KR0138115B1 - 디지탈 신호 처리 장치 - Google Patents

디지탈 신호 처리 장치

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KR0138115B1
KR0138115B1 KR1019890003093A KR890003093A KR0138115B1 KR 0138115 B1 KR0138115 B1 KR 0138115B1 KR 1019890003093 A KR1019890003093 A KR 1019890003093A KR 890003093 A KR890003093 A KR 890003093A KR 0138115 B1 KR0138115 B1 KR 0138115B1
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Abstract

내용 없음

Description

디지탈 신호 처리 장치
제 1 도는 본 발명에 따른 디지탈 신호 처리 장치의 제 1 실시예를 도시하는 블록도.
제 2 도는 본 발명의 제 2 의 실시예를 도시하는 블록도.
제 3 도는 본 발명의 실시예를 도시하는 블록도.
제 4 도는 본 발명의 제 4 의 실시예를 도시하는 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101:선택적 예측 필터103:예측 필터 선택기
105:선형 예측 분석기108:재양자화기
109, 120:역재양자화기
본 발명은 디지탈 신호 처리 장치에 관한 것으로, 특히 오디오 신호 등을 고품질로 기록, 재생, 전송하는데 아주 적합한 예측 부호화 방법을 이용한 티지탈 신호 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 적응 예측 부호화(adaptive predictive Coding: Apc)방법을 이용한 디지탈 신호 처리 장치가 알려져 있다. 피드포워드(feed-forward)형 예측 부호화 장치에서는 입력 신호와 그 입력 신호가 공급되는 적응 예측 필터의 출력 신호와의 차인 최적 예측 잔차(殘差) 신호를 구한다. 한편, 피드백(feed-back)형 예측 부호화 장치에서는 입력 신호와 적응 예측 필터의 출력 신호와의 차인 최적 예측 잔차 신호를 구함과 동시에 이 최적 예측 잔차 신호화 적응 예측 필터의 출력 신호와의 합이 이 예측 필터의 입력 신호로서 공급된다.
그 어느 형에 있어서도 적응 예측 필터는 소정 기간에 입력 신호의 스펙트럼 형상에 따라 그 특성이 변화되도록 적응되며, 그 필터 특성을 나타내는 파라미터들은 최적 예측 잔차 신호 또는 그것이 재양자화된 신호와 더불어 전송된다.
따라서, 필터 특성을 나타내는 파라미터 양 만큼 전송 정보량이 많아져, 전송 효율이 저하된다고 하는 문제가 있었다.
이 문제를 해결하기 위해서 미리 정해진 서로 다른 특성을 갖는 복수의 예측 필터를 마련해서 그 중 최적 예측 필터를 선택하도록 한 소위 선택적 예측 부호화 장치가 제안되고 있다. 이 경우, 예측 필터의 선택 신호를 전술한 필터 특성을 나타내는 파라미터를 대신해서 전송하면 그 양 만큼 전송 효율이 개선된다.
그런데, 선택적 예측 필터를 사용하는 경우에 있어서는 적응적 예측 필터를 사용하는 경우에 비해서 전송 신호를 부호한 결과 얻어지는 음성 신호의 음질이 열화된다고 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결한 개선된 디지탈 신호 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 주된 목적은 높은 전송 효율로 음질의 열화를 미연에 방지할 수 있는 디지탈 신호 처리 장치를 제공하는데 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 디지탈 신호 처리 장치의 실시예를 설명한다.
