KR100246376B1 - Bit destributing apparatus of subband coder - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치에 관한 것으로, 종래에는 비트할당을 위해 입력의 최대치를 선정 스케일링 팩터(Scaling factor)로 활용하여 각 서브밴드신호를 스케일링한 후 재양자화함으로써 이 신호를 복조할때에도 스케일링 팩터가 부속정보로 필요하게 됨으로 이 스케일링 팩터를 항상 오디오 데이터와 함께 채널에 전송해야 함으로 전송효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adaptive bit allocation apparatus for a subband encoder, and conventionally demodulates this signal by scaling and then requantizing each subband signal using a maximum input value as a predetermined scaling factor for bit allocation. Even when the scaling factor is needed as ancillary information, this scaling factor has to be transmitted to the channel with audio data at all times, thereby reducing the transmission efficiency.

따라서 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 할당가능한 비트를 둘로 나누어 하는 서브밴드 평균전력의 통계치에 따라 비트할당을 하고 다른 하나는 최대치와 평균치의 편차가 큰 것들의 분포에 따라 비트를 할당한 다음 이 두 개를 합하여 전체비트 할당정보로 활용하여 전송효율을 높이도록 한 효과가 있다.Therefore, in order to solve the conventional problem, the present invention allocates bits according to the statistics of subband average power, which divides the assignable bits into two, and the other allocates the bits according to the distribution of the maximum and average deviations. It is effective to increase the transmission efficiency by combining the two as total bit allocation information.

Description

서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치Adaptive Bit Allocation for Subband Encoder

제1도는 종래 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치 구성도.1 is a block diagram of an adaptive bit allocation device of a conventional subband encoder.

제2도는 제1도에 있어서, 비트할당기의 상세 블럭도.2 is a detailed block diagram of the bit allocator shown in FIG.

제3도는 본 발명 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치 구성도.3 is a block diagram of an adaptive bit allocation device of a subband encoder of the present invention.

제4도는 제3도에 있어서, 평균전력 및 최대전압검출기의 상세블럭도.4 is a detailed block diagram of the average power and maximum voltage detector of FIG.

제5도는 제3도에 있어서, 비트할당기의 상세블럭도.5 is a detailed block diagram of the bit allocator shown in FIG.

제6도는 제3도에 있어서, 서브밴드 신호블럭도.6 is a subband signal block diagram of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 서브밴드필터 12 : 평균전력 및 최대전압검출기11: subband filter 12: average power and maximum voltage detector

13 : 비트할당기 14 : 서브밴드양자화기13 bit allocator 14 subband quantizer

15 : 멀티플렉서 21 : 버퍼15: Multiplexer 21: Buffer

22 : 평균전력계산기 23 : 최대전압산출기22: average power calculator 23: maximum voltage calculator

24 : 평균전력비산출기 25 : 제1비트할당기24: average power ratio calculator 25: first bit allocator

26 : 산출기 27 : 제1적분기26: calculator 27: the first integrator

28 : 제2비트할당기 29 : 합산기28: second bit allocator 29: summer

30 : 제2적분기30: second integrator

본 발명은 오디오 또는 음성신호 전송 및 기록하는데 있어서 전송데이터의 효율을 높이기 위한 적응비트 할당에 관한 것으로, 특히 기록 또는 전송밀도를 높이기 위한 정보압축방식으로 서브밴드 부호화기를 사용할 경우 할당 가능한 비트를 둘로 나누어 하나는 서브밴드 평균전력의 통계치에 따라 비트할당을 하고 나머지 하나는 최대치와 평균치의 편차가 큰 것들의 분포에 따라 비트를 할당한 다음 이 두 개를 합하여 전체비트 할당정보로 활용하도록 한 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치에 관한 것이다.The present invention relates to adaptive bit allocation for improving the efficiency of transmission data in transmitting and recording an audio or voice signal. In particular, when a subband encoder is used as an information compression method for increasing recording or transmission density, the assignable bits are divided into two. One sub-band encoder allocates bits according to the subband average power statistics, and the other allocates bits according to the distribution of the maximum and average deviations, and adds the two to use as total bit allocation information. The present invention relates to an adaptive bit allocation apparatus for.

