KR0124384B1 - Variable bit assigning device in audio - Google Patents
Variable bit assigning device in audioInfo
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Abstract
Description
제 1도는 종래의 가변비트할당 부호화방식에 의한 음의 소스에 따른 대역폭을 나타낸 그래프.1 is a graph showing bandwidth according to a sound source according to a conventional variable bit allocation coding scheme.
제 2도는 본 발명의 오디오 방송종류에 다른 가변비트 할당장치의 블럭구성도.2 is a block diagram of a variable bit allocation device according to the audio broadcasting type of the present invention.
제 3도는 제 2도에서 분할대역 필터군의 분할특성을 보인 대역폭 상태도.FIG. 3 is a bandwidth state diagram showing split characteristics of the split band filter group in FIG.
제 4도는 본 발명의 방송모드선택에 따른 가변적인 마스킹임계치의 예를 나타낸 그래프로서, (가)는 각 주파수대역에 대한 마스커, (나)는 모드 1에 해당하는 마스킹임계치곡선, (다)는 모드 2에 해당하는 마스킹임계치곡선, (라)는 모드 3에 해당하는 마스킹임계치곡선이다.4 is a graph showing an example of a variable masking threshold according to the broadcast mode selection of the present invention, (a) a masker for each frequency band, (b) a masking threshold curve corresponding to mode 1, and (c) Is a masking threshold curve corresponding to mode 2, and (d) is a masking threshold curve corresponding to mode 3.
제 5도는 본 발명에 의해 절약된 비트수에 따라 변화하는 버퍼의 데이타량을 나타낸 상태도.5 is a state diagram showing the amount of data in a buffer that changes according to the number of bits saved by the present invention.
제 6도는 본 발명에 의해 부호화된 오디오데이타의 프레임단위의 구성도.6 is a configuration diagram of a frame unit of audio data encoded according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10 : 분할대역 필터군 30 : 비트할당부10: split band filter group 30: bit allocation unit
20 : 고속푸리에변환 및 임계치산출부 40,50 : 양자화부,20: fast Fourier transform and threshold calculation unit 40,50: quantization unit,
60 : 버퍼 70 : 충만도계산부60: buffer 70: fullness calculation unit
80 : 다중화부.80: multiplexer.
본 발명은 오디오 방송종류에 따라 오디오데이타의 압축률과 비트가 할당되는 대역을 정하여 오디오데이타가 할당되는 비트수를 제한하고 남는 비트수만큼의 여분을 비디오데이타에 추가로 할당하여 비디오신호의 재생시 화질을 향상시킬 수 있도록 한 오디오 방송종류에 따른 가변비트 할당장치에 관한 것이다.According to the present invention, the compression rate of audio data and the band to which bits are allocated are limited according to the types of audio broadcasts, thereby limiting the number of bits to which audio data is allocated, and additionally assigning an extra amount of extra bits to video data, thereby reproducing video quality. The present invention relates to a variable bit allocation device according to one type of audio broadcasting.
일반적으로 인간의 청각특성은 약 20KHZ까지의 주파수성분을 가진 음파를 들을 수 있다. 이에 따라 컴팩트디스크플레이어(Compact Disk Player ; CDP)나 디지탈 오디오테이프(Digital Audio Tape : DAT) 레코더등과 같은 기존의 디지탈 오디오제품에서는 40KHZ이상의 샘플링주파수와 16비트의 해상도를 사용하여 아날로그 오디오신호를 샘플링한 후에 이를 부호화함으로써 디지탈 오디오신호로 변환하여 매체에 기록하거나 전송한다. 이와 같이 매체에 기록되어 있거나 전송되어 온 디지탈 오디오신호를 재생할 경우 아날로그방식에 비해 신호를 일그러짐없이 처리할 수 있는 동작범위인 96dB의 다이내믹레인지와 광대역의 오디오신호를 재생할 수 있다.In general, the human auditory characteristics can hear sound waves with frequency components up to about 20KH Z. As a result, existing digital audio products such as Compact Disk Player (CDP) or Digital Audio Tape (DAT) recorders can use analog audio signals using a sampling frequency of 40KH Z and 16-bit resolution. After sampling, it is encoded and converted to a digital audio signal for recording or transmission on a medium. When the digital audio signal recorded or transmitted on the medium is reproduced as described above, the audio signal of 96dB dynamic range and wideband can be reproduced, which is an operating range capable of processing the signal without distortion compared to the analog method.