우선, 제1도에 있어서 피드포워드형 디지탈 신호 처리 장치(100)는 선택적 예측 필터(101) 및 적응적 예측 필터(102)를 사용하도록 구성되어 있다.
즉, 입력 디지탈 신호(S1)는 예측 필터 선택기(103)에 공급되어, 선택적 예측 필터(101)를 구성하는 복수의 예측 필터 중 하나를 선택하기 위한 선택 신호(SN)가 획득된다.
선택적 예측 필터(101)는 해당 선택 신호(SN)에 따라 선택적 예측 필터(101)를 구성하는 복수의 예측 필터들 중 한 예측 필터가 선택되도록 적응되며, 이에 따라 감산기(104)를 통해 예측 잔차 신호(SZ1)가 획득된다.
선형 예측 분석기(105)는 해당 예측 잔차 신호(SZ1)를 수신함에 따라 적용적 예측 필터(102)의 필터특성을 변화시키는 파라비터 신호 (Sp)를 출력한다.
적응적 예측 필터(102)는 파라미터 신호(Sp)에 따라 그 필터 특성을 변화시키며, 그 결과 입력 디지탈 신호(S1)의 스펙트럼의 형상에 따라 최적화된 최적 예측 잔차 신호(SZ2)가 감산기(106)를 통해 얻어지도록 구성되어 있다.
또한, 디지탈 신호 처리 장치(100)에 있어서는, 최적 예측 잔차 신호(SZ2)가 감산기(107) 및 재양자화기(108)를 거쳐서 소정 비트양의 전송 신호(SL1)로 재양자화 된다.
또, 전송 신호(SL1)는 재양자화기(108)에 대한 역특성을 갖는 역재양자화기(109)를 거쳐서 감산기(110)에 제공되며, 또한 재양자화기(108)의 입력 신호가 감산기(110)에 제공된다.
또한, 선택적 예측 필터(101)와 동일 특성의 선택적 예측 필터(111)와, 적응적 예측 필터(102)와 동일 특성의 적응적 예측 필터(112)가 설치되어, 감산기(110)에서 얻어지는 차신호(SZ3)는 감산기(113) 및 적응적 예측 필터(112)에 제공된다.
적응적 예측 필터(112)는 그 출력 신호를 가산기(114)를 거쳐서 감산기(107)에 출력함과 동시에, 차신호(SZ3)가 입력되는 감산기(113), 선택적 예측 필터(111), 및 가산기(114)를 거쳐서 감산기(107)에 출력하도록 구성되어 있다.
이같이 해서 선택적 예측 필터(111), 적응적 예측필터(112), 감산기(113) 및 가산기(114)는 입력 디지탈 신호(S1)로부터 최적 예측 잔차 신호 (SZ2)를 추출하는 선택적 예측 필터(101) 및 적응적 예측 필터(102)와 동일한 특성을 갖는 필터를 구성하도록 되있다.
이같이 하면, 재양자화기(108)을 거쳐서 얻어지는 전송 신호(SL1)에 있어서는 최적 예측 잔차 신호(SZ2)를 최적화할 수 있기 때문에, 음질의 열화를 초래하지 않으면서 압축되어 높은 전송 효율로 전송될 수 있다.
한편, 수신된 전송 신호(SL1)는 역재양자화기(120)에 공급되며, 재양자화기(108)에 의해 재양자화되는 신호는 역양자화기(109)와 같은 동작을 통해 원래의 범위의 신호로 되돌려진다. 또한, 이 신호는 가산기(125)를 통과함으로써 인코더의 입력 신호(S1)와 유사한 출력 신호 (S1)가 얻어지며, 이 신호(S1)는 인코더의 선택적 예측 필터(111), 적응적 예측 필터(112), 감산기(113), 가산기(114)와 마찬가지로 구성된 선택적 예측 필터(121), 적응적 예측 필터(122), 감산기 (123), 가산기(124)를 거쳐서 가산기(125)에 공급됨으로써 디코딩 처리가 행해진다. 선택적 예측 필터(121) 및 적응적 예측 필터(122)의 전환은 수신된 선택 신호(SN) 및 파라미터 신호(Sp)에 따라 실행된다.