종래 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치 구성은 제1도에 도시된 바와같이 아날로그/디지탈변환(A/D)에 의해 디지털화된 오디오 및 음성신호(PSin)를 여러개의 부대역으로 분할해주는 서브밴드필터(1)와, 이 서브밴드필터(1)의 출력신호를 기준으로 각 서브밴드를 재양자화하기 위한 비트할당을 해주는 비트할당기(2)와, 이 비트할당기(2)를 통해 할당한 비트만큼 각 서브밴드신호를 재양자화하는 서브밴드양자화기(3)와, 이 서브밴드양자화기(3)를 통해 재양자화된 서브밴드신호와 그에 관련된 부속정보들을 송신채널로 순차적으로 보내는 멀티플렉서(4)로 구성된다.The adaptive bit allocation apparatus of the conventional subband encoder has a subband for dividing the audio and voice signals PS in digitized by analog / digital conversion (A / D) into several subbands as shown in FIG. A bit allocator (2) for allocating bits for requantizing each subband based on the filter (1), the output signal of the subband filter (1), and the bit allocator (2) A subband quantizer 3 that requantizes each subband signal by a bit, and a multiplexer 4 which sequentially transmits the requantized subband signal and its associated information to the transmission channel through the subband quantizer 3. It is composed of

이와같이 구성된 종래 기술에 있어서, 아날로그(A)디지탈(D)변환에 의해 디지털화된 오디오 및 음성신호(PSin)는 서브밴드필터(1)에 의해 n개의 서브밴드로 대역분할되고 각 서브밴드출력신호(PS1, PS2, ..., PSn)는 서브밴드양자화기(3) 및 비트할당기(2)로 입력된다.In the prior art configured as described above, the audio and voice signals PS in digitized by the analog (A) digital (D) conversion are band-divided into n subbands by the subband filter 1, and each subband output signal. PS 1 , PS 2 ,..., PS n are input to the subband quantizer 3 and the bit allocator 2.

그러면 비트할당기(2)에서는 입력된 서브밴드신호(PS1, PS2, ..., PSn)를 제2도에 도시한 버퍼(2-1)에 일정크기만큼(즉, L개의 표본화 신호)의 서브밴드신호를 저장해두고 아울러 L개의 신호중에서 최대치를 취해 스케일링 팩터(Scaling factor)(SIi)를 정하는 일이 스케일링 팩터산출기(2-2)에서 행해진다. 그리고 비트할당계산기(2-3)에서는 버퍼(2-1)의 각 데이터를 평균전력으로 계산하여 각 서브밴드의 평균전력비만큼 비트(bit)를 행하여 비트할당정보(PALi)를 출력한다.Then, the bit allocator 2 samples the input subband signals PS 1 , PS 2 ,..., PS n by a predetermined size (that is, L samplings) into the buffer 2-1 shown in FIG. The scaling factor calculator 2-2 stores the subband signal of the signal) and determines the scaling factor SI i by taking the maximum value out of the L signals. The bit allocation calculator 2-3 calculates the average power of each data in the buffer 2-1, performs a bit by the average power ratio of each subband, and outputs bit allocation information PAL i .

서브밴드양자화기(3)는 입력된 서브밴드신호(PS1, PS2, ..., PSn)를 비트할당기(2)로부터 입력된 스케일링 팩터(SI1, SI2, ..., SIn)로 스케일링한 후 비트할당량(PALi)만큼 재양자화하여 재양자화신호(PRQS1, PRQS2, ..., PRQSn)를 출력한다. 따라서 멀티플렉서(4)는 재양자화 서브밴드신호(PRQSi), 비트할당정보(PALi) 및 스케일링펙터(SIi)를 순차적으로 채널신호(PSout)로 내보낸다.The subband quantizer 3 converts the input subband signals PS 1 , PS 2 ,..., PS n into the scaling factor SI 1 , SI 2 ,... After scaling by SI n ), the signal is requantized by bit allocation amount PAL i to output requantization signals PRQS 1 , PRQS 2 ,..., And PRQS n . Therefore, the multiplexer 4 sequentially outputs the requantization subband signal PRQS i , the bit allocation information PAL i , and the scaling factor SI i as the channel signal PS out .

