KR100310214B1 - 신호인코딩또는디코딩장치와레코딩매체 - Google Patents

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Abstract

입력 신호를 인코딩하는 장치와 방법은 입력 신호를 주파수 성분으로 분류하는 단계와, 주파수 성분을 다수의 음색 성분으로 형성된 제 1 신호와 다른 성분으로 형성된 제 2 신호로 분리하는 단계로 음색 성분을 형성하는 주파수 성분의 수는 가변적이고, 제 1 신호를 인코딩하는 단계와 제 2 신호를 인코딩하는 단계로 이루어진다.
인코드된 신호가 레코드되는 레코딩 매체와 인코드된 신호를 디코드하는 발명과 장치가 역시 기록된다. 음색 신호는 전체적으로 더 효율적인 인코딩이 되도록 그들의 스펙트럼 에너지 분배에 따라 효율적으로 인코드된다. 이런식으로 인코드된 신호 압축이 레코딩 매체상에 레코딩되면, 레코딩 용량은 효과적으로 채택된다. 역시, 고품질 음향 신호는 레코딩 매체로부터 재생은 디코딩 신호로 얻어진다.

Description

신호 인코딩 또는 디코딩 장치와 레코딩 매체
본 발명은 입력 디지탈 데이타가 재생신호를 만들도록 높은 효율 인코딩 및 디코딩에 의해 인코드되고, 전송되고, 기록되고, 재생되고 디코드되는 신호 인코딩 및 디코딩 장치에 관한 것으로 또한 인코드된 신호를 기록하는 기록 매체에 관한것이다.
오디오 또는 음성 신호를 높은 효율로 인코딩하는 광범위한 다양한 기술이 있다. 비-프레임-형성 시스템(non-frame-forming system)인 서브-밴드 코딩(SBC)에서, 시간축상의 오디오 신호의 주파수 대역은 신호를 코딩하기 전에 시간축을 따라 프레임으로 형성하지 않고 인코딩을 위해 복수의 서브밴드로 분할한다. 프레임-형성 시스템인 변환 인코딩에서, 시간축상의 오디오 신호를 나타내는 각 프레임의 디지탈 신호는 주파수측상의 오디오 신호를 나타내는 한 블럭의 스펙트럼 계수로 직각 변환에 의해 변한된다. 서브-밴드 코딩과 변한 코딩의 조합에서, 오디오 신호를 나타내는 디지탈 신호는 서브-밴드 코딩에 의해 다수의 주파수 범위로 분리되고, 변환 코딩은 각각의 주파수 범위로 인가된다.
주파수 스펙트럼을 다수의 주파수 범위로 분리하는 공지된 필터는 예를들어 R.E. 크로치에저 55 벨 SYST. TECH. J., No. 8(1976)의 "서브 밴드에서의 음성 디지탈 코딩"에 기술된 1/4 위상 미러 필터 (QMF)를 포함한다. 주파수 스펙트럼을 동일-폭 주파수 범위로 분리하는 기술은 조셉 H, 로스웨일러저의 ICASS P 83 BOSTON "단일-위상 필터-새로운 서브-밴드 코딩기술"에서 설명된다.
직각 변환에 대한 공지된 기술은 소정 시간 주기의 프레임으로 디지탈 입력 오디오 신호를 분리하여 시간축으로부터 주파수 축까지의 신호를 변환하도록 그렇게 하여 나온 프레임을 빠른 후리에 변환(FFT), 유효 크사인 변환(DCT) 또는 수정된 DCT(MDCT)를 이용하여 처리하는 기술을 포함한다.
MDCT 에 관한 논의는 J.P. 프린슨과 A.B. 브래들리저 "시간 영역 앨리어싱취소에 근거하여 필터 뱅크를 이용한 서브-밴드/변환 코딩"에서 볼 수 있다.
필터에 의해 나눠진 신호를 서브-밴드로 양자화하거나 직각 변환에 의해 변환된 신호를 스펙트럼 계수의 블럭으로 양자화하므로서, 양자화 노이즈에 적합한 주파수 대역을 제어하고 마스킹 효과를 이용하여 더높은 효율을 갖는 인코딩에 효과를 주는 것이 가능하다. 여전히 더높은 효율을 갖는 인코딩은 양자화전에 각 대역에서 신호 성분의 최대 절대값으로 각 대역을 정상화하므로서 얻어진다.
직각 변환이 되는 스펙트럼 계수를 양자화하는 기술에서, 인간의 청각 시스템의 특성을 이용하는 서브-밴드를 사용하는 것은 공지되어 있다. 이것에서, 주파수 축상에서 오디오 신호를 나타내는 스펙트럼 계수는 다수의 기준 주파수 대역으로 분리된다. 기준 대역의 폭은 주파수가 증가함에 따라 증가한다. 정상적으로, 약 25 개의 기준 대역이 OHz 에서 20kHz 까지의 오디오 주파수 스펙트럼을 커버한다. 그러한 양자화 시스템에서, 비트가 여러 기준 대역 사이에 할당된다, 예를들어, MDCT 가 되는 스펙트럼 계수 데이타에 적응 비트를 할당하므로서 각각의 기준 대역내에 MDCT에 의해 발생된 스펙트럼 계수 데이타는 할당된 수의 비트를 이용하여 양자화된다.
공지된 비트 할당 기술은 비트 할당이 각 기준 대역에서의 신호 크기에 근거하여 실행되는, 청각, 음성 및 신호 처리상의 IEEE TRANS 볼륨 ASSP-25. No. 4(1977. 8 월판)에 설명된다. 이러한 기술은 플랫 양자화 잡음 스펙트럼을 발생하여 잡음 에너지를 최소화하지만, 기술이 효과적으로 마스킹 효과를 설명하지 않기에 청취자에 의해 수신된 잡음 레벨은 적당하지 않다. 1980 년판 M. A. 크라스터가기술한 저서 ICASSP, 청각 시스템의 지각 요구 조건의 기준 대역 인코더-디지탈 인코딩에 기술된 비트 할당 기술에서, 마스킹 메카니즘(masking mechanism)은 각각의 기준 대역에 대한 필요한 신호-대-잡음비를 발생시키는 고정된 비트 할당을 결정한다. 그러나, 그러한 시스템의 신호-대-잡음비가 사인파 같은 강한 신호를 이용하여 측정된다면, 기준대역 사이에 고정된 비트 할당때문에 적절치 않은 결과가 발생된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 유럽특허 제 0525809 A2호에 고효을 인코딩장치가 기술되는테 이것은 비트 할당에 대해 가용한 전체수의 비트가 각각의 작은 크기의 블럭에 대해 미리 세트된 고정된 비트 할당 패턴으로 할당되고 가변 비트가 각 블럭에서 신호 에너지에 좌우된다. 할당 비율이 입력 신호에 관계된 신호에 좌우되어 세트된다. 신호 스펙트럼이 더 부드러울수록, 고정된 비트 할당 패턴에 대한 비트 할당이 더 크다.
이러한 공지된 방법으로, 전체 신호대 잡음 특성을 명백히 향상시키기 위해 사인파 입력의 경우에서와 같이 다수의 비트가 높은 에너지 레벨을 갖는 특별한 스펙트럼의 성분을 갖는 블럭으로 할당된다. 인간의 청각이 예리한 스펙트럼 성분을 갖는 신호에 마주 민감하기에, 신호대 잡음비를 향상시키기 위해서 음향 품질을 향상시키는데 이러한 방법이 효과적이다.
위에 기술된 것보다 다른 여러 방법이 비트 할당과 연관되어 제기되어 왔다. 청각을 시뮬레이트하는 모델이 더욱 세련되고 인코딩 장치가 향상된다면, 인코딩 효율이 더욱 향상된다.
제 11 도 내지 제 16 도에 대해, 종래의 신호 인코딩 장치가 설명된다.
이러한 도면에서, 터미날(100)을 통에 공급된 청각 신호 파형이 변환 회로 (101)에 의해 신호 주파수 성분으로 변환되고 이것은 신호 성분 인코딩 회로(102)에 의해 인코드된다. 코드 스트링은 코드 스트링 발생 회로(103)에 의해 발생되어 단자(104)에서 출력된다.
제 12 도는 제 11 도에 도시된 변환회로(101)의 구조를 도식적으로 도시한다. 제 12 도에서, 터미날(200)에 공급된 신호(제 11 도의 단자 (100)에 출력된 신호)는 이중 주파수-분할 필터(201,202,203)에 의해 세개 주파수 대역으로 분할된다.
