KR100718416B1 - Method for coding stereo audio signal between channels using prediction filter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스테레오 채널간 신호의 유사성을 필터를 통해 예측하는 스테레오 오디오 코딩방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는 스테레오 및 다채널 오디오 코딩 기법에 있어서, M/S 스테레오 코딩 기법을 개선하여 압축을 위한 신호의 에너지 간략화를 단순히 두 신호의 차에 의해서가 아니라, 스테레오 채널간 신호의 유사성을 채널간 적응 예측 필터를 사용하여 예측함으로써, 종래 M/S 스테레오에 비하여 두 채널 신호의 절대적인 크기에 차이가 많이 나는 경우에도 두 오디오 채널신호의 유사성을 보다 잘 제거하여 코딩 효율을 높일 수 있다.The present invention relates to a stereo audio coding method for predicting the similarity of signals between stereo channels through a filter. That is, in the present invention, in the stereo and multi-channel audio coding scheme, the energy simplification of the signal for compression by improving the M / S stereo coding scheme is not merely based on the difference between the two signals, but the similarity of the signals between the stereo channels. By using the inter-adaptive prediction filter, the coding efficiency can be improved by better removing similarity between the two audio channel signals even when the absolute magnitude of the two channel signals is much different from the conventional M / S stereo.

오디오 신호, 코딩, 예측필터, M/S 스테레오 Audio signal, coding, predictive filter, M / S stereo

Description

예측필터를 이용한 채널간 스테레오 오디오 코딩 방법{METHOD FOR CODING STEREO AUDIO SIGNAL BETWEEN CHANNELS USING PREDICTION FILTER}Channel-to-channel stereo audio coding method using predictive filter {METHOD FOR CODING STEREO AUDIO SIGNAL BETWEEN CHANNELS USING PREDICTION FILTER}

도 1은 종래 M/S 스테레오 코딩 기법을 이용한 오디오 인코더/디코더 구조 예시도,1 is an exemplary audio encoder / decoder structure using a conventional M / S stereo coding technique;

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 예측 필터를 이용한 스테레오 오디오 인코더/디코더 구조 예시도.2 is a diagram illustrating a stereo audio encoder / decoder structure using a prediction filter according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 채널간 스테레오 오디오 코딩 방법에 관한 것으로, 특히 스테레오 채널간 신호의 유사성을 필터를 통해 예측하는 스테레오 오디오 코딩방법에 관한 것이다.The present invention relates to a stereo audio coding method between channels, and more particularly, to a stereo audio coding method for predicting the similarity of a signal between stereo channels through a filter.

현재 MPEG-2/4의 오디오 코딩에서 조인트 코딩으로 사용되는 기법에는 M/S 스테레오 코딩, 인텐시티 스테레오 코딩(intensity stereo coding), 커플링 채널 코딩(coupling channel coding)이 있다. M/S 스테레오 코딩의 경우는 양 채널의 중복성을 이용하여 신호를 압축하는 기술이고, 인텐시티 스테레오(intensity stereo coding)의 경우는 인간이 스테레오 신호에 대해 인지적으로 둔감한 부분을 이용하여 신호를 압축하는 기술이다.Current techniques used as joint coding in MPEG-2 / 4 audio coding include M / S stereo coding, intensity stereo coding, and coupling channel coding. In case of M / S stereo coding, the signal is compressed using the redundancy of both channels. In the case of intensity stereo coding, the signal is compressed using the part that human is cognitively insensitive to the stereo signal. It is a technique to do.

도 1은 종래 스테레오 오디오 신호에 대한 인코더와 디코더 구조를 도시한 것이다. 위 도 1을 참조하면, M/S 스테레오에서는 좌우 채널의 신호를 보내기보다는 일반적으로, 좌(L)(100)/우(R)(102) 두 오디오 채널의 신호가 유사한 특성을 이용하여 주파수 영역에서 각 채널 신호를 더하고, 뺀 신호 M(Mean)(104)과 S(Side)(106)를 만들어 냄으로써 신호의 중복성을 제거한다.1 shows an encoder and decoder structure for a conventional stereo audio signal. Referring to FIG. 1 above, in M / S stereo, rather than sending signals of left and right channels, signals of two audio channels of left (L) 100 and right (R) 102 generally use similar characteristics in a frequency domain. Each channel signal is added to and subtracted from the signal by generating the subtracted signals M (Mean) 104 and S (Side) 106.