그러나 종래 기술에 있어서, 비트할당을 위해 입력의 최대치를 선정 스케일링 팩터로 활용하여 각 서브밴드신호로 스케일링한 후 재양자화함으로써 이 신호를 복호할때에도 스케일링 팩터가 부속정보로 필요하게 됨으로 이 스케일 팩터를 항상 오디오 데이터와 함께 채널에 전송해야 함으로 전송효율이 떨어지게 된다.However, in the prior art, the scaling factor is needed as the side information even when decoding the signal by scaling and re-quantizing each subband signal using the maximum input value as a predetermined scaling factor for bit allocation. The transmission efficiency is reduced by always transmitting the audio data along the channel.

따라서 종래의 문제점인 전송효율을 높이기 위하여 본 발명은 서브밴드 평균전력의 통계치에 따라 제1비트로 비트를 할당하고, 최대치와 평균치의 편차가 큰 것들의 분포에 따라 제2비트로 비트를 할당한 다음 제1, 2비트할당을 합하여 전체비트 할당정보로 사용하여 전송데이터의 전송효율을 높이도록 한 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치를 창안한 것으로 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Therefore, in order to increase transmission efficiency, which is a conventional problem, the present invention allocates bits to first bits according to the statistics of subband average power, and allocates bits to second bits according to a distribution of those having a large deviation between the maximum value and the average value. The adaptive bit allocation apparatus of the subband encoder that increases the transmission efficiency of the transmission data by using the total bit allocation information by adding the 1 and 2 bit allocations is described below in detail with reference to the accompanying drawings.

제3도는 본 발명 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치 구성도로서 이에 도시한 바와같이 입력신호(Sin)를 서브밴드로 분할하는 서브밴드필터(11)와, 이 서브밴드필터(11)의 서브밴드신호로부터 평균치와 최대치를 구하는 평균전력 및 최대전압검출기(12)와, 이 평균전력 및 최대전압검출기(12)로부터의 평균전력과 최대전압을 활용하여 각 서브밴드에 할당되는 비트수를 결정하는 비트할당기(13)와, 이 비트할당기(13)를 통해 할당된 비트수에 따라 각 서브밴드신호를 재양자화하는서브밴드양자화기(14)와, 이 서브밴드양자화기(14)에서 재양자화된 서브밴드신호와 비트할당정보를 순차적으로 송신채널에 전송하기 위한 신호를 발생시켜 주는 멀티플렉서(15)로 구성된다.3 is a block diagram of an adaptive bit allocation device of a subband encoder according to the present invention. As shown therein, a subband filter 11 for dividing an input signal Sin into subbands and a subband of the subband filter 11 are shown. An average power and a maximum voltage detector 12 for obtaining an average value and a maximum value from a signal, and a bit for determining the number of bits allocated to each subband using the average power and the maximum voltage from the average power and the maximum voltage detector 12; An allocator 13, a subband quantizer 14 for requantizing each subband signal according to the number of bits allocated through the bit allocator 13, and the reband quantization in the subband quantizer 14; And a multiplexer 15 for generating a signal for sequentially transmitting the subband signal and the bit allocation information to the transmission channel.