그러나 샘플링된 디지탈 오디오신호를 기록 및 재생하거나 전송 및 수신하기 위해서는 채널당 700Kbps 이상이 소요되는데, 응용제품에 따라서는 이러한 소요데이타량이 과다하므로 디지탈방식을 제품에 실제로 적응하는데 있어서 어려움이 있다. 이러한 점을 해결하기 위하여 오디오신호의 음질을 그대로 유지하면서도 4배 이상으로 데아타의 압축을 수행하기 위한 여러가지 부호화방식이 제안되고 있으며, 그중의 하나가 가변비트할당 수호화방식이다.However, recording and reproducing or transmitting and receiving sampled digital audio signals requires 700 Kbps or more per channel. Depending on the application, the amount of data required is excessive, which makes it difficult to actually adapt the digital method to the product. In order to solve this problem, various coding schemes have been proposed for performing data compression more than four times while maintaining the sound quality of an audio signal. One of them is a variable bit allocation encryption scheme.
제 1도는 종래의 가변비트할당 부호화방식에 의한 음의 소스에 따른 대역폭을 나타낸 그래프로서, 음질의 비중과 소스에 따라 대역폭을 가변적으로 할당하고 있다. 이 그래프에 따르면, 사람의 음성에는 3.5KHZ까지의 주파수대역을 할당하고, AM 방송신호의 경우에는 7KHZ,FM 방송신호의 경우에는 15KHZ까지의 주파수 대역을 각각 할당해주며, 디지탈 오디오제품의 경우에는 고음질의 오디오신호의 재생을 위해 20KHZ의 대역을 보장해준다.FIG. 1 is a graph showing bandwidths of sound sources according to a conventional variable bit allocation coding scheme, and bandwidths are variably allocated according to specific gravity and sources of sound quality. According to this graph, the human speech is assigned the band to 3.5KH Z, and the case of AM broadcast signal in the case of Z 7KH, FM broadcast signal, it gives each allocated the bands to 15KH Z, Digital Audio Products In this case, the 20KH Z band is guaranteed for the reproduction of high quality audio signals.
이와 같이 비트할당이 되는 최종 주파수대역을 선택적으로 결정하고, 최종 주파수대역 이하로 비트할당을 할때 청각특성상 노이즈가 존재하더라도 인간이 감지할 수 없는 상한레벨인 마스킹임계치(Masking Threshold)를 산출한다. 그리고 디지탈 오디오신호를 양자화했을때 존재하는 노이즈가 마스킹임계치를 초과하지 않는 범위내에서 각 분할대역(subband)에 비트를 할당한다. 데이타비트할당방법은 임의의 수의 분할대역들의 마스커 대 노이즈 비율(Mask to Noise Ratio : MNR)을 계산하여 그들중에서 MNR 값이 가장 낮은 분할대역부터 비트를 할당하고, 다시 MNR을 계산하여 가장 낮은 분할대역을 찾아 그 분할대역에서 비트를 할당하는 식의 순회적인 방식으로 하는데, 이는 그 프레임에 할당된 비트가 모두 소모될때까지 계속된다. 이렇게 하여 각각의 분할대역에 할당하는 비트수를 결정하게 된다.As such, the final frequency band to be allocated is selectively determined, and when the bit is allocated below the final frequency band, a masking threshold, which is an upper limit level that is not detectable by humans even if noise is present due to auditory characteristics, is calculated. Bits are allocated to each subband within a range in which noise existing when quantizing the digital audio signal does not exceed the masking threshold. The data bit allocation method calculates a mask to noise ratio (MNR) of any number of divided bands, allocates bits from the divided band having the lowest MNR value among them, and calculates the MNR to obtain the lowest MNR. It is a traversal method of finding a divided band and allocating bits in the divided band, which continues until all the bits allocated to the frame are exhausted. In this way, the number of bits allocated to each divided band is determined.
오디오신호와 비디오신호를 압축하여 기록 및 재생하거나 전송 및 수신하는 시스템, 예를 들어 멀티미디어(Multimedia), 디지탈 VCR, 디지탈 방송시스템(Digital Broad-casting System ; DBS)의 경우에도 상기의 부호화방식에 의해 데이타를 압축하고 있다.이 경우 오디오신호에 비해 상당히 넓은 주파수대역을 비디오신호에 할당하게 된다. 그러나 비디오신호에 할당되는 주파수대역은 정해져 있으므로 매체에 기록되어 있거나 전송되어 온 디지탈 비디오신호를 재생할 경우 화질의 개선에 한계가 있었다.In the case of a system which compresses, records, reproduces, transmits, and receives audio and video signals, for example, multimedia, digital VCR, and digital broad-casting system (DBS), In this case, a much wider frequency band is allocated to the video signal than the audio signal. However, since the frequency band assigned to the video signal is determined, there is a limit to the improvement of the picture quality when the digital video signal recorded or transmitted on the medium is reproduced.