이렇게 필터 (201)가 터미날(201)로부터의 신호를 1/2 만큼 자르고, 필터 (202)는 필터 (201)에 의해 1/2 만큼 잘린 신호를 자른다 (터미날(200)로부터의 신호가 1/4 만큼 잘린다). 즉, 필터 (202)는 두개 신호를 출력하고 각각은 터미날(200)로 부터의 신호 대역폭의 1/4 과 동일한 대역폭를 갖는다.
필터 (201,202)에 의해 세개 대역으로 나눠진 신호는 MDCT 회로 (203,204,205) 같은 순방향 직각 변환 회로에 의해 스펙트럼 신호 성분으로 변환된다. 이러한 순방향 직각 변환 회로 (203 내지 205)의 출력은 제 11 도에 도시된 신호 성분 인코딩 회로 (102)에 보내진다.
제 13 도는 제 11 도에 도시된 신호 성분 인코딩 회로의 구조를 도식적으로 도시한다.
제 13 도에서, 터미날 (300)에 공급된 변환 회로 (101)의 출력은 정상화 회로 (301)에 의해 각각의 프리셋 범위동안 정상화되어 양자화 회로 (303)로 보내진다. 터미날 (300)에서 공급된 신호는 역시 양자화 정밀도 결정 회로(302)로 보내진다.
양자화 회로 (303)는 양자화 정확도 결정 회로 (302)에 의해 터미날 (300)에서 공급된 신호로부터 계산되듯이 양자화의 정확도에 근거하여 정상화 회로 (301)로부터의 신호를 양자화한다. 양자화 회로 (303)의 출력은 터미날(304)에서 출력되어 제 11 도에 도시된 코드 스트링 발생 회로(103)로 보내진다. 양자화 회로 (303)에 의해 양자화된 신호 성분뿐아니라, 정상화 회로 (301)의 정상화 계수에 관한 정보와 양자화 정밀도 결정 회로 (302)의 양자화 정밀도에 관한 정보가 터미날 (304)에서 출력 신호에 포함된다.
제 14 조는 제 11 도의 인코딩 장치에 의해 발생된 코드 스트링으로부터의 신호를 디코딩하여 디코딩된 신호를 출력하는 디코딩 장치의 구조를 도식적으로 도시한다.
제 14 도에 대해, 코드 스트링 분류 회로 (401)는 제 11 도의 장치에 의해 발생된 코드 스트링으로부터 여러 신호 성분의 코드를 추출한다. 이러한 코드로부터, 신호 성분은 신호 성분 디코딩 회로 (402)에 의해 디코드되어 제 11 도에 도시된 변환 회로 (101)에 의해 실행된 변환의 역동작인 역변환 회로 (403)에 의해 계속적으로 처리된다. 이것은 터미날 (404)에서 출력된 파형 신호를 발생한다.
제 15 도는 제 14 도에 도시된 역변환 회로 (403)의 구조를 도식적으로 도시한다.
제 15 도의 구조는 제 12 도에 도시된 변환 회로의 것에 대응한다. 터미날 (501,502,503)을 통해 신호 성분 디코딩 회로 (402)로부터 공급된 신호는 제 12 도에 도시된 순변환으로 역변환을 실행하는 역직각 변환 회로 (504,505,506)에 의해 변환된다. 액변환 회로(504,505,506)에 의해 발생된 신호의 주파수 범위를 이중 스테이지 대역 결합 필터(507,508)에 의해 결합된다.
즉, 역변환회로 (505,506)의 출력은 대역 결합필터 (507)에 의해 결합되고 대역 결합 필터 (507)의 출력과 역변환 회로 (504)의 출력은 대역 결합 필터 (508)에 의해 결합된다. 대역 결합 필터 (508)의 출력은 터미널 (509 : 제 14 도의 터미날 404)을 통해 출력된다.
제 16 도는 제 11 도에 도시된 인코딩 장치에 의해 실행된 종래 인코딩 방법을 도시한다. 제 16 도의 예에서, 거기에 도시된 스펙트럼 신호는 제 12 도에 도시된 변환 회로에 의해 발생된다. 제 16 도는 MDCT 상에서 얻어지고 dB 값으로 변환된 스펙트럼 신호의 절대값의 레벨을 도시한다.
제 16 도에서, 입력 신호는 각각의 프리셋 시간 프레임 또는 블럭에 대해 64 스펙트럼 신호로 변환된다. 이러한 스펙트럼 신호는 제 16 도에서 다섯개 프리-셋 대역 b1내지 b5으로 묶여진다. 이러한 각각의 대역은 여기서 인코딩 장치로 언급된다. 인코딩 장치의 대역폭은 인간의 청각 특성에 일치하는 양자화 잡음의 발생을 제어하도록 더 높은 범위에서 더 넓게 더 낮은 범위에서 더 좁게 선택된다.
그러나, 상기의 종래 방법으로, 주파수 성분을 양자화하는 범위가 고정된다.결과적으로, 스펙트럼 성분이 여러개의 명시된 주파수 근처로 집중되고 이러한 스펙트럼 성분이 충분한 정밀도로 양자화되면, 스펙트럼 성분의 것과 같은 동일한 대역에 속하는 다수의 스펙트럼 성분으로 더 많은 비트를 할당하는 것이 필요해진다.
즉, 정상화가 각각의 프리-셋 대역에 대해 실행된다면, 정상화가 음색 성분을 포함하는 대역 b3 에서 음색 성분에 의해 결정된 더 큰 정상화 계수에 근거하여 실행된다.
일반적으로, 스펙트럼 에너지가 특별한 주파수로 집중되는 음색 신호에 포함된 잡음은 청각 신호에 부가된 잡음보다 귀에 더 거슬리고 이것의 에너지는 넓은 주파수 범위상으로 부드럽게 분배되고 그리하여 인간의 청각에 명백한 장애를 나타낸다. 게다가, 음색 성분인 더 큰 에너지를 갖는 스펙트럼 성분이 충분히 정확하게 양자화되지 않는다면, 블럭대 블럭 왜곡이 더 커지고 이것은 스펙트럼 성분이 시간축상에서 파형 신호로 복원되어 일시적으로 이전의 진행 블럭과 결합한 때이다. 즉, 복원된 블럭 신호가 일시적으로 인접 블럭 신호와 결합할 때 상당한 연결 왜곡이 발생하고, 다시 인간의 청각에 진지한 장애를 나타낸다. 이러한 이유로, 음색 성분은 인코딩을 위해 충분히 큰 수의 비트를 이용하여 양자화될 필요가 있다. 그러나, 양자화 정밀도가 위에 언급되듯이 각각의 프리셋 주파수 대역에 대해 설정된다면, 다수의 비트가 음색 성분을 포함하는 인코딩 장치에서 다수의 스펙트럼 성분으로 할당될 필요가 있어서 인코딩 효율이 낮아진다. 이렇게, 음향 품질을 낮추지 않고 음색 신호에 대한 인코딩 효율을 향상시키는 것이 어려웠다.
그러한 불편함을 극복하기 위해, 본 출원인은 일본 특허 출원 제 5-152865(1993)아 일본 특허 출원 제 5-183322 에 제안한바 본 출원의 출원일자로 공개되지 않았는데, 이것은 높은 인코딩 효율을 구현하는 인코딩 방법으로 입력 음향 신호가 특별한 주파수에서 에너지 집중을 나타내는 음색 성분으로 분리되고 넓은 주파수 범위상에 부드러운 에너지 분배를 내는 성분과 인코딩이 각각의 성분상에 실행된다.
제안된 방법으로, 프리셋대역에 대해 주파수 성분을 양자화하는 상기 방법 보다 더 높은 효율로 인코딩하기 위해, 음색 성분이 주파수축에서 극히 좁은 범위상에 높은 정밀도로 양자화되어 기록 매체상에 주파수측에서 위치를 따라 기록된다. 이렇게 제기된 방법의 한가지 특징에서 각 음색 성분의 최대 에너지의 스펙트럼 성분에 집중된 프리-셋된 수의 스펙트럼 성분이 정상화되어 인코딩을 위해 양자화된다. 상기 특허출원의 내용이 여기 인용되고 이것은 그것들이 본 출원인에 공통으로 귀속되기 때문이다.
그러나, 음향 신호를 만드는 스펙트럼 성분은 복잡하고 음색 성분은 퍼져서 분리된 방식으로 구성된 스펙트럼 성분을 갖는다. 즉, 사인파의 경우에 예를들어, 스펙트럼 성분은 주파수가 증가됨에 따라 에너지가 급격히 감소하고 실제로 모든 에너지가 극히 적은 수의 스펙트럼 성분에 집중된다.