그리고 상기 평균전력 및 최대전압검출기(12)는 제4도에 도시된 바와같이 입력신호(Si)를 소정수만큼 일시적으로 저장하는 버퍼(21)와, 이 버퍼(21)에 저장된 신호의 평균치를 구하는 평균전력계산기(22)와, 입력신호(Si)의 최대치를 구하는 최대치검출기(23)로 구성하고, 상기 비트할당기(13)는 제5도에 도시한 바와같이 각 서브밴드의 평균전력을 입력신호의 평균전력으로 스케일링하는 평균전력비산출기(24)와, 상기 평균전력비산출기(24)의 평균전력비의 분포에 따라 비트할당을 하는 제1비트할당기(25)와, 각 서브밴드의 평균전력과 최대전압과의 차를 산출해내는 산출기(26)와, 평균전력과 최대전압차 각각을 합한 총전력차를 더하는 제1적분기(27)와, 상기 제1적분기(27)의 총전력차를 기준으로 각 서브밴드의 비트할당을 계산하는 제2비트할당기(28)와, 상기 제1비트할당기(25)와 제2비트할당기(28)의 비트값을 합한 비트할당정보를 출력하는 합산기(29)와, 상기 평균전력비산출기(24)로부터 스케일링된 평균전력비를 적분하는 제2적분기(30)로 구성한다.As shown in FIG. 4, the average power and maximum voltage detector 12 includes a buffer 21 for temporarily storing a predetermined number of input signals Si, and an average value of the signals stored in the buffer 21. The average power calculator 22 obtains and the maximum value detector 23 obtains the maximum value of the input signal Si. The bit allocator 13 calculates the average power of each subband as shown in FIG. An average power ratio calculator 24 for scaling the average power of the input signal, a first bit allocator 25 for bit allocation according to the distribution of the average power ratio of the average power ratio calculator 24, and each subband A calculator 26 that calculates a difference between the average power and the maximum voltage, a first integrator 27 that adds the total power difference of the sum of the average power and the maximum voltage difference, and the total of the first integrator 27 A second bit allocator 28 for calculating bit allocation of each subband based on a power difference, and An integrator 29 for outputting bit allocation information obtained by adding the bit values of the first bit allocator 25 and the second bit allocator 28, and the average power ratio scaled from the average power ratio calculator 24; It consists of a 2nd integrator (30).

이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above in detail.

입력되는 오디오 또는 음성신호(Sin)는 서브밴드필터(11)에 의해 n개의 대역으로 분할되게 된다. 이 분할된 서브밴드신호(S1, S2, ..., Sn)는 서브밴드양자화기(14)와 평균전력 및 최대전압검출기(12)로 입력되면 상기 평균전력 및 최대전압검출기(12)에서는 제4도에 도시한 버퍼(21)에 입력된 서브밴드신호(Si)를 제6도에 도시한 바와같이 L개만큼 저장해두고 평균전력계산기(22)에서 평균전력(RMSi)을 계산하도록 한다.The input audio or voice signal S in is divided into n bands by the subband filter 11. The divided subband signals S 1 , S 2 ,..., S n are input to the subband quantizer 14 and the average power and maximum voltage detector 12, and then the average power and maximum voltage detector 12. ) Stores L subband signals S i input to the buffer 21 shown in FIG. 4 as shown in FIG. 6 and stores the average power RMS i in the average power calculator 22. Calculate

즉, In other words,

또한 최대전압산출기(23)에서는 신호(Si,1~Si,L) 사이에서 최대치를 검출해 그 최대치(Pi)를 출력한다.In addition, to detect the maximum value among maximum voltage calculator 23, the signals (S i, 1 ~ S i , L) and outputs the maximum value (P i).

이상에서와 같이 검출된 평균전력(RMSi)과 최대전력(Pi)은 비트할당기(13)로 입력되어 각 서브밴드에 해당되는 비트할당정보(ALi)를 얻게된다. 상기 비트할당기(13)는 제5도에 도시한 바와같이 평균전력 및 최대전압검출기(12)의 평균전력계산기(22)로부터 출력되어 입력되는 각 서브밴드신호의 평균전력(RMSi~RMSn)은 평균전력비계산기(24-1~24-n) 각각에서 입력신호의 평균전력(TRMS)으로 스케일링(Scaling)한다.The average power (RMS i) and the maximum power (P i) is detected as in the above is shown as the net 13 to the bit is obtained for the bit allocation information corresponding to each sub-band (AL i). As shown in FIG. 5, the bit allocator 13 outputs the average power of each subband signal outputted from the average power calculator 22 of the average power and the maximum voltage detector 12 (RMS i to RMS n). Is scaled by the average power (TRMS) of the input signal in each of the average power ratio calculators 24-1 to 24-n.