한편, 오디오신호에 있어서 요구되는 대역폭은 음의 종류에 따라 가변이 가능하다. 예를 들어 TV의 뉴스(News)에서 아나운서의 멘트는 고주파성분이 별로 존재하지 않고 고음질을 필요로 하지 않으므로 비트할 당시 비트가 할당되는 대역을 줄일 수 있다. 또, TV의 드라마중 연기자의 대사는 아나운서의 멘트보다는 고주파성분이 더 많이 존재하지만, 그다지 고음질을 필요로 하지 않으므로 아나운서의 멘트처럼 비트가 할당되는 대역을 제한할 수 있다. 음악의 경우에는 고음질을 필요로 하므로 기존과 같이 비트가 할당되는 대역을 넓게 설정한다. 이와 같이 하면 오디오신호의 종류와 음질의 비중에 따라 비트가 할당되는 대역을 적절히 줄일 수 있으므로 여기서 남는 비트 수만큼의 여분을 비디오신호에 더 할당할 수 있다.On the other hand, the bandwidth required for the audio signal can be varied according to the type of sound. For example, the announcement of the announcer in the news of the TV does not have high frequency components and does not require high sound quality, thereby reducing the band allocated to the bit at the time of beat. In addition, the actor's dialogue in the TV drama has more high frequency components than the announcement of the announcer, but since it does not require high sound quality, it is possible to limit the band to which the beat is allocated like the announcement of the announcer. In the case of music, high quality is required, so as in the past, the band to which the beat is allocated is set wide. In this way, the bandwidth to which bits are allocated can be appropriately reduced according to the type of audio signal and the specific gravity of sound quality, so that an extra portion of the number of bits remaining here can be allocated to the video signal.
따라서, 본 발명의 목적은 오디오방송의 종류와 음질의 비중에 따라 오디오데이타가 할당되는 비트수를 줄여 남는 비트수만큼의 여분을 비디오데이타에 추가로 할당함으로써 비디오신호의 재생시 화질을 향상시킬 수 있도록 한 오디오 방송종류에 따른 가변비트 할당장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the number of bits to which audio data is allocated according to the type of audio broadcasting and the specific gravity of sound quality, thereby improving the image quality of the video signal by additionally assigning an extra bit to the video data. The present invention provides a variable bit allocation device according to an audio broadcast type.
본 발명의 가변비트 할당장치는 샘플링된 오디오데이타를 소정갯수의 분할대역신호들로 나누는 분할대역필터군을 구비하고, 이 분할대역 필터군에는 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform, FFT) 및 임계치산출부가 연결된다. 상기 고속푸리에 변환 및 임계치산출부는 방송모드선택정보와 샘플링된 오디오데이타와 분할대역 필터군의 분할대역신호들을 입력받아 오디오데이타를 고속푸리에변환함으로써 스펙트럼 분석하여 청각 특성상 노이즈를 감지할 수 없는 마스킹임계치를 산출한다. 비트할당부는 방송모드선택정보에 따라 비트가 할당되는 비트를 계산하고, 제 1양자화부는 비트할당부의 출력에 따라 각 분할대역신호들을 양자화한다. 또한 제 2양자화부는 계산된 충만도에 따라 비디오데이타를 적용적으로 양자화하고, 상기 제 2양자화부에 연결된 버퍼는 가변적인 비율로 입력되는 비디오데이타를 저장하였다가 고정적인 비율로 출력하게 된다. 상기 제 2양자화부와 버퍼사이에 연결된 충만도계산부는 방송모드선택정보에 따라 버퍼에 데이타가 저장된 정도인 충만도를 계산하여 제 2양자화부로 인가한다. 다중화부는 방송모드선택정보와 상기 비트할당부의 출력신호에 따라 제 1양자화부에서 출력된 오디오데이타와 버퍼에서 출력된 비디오데이타를 적절한 형태의 데이타포맷으로 다중화하여 출력하게 된다.The variable bit allocation apparatus of the present invention includes a split band filter group for dividing the sampled audio data into a predetermined number of split band signals, and the split band filter group includes a fast Fourier transform (FFT) and a threshold calculation unit. Connected. The fast Fourier transform and threshold calculation unit receives broadcasting mode selection information, sampled audio data, and divided band signals of the divided band filter group, and performs fast spectrum Fourier transform on the audio data to perform spectrum analysis to detect noise due to auditory characteristics. Calculate. The bit allocator calculates bits to which bits are allocated according to broadcast mode selection information, and the first quantization unit quantizes each divided band signal according to the output of the bit allocator. In addition, the second quantization unit quantizes the video data according to the calculated fullness, and the buffer connected to the second quantization unit stores the video data input at a variable ratio and outputs it at a fixed ratio. The fullness calculator connected between the second quantizer and the buffer calculates the fullness, which is a degree of data stored in the buffer, according to the broadcast mode selection information, and applies it to the second quantizer. The multiplexer multiplexes the audio data output from the first quantizer and the video data output from the buffer according to the broadcast mode selection information and the output signal of the bit assignment unit into an appropriate data format.