음색 성분이 보통 음악적인 기구에 의해 발생된 음성으로부터 추출될 수 있지만, 각각의 음색 성분을 형성하는 스펙트럼 성분의 에너지 분배는 음악적인 구현 동안에 주파수 진동 때문에 사인파만큼 그렇게 예리하지 않다. 반면에, 그러한 음색 성분을 만드는 스펙트럼 성분을 펴는 방식은 음악 기구마다 명백히 변한다. 만약, 각 음색 성분의 최대 에너지 스펙트럼 성분에 대해 집중된 프리-셋된 수의 스펙트럼 성분의 정상화와 양자화를 위해 스펙트럼 성분의 수가 증가되면, 중간 스펙트럼 성분으로부터 분리되고 극히 예리한 스펙트럼 에너지 분배를 갖는 음색 성분과 비교한 효과의 견지에서 무시된 극히 작은 크기의 스펙트럼 성분이 역시 양자화된다. 이렇게 코딩 효율을 떨어뜨리는 데는 미리 설정된 수의 비트가 요구된다.
역으로, 스펙트럼 성분의 수가 감소되면 덜 예리한 스펙트럼 에너지 분배를 갖는 음색 성분에 대한 효과의 관점에서 무시될 수 없는 그러한 스펙트럼 성분은 음색 성분과 분리되어 인코딩될 필요가 있고, 그리하여 전체적으로 인코딩 비율을 낮춘다.
본 말명의 목적과 요약
위에 기술된 상태의 관점에서, 본 발명의 목적은 신호 인코딩 장치에 의해 처리된 레코딩 신호에 대한 레코딩 매체와 음색 신호에 대한 음질을 저하시키지 않고 인코딩 효율을 향상시킬 수 있는 신호 인코딩/디코딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 다음 단계를 갖는 입력 신호를 인코딩하는 방법이 제공되는데 그 단계는 입력 신호를 주파수 성분으로 분류하는 단계와; 상기 주파수 성분을 다수의 음색 성분으로 형성된 제 1 신호와 다른 성분으로 형성된 제 2 신호로 분리하는 단계로 음색 성분을 형성하는 주파수 성분의 수는 가변적이고; 제 1 신호를 인코딩하는 단계와; 제 2 신호를 인코딩하는 단계이다.
본 발명에 따르면, 입력 신호를 주파수 성분으로 분류하는 유닛을 갖는 입력 신호를 인코딩하는 장치와; 주파수 성분을 다수의 음색 성분으로 형성된 제 1 신호와 다른 성분으로 형성된 제 2 입력 신호로 분리하는 유닛으로 음색 성분을 형성하는 주파수 성분의 수가 가변적이고 ; 제 1 신호를 인코딩하는 유닛과; 제 2 신호를 인코딩하는 유닛이 역시 제공된다.
본 발명에 따르면, 인코드된 신호가 기록되는 신호 레코딩 매체가, 역시 제공되고, 레코딩 매체는 다음 단계로 형성되는데 그 단계는 입력 신호를 주파수 성분으로 분류하는 단계; 주파수 성분을 다수의 음색 성분으로 형성된 제 1 신호와 다른 성분으로 형성된 제 2 신호로 분리하는 단계로 음색 성분을 형성하는 주파수 성분의 수는 가변적이고; 제 1 신호를 인코딩하는 단계와; 제 2 신호를 인코딩하는 단계 및 ; 레코딩 매체상에 인코드된 제 1 및 제 2 신호를 레코딩하는 단계이다.
본 발명에 따르면, 인코드된 신호가 레코드되는 신호 레코딩 매체가 역시 제공되는데, 다수의 음색 성분상의 정보와 잡음있는 성분상의 정보가 분리하여 거기에 기록되고, 음색 성분상의 정보가 각각의 음색 성분을 형성하는 주파수 성분의 수를 지시하는 정보를 포함한다.
본 발명에 따르면, 다음 단계를 갖는 인코드된 신호를 디코드하는 방법이 역시 제공되는데 그 단계는 ; 제 1 디코드된 신호를 발생하도록 다수의 음색 성분으로 형성된 제 1 신호를 디코드하는 단계와 ; 제 2 디코드된 신호를 발생하도록 잡음있는 성분으로 형성된 제 2 신호를 디코드하는 단계와 ; 제 1 및 제 2 디코드된 신호를 결합하고 결합된 신호를 역변환하거나, 제 1 및 제 2 디코드된 신호를 분리하여 역변환하고 역변환된 신호를 결합하는 단계로, 결합 및 역변환 단계는 각각의 음색 성분을 형성하는 주파수 성분의 수를 가르키는 정보에 근거하여 실행된다.
본 발명에 따르면, 인코드된 신호를 디코드하는 장치가 역시 제공되는데 이것은 제 1 의 디코드된 신호를 발생하도록 다수의 음색 성분으로 형성된 제 1 신호를 디코딩하는 제 1 디코딩 장치와; 제 2 디코드된 신호를 발생하도록 잡음있는 성분으로 형성된 제 2 신호를 디코딩하는 제 2 디코딩 유닛과; 제 1 및 제 2 디코드된 신호를 결합하고 결합된 신호를 역변환하거나 제 1 및 제 2 디코드된 신호를 분리하여 역변환하고 역변환된 신호를 결합하는 결합 및 역변환 장치로서, 상기 결합 및 역변환 장치는 각각의 음색 성분을 형성하는 주파수 성분의 수를 가르키는 정보에 근거하여 결합 동작을 형성한다.
본 발명의 신호 인코딩 유닛으로, 음색 신호는 전체적으로 더 높은 효율을 갖는 인코딩을 얻기 위해 스펙트럼 에너지의 분배 방식에 따라 효율적으로 인코드된다. 즉, 음색 음향 신호는 우선 개선된 코딩 효율을 갖는 음질을 악화시키지 않고 인코드될 수 있다. 결과적으로, 압축 코드된 신호가 레코딩 매체상에 레코드된다면, 레코딩 용량은 효과적으로 채택된다. 게다가, 높은 음질의 음향 신호는 레코딩 매체 재생시에 발생된 신호를 디코드하는데 따라 얻어진다.
발명의 바람직한 실시예
도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.
제 1 도는 본 발명의 실시예에 따라 신호 인코딩 장치의 도면을 나타낸다. 제 1 도에서, 음향 파형 신호가 단자 (600)에 공급된다. 음향 파형 신호는 신호 성분 분리회로 (602)로 보내진 신호 주파수 성분으로 변환 회로 (601)에 의해 변환된다.
신호 성분 분리 회로 (602)는 변환 회로 (601)로부터 신호 주파수 성분을 음색 성분으로 분리하는바 각각은 예리한 스펙트럼 분배와 잡음 성분을 갖고 각각은 평면 스펙트럼 분배를 나타내는 다른 신호 주파수 성분을 갖는다. 예리한 스펙트럼 분배를 갖는 음색 성분은 음색 성분 인코딩 회로 (603)에 의해 인코드되는 반면, 예리한 스펙트럼 성분을 갖는 것보다 도리어 신호 주파수 성분인 잡음있는 성분은 잡음있는 성분 인코딩 회로 (604)에 의해 인코드된다. 음색 성분 인코딩 회로 (603)와 잡음있는 성분 인코딩 회로 (604)의 출력은 출력 코드 스트링을 발생하도록 코드 스트링 발생 회로 (605)에 의해 처리된다. ECC 엔코더 (606)는 에러 정정 코드를 코드 스트링 발생 회로 (605)의 출력 코드 스트링에 붙인다. ECC 인코더 (606)의 출력은 레코딩 헤드 (608)에 공급되도록 EFM 회로 (607)에 의해 변조된다. 레코딩 헤드 (608)는 디스크 (609)상에 EFM 회로 (607)의 세개 출력 코드 스트링을 레코드한다. 신호 성분 분리 회로 (602)는 코드 스트링 발생 회로 (605)에 대해 나중에 설명되듯이 스펙트럼 성분의 수에 대한 정보와 위치 정보 데이타, 음색 성분의 수상의 정보를 출력한다.
변환 회로 (601)에 대해, 제 12 도에 도시된 것과 유사한 장치가 채택된다. 물론, 변환 회로 (601)는 제 12 도에 도시된 장치와 다른 방식으로 배치된다. 예를들어, 입력 신호는 MDCT 에 의해 스펙트럼 신호로 직접 변환되는 반면에, 스펙트럼 신호로의 변환은 DFT 에 의해 또는 MDCT 대신 DCT 에 의해 실행된다.
신호가 주파수 분할 필터에 의해 대역 성분으로 분리되지만, 인코딩 장치에 의한 인코딩 방법은 신호 에너지가 특별한 주파수로 집중되는 경우에 가장 효과적으로 실행된다. 그러므로, 다수의 주파수 성분이 더 작은 수의 산술-논리 동작으로 얻어지는 상기 직각 변환에 의해 입력 신호를 스펙트럼 성분으로 변환하는 방법을 채택하는 것이 바람직하다.