즉, 두 오디오 채널의 신호가 유사할 경우 그 차신호 S(106)는 작은 크기를 가지게 되기 때문에 신호의 에너지를 간략화 시키는 작용을 하게 된다. That is, when the signals of the two audio channels are similar, the difference signal S 106 has a small size, thereby simplifying the energy of the signal.

따라서 동일한 음질의 역양자화된 신호를 얻는다고 가정하였을 때 M(mean)/S(side) 스테레오 기법을 사용하게 되면 좌/우 채널(100, 102)의 신호를 그대로 양자화 할 때 보다 적은 비트(bit)수로 스테레오 신호(stereo signal)가 양자화 될 수 있다.Therefore, assuming that a dequantized signal of the same sound quality is obtained, using the M (mean) / S (side) stereo technique requires less bits when quantizing the signals of the left and right channels 100 and 102 as they are. A stereo signal can be quantized with a channel.

그러나, 위와 같이 두 오디오 채널의 신호를 가감하여 그 차이값을 코딩(coding)하는 기법인 종래 M/S 스테레오 코딩 기법은 두 오디오 채널(audio channel)의 신호가 유사한 경우 코딩 효율(coding efficiency)이 좋을 수 있으나, 두 채널의 신호가 서로 유사하지 않은 경우에는 코딩 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.However, the conventional M / S stereo coding technique, which is a technique of adding and subtracting signals of two audio channels and coding a difference value, has a coding efficiency when the signals of two audio channels are similar. It may be good, but when the signals of the two channels are not similar to each other, there is a problem in that coding efficiency is lowered.

따라서, 종래 M/S 스테레오 코딩 기법을 개선하여 압축을 위한 신호의 에너지 간략화를 단순히 두 오디오 신호(audio signal)의 차에 의해서가 아닌 한 채널 의 신호를 다른 채널 신호의 선형 예측필터(linear prediction filter)를 사용하여 예측한다면, 두 오디오 채널신호의 유사성을 보다 잘 제거하여 코딩 효율을 보다 높일 수 있을 것으로 기대된다.Therefore, the conventional M / S stereo coding technique is improved to simplify the energy of a signal for compression by using a linear prediction filter of one channel signal rather than simply by a difference between two audio signals. If predicted using), it is expected to improve the coding efficiency by better removing the similarity of the two audio channel signals.

따라서, 본 발명의 목적은 M/S 스테레오 코딩 기법을 개선하여 압축을 위한 신호의 에너지 간략화를 단순히 두 신호의 차에 의해서가 아니라, 스테레오 채널간 신호의 유사성을 채널간 적응 예측 필터를 사용하여 예측함으로써, 오디오 코딩 효율을 보다 높일 수 있도록 하는 예측필터를 이용한 채널간 스테레오 오디오 코딩 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to improve the M / S stereo coding technique to estimate the energy simplification of a signal for compression, not merely by the difference of two signals, but also to predict the similarity of the signal between stereo channels using an adaptive channel-to-channel adaptive prediction filter. Accordingly, an object of the present invention is to provide a channel-to-channel stereo audio coding method using a predictive filter for further improving audio coding efficiency.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 예측필터를 이용한 채널간 스테레오 오디오 코딩 방법으로서, (a)제1/제2 채널의 오디오 신호로 구성된 스테레오 오디오 신호를 입력받는 단계와, (b)상기 제1채널의 오디오 신호는 그대로 통과시키고 다른 제2채널의 오디오 신호는 예측 필터를 통해 상기 제1채널 오디오 신호로부터 예측한 신호를 차감한 오디오 신호(E)를 생성하는 단계와, (c)상기 제1채널의 오디오 신호와 상기 예측필터를 통해 예측된 오디오 신호(E)를 코딩하여 전송하는 단계와, (d)상기 스테레오 오디오 코딩된 신호 수신 시 상기 동일한 예측필터를 통해 상기 제1채널 신호로부터 예측신호를 생성하고, 이를 상기 예측 코딩된 신호(E)에 가산하여 원신호를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for stereo audio coding between channels using a prediction filter, the method comprising: (a) receiving a stereo audio signal composed of audio signals of a first / second channel, and (b) Generating an audio signal E obtained by subtracting a signal predicted from the first channel audio signal through a prediction filter through an audio signal of one channel as it is and passing the audio signal of another second channel; and (c) Coding and transmitting an audio signal of one channel and an audio signal E predicted through the prediction filter, and (d) predicting from the first channel signal through the same prediction filter when the stereo audio coded signal is received. Generating a signal and adding it to the predictive coded signal E to recover the original signal.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the preferred embodiment according to the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 예측필터를 이용한 스테레오 오디오 신호에 대한 인코더와 디코더 구조를 도시한 것이다.2 illustrates an encoder and decoder structure for a stereo audio signal using a prediction filter according to an embodiment of the present invention.