따라서 평균전력비계산기(24-1, 24-2, ..., 24-n)로 이루어진 평균전력비산출기(24)에서 스케일링된 평균전력비는 제2적분기(30)를 통해서 적분하여 각 서브밴드의 평균전력비만큼 제1비트할당기(25)의 각 비트할당기(25-1, 25-2, ..., 25-n)는 각 서브밴드에 비트할당(b1,i)을 행한다.Therefore, the average power ratio scaled in the average power ratio calculator 24 including the average power ratio calculators 24-1, 24-2, ..., 24-n. Is integrated through the second integrator 30, and each bit allocator 25-1, 25-2, ..., 25-n of the first bit allocator 25 is equal to the average power ratio of each subband. Bit allocation (b 1, i ) is performed on the subband.

또한 산출기(26)에서는 평균전력 및 최대전압검출기(12)의 최대전압산출기(23)로부터 출력되어 입력되는 각 서브밴드신호의 최대치(Pi)는 각각의 첫 번째 내지 n번째 산출기(26-1, 26-2, ..., 26-n)에서 각 서브밴드신호의 평균치(RMSi)와의 차를 각 서브밴드별로 구하고 이 차값의 총합을 제1적분기(27)를 통하여 구하고이 총합을 기준으로 제2비트할당기(28)의 각 비트할당기(28-1, 28-2, ..., 28-n)는 각 서브밴드에 비트할당(b2,i)을 행한다. 따라서 제1, 2비트할당기(25)(28)에서 할당된 두 비트할당정보(b1,i)(b2,i)가 합산기(29)에서 합산되어 각 서브밴드의 세트할당량(Al1-ALn)을 결정출력한다.In the calculator 26, the maximum value P i of each subband signal outputted from the average power and the maximum voltage detector 23 of the maximum voltage detector 12 and inputted is each of the first to nth calculators ( 26-1, 26-2, ..., 26-n) and the difference with the average value RMS i of each subband signal Is obtained for each subband and the difference Through the first integrator (27) This sum On the basis of this, each bit allocator 28-1, 28-2, ..., 28-n of the second bit allocator 28 performs bit allocation b2, i for each subband. Therefore, the two bit allocation information b 1, i and b 2, i allocated by the first and second bit allocators 25 and 28 are summed by the summer 29 to set the set allocation amount of each subband. 1 -AL n ) is determined and output.

다시말하면 비트할당기(13)는 우선 총 할당가능한 비트수(b), b를 이등분하여 제1비트할당기(25)에서를 제2비트할당기(28)에서로 할당하고 각각에서 할당된 비트를 합산기(29)에서 합해 서브밴드비트할당정보(ALi)를 출력한다. 즉 ALi=b1,i+b2,i이다.In other words, the bit allocator 13 first divides the total number of allocable bits b and b into two parts in the first bit allocator 25. In the second bit allocator (28) Subband bit allocation information AL i is outputted by adding the allocated bits in each unit in summer 29. That is, AL i = b 1, i + b 2, i .

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 할당가능한 비트를 둘로 나누어 하나는 서브밴드 평균전력의 통계치에 따라 비트할당을 하고, 다른 하나는 최대치와 평균치의 편차가 큰 것들의 분포에 따라 비트를 할당하며, 이 할당된 두 개를 합하여 전체비트 할당정보로 활용하므로써 종래의 방식보다 낮은 비트 전송율로서 동일한 오디오 음질을 청취할 수 있는 고능율 부호화장치에 활용가능한 효과가 있다.As described in detail above, the present invention divides the assignable bits into two, one allocates bits according to the subband average power statistics, and the other allocates bits according to a distribution of those having a large deviation between the maximum value and the average value. By using the allocated two as total bit allocation information, there is an effect that can be utilized in a high performance encoding apparatus capable of listening to the same audio quality at a lower bit rate than the conventional scheme.

