Kriterium auf der Basis des vorherigen oder nachfolgenden Skalenfaktors in frequenzmäßiger Richtung durchgeführt werden. Eine alternative Möglichkeit ist in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4 wird das vorbestimmte Kriterium nicht auf der Basis des frequenzmäßig benachbarten Skalenfaktors aus dem aktuellen Block be- stimmt, sondern auf der Basis des Skalenfaktors mit gleicher Ordnungszahl aus dem vorherigen Block. Wieder werden die beiden Vorschläge des Vorwärts-Decodierers und des Rückwärts- Decodierers mit dem Skalenfaktor gleicher Ordnungszahl des vorherigen Blocks verglichen, um dann den Vorschlag zu neh- men, der sich weniger von dem Skalenfaktor des vorherigen Blocks unterscheidet, da, wie es angezeigt worden ist, für Skalenfaktoren in sehr vielen Fällen gilt, daß sie sich von Block zu Block auch nur begrenzt ändern.

Eine Auswahl zwischen dem in Fig. 3 gezeigten vorbestimmten Kriterium und dem in Fig. 4 gezeigten vorbestimmten Kriterium kann auf der Basis des Kriteriumindikators durchgeführt werden. Der Kriteriumindikator kann beispielsweise dem von dem Codierer erzeugten Bitstrom als Seiteninformation mitgegeben werden, um zB für jeden Block anzuzeigen, ob sich die Skalenfaktoren skalenfaktorbandmäßig in diesem Block oder bezüglich eines zeitlich benachbarten Blocks stark ändern oder nicht. Ändern sich die Skalenfaktoren in einem aktuellen Block sehr stark, so wird das in Fig. 3 gezeigte vorbestimmte Kriterium nicht so gut arbeiten. In diesem Fall wird das in Fig. 4 gezeigte Kriterium möglicherweise besser funktionieren, so daß für einen solchen Block der Kriteriumindikator so beschaffen sein wird, daß die Einrichtung 22 derart initialisiert wird, daß sie das in Fig. 4 gezeigte Fehlerverschleie- rungskriterium anwendet, das auf dem vorherigen Block und nicht auf frequenzmäßig benachbarten Skalenfaktoren, wie in Fig. 3 aufbaut. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das vorbe- ^' stimmte Kriterium von den Skalenfaktoren dahin gehend gelöst, daß nicht mehr die Skalenfaktoren alleine als Schwellenwert für das vorbestimmte Kriterium betrachtet werden, sondern daß Energien in Skalenfaktorbändern betrachtet werden. Die Einrichtung 22 zum Auswählen ist daher ausgebildet, um die Energie entweder benachbarter oder zeitlich aufeinanderfolgender Skalenfaktorbänder unter Verwendung der ebenfalls decodierten Spektralwerte zu ermitteln, um dann den Skalenfaktor- Vorschlag zu nehmen, bei dem sich die geringere Energieänderung ergibt.

Bei alternativen Ausführungsbeispielen wird das vorbestimmte Kriterium nicht nur für ein Paar von Werten im Fehlerver- schleierungsbereich, sondern für mehrere Paare gemeinsam bestimmt. Hierbei ist die Einrichtung zum Auswählen ausgebildet, um für eine Mehrzahl von verschiedenen Pfaden in dem Fehlerverschleierungsbereich eine Gesamteigenschaft zu ermitteln. Jeder Pfad verläuft zwischen unterschiedlichen Vor- wärts- und Rückwärts-Decodierungswerten in unterschiedlichen „Zick-Zack-Wegen" . Die Einrichtung zum Auswählen ist hierbei ausgebildet, um die Decodierungswerte auszuwählen, die auf dem Pfad liegen, der eine Gesamteigenschaft hat, die dem vorbestimmten Kriterium entspricht. Die Gesamteigenschaft ist hierbei eine gewichtete oder ungewichtete Summe von Einzeleigenschaften des Pfads.

Alternativ oder zusätzlich wird nur ein Pfad berücksichtigt, der genau einen Wechsel von einem Vorwärts-Decodierungswert zu einem Rückwärts-Decodierungswert oder umgekehrt aufweist. Dieses Ausführungsbeispiel trägt der Situation Rechnung, daß bei Vorliegen eines einzigen Fehlers nur ein einziger Wechsel auftreten kann.

Falls nicht auf Pfaden basierend gearbeitet wird, sondern von Wertepaar zu Wertepaar, kann die vorstehende Erkenntnis dazu ausgenutzt werden, um bei Vorliegen eines Wechsels keinen zweiten Wechsel mehr durchzuführen, sondern ohne Rücksicht auf das vorbestimmte Kriterium solche Decodierungswerte aus- ^" zuwählen, die keinen weiteren Wechsel erfordern.

Es sei darauf hingewiesen, daß das vorbestimmte Kriterium auf der Basis einer beliebigen bei modernen Codierverfahren ohnehin im Datenstrom enthaltenen Information basieren kann, die eine Aussage über eine Eigenschaft der zu rekonstruierenden Größe zulassen. Solche Informationen sind am Beispiel von Audiosignalen L/R- bzw. M/S-Stereoinformationen, die ebenfalls ein Indikator dafür sind, ob sich die Informationen in den beiden Stereokanälen stark unterscheiden oder ähnlich sind und somit ebenfalls ein grobes Maß für die Signalstatistik wiedergeben und damit eine vorbekannte Eigenschaft des Informationssignals definieren.

Abhängig von den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Fehlerverschleierungsverfahren in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computer-Programm- Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Co - puter-Programm auf einem Computer abläuft.