게다가, 음색 성분 인코딩 회로 (603)와 잡음 있는 성분 인코딩 회로 (604)는 제 13 도에 도시된 장치와 유사한 장치에 의해 구현된다.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 인코딩 장치에 의해 인코드된 신호를 디코드하기 위한 신호 디코딩 장치의 배치를 도시한다.
제 2 도에 대해, 재생 헤드 (708)에 의해 디스크 (609)로 부터 발생된 코드 스트링은 입력 코드 스트링을 변조하는 EFM 복조 회로 (709)로 공급된다. 복조 코드 스트링은 에러 정정이 실행되는 ECC 디코더 (710)로 보내진다. 코드 스트링 분류 회로 (701)는 코드 스트링의 어떤부분이 음색 성분에 해당하고 입력 코드 스트링을 음색 성분의 코드와 잡음있는 성분의 코드로 분리하는지를 인식한다. 코드 스트링 분리 회로 (701)는 입력 코드 스트링으로부터의 스펙트럼 성분의 수에 대한 정보와 음색 성분에 대한 위치 정보를 분리하여 분리된 정보를 차량측 결합회로 (704)로 출력한다. 음색 성분의 코드와 잡음있는 성분의 코드는 디코딩을 위한 비정상화와 비양자화에 대해 각각 음색 성분 디코딩 회로 (702)와 잡음있는 성분 디코딩 회로 (703)로 보내진다. 음색 성분 디코딩 회로 (702)와 잡음있는 성분 디코딩 회로 (703)로부터의 디코딩된 신호는 제 1 도의 신호 성분 분리 회로 (702)에 의해 실행된 분리 동작의 역인 결합 동작을 실행하는 결합 회로 (704)로 보내진다. 코드 스트링 분리 회로 (701)로부터 공급된 스펙트럼 성분의 수의 정보와 음색 성분에 대한 위치 정보에 근거하여, 결합 회로 (704)는 주파수 측상에서 잡음있는 성분과 음색 성분을 결합하기 위해 잡음있는 성분의 디코딩된 신호의 프리-셋 위치에 음색 성분의 디코딩된 신호를 부가한다. 동기화된 디코드된 신호는 제 1 도에 도시된 변환 회로 (601)에 의해 실행된 변환의 역인 역 변환을 실행하는 역변환 회로 (705)에 의해 변환되고, 그리하여 주파수축상의 신호로부터 시간축상에서의 원래 음향 파형 신호로 복원된다. 역변환회로 (705)의 출력 파형 신호는 단자 (705)에서 출력된다. 역변환과 결합이 실행되는 시퀀스는 역전되어 이런 경우에 제 2 도에 도시된 결합-역 변환 유닛 (711)이 제 17 도에 도시된 데로 이루어진다. 역 변환 회로 (712)는 잡음있는 성분 디코딩 회로 (703)로부터의 주파수축상의 디코드된 잡음있는 성분 신호를 시간축상의 잡음있는 성분 신호로 역변환한다. 역변환 회로 (713)는 음색 성분 분리 회로 (701)로부터 공급된 음색 성분상의 정보와 스펙트럼 성분의 수상의 정보에 의해 지시된데로 주파수축상의 위치에서 음색 성분 디코딩 회로 (702)로부터 음색 성분의 디코드된 신호를 배치하고 시간축상에서 음색 성분 신호를 발생하도록 음색 성분의 디코드된 신호를 역변환한다. 결합 회로 (714)는 원래의 음향 파형 성분 신호를 발생하도록 시간축상에서 역변환 회로 (713)로부터의 음색 성분 신호와 시간축상에서 역변환 회로 (712)로부터의 잡음있는 성분 신호를 결합한다.
역변환 회로 (705,712,713)에 대해, 제 15 도와 연관되어 기술된 장치가 채택된다.
제 3 도는 제 1 도에 도시된 인코딩 유닛의 신호 성분 분리 회로 (602)에서음색 성분을 분리하도록 하는 동작 시퀀스를 보여준다.
제 3 도에서, I 와 N 은 스펙트럼 신호의 시리얼 번호와 스펙트럼 신호의 전체수를 각각 나타낸다. 반면에, P 와 R 은 프리-셋 계수를 나타낸다. 음색 성분에 대한 것과같이, 주어진 스펙트럼 신호의 절대치가 다른 스펙트럼 신호보다 더 크다면, 또 시간 프레임 또는 블럭(직각 변환이 실행되는데 근거한 프레임 또는 블럭)에서의 스펙트럼 신호의 최대 절대 값보다 프리-셋값이 더 크고 스펙트럼 신호의 에너지와 인접한 스펙트럼 성분의 에너지 합, 예를들어, 스펙트럼 신호 양측의 스펙트럼 소자가 스펙트럼 신호를 포함하는 프리-셋 대역에서의 에너지에 대한 프리-셋 비율보다는 스펙트럼 신호의 양측의 스펙트럼 신호와 스펙트럼 신호들이 음색 성분으로 간주된다. 프리-셋 대역은 청각의 특성을 고려하기 위하여 예를들어 기준 대역폭에 각각 부합되는데 더 낮고 더 높은 주파수를 향해 더 좁고 더 넓도록 선택된다.
제 3 도에 대해, 최대 스펙트럼 성분의 절대값은 단계 S1 에서 변수 Ao 로 대치되고 스펙트럼 신호의 시리얼 번호는 단계 S2 에서 1 로 세트된다. 다음 단계 S3 에서, 어떤 스펙트럼 성분의 절대값은 변수 A 로 대치된다.
단계 S4 에서, 스펙트럼 성분의 절대값이 최대 스펙트럼 신호의 절대값인지 아닌지가 체크되고, 이것은 근접한 스펙트럼 성분보다 더 큰 스펙트럼 신호의 절대값이다. 결과가 "아니오"이면 즉 스펙트럼 성분의 절대값이 최대 스펙트럼 신호의 절대값이 아니라면 과정은 단계 S10 으로 나아간다. 그결과가 "예"이라면, 즉 스페트럼 성분의 절대값이 최대 스펙트럼 신호의 절대값이라면 과정은 단계 S5 로 나아간다.
단계 S5 에서, 최대 스펙트럼 성분의 절대값을 포함하는 시간 블럭에서 최대 스펙트럼 성분의 절대값 Ao 에 대한 최대 스펙트럼 성분의 절대값의 변수 비율이 체크되고 프리-셋 크기를 나타내는 계수 P 는 더 크다(A/Ao>p?). 그결과가 "예"이면 즉 A/Ao 가 P 보다 크면, 과정은 단계 S6 으로 간다. 결과가 "아니오"이면, 즉 A/Ao 가 P 보다 작으면, 과정은 단계 S10 으로 간다.
단계 S6 에서, 스펙트럼 성분의 절대값에 인접한 스펙트럼 성분의 에너지(최대 스펙트럼 성분의 절대값) 예를들어, 최대 스펙트럼 성분의 절대값의 측에서 스펙트럼 성분의 에너지의 합은 변수 X 로 대치된다. 다음 단계 S7 에서, 인접 스펙트럼 성분과 최대 스펙트럼 성분의 절대값을 포함하는 프리-셋 대역에서의 에너지는 변수 Y 로 대치된다.
다음 단계 S8 에서, 프리-셋 대역의 에너지를 위한 변수 Y 에 대한 상기 에너지값의 변수 X 의 어떤 비율이 체크되어 프리-셋 비율을 나타내는 계수 R 이 더 큰가(x/Y>R?). 그결과가 "예"이면 즉 X/Y 가 R 보다 더 크면, 과정은 단계 S9 로 간다. 그결과가 "아니오"이면 즉 X/Y 가 R 보다 더 크지 않으면, 과정은 단계 S10 으로 넘어간다.
단계 S9 에서, 최대 스펙트럼 성분의 절대값의 신호와 거기에 인접한 많은 스펙트럼 신호는 음색 성분으로 간주되어 그런 효과가 나온다.
다음 단계 S10 에서 단계 S9 에서 등록된 스펙트럼 신호의 수 I 가 스펙트럼 신호의 전체 수 N 와 동일한가 (I=N?)가 체크된다. 그결과가 "예"이면 과정은 끝난다. 그결과가 "아니오"이면, 과정은 단계 "S11"로 간다. 단계 S11 에서, 과정이 단계 S3 로 거꾸로 간 뒤에 스펙트럼 신호의 시리얼 번호가 1 만큼 증가(I=I+1)된다. 상기 동작 순서가 반복된다.