이하, 첨부된 제2도 내지 제 6도를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6 as follows.
제 2도는 본 발명의 오디오 방송종류에 따른 가변비트 할당장치의 블럭구성도이다. 제 2도에 도시되어 있듯이 본 발명의 가변비트 할당장치는 샘플링된 오디오데이타를 N개의 분할대역신호들로 나누는 분할대역 필터군(10)을 구비하고 있다. 이 분할대역 필터군(10)의 출력된에는 고속푸리에변환 및 임계치산출부(20)와 제 1양자화부(40)가 연결된다. 상기 고속푸리에변환 및 임계치산출부(20)는 방송모드선택정보와 원래의 샘플링된 오디오데이타와 분할대역 필터군(10)에서 출력된 분할대역신호들을 입력받아 오디오데이타를 고속푸리에변환함으로써 스펙트럼 분석하여 청각특성상 노이즈를 감지할 수 없는 마스킹임계를 산출한다. 상기 고속푸리에변환 및 임계치산출부(20)에는 비트할당부(30)가 연결되는데 , 상기 비트할당부(30)는 방송모드선택정보에 따라 분할대역 필터군(10)에서 나누어진 각 분할대역에 대해 고속푸리에변환 및 임계치산출부(20)에서 출력되는 마스킹임계치를 양자화 노이즈가 가능한한 초과하지 않도록 데이티비트를 할당한다. 상기 비트할당부(30)의 출력은 제 1양자화부(40)와 다중화부(80)에 인가되고, 상기 제 1양자화부(40)는 비트할당부(30)에서 할당된 비트를 이용하여 분할대역 필터군(10)에서 출력되는 분할대역신호들을 양자화한다. 한편, 본 발명의 가변비트 할당장치는 충만도계산부(70)에서 출력된 충만도에 따라 비디오데이타를 적응적으로 양자화하는 제 2양자화부(50)를 구비하고 있다. 상기 제 2양자화부(50)의 출력단에는 버퍼(60)가 연결되어, 제 2양장화부(50)로부터 가변적인 비율로 입력되는 비디오데이타를 저장하였다가 고정적인 비율로 출력하게 된다. 상기 버퍼(60)와 제 2양자화부(50)사이에 연결된 충만도계산부(70)는 방송모드선택정보와 버퍼(60)의 출력신호를 입력받아 버퍼에 데이타가 저장된 정도인 충만도를 계산하여 상기 제 2양자화부(50)로 출력한다. 또한 본 발명의 장치는 방송모드선택정보와 상기 비트할당부(30)의 출력신호에 따라 제 1양자화부(40)에서 출력된 오디오데이타와 버퍼(60)에서 출력된 비디오데이타를 적절한 형태의 데이타포맷으로 다중화하여 출력하는 다중화부(80)도 구비하고 있다.2 is a block diagram of a variable bit allocation apparatus according to the type of audio broadcasting of the present invention. As shown in FIG. 2, the variable bit allocation apparatus of the present invention includes a divided band filter group 10 for dividing the sampled audio data into N divided band signals. A fast Fourier transform and threshold calculation unit 20 and a first quantizer 40 are connected to the output of the split band filter group 10. The fast Fourier transform and threshold calculation unit 20 receives the broadcast mode selection information, the original sampled audio data, and the divided band signals output from the split band filter group 10, and performs spectral analysis by fast Fourier transforming the audio data. Calculate a masking threshold that cannot detect noise due to auditory characteristics. A bit allocator 30 is connected to the fast Fourier transform and threshold calculating unit 20. The bit allocator 30 is assigned to each divided band divided by the divided band filter group 10 according to broadcast mode selection information. On the other hand, the data bits are allocated such that the masking threshold value output from the fast Fourier transform and threshold calculation unit 20 does not exceed the quantization noise as much as possible. The output of the bit allocator 30 is applied to the first quantizer 40 and the multiplexer 80, and the first quantizer 40 is divided using the bits allocated by the bit allocator 30. The divided band signals output from the band filter group 10 are quantized. On the other hand, the variable bit allocation apparatus of the present invention includes a second quantizer 50 for adaptively quantizing the video data according to the fullness output from the fullness calculator 70. A buffer 60 is connected to the output terminal of the second quantizer 50 to store video data