이하, 위 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 단순히 두 오디오 채널 신호의 차에 의해서가 아닌 한 채널의 오디오 신호(audio signal)를 다른 채널의 오디오 신호의 선형 예측필터(linear prediction filet)를 사용하여 예측하는 동작을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, referring to FIG. 2 above, an audio signal of one channel, rather than simply a difference between two audio channel signals according to the present invention, is used by using a linear prediction filet of an audio signal of another channel. The operation of predicting will be described in detail.

본 발명에서는 인코더(encoder)(200)에서 M(mean)/S(side) 스테레오(stereo)와 같이 단순히 양 채널의 오디오 신호를 차감한 신호 대신 한 채널의 오디오 신호를 목표 신호로 하고 다른 한 채널의 오디오 신호를 입력 신호로 하는 선형 예측 필터(202)를 삽입하여 그로부터 예측된 신호를 목표 신호에서 차감한 신호를 생성한다. In the present invention, instead of a signal obtained by subtracting audio signals of both channels, such as M (mean) / S (side) stereo, the encoder 200 uses the audio signal of one channel as a target signal and the other channel. A linear prediction filter 202 having an audio signal as an input signal is inserted to generate a signal obtained by subtracting the predicted signal from the target signal.

이때, 본 발명에서는 예측 필터로 양 채널 간 주파수 성분의 교차 상관을 이용하는 적응 필터 예측기(adaptation filter predic색)를 사용한다. 그리고 예측기를 사용하는 최대 스케일 팩터 밴드(scale factor band)를 제한하지 않고 모든 스케일 밴드에 대하여 예측을 수행한다. 주파수 영역에서 한 채널 신호의 일정 크기의 블록을 입력 블록으로 할 때 다른 채널 신호의 블록과의 크기의 차이 합이 최소가 되도록 예측을 하는 N차 예측 필터를 정하고 이 필터의 계수 정보는 부가 정보로 따로 전송한다.In this case, in the present invention, an adaptation filter predic color using a cross correlation of frequency components between two channels is used as a prediction filter. Prediction is performed on all scale bands without limiting the maximum scale factor band using the predictor. In the frequency domain, when a block of a certain size of one channel signal is used as an input block, an N-th order prediction filter is predicted to minimize the sum of the differences between the blocks of the other channel signal and the coefficient information of the filter is additional information. Send separately.

즉, 도 2에서와 같이, 좌(L) 채널 오디오 신호(audio signal)(204)와 우(R) 채널 오디오 신호(206)를 받아들여 좌(L) 채널 오디오 신호(204)는 그대로 통과시키고, 우(R)채널 오디오 신호(206)로부터는 위 예측 필터(prediction filter)(P)(202)를 통해 좌(L)채널 오디오 신호(204)로부터 예측한 신호를 차감한 나머지 신호 E(Error)(206)를 생성한다.That is, as shown in FIG. 2, the left (L) channel audio signal 204 and the right (R) channel audio signal 206 are received to pass the left (L) channel audio signal 204 as it is. From the right (R) channel audio signal 206, the remaining signal E (Error) is obtained by subtracting the signal predicted from the left (L) channel audio signal 204 through the above prediction filter (P) 202. Generate 206.

그리고, 디코더(decoder)(300)에서는 이 과정을 역으로 수행하여 인코더(200)와 동일한 좌(L)채널 오디오 신호로부터 예측필터 P를 통해 복원된 예측 신호를 생성하고, 이를 전송되어온 나머지 신호 E와 더하여 원 우(R)채널 오디 신호를 복원해낸다.In addition, the decoder 300 performs the reverse process to generate a prediction signal reconstructed through the prediction filter P from the same left (L) channel audio signal as the encoder 200, and then transmits the remaining signal E that has been transmitted. In addition, it restores the original right channel audio signal.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 스테레오 및 다채널 오디오 코딩 기법에 있어서, M/S 스테레오 코딩 기법을 개선하여 압축을 위한 신호의 에너지 간략화를 단순히 두 신호의 차에 의해서가 아니라, 스테레오 채널간 신호의 유사성을 채널간 적응 예측 필터를 사용하여 예측함으로써, 종래 M/S 스테레오에 비하여 두 채널 신호의 절대적인 크기에 차이가 많이 나는 경우에도 두 오디오 채널신호의 유사성을 보다 잘 제거하여 코딩 효율을 높일 수 있다.As described above, in the present invention, in the stereo and multi-channel audio coding scheme, the energy simplification of the signal for compression by improving the M / S stereo coding scheme is not merely a difference between the two signals, By predicting the similarity using the adaptive prediction filter between channels, even if the absolute magnitude of the two channel signals is much different from the conventional M / S stereo, the similarity of the two audio channel signals can be better removed to increase the coding efficiency. .