Claims (3)

입력되는 오디오 또는 음성신호를 서브밴드로 분할하는 서브밴드필터(11)와, 상기 서브밴드필터(11)의 서브밴드신호로부터 평균치와 최대치를 구하는 평균전력 및 최대전압검출기(12)와, 상기 평균전력 및 최대전압검출기(12)를 통해 검출된 평균전력과 최대전압으로 각 서브밴드에 할당되는 비트수를 결정하는 비트할당기(13)와, 상기 비트할당기(13)를 통해 할당된 비트수에 따라 각 서브밴드신호를 재양자화하는 서브밴드양자화기(14)와, 상기 서브밴드양자화기(14)를 통해 재양자화된 서브밴드신호와 비트할당정보를 순차적으로 송신채널에 전송하는 멀티플렉서(15)로 구성된 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치.A subband filter 11 for dividing an input audio or audio signal into subbands, an average power and maximum voltage detector 12 for obtaining an average value and a maximum value from the subband signal of the subband filter 11, and the average A bit allocator 13 for determining the number of bits allocated to each subband by the average power and the maximum voltage detected by the power and the maximum voltage detector 12, and the number of bits allocated through the bit allocator 13 The subband quantizer 14 requantizes each subband signal according to the multiplexer, and the multiplexer 15 sequentially transmits the requantized subband signal and bit allocation information to the transmission channel through the subband quantizer 14. Adaptive bit allocation apparatus of subband encoder composed of 제1항에 있어서, 평균전력 및 최대전압검출기(12)는 입력신호에 대해 소정갯수만큼 일시적으로 저장하는 버퍼(21)와, 상기 버퍼(21)에 저장된 소정갯수 신호의 평균치를 구하는 평균전력계산기(22)와, 입력신호에 대해 최대치를 구하는 최대치검출기(22)로 구성된 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치.The method of claim 1, wherein the average power and maximum voltage detector 12 includes a buffer 21 for temporarily storing a predetermined number of input signals and an average power calculator for calculating an average value of the predetermined number of signals stored in the buffer 21. And an adaptation bit allocation apparatus for a subband encoder composed of a maximum value detector (22) for obtaining a maximum value for an input signal. 제1항에 있어서, 비트할당기(13)는 각 서브밴드의 평균전력을 입력신호의 평균전력으로 스케일링하는 평균전력비산출기(24)와, 상기 평균전력비산출기(24)의 평균전력비를 합하는 제2적분기(30)와, 상기 평균전력비산출기(24)의 평균전력비를 상기 제2적분기(30)를 통해 합산된 각 서브밴드의 평균전력비만큼 비트할당을 행하는 제1비트할당기(25)와, 각 서브밴드의 평균전력과 최대전압과를 차를 산출해내는 산출기(26)와, 상기 산출기(26)를 통한 평균전력 및 최대전압과의 차를 각각 합한 총 전력차를 더하는 제1적분기(27)와, 상기 산출기(26)를 통한 평균전력 및 최대전압과의 차를 제1적분기(27)의 총전력차를 기준으로 각 서브밴드의 비트할당을 계산하는 제2비트할당기(28)와, 상기 제1, 2비트할당기(25)(28)의 비트값을 합한 비트할당 정보를 출력하는 합산기(29)로 구성된 서브밴드 부호화기의 적응비트 할당장치.2. The bit allocator (13) according to claim 1, wherein the bit allocator (13) adds an average power ratio calculator (24) for scaling the average power of each subband to the average power of the input signal and the average power ratio of the average power ratio calculator (24). A first bit allocator 25 for performing bit allocation by the average power ratio of each subband summed through the second integrator 30 with the average power ratio of the second integrator 30 and the average power ratio calculator 24; And a calculator 26 that calculates a difference between the average power and the maximum voltage of each subband, and a total power difference that adds up the total difference between the average power and the maximum voltage through the calculator 26, respectively. The second bit to calculate the bit allocation of each subband based on the total power difference of the first integrator 27 and the difference between the average power and the maximum voltage through the integrator 27, the calculator 26 A summer 29 for outputting bit allocation information obtained by adding the current values 28 and the bit values of the first and second bit allocators 25 and 28. Adaptive bit allocation apparatus of subband encoder composed of
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