input at a variable rate from the second quantizer 50 and output the same at a fixed ratio. The fullness calculator 70 connected between the buffer 60 and the second quantizer 50 receives the broadcast mode selection information and the output signal of the buffer 60 to calculate the fullness which is the data stored in the buffer. And output to the second quantization unit 50. In addition, the apparatus of the present invention is suitable for the audio data output from the first quantizer 40 and the video data output from the buffer 60 according to the broadcast mode selection information and the output signal of the bit allocation unit 30. Also provided with a multiplexer 80 for multiplexing and outputting in a format.
상기와 같이 구성된 본 발명의 오디오 방송종류에 따른 가변비트 할당장치의 동작을 제 3도 내지 제 6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the variable bit allocation apparatus according to the type of audio broadcasting of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 to 6 as follows.
매체에 기록 또는 전송하기 위한 아날로그 오디오신호가 가변비트 할당방식의 부호화장치로 입력되면, 이 아날로그 오디오신호는 소정의 샘플링주파수(Fs)로 샘플링되어 디지탈 오디오신호로 변환된 후, 분할대역 필터군(10)과 고속푸리에변환 및 임계치산출부(20)로 각각 인가된다. 분할대역 필터군(20)에서는 입력된 디지탈 오디오신호를 소정갯수 (N)의 분할대역신호들로 나눈다. 이때 각 분할대역폭은 기존의 MPEG(Moving Picture Expert Group) 알고리즘에서는 일정하게 설정하나, 본발명에서는 제한을 두지 않는다.When an analog audio signal for recording or transmitting to a medium is input to a coding apparatus of a variable bit allocation method, the analog audio signal is sampled at a predetermined sampling frequency (Fs), converted into a digital audio signal, and then divided into a split band filter group ( 10) and fast Fourier transform and threshold calculation unit 20, respectively. In the split band filter group 20, the input digital audio signal is divided into a predetermined number N of split band signals. At this time, each divided bandwidth is set constant in the existing Moving Picture Expert Group (MPEG) algorithm, but the present invention is not limited.
제 3도는 상기 분할대역 필터군의 분할특성을 보인 대역폭 상태도로서, 본 발명의 방송모드선택에 따른 가변적인 대역폭의 할당예를 나타낸 것이다. 제 3도의 예에서는 3개의 방송모드를 정하여 각각의 모드에 대한 대역폭을 할당하였으나, 본 발명에서의 방송모드수는 임의의 갯수로 설정할 수 있다. 모드 1에서는 뉴스중 아나운서의 멘트에 해당하는 대역폭을 나타내었다. 모드 2에서는 드라마중 연기자의 대사에 해당하는 대역폭을 나타냈으며, 모드 3에서는 음악에 해당하는 대역폭을 나타내었다. 여기서, 각각의 대역폭은 분할대역 단위로 정해지며, 비트할당시 비트가 할당되는 분할대역들을 나타낸다.3 is a bandwidth state diagram showing the split characteristics of the divided band filter group, and shows an example of variable bandwidth allocation according to the broadcast mode selection of the present invention. In the example of FIG. 3, three broadcast modes are defined to allocate bandwidth for each mode, but the number of broadcast modes in the present invention can be set to any number. Mode 1 shows the bandwidth corresponding to the announcement of the announcer in the news. Mode 2 shows the bandwidth corresponding to the actor's dialogue in the drama, and Mode 3 shows the bandwidth corresponding to the music. Here, each bandwidth is determined in division band units, and represents the division bands to which bits are allocated when bit allocation.