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 스테레오 및 다채널 오디오 코딩 기법에 있어서, M/S 스테레오 코딩 기법을 개선하여 압축을 위한 신호의 에너지 간략화를 단순히 두 신호의 차에 의해서가 아니라, 스테레오 채널간 신호의 유사성을 채널간 적응 예측 필터를 사용하여 예측함으로써, 종래 M/S 스테레오에 비하여 두 채널 신호의 절대적인 크기에 차이가 많이 나는 경우에도 두 오디오 채널신호의 유사성을 보다 잘 제거하여 코딩 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.As described above, in the present invention, in the stereo and multi-channel audio coding technique, the energy simplification of the signal for compression by improving the M / S stereo coding technique is not merely a difference between two signals, but a signal between stereo channels. By predicting the similarity between the two channels using the adaptive prediction filter, even if the absolute magnitudes of the two channel signals are much different from those of the conventional M / S stereo, the similarity of the two audio channel signals can be better removed to increase the coding efficiency. There is an advantage to that.

Claims (3)

예측필터를 이용한 채널간 스테레오 오디오 코딩 방법으로서,A channel-to-channel stereo audio coding method using a prediction filter, (a)제1/제2 채널의 오디오 신호로 구성된 스테레오 오디오 신호를 입력받는 단계와,(a) receiving a stereo audio signal consisting of audio signals of a first / second channel; (b)상기 제1채널의 오디오 신호는 그대로 통과시키고 다른 제2채널의 오디오 신호는 예측 필터를 통해 상기 제1채널 오디오 신호로부터 예측한 신호를 차감한 오디오 신호(E)를 생성하는 단계와,(b) generating an audio signal E that passes the audio signal of the first channel as it is and subtracts the signal predicted from the first channel audio signal through a predictive filter through the audio signal of another second channel; (c)상기 제1채널의 오디오 신호와 상기 예측필터를 통해 예측된 오디오 신호(E)를 코딩하여 전송하는 단계와,(c) coding and transmitting the audio signal of the first channel and the audio signal E predicted through the prediction filter; (d)상기 스테레오 오디오 코딩된 신호 수신 시 상기 동일한 예측필터를 통해 상기 제1채널 신호로부터 예측신호를 생성하고, 이를 상기 예측 코딩된 신호(E)에 가산하여 원신호를 복원하는 단계(d) generating a prediction signal from the first channel signal through the same prediction filter upon receiving the stereo audio coded signal, and adding the prediction signal to the prediction coded signal E to restore the original signal 를 포함하는 예측필터를 이용한 채널간 스테레오 오디오 코딩 방법.Channel-to-channel stereo audio coding method using a prediction filter comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 예측 필터는, 두 오디오 채널간 주파수 성분의 교차상관을 이용하는 적응 필터 예측기를 사용하는 것을 특징으로 하는 예측필터를 이용한 채널간 스테레오 오디오 코딩 방법.The prediction filter is an inter-channel stereo audio coding method using a prediction filter, characterized in that for using an adaptive filter predictor that uses the cross-correlation of frequency components between two audio channels. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 예측 필터는, 주파수 영역에서 한 채널 신호의 일정 크기의 블록을 입력 블록으로 하는 경우 다른 채널 신호의 블록간 크기 차이의 합이 최소가 되도록 예측하는 N차 예측 필터로 구현되는 것을 특징으로 하는 예측필터를 이용한 채널간 스테레오 오디오 코딩 방법.The prediction filter is implemented as an N-th order prediction filter for predicting the sum of the difference between the block sizes of different channel signals to be minimum when the block having a predetermined size of one channel signal in the frequency domain is an input block. Channel-to-channel stereo audio coding using filters.
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