제 4 도는 음색 성분을 만드는 스펙트럼 신호의 수가 고정되는 경우의 예를 도시한다.
제 4 도에 도시된 예에서, 네개 음색 성분 TCA, TCB, TCC, TCD가 상세히 도시된다. 이러한 성분이 높은 정밀도로 양자화되면 비트의 수가 전체적으로 증가되지 않도록 이러한 음색 성분은 제 4 도의 예에 도시된 데로 스펙트럼 신호로 집중된다. 코딩 효율이 음색 성분을 정상화하고 양자화하므로서 개선되지만, 정상화 및 재양자화 과정이 간략하도록 생략되고 이것은 음색 성분을 만드는 더 작은 수의 스펙트럼 신호이기 때문이다.
제 5 도는 잡음있는 성분을 도시하는바 그것은 음색 성분보다 더 작은 원래 스펙트럼 신호이다.
제 5 도에 대해, 음색 성분이 대역 b1 내지 b5 에서 원래 스펙트럼 신호로부터 제거되기에, 인코딩 유닛의 정상화 계수는 더 작은 값을 가정하여 양자화 잡음이 더 작은 수의 비트로 감소된다.
이런식으로 음색 성분을 잡음 성분으로부터 분리하므로서, 더 높은 인코딩 효율을 갖는 인코딩이 각각의 고정된 대역에 대한 정상화 및 양자화를 실행하는 방법으로 구현된다. 그러나, 각각의 음색 성분을 구성하는 스펙트럼 신호의 수가 5로 고정되고 즉 신호의 더 높고 더 낮은 면에서 각각의 두개 신호와 최대 스펙트럼 신호의 절대값의 신호로서, 제 5 도의 대역 b2 와 b3 에 대해 도시되듯이 더 큰 스펙트럼 신호가 제 4 도에 도시된 음색 성분 TCB가 없이 잡음 성분이 남는다. 결과적으로, 이러한 잡음 성분이 제 5 도의 대역 b2 와 b3 에 대해 양자화되고 더 큰 계수의 정상화로 정상화되어 인코딩 효율이 더 낮게 된다. 잡음있는 성분에 대해 정상화의 계수값을 더 낮추도록 더 큰 스펙트럼 신호가 나머지 음색 성분으로서 이러한 잡음있는 성분으로부터 추출된다. 그러나 그러한 경우에, 새로은 음색 성분을 인코드하는 것이 필요해진다.
반면에, 제 4 도에 도시된 음색 성분 TCC, TCD에 대해서와 같이, 최대 스펙트럼 성분에서 분리된 스펙트럼 성분은 역시 음색인 것으로 인코드된다. 그러나, 더 큰 수의 비트가 높은 위치로 음색 성분을 양자화시키는데 필요하기에, 그러한 작은 에너지를 갖는 스펙트럼 성분이 음색적인 것으로 인코드된다면 코팅율은 더 낮아지게 된다.
이렇게, 상기 실시예의 장치로서, 음색 성분을 형성하는 스펙트럼 신호의 수는 가변적이 된다. 즉, 양과 동일한 크기를 갖는 모의 스펙트럼 성분을 포함하는 다섯개 스펙트럼 성분과 최대 스펙트럼 신호의 절대값의 신호에 대해 집중된 일곱개 스펙트럼 성분은 각각 음색 성분 TCA와 TCB를 형성한다. 유사하게, 최대 스펙트럼 신호의 절대값의 신호에 대해 유사하게 집중된 세개 스펙트럼 성분은 음색 성분 TCC, TCD를 형성한다.
제 7 도는 이러한 음색 성분이 없는 잡음 성분의 분배를 도시한다. 코딩 효율을 개선하기 위해 더 작은 값이 대역 b2 와 b3 에 대한 정상화 계수로서 이용된다는 것을 제 5 도와 비교하여 알 수 있다. 음색 성분 TCC, TCD의 스펙트럼 신호의 수는 코딩 효율을 더 개선하기 위해 감소된다.
제 8 도는 음색적인 것으로 제 3 도에 나타난 음색 성분의 스펙트럼 신호의 수를 결정하도록 대표적인 동작 순서를 도시한다.
제 8 도에서, 스펙트럼 신호 음색 성분의 최대수가 7 로 설정된다. 최대 스펙트럼 성분의 절대값의 신호에 대해 집중된 세개 또는 다섯개 스펙트럼 성분의 에너지가 최대 스펙트럼 성분의 절대값의 신호에 집중된 일곱개 스펙트럼 성분의 에너지에 대한 프리-셋 비율을 초과한다면, 음색 성분의 스펙트럼 성분의 수가 각각 세개 또는 다섯개로 설정된다. 이미 등록된 음색 성분이 상기 처럼 분류되지만, 분류 동작은 역시 음색 성분을 추출하는 때에 실행된다.
제 8 도에서, 등록된 음색 성분의 수는 단계 S2 에서 변수 M 으로 설정되고 스펙트럼 신호 I 의 시리얼 수는 단계 S22 에서 1 로 실정된다. 단계 S23 에서, 최대 스펙트럼 성분에 인접한 일곱개 스펙트럼 성분의 에너지는 변수 Y 로 대치된다. 최대 스펙트럼 성분에 인접한 세개 스펙트럼 성분의 에너지는 단계 S24 에서 변수 X 로 대치된다.
다음 단계 S25 에서, 세개 스펙트럼 성분 (X/Y)의 에너지에 대한 인접한 일곱개 스펙트럼 성분의 에너지 비율이 프리셋된 크기 P 를 초과하는지안하는지가(X/Y>P?) 체크된다. 단계 S25 에서의 결과가 "예"이면 즉 크기 (P)가 초과한다면 과정은 단계 S26 으로 전달된다. 그결과가 "아니오"라면, 즉 크기 P 가 초과되지 않는다면 과정은 단계 S27 로 간다.
음색 성분의 구성 스펙트럼 요소의 수가 단계 S26 에서 3 으로 설정되고 이것은 세개 음색 스펙트럼 성분의 것이다. 그다음에 과정이 나중에 기술되듯이 단계 S31 로 간다.
단계 S27 에서, 최대 스펙트럼 성분에 집중된 다섯개 인접 스펙트럼 요소와 에너지가 변수 X 로 대치된다. 다음 단계 S28 에서, 다섯개 스펙트럼 요소의 에너지에 대한 인접한 일곱개 스펙트럼 인자의 에너지 비율 (X/Y)이 프리셋 크기 P 를 초과하는지 어떤지가 체크된다 (X/Y>P?). 단계 S25 에서의 결과가 "예"이라면 즉 크기 P 가 초과된다면 처리는 단계 S29 로 간다. 그결과가 "아니오"라면 즉 크기 P 가 초과되지 않는다면 과정은 단계 S30 으로 간다.
음색 성분을 이루는 스펙트럼 요소의 수는 단계 S29 에서 다섯으로 설정되고 즉 다섯개 음색 스펙트럼 성분의 것이다. 그다음에 처리는 나중에 기술되듯이 단계 S31 로 간다.
음색 성분을 이루는 스펙트럼 요소의 수는 단계 S30 에서 7 로 설정되고 그것은 7 개 음색 스펙트럼 성분의 것이다. 그다음에 과정은 나중에 기술되듯이 단계 S31 로 간다.
단계 S31 에서, 단계 S26, S29, S30 에서 등록된 음색 성분 M 의 수가 스펙트럼 신호의 시리얼 번호 I 와 동일한지 안한지가 체크된다(I=M?). 그결과가 "예"라면 즉 I=M 이라면 과정은 끝난다. 그렇지 않으면 과정은 단계 S32 로 간다.
단계 S32 에서, 스펙트럼 신호의 시리얼 번호 I 가 증가되고(I=I+l) 상기 동작 순서가 반복된다. 신호 성분 분리 회로 (602)는 상기 동작 순서에 의해 음색 성분으로 여겨지는 주파수 성분을 음색 성분 인코딩 회로 (603)로 보내는 반면에, 나머지 주파수 성분을 잡음 성분으로서 잡음 성분 인코딩 회로 (604)에 보낸다. 신호 성분 분리 회로 (602)는 음색 성분의 수에서의 정보와 각 음색 성분을 형성하는 스펙트럼 요소의 수를 가르키는 스펙트럼 요소 수상의 정보와 위치 정보를 코드 스트링 발생 회로 (605)로 보낸다.
제 9 도는 제 6 도의 스펙트럼 신호가 상기 실시예의 인코딩 장치를 이용하여 인코드되는 경우에 코드 스트링의 확실한 예를 도시한다(레코딩 매체상에 기록된 코드 스트링).