상기 분할대역 필터군(10)에서 출력된 분할대역싱호들은 고속푸리에변환 및 임계치산출부(20)와 제 1양자화부(40)로 각각 인가된다. 고속푸리에변환 및 임계치산출부(20)는 원래의 샘플링된 오디오데이타와 상기 분할대역신호들을 입력받아 고속푸리변환에 의한 스펙트럼분석을 수행하고 방송모드선택정보와 인간의 청각특성에 관한 데이타를 이용하여 청각특성상 노이즈가 존재하더라도 인간이 감지할 수 없는 상한레벨인 마스킹임계치를 산출한다. 여기서, 상기 방송모드선택정보는 제 3도의 예에서와 같이 임의로 설정된 오디오방송모드에 관한 정보로서, 본 발명의 부호화장치에 포함된 제어부에서 주게 된다.The split band singular codes output from the split band filter group 10 are applied to the fast Fourier transform and the threshold calculator 20 and the first quantizer 40, respectively. The fast Fourier transform and threshold calculation unit 20 receives the original sampled audio data and the divided band signals, performs spectrum analysis by fast Fourier transform, and uses broadcast mode selection information and human auditory characteristics. The masking threshold, which is the upper limit level that humans cannot detect, even if noise is present due to auditory characteristics, is calculated. Here, the broadcast mode selection information is information about an audio broadcast mode arbitrarily set as in the example of FIG. 3 and is provided by a control unit included in the encoding apparatus of the present invention.
제 4도는 본발명의 방송모드선택에 따른 각 주파수대역의 가변적인 마스킹임계치의 예를 나타낸 그래프이다. 제 4도의 (가)는 분할대역 필터군의 특성과 스펙트럴라인(Spectral line)의 각 주파수대역에 대한 마스커(Masker)를 도시한 것이다. 여기서, 마스커라는 용어는 MPEG 에서 표현하는 것과 같은 것으로, MPEG 에서 제안한 방식으로 계산하여 구한다. 제 4도의 (나)-(라)는 본 발명의 방송모드선택에 따른 마스킹임계치곡선을 나타낸 것으로, (나)는 제 3도에서 모드 1에 해당하는 마스킹임계치곡선이고, (다)는 모드2, (라)는 모드 3에 해당하는 마스킹임계치곡선이다.4 is a graph showing an example of a variable masking threshold of each frequency band according to the broadcast mode selection of the present invention. (A) of FIG. 4 shows the characteristics of the divided band filter group and a masker for each frequency band of the spectral line. Here, the term "mask" is the same as that expressed in MPEG, and is calculated by the method proposed by MPEG. (B)-(d) of FIG. 4 shows a masking threshold curve according to the broadcast mode selection of the present invention, (b) is a masking threshold curve corresponding to mode 1 in FIG. 3, and (c) is mode 2 , (D) is a masking threshold curve corresponding to mode 3.
제 4도에 도시한 바와 같이, 마스킹임계치의 계산은 방송모드에 따라, 즉 비트할당이 되는 분할대역을 제한함에 따라 마찬가지로 제한을 받아야 한다. 마스커에 의한 마스킹임계치 계산에 있어서 고려되는 마스커는 비트할당되는 분할대역들안에 존재하는 것들이어야 한다. 이와 같이 제한을 두지 않고 전체 분할대역에 걸쳐 마스커를 고려하게 되면, 실제로 전송되지 않은 분할대역의 마스커에 의해 전체 마스킹임계치가 영향을 받게 되므로 MNR을 계산할때 잘못된 MNR값이 산출되어 결과적으로 잘못된 비트할당을 하게 된다.As shown in FIG. 4, the calculation of the masking threshold should be similarly restricted according to the broadcast mode, i.e., by limiting the divided band for bit allocation. The maskers considered in the masking threshold calculation by the masker should be those present in the divided bands to which the bits are allocated. If the masker is considered over the entire divided band without such limitation, the total masking threshold is affected by the masker of the split band that is not actually transmitted, and thus an incorrect MNR value is calculated when calculating the MNR. Bit allocation is performed.
상기 고속푸리에변환 및 임계치산출부(20)에서 계산된 마스킹임계치는 비트할당부(30)로 인가되는데, 상기 비트할당부(30)는 제어부로부터 인가된 방송모드선택정보를 참조하여, 양자화했을때 존재하는 노이즈가 상기 마스킹임계치를 초과하지 않는 범위내에서 각 분할대역에 할당되는 비트를 계산한다. 제 1양자화부(40)는 비트할당부(30)에서 제공되는 각 분할대역마다 할당된 비트수를 이용하여 분할대역 필터군(10)에서 출력되는 각 주파수대역의 오디오신호, 즉 분할대역신호들을 양자화한다. 양자화된 오디오신호는 다중화부(80)로 공급된다.The masking threshold calculated by the fast Fourier transform and threshold calculation unit 20 is applied to the bit allocator 30. When the bit allocator 30 is quantized with reference to broadcast mode selection information applied from the control unit, The bits allocated to each divided band are calculated within the range in which the existing noise does not exceed the masking threshold. The first quantizer 40 uses the number of bits allocated to each divided band provided by the bit allocator 30 to output audio signals of the frequency bands output from the divided band filter group 10, that is, divided band signals. Quantize. The quantized audio signal is supplied to the multiplexer 80.
한편, 매체에 기록 또는 전송하기 위한 아날로그 비디오신호는 오디오신호와 마찬가지로 샘플링되어 디지탈 비디오신호로 변환된 후, 임의의 방식으로 코딩하여 제 2양자화부(50)로 인가된다. 상기 제 2양자화부(50)는 충만도계산부(70)로부터 인가된 버퍼의 충만도에 따라 입력된 비디오신호를 적응적으로 양자화하여 버퍼(60)로 출력한다. 버퍼(60)는 제 2양자화부(50)로부터 가변적인 비율로 입력되는 비디오데이타를 저장하였다가 고정적인 비율로 출력하는 저장수단이다. 상기 버퍼(60)와 제 2양자화부(50)사이에 연결된 충만도 계산부(70)는 이러한 비트할당에 필요한 정보를 제공하는 역할을 한다. 이를 위해 충만도계산부(70)는 제어부로부터 인가된 방송모드선택정보와 버퍼(60)의 출력신호를 입력받아 비디오데이타가 버퍼에 저장된 정도인 버퍼충만도를 계산한다. 아울러 계산된 값을 제 2양자화부(50)로 공급함으로써 상기 충만도에 따라 양자화가 적응적으로 이루어지도록 한다.On the other hand, the analog video signal for recording or transmitting to the medium, like the audio signal is sampled and converted into a digital video signal, coded in any manner and applied to the second quantizer 50. The second quantizer 50 adaptively quantizes the input video signal according to the fullness of the buffer applied from the fullness calculator 70 and outputs the video signal to the buffer 60. The buffer 60 is a storage means for storing the video data input at a variable rate from the second quantizer 50 and outputting at a fixed rate. The fullness calculator 70 connected between the buffer 60 and the second quantizer 50 serves to provide information necessary for such bit allocation. To this end, the fullness calculation unit 70 receives the broadcast mode selection information and the output signal of the buffer 60 from the control unit and calculates the buffer fullness which is the degree of video data stored in the buffer. In addition, the calculated value is supplied to the second quantization unit 50 so that quantization is adaptively performed according to the fullness.
제 5도는 본 발명의 오디오신호의 방송모드선택에 의한 가변비트 할당방법의 적용에 의해 절약된 비트수에 따라 변환하는 버퍼의 데이타량을 나타낸 것이다. 전술된 바와 같이, 방송모드에 따라 비트가 할당되지 않는 분할대역들을 정하고, 그에 따라 절약되는 비트의 양에 따라 프레임당 할당되는 비트수가 정해지게 된다. 이와 같이 절약되는 비트의 양에 따라 플레임당 할당되는 비트수가 정해지게 된다. 이와 같이 절약되는 비트량을 제 5도에서는 M(모드에 따라 달라짐)으로 표시하였다. 제 5도에서 A영역과 B영역은 실제로 버퍼에 저장된 비디오 비트스트림 (Bit stream)이다. 방송모드에 따라 비트가 할당되는 분할대역을 가변적으로 제한하면, 여기서 절약된 비트수만큼의 오디오신호대역을 비디오신호대역으로 할당할 수 있게 된다. 그러므로 상기 충만도계산부(70)에서 실제로 적용되는 버퍼의 충만도, 즉 가상(Virtual) 버퍼충만도를 계산하게 된다. 이때 가상 버퍼충만도 B'는 C'-M이 된다.5 shows the data amount of a buffer to be converted according to the number of bits saved by the application of the variable bit allocation method by selecting the broadcast mode of the audio signal of the present invention. As described above, the divided bands to which bits are not allocated are determined according to the broadcast mode, and accordingly, the number of bits allocated per frame is determined according to the amount of bits to be saved. The amount of bits saved in this way determines the number of bits allocated per frame. The amount of bits thus saved is denoted by M (depending on the mode) in FIG. In FIG. 5, areas A and B are actually video bit streams stored in a buffer. If the divided band to which bits are allocated in accordance with the broadcast mode is variably limited, an audio signal band corresponding to the number of bits saved can be allocated to the video signal band. Therefore, the fullness of the buffer actually applied in the fullness calculator 70, that is, the virtual buffer fullness is calculated. At this time, the virtual buffer fullness B 'becomes C'-M.