제 9 도에 대해, 음색 성분 ten 의 정보 데이타 수는 먼저 레코딩 매체상에 레코딩된다(제 6 도의 예에서의 4 와 동일). 그다음에 레코딩 매체상의 레코딩은 제 6 도에 도시된 음색 성분 TCA, TCB, TCC, TCD와 연관된 음색 성분 tCA, tCB, tCC, tCD상의 정보와 제 6 도에 도시된 대역 b1 내지 b5 과 연관된 잡음 성분 nc1, nc2, nc3, nc4, nc5상의 정보의 순서로 이루어진다.
음색 성분상의 정보로서, 음색 성분 TCR에 대해 7 인 음색 성분의 스펙트럼 요소의 수를 나타내는 스펙트럼 요소 spn 의 수에서의 정보, 예를들어 음색 성분TCR에 대해 15 인 음색 성분의 중앙 스펙트럼을 나타내는 중앙 위치상의 정보, 예를들어 4 인 양자화 비트의 수를 나타내는 양자화 정밀도상의 정보와 정상화 계수 NP 상의 정보는 정보 데이타 SC1, SC2, SC3, … SC7같은 정상화되고 양자화된 신호 성분상의 정보를 따라 레코딩 매체상에 기록된다. 물론, 양자화 정밀도상의 정보는 정밀한 양자화가 주파수에 따라 미리 고정된다면 생략될 수 있다. 음색 성분에 대한 위치 정보에 대해서와 같이, 음색 성분 TCR에 대해 R 인 음색 성분의 더 낮은 요소의 위치는 상기 중앙 위치 정보 대신에 기록된다.
음색 성분 tcc 상의 정보의 경우에 스펙트럼 성분 SPn=3 와 수에서의 정보, 중앙 위치 (CP=31)에서의 정보, 양자화 정밀도 QP=6 에서의 정보가 SC1, SC2및 SC3이다. 잡음있는 성분상의 정보에 대해서와 같이, 예를들어 음색 성분 no1상의 정보에 대해 3 인 양자화 정밀도 QP 상의 정보와, 정상화 계수 NP 상의 정보는 정보 데이타 SC1, SC2, SC3,...SC8등과 같은 정상화되고 양자화된 신호 성분상의 정보에 따라 레코딩 매체상에 레코딩된다.
제 9 도에 도시된 것보다는 도리어 다양한 구성이 상기 실시예의 장치로 인코딩함에 따라 얻어진 코드 스트링으로 인지된다. 제 10 도는 상기 실시예의 인코딩 방법의 응용에 필요한 스펙트럼 음색 성분의 수에 정보의 효율적인 레코딩을 위해 코드 스트링 구성의 예를 도시한다.
제 10 도의 예에서, 음색 성분은 그룹으로 레코딩되고 각각은 동일한 수의스펙트럼 요소를 갖는다. 즉, 본 실시예에서 세개 스펙트럼 음색 성분을 갖는 예를들어 두개인 음색 성분의 수와 음색 성분 TCC, TCD의 내용 (음색 성분의 정보 데이타 tCC, tCD)이 다음과 같이 레코딩되는데, 그것은 다섯개 스펙트럼 음색 성분상의 정보 데이타의 수가 1 과 같은, 5 와 동일한 스펙트럼 요소의 수를 갖는 모든 음색 성분을 도시한 정보와 7 개 스펙트럼 음색 성분상의 정보 데이타의 수와 같은 7 과 동일한 스펙트럼 요소의 수를 갖는 모든 음색 성분을 도시한 정보와 음색 성분 tCA상의 정보와 음색 성분 tCB상의 정보이다. 음색 성분이 동일한 수의 스펙트럼 성분으로 구성된 그룹으로 레코딩된다면, 스펙트럼 음색 성분의 수에다 데이타를 레코딩할 필요가 없어서 큰 수의 음색 성분의 경우에 특히 효과적인 인코딩이 되도록 한다.
역시 레코딩 시퀀스가 상기의 것으로부터 변경된다. 예를들어, 세개 스펙트럼 음색 성분상의 정보 데이타, 다섯개 스펙트럼 음색 성분상의 정보 데이타와 일곱개 스펙트럼 음색 성분상의 정보 데이타를 음색 성분의 내용에 따른 정보 데이타에 의해서 이런 순서로 먼저 레코딩된다.
상기의 내용이 주로 음향 신호의 인코딩에 관한 것이지만, 본 방법은 일반적으로 파형 신호 인코딩에 역시 적용된다. 그러나, 상기 방법이 음향 신호에 아주 효과적으로 적용되는 것은 음색 성분방의 정보가 음향 효과와 연관되어 매우 중요한 역할을 하기 때문이다.
음색 성분이 인코딩되기 전에 양자화되고 정상화되지만, 단순히 양자화되고정상화되지 않은 음색 성분은 역시 본 발명의 인코딩 방법에 따라 인코드된다. 역시, 어떤 코드가 각각의 톤의 스펙트럼 분배와 직접 연관된다면, 인코딩에 의해 따른 양자화 대신에 음색 성분을 형성하는 스펙트럼 요소의 수가 본 발명의 인코딩 방법에 따라 변한다. 본 발명은 일본 특허 출원 제 5-152865(1993)호와 5-183322(1993)호에 제기된 여러 방법과 연관지어 적용된다는 것을 알 수 있다.
즉, 인간의 청각 특징을 이용하여 잡음 성분이 더 효과적으로 인코드된다. 예를들어, 마스킹 효과는 주파수 축상에서 음색 신호의 근처에서 효과적으로 작용한다. 결과적으로, 추출된 음색 성분 근처에 잡음 성분이 영인 것을 가정하여 인코딩이 이루어진다면, 인코드된 신호로부터 디코드된 청각 신호와 원래 소리, 사이에 귀에 의해 인지된 명백한 차이가 발생하지 않는다. 이러한 방법으로, 인코딩 장치가 기준 대역폭에 근거하여 구성된다면 신호 압축이 극히 간단한 방식으로 얻어진다.
또한 인코딩 장치의 잡음 성분을 영으로 감소시키는 대신에, 음색 성분에 인접한 스펙트럼 성분의 프리-셋 수의 크기를 0 으로 감소시키는 것이 역시 가능하다. 이러한 프리-셋 수는 음색 성분의 주파수에 따라 청각의 특징에 근거하여 변하여 더 낮고 더 높은 주파수 범위를 향해 각각 더 작고 더 크게 된다. 이러한 방법으로, 효과적인 매우 효율적인 압축이 더 간단한 수단에 의해 얻어진다. 음색 성분에 의한 마스킹이 더 높은 주파수 범위를 향해 강하게 작동하기에, 0 으로 잡음 성분을 감소시키는 범위는 비대칭적으로 세트된다.
잡음있는 성분이 역시 D.A. 호프만이 1952 년판 Proc, I.R.E 40 1098P 에서기술한 "최소 중복 코드의 구조에 대한 방법"에 기술된 소위 변수 길이 코딩에 의해 인코드된다. 그러한 인코딩 방법으로, 인코딩 효율은 더욱 빈번히 발생하는 패턴에 더 짧은 코드 길이를 할당하므로서 개선된다. 그러한 코드는 0 으로 잡음 성분을 감소시키는 상기 방법이 사용된다. 상술하여, 0 성분이 자주 나타나기에 더 짧은 길이의 코드가 코딩 효율을 개선하기 위해 0 으로 할당된다. 가변 길이 코딩은 역시 음색 성분에 인가된다.
상기의 방법은 음색 성분을 분리하여 근접 신호를 0 으로 감소시키고 계속하여 잡음 성분을 인코딩한다. 그러나 원래 스펙트럼 신호로부터 인코드되고 계속하여 디코드된 음색 성분을 감산하여 나온 차이 신호를 인코드하는 것이 가능하다. 이렇게 인코드되고 계속하여 디코드된 음색 성분보다 작은 스펙트럼 신호가 인코드된다. 게다가, 스펙트럼 신호의 코딩 정밀도를 개선하기 위해 음색 성분은 스펙트럼 신호로부터 추출되어 인코드된다. 상기 과정의 반복은 개선된 코딩 정밀도가 된다.
제 18 도에 대해, 상기 방법을 실형하는 신호 인코딩 장치가 이제 기술된다. 제 11 도의 것과같은 동일한 부분 또는 성분은 간단히 하기 위해 동일한 부재 번호로 도시된다.
변환 회로 (601)에 의해 발생된 스펙트럼 신호는 스위치 제어 회로 (808)에 의해 제어된 스위치 (801)를 통해 음색 성분 추출회로 (802)로 보내진다. 음색 성분 추출 회로 (802)는 제 3 도와 제 8 도에 연관되어 기술된 과정에 의해 음색 성분을 분별하여 오직 명백한 음색 성분을 음색 성분 인코딩 회로 (603)로 보낸다.음색 성분 추출회로 (802)는 음색 성분상의 정보 데이타의 수, 코드 스트링 발생 회로 (605)에 음색 성분의 스펙트럼 요소의 수를 가르키는 정보 데이타의 수와 중앙 위치상의 정보를 출력한다. 음색 성분 인코딩 회로 (603)는 입력 음색 성분을 정상화 및 양자화하여 정상화 및 양자화된 음색 성분을 디코더 (804)와 코드 스트링 발생회로 (605)에 보낸다.
원래 음색 성분을 복원하기 위해 디코더 (804)는 정상화되고 양자화된 음색 성분을 양자화시키지 않고 정상화시키지 않는다. 그러나, 양자화 잡음이 이제 복원된 신호에 포함된다. 디코더 (804)의 출력은 제 1 디코드된 신호로서 부가적인 단자 (805)로 보내진다. 원래의 스펙트럼 신호는 변환 회로 (601)로부터 스위치 제어 회로 (808)에 의해 제어된 스위치 (806)를 통해 부가적인 단자 (805)로 공급된다. 부가적인 단자 (805)는 제 1 차이 신호를 내도록 원래 스펙트럼 신호로부터 제 1 디코드된 신호를 감산한다. 음색 성분의 추출, 인코딩, 디코딩 및 감산이 한대 동작으로 완료된다면, 제 1 차이 신호는 스위치 제어 회로 (808)에 의해 제어된 스위치 (807)를 통해 잡음있는 성분 인코딩 회로 (604)로 잡음 성분으로서 공급된다. 음색 성분의 추출, 인코딩, 디코딩 및 감산이 반복되면, 제 1 차이 신호는 스위치 (801)를 통해 음색 성분 추출 회로 (802)로 보내진다. 음색 성분 추출 회로 (802), 음색 성분 인코딩 회로 (603) 및 디코더 (804)는 스위치 (806)를 통해 제 1 차이 신호로 역시 공급된 부가 단자 (805)에 보내진 제 2 디코드된 신호를 만들도록 상기의 동일한 동작을 실행한다. 부가적인 단자 (805)는 제 2 차이 신호를 내도록 제 1 차이 신호로부터 제 2 디코드된 신호를 간단한다. 음색 성분의 추출, 인코딩, 디코딩 및 감산이 두개 동작에 의해 완료된다면 제 2 차이 신호는 스위치 (807)를 통해 잡음있는 성분 인코딩 회로 (604)로 잡음 성분으로서 보내진다. 음색성분 추출, 인코딩, 디코딩 및 감산이 더욱 반복되면, 상기의 동일한 동작이 음색 성분 추출 회로 (802), 음색 성분 인코딩 회로 (603), 디코더 (804), 부가 단자 (805)에 의해 실행된다.
음색 성분 추출 회로 (802)로부터 공급된 음색 성분의 정보 데이타의 수가 임계값을 초과한다면 스위치 제어 회로 (808)는 음색 성분의 정보 데이타의 수의 임계값을 유지하여 스위치 (807)가 음색 성분의 추출, 인코딩, 디코딩 및 감산의 종료를 제어한다. 음색 성분의 추출이 중지되는 시점에서 음색 성분의 추출, 인코딩, 디코딩 및 감산을 종료시키는 것이 역시 가능하다. 상기 방법에 해택되면 충분한 인코딩 정밀도가 유지되어 음색 성분을 양자화시키기 위한 비트수의 상한선이 더 낮은 값으로 설정될지라도 양자화 비트의 수를 레코딩하는 비트의 수가 유리하게 감소된다. 상기의 방식에서 다수 단계의 음색 성분을 추출하는 본 발명의 방법은 원래 스펙트럼 신호로부터 인코드되고 디코드된 음색 성분과 동일한 신호를 감산하는 경우뿐 아니라 추출된 음색 성분의 스펙트럼 신호를 명으로 감소시키는 경우에 적용된다. 이렇게 "음색 성분이 없는 신호" 같은 표현은 이러한 두개의 경우로 해석되는 것을 의미한다.
음색 성분의 추출이 더 높은 주파수 대역에 제한된다.
만약, 일반적으로 스펙트럼 신호로 변화할 때 충분한 주파수 해상도가 더 낮은 주파수 범위에서 유지된다면, 스펙트럼 신호로의 변환에 대한 변환 영역은 더길어지도록 선택될 필요가 있다.
그러나, 이것은 쉽게 작은-크기의 장치로 얻어질 수는 없다. 음색 성분을 인코딩하기 위해, 음색 성분의 위치 정보 또는 정상화된 정보를 인코딩하는 것이 필요하다. 그러나, 분리하기에 어려운 대량의 음색 성분이 더 낮은 주파수 범위로 존재하다면, 코딩 효율을 개선시키는데 있어 추출된 음색 성분의 수에 대응하는 수로 정보 데이타를 기록하는 것은 편리하지 않다. 그러므로, 충분한 주파수 해상도가 더 낮은 범위로 유지될 수 없다면, 높은 주파수 범위에서 오직 음색 성분을 분리하여 인코드하는 것은 가능하다.
더낮은 주파수 범위로 충분한 주파수 해상도를 유지하기 위해, 더낮은 범위에 대한 주파수 해상도는 더 높은 범위에 대한 것으로부터 변경된다.
본 발명에 따른 레코딩 매체는 상기 인코딩 장치를 이용하여 인코드되어 기록된 신호상에서의 그러한 레코딩 매체이다. 레코일 매체는 광디스크, 자기광디스크, 위상 변경 광디스크 또는 자기디스크 같은 디스크 모양의 레코딩 매체와, 메모리 카드 또는 IC 칩같은 반도체 레코딩 매체와, 자기데이프 같은 테이프-모양의 레코딩 매체를 포함한다.
코드 스트링이 상기 실시예에서 레코딩 매체상에 기록되지만, 그것은 역시 광섬유상으로 전송된다.
제 1 도는 본 발명을 실시예에 따른 인코딩 장치의 배치를 도시한 블럭 회로도.
제 2 도는 본 발명의 실시예에 따라 디코딩 장치의 배열을 도시한 출력 회로도.
제 3 도는 본 발명의 실시예에 따라 신호 성분 분리 회로의 동작 순서를 도시한 흐름도.
제 4 도는 제 1 도 실시예의 신호 인코딩의 음색 성분을 도시.
제 5 도는 제 1 도 실시예의 신호 인코딩에서의 잡음있는 성분을 도시.
제 6 도는 제 1 도 실시예의 신호 인코딩의 음색 성분을 형성하는 스펙트럼 성분의 수가 가변적으로 되는 방식을 도시.
제 7 도는 제 1 도 실시예에 따라 신호 인코딩의 음색 성분을 형성하는 스펙트럼 성분의 수가 가변적이 될 때의 잡음 성분을 도시.
제 8 도는 제 1 도의 실시예에 따른 신호 처리에 있어 음색 성분으로서 등록된 음색 성분의 스펙트럼 성분의 수를 결정하는 동작 순서를 예시한 흐름도.
제 9 도는 제 1 도의 실시예에 따라 신호 인코딩에 의해 얻어진 코드 스트링의 기록을 예시.
제 10 도는 제 1 도의 실시예에 따라 신호 인코딩에 의해 얻어진 다른 코드 스트링의 기록을 예시.
제 12 도는 통상적인 인코딩 장치와 제 1 도 실시예의 변환 회로의 구조를 도시한 블럭 회로도.
제 13 도는 종래 인코딩 회로와 제 1 도의 실시예의 신호 성분인코딩 회로의 구조를 도시한 블럭 회로도.
제 14 도는 종래 디코딩 장치의 구조를 도시한 블럭 회로도.
제 15 도는 종래 디코딩 장치와 제 1 도 실시예의 역 변환 회로의 구조를 도시한 블럭 회로도.