다중화부(80)에서는 상기 제 1양자화부(50)에서 출력된 오디오데이타와 버퍼(60)에서 출력된 비디오데이타를 적절한 형태의 데이타포맷으로 다중화하여 전송하게 된다. 이때 상기 오디오데이타의 1프레임당 길이는 방송모드에 따라 변하므로 전송되는 비디오데이타량도 이와 마찬가지로 변하게 된다. 그러므로 다중화부(80)는 제어부로부터 인가된 방송모드선택정보와 상기 비트할당부(30)의 비트할당정보와 오디오데이타와 비디오데이타의 비트스트림을 다중화하여 고정된 길이의 다중화된 데이타를 출력하게 된다.The multiplexer 80 multiplexes the audio data output from the first quantizer 50 and the video data output from the buffer 60 into a data format of an appropriate type. In this case, since the length of one frame of the audio data varies depending on the broadcasting mode, the amount of video data transmitted is similarly changed. Therefore, the multiplexer 80 multiplexes the broadcast mode selection information applied from the control unit, the bit allocation information of the bit allocation unit 30, the bit streams of the audio data and the video data, and outputs the multiplexed data having a fixed length. .
제 6도는 본 발명의 장치에 의해 부호화된 오디오데이타의 프레임단위의 구성도이다. 1프레임은 헤더와, 각 주파수대역의 비트정보를 나타내는 ALLOC(Allocation)와, 스케일팩터(Scale Factor)와, 해당 주파수대역의 오디오데이타인 샘플(Sample)과, 부가정보인 ANC로 구성된다. 상기 1프레임의 헤더(Header)부분에는 방송모드선택정보를 부여하여 이 오디오데이타를 복호화장치에서 제대로 복호화할 수 있도록 하였다. 이때 예를 들어 2비트정보를 사용하면 최대 4개의 방송모드를 정할 수 있다. 제 6도에 도시된 바와 같이 1프레임의 헤더부분은 고정되지만, 나머지 부분은 방송모드에 따라 변하므로 1프레임의 길이도 변하게 된다.6 is a configuration diagram of a frame unit of audio data encoded by the apparatus of the present invention. One frame includes a header, an ALLOC (Allocation) indicating bit information of each frequency band, a scale factor, a sample (Sample), which is audio data of the frequency band, and an ANC, which is additional information. Broadcast mode selection information is assigned to a header of one frame so that the audio data can be properly decoded by the decoding apparatus. In this case, for example, up to four broadcast modes can be determined by using 2-bit information. As shown in FIG. 6, the header portion of one frame is fixed, but the remaining portion varies depending on the broadcast mode, so the length of one frame also changes.
이상에서와 같이 본 발명은 오디오신호를 부호화할때 오디오방송의 종류와 음질의 비중에 따라 오디오데이타의 압축률과 데이타가 할당되는 비트수를 가변시켜 비트수를 절약하고, 비디오신호를 부호화할때 상기 절약된 비트수만큼의 여분을 비디오데이타에 추가로 할당하므로 비디오신호의 재생시 화질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention saves the number of bits by varying the compression rate of audio data and the number of bits to which data is allocated according to the type of audio broadcasting and the specific gravity of sound quality when encoding an audio signal. Since an extra amount of spare bits is allocated to the video data, the picture quality can be improved when the video signal is reproduced.
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019930020211A KR0124384B1 (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Variable bit assigning device in audio |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1019930020211A KR0124384B1 (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Variable bit assigning device in audio |
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Family Applications (1)
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KR1019930020211A KR0124384B1 (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Variable bit assigning device in audio |
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-
1993
- 1993-09-28 KR KR1019930020211A patent/KR0124384B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR950010398A (en) | 1995-04-28 |
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