제 16 도는 종래-기술의 인코딩 방법을 도시.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
601 : 변환회로 603 : 음색 성분 인코딩 회로
609 : 디스크 701 : 코드 스트링 분리 회로
704 : 결합 회로 708 : 재생헤드

Claims (36)

  1. 입력 신호를 인코딩하는 방법에 있어서,
    상기 입력 신호를 주파수 성분들로 변환시키는 단계와,
    상기 주파수 성분들을 다수의 음색 성분으로 이루어진 제1 신호와, 다른 성분들로 이루어진 제2 신호로 분리하는 단계로, 상기 음색 성분을 구성하는 상기 주파수 성분들의 수가 가변적인, 상기 변환 단계와,
    상기 제1신호를 인코딩하는 단계와,
    상기 제2 신호를 인코딩하는 단계를 포함하는 입력 신호 인코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 음색 성분을 구성하는 상기 주파수 성분의 수를 나타내는 정보를 인코딩하는 단계를 더 포함하는 입력 신호 인코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변환은 직각 변환인 입력 신호 인코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1신호를 인코딩하는 단계는 상기 제1신호를 양자화하는 단계를 포함하는 입력 신호 인코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1신호를 인코딩하는 단계는 상기 제1신호를 정상화하는 단계를 포함하는 입력 신호 인코딩 방법.
  6. 제1항에 있어서, 동일한 수의 주파수 성분들로 각각 이루어진 상기 음색 성분들을 코드 스트링들로 분류하는 단계를 더 포함하는 입력 신호 인코딩 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 입력 신호는 음향 신호인 입력 신호 인코딩 방법.
  8. 입력 신호를 인코딩하는 장치에 있어서,
    상기 입력 신호를 주파수 성분들로 변환시키는 수단과,
    주파수 성분들을 다수의 음색 성분들로 이루어진 제1신호와, 다른 성분들로 이루어진 제2 입력 신호로 분리하는 수단으로, 상기 음색 성분을 구성하는 상기 주파수 성분들의 수가 가변적인 상기 분리 수단과,
    상기 제1신호를 인코딩하는 수단과,
    상기 제2 신호를 인코딩하는 수단을 구비하는 입력 신호 인코딩 장치.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 음색 성분을 구성하는 상기 주파수 성분들의 수를 나타내는 정보를 인코딩하는 수단을 더 구비하는 입력 신호 인코딩 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 변환은 직각 변환인 입력 신호 인코딩 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제1 인코딩 수단은 상기 제1신호를 양자화하는 수단을포함하는 입력 신호 인코딩 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제1 인코딩 수단은 상기 제1신호를 정상화하는 수단을 포함하는 입력 신호 인코딩 장치.
  13. 제8항에 있어서, 동일한 수의 상기 주파수 성분들로 각각 이루어진 상기 음색 성분들을 코드 스트링들로 분류하는 수단을 더 포함하는 입력신호 인코딩 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 입력 신호는 음향 신호인 입력 신호 인코딩 장치.
  15. 인코드된 신호가 레코딩되는 신호 레코딩 매체에 있어서,
    입력 신호를 주파수 성분들로 분류하는 단계와,
    상기 주파수 성분들을 다수의 음색 성분들로 이루어진 제1신호와, 다른 성분들로 이루어진된 제2 신호로 분리하는 단계로, 상기 음색 성분들을 구성하는 상기 주파수 성분들의 수는 가변적인, 상기 분리 단계와,
    상기 제1신호를 인코딩하는 단계와,
    상기 제2 신호를 인코딩하는 단계와,
    상기 레코딩 매체상에 상기 인코드된 제1 및 제2 신호들을 레코딩하는 단계로 이루어지는 신호 레코딩 매체.
  16. 제15항에 있어서, 각각의 음색 성분들을 구성하는 상기 주파수 성분들의 수를 나타내는 정보를 인코딩하는 단계와,
    각각 인코드된 음색 성분을 구성하는 주파수 성분들의 수를 나타내는 상기 정보를 레코딩하는 단계를 더 포함하는 신호 레코딩 매체.
  17. 제15항에 있어서, 상기 변환은 직각 변환인 신호 레코딩 매체.
  18. 제15항에 있어서, 상기 제1신호를 인코딩하는 단계는 상기 제1신호를 양자화하는 단계를 포함하는 신호 레코딩 매체.
  19. 제15항에 있어서, 상기 제1신호를 인코딩하는 단계는 상기 제1신호를 정상화하는 단계를 포함하는 신호 레코딩 매체.
  20. 제15항에 있어서, 동일한 수의 상기 주파수 성분들로 각각 이루어진 상기 음색 성분들을 코드 스트링들로 분류하는 단계를 더 포함하는 신호 레코딩 매체.
  21. 제15항에 있어서, 상기 입력 신호는 음향 신호인 신호 레코딩 매체.
  22. 인코드된 신호들이 레코드되는 신호 기록 매체에 있어서,
    복수의 음색 성분들에 대한 정보와 잡음 성분상의 정보가 분리하여 레코딩되고, 상기 음색 성분들에 대한 상기 정보는 각각의 음색 성분을 구성하는 주파수 성분들의 수를 나타내는 정보를 포함하는 신호 레코딩 매체.
  23. 제22항에 있어서, 상기 음색 성분에 대한 상기 정보는 정상화 계수들에 대한 정보와 양자화 정밀도에 대한 정보 중 하나를 포함하는 신호 레코딩 매체.
  24. 제22항에 있어서, 상기 음색 성분들에 대한 상기 정보는 각각의 음색 성분을 구성하는 동일한 수의 상기 주파수 성분들을 갖는 상기 음색 성분들에 대한 정보의 그룹들에 따라 레코딩되는 신호 레코딩 매체.
  25. 인코드된 신호를 디코딩하는 방법에 있어서,
    제1 디코드된 신호를 발생시키기 위해 복수의 음색 성분들로 이루어진 제1신호를 디코딩하는 단계와,
    제2 디코드된 신호를 발생시키기 위해 잡음 성분들로 이루어진 제2신호를 디코딩하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 디코드된 신호들 결합하고 상기 결합된 신호들을 역변환시키거나 또는 상기 제1 및 제2 디코드된 신호들을 분리 역변환시키고 상기 역변환된 신호들를 결합하는 단계로, 상기 결합 및 역변환 단계는 각각의 음색 성분을 구성하는 상기 주파수 성분들의 수를 나타내는 정보에 기초하여 실행되는 인코드된 신호 디코딩 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 결합 및 역변환 단계는 상기 제1 및 제2 디코드된 신호들을 역직각 변환하는 단계를 포함하는 인코드된 신호 디코딩 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 제1신호를 디코딩하는 단계는 상기 제1신호를 역양자화하는 단계를 포함하는 인코드된 신호 디코딩 방법.
  28. 제25항에 있어서, 제1신호를 디코딩하는 단계는 상기 제1신호를 비정상화하는 단계를 포함하는 인코드된 신호 디코딩 방법.
  29. 제25항에 있어서, 상기 제1신호는 각각의 음색 성분을 구성하는 동일한 수의 상기 주파수 성분들을 갖는 상기 음색 성분들에 대한 정보의 그룹들에 따라 분류되는 인코드된 신호 디코딩 방법
  30. 제25항에 있어서, 상기 역변환 단계에 의해 얻어진 신호는 음향 신호인 인코드된 신호 디코딩 방법.
  31. 인코드된 신호를 디코딩하는 장치에 있어서,
    제1 디코드된 신호를 발생시키기 위해 복수의 음색 성분들로 이루어진 제1신호를 디코딩하는 제1디코딩 수단과,
    제2 디코드된 신호를 발생시키기 위해 잡음 성분들로 이루어진 제2신호를 디코딩하는 제2 디코딩 수단과,
    상기 제1 및 제2 디코드된 신호들을 결합하여 상기 결합된 신호들을 역변환시키거나 또는 상기 제1 및 제2 디코드된 신호들을 분리하여 역변환시켜 상기 역변환된 신호들을 결합하는 결합 및 역변환 수단으로, 각각의 음색 성분을 구성하는 상기 주파수 성분들의 수를 나타내는 정보에 기초하여 상기 결합 동작을 실행하는 상기 결합 및 역변환 수단을 구비하는 인코드된 신호의 디코딩 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 결합 및 역변환 수단은 상기 제1 및 제2 디코드된 신호들을 역직각 변환시키는 역직각 변환 수단을 구비하는 인코드된 신호의 디코딩 장치.
  33. 제31항에 있어서, 상기 제1디코딩 수단은 상기 제1신호를 역양자화하기 위한 역양자화 수단을 포함하는 인코드된 신호의 디코딩 장치.
  34. 제31항에 있어서, 상기 제1디코딩 수단은 상기 제1신호를 비정상화하기 위한 비정상화 수단을 포함하는 인코드된 신호의 디코딩 장치.
  35. 제31항에 있어서, 상기 제1신호는 각각의 음색 성분을 구성하는 동일한 수의 상기 주파수 성분들을 갖는 상기 음색 성분들에 대한 정보의 그룹들에 따라 분류되는 인코드된 신호의 디코딩 장치.
  36. 제31항에 있어서, 상기 결합 및 역변환 수단의 출력은 음향 신호인 인코드된 신호의 디코딩 장치.
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