또 상술의 선택적 예측 필터(101),(111),(121), 적응적 예측 필터(102),(112),(122)의 전환, 및 재양자화기(108), 역재양자화기(109),(120)의 범위의 전환은 소정 수의 샘플로 구성된 블록 단위로 행해질 수 있다.
전술의 구성에 의하면, 선택적 필터(101)의 필터 수를 이전보다 적게 할 수 있으며, 적응적 예측 필터(102)의 입력이 잔차 신호(SZ1)이기 때문에, 적응적 예측 필터(102)의 필터를 구성하는 차수(필터를 구성하는 지연선의 탭의 수)를 상당히 크게 줄일 수 있다. 따라서, 선택 신호(SN)와 파라미터 신호(SP)의 데이터 양을 적응적 예측 필터 만을 사용한 경우에 비해서 매우 작게 할 수 있으며, 이들 데이터를 종래와 동일한 양으로 사용한 격우에는 신호의 전송 특성을 매우 향상시킬 수 있다.
실험에 의하면 4 차의 적응적 예측 필터만을 이용하여 각각 각 차수의 파라미터를 16 비트, 8 비트, 8 비트, 8비트로 전송한 경우, 음성 신호중 자음을 완전히 복호하는 것이 곤란했었다.
이에 대해서, 적응 예측 필터에 부가적으로, 1개의 예측 필터로 구성된 선택적 예측 필터를 사용하여 해당 예측 필터를 거쳐서 얻어지는 잔차 신호와 해당 예측 필터를 우회해서 얻어지는 잔차 신호(이 경우 입력 디지탈 신호(S1)로 된다)와의 사이에서 전환해서 예측 잔차 신호(SZ3)를 얻도록 한 경우, 선택 신호(SN)로서 1 비트만 여분으로 전송하는 것 만으로 음성 신호를 완전히 복호할 수 있었다.
제 2 도를 참조하여 제 2 실시예를 설명한다. 피드포워드형 디지탈 신호 처리 장치(100')의 경우에는, 입력 디지탈 신호((S1)를 우선 적응적 예측 필터(102)에 제공하며, 그 결과 얻어지는 예측 잔차 신호(S'Z1)를 선택적 예측 필터(101)에 입력해서 최적 예측 잔차 신호(S'Z2)를 얻도록 구성한 것이다.
따라서, 선택적 예측 필터(101), (111) 및 (121)과 적응적 예측 필터(102),(112), (122)가 제 1 실시예의 경우와는 반대로 서로 대체되게 구성되어 있다.
제 2 실시예에 의하면, 제 1 실시예의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 실시예에 있어서는 적응 예측 필터(161)와 선택적 예측 필터(112)를 서로 교체하여도 된다.
제 3 도를 참조하여 제 3 실시예를 설명한다. 피드백형 디지탈 신호 처리 장치(200)에 있어서, 입력 디지탈 신호(S1)가 예측 필터 선택기(203)에 공급되어, 선택적 예측 필터(201), (211)을 구성하는 복수의 예측 필터들 중 하나를 선택하기 위한 선택 신호(SN)를 얻는다.
선택적 예측 필터(201)는 선택 신호(SN)에 따라 상기 선택적 예측 필터(201)를 구성하는 복수의 예측 필터의 전환을 수행하며, 이것에 의해 감산기(204)를 통과한 예측 잔차 신호(SZ1)가 얻어진다.
선형 예측 분석기(205)는 예측 잔차 신호(SZ1)를 수신함에 따라 적응적 예측 필터(212)의 필터 특성을 전화하는 파라미터 신호(SP)를 출력한다.
한편, 입력 신호(S1)는 감산기(207)를 통과하며, 후술하는 피드백형인 예측 필터의 출력이 감산됨으로써 최적 예측 잔차 신호(SZ4)를 얻을 수 있다.
또한, 최적 예측 잔차 신호(SZ4)는 재양자화기(208)를 거쳐서 소정 비트양의 전송 신호(SL1)로 재양자화 된다.
전송 신호(SL1)는 역재양자화기(209)와 가산기(210)를 거쳐서 선택적 예측 필터(211)에 공급된다. 이 선택적 예측 필터(211)에서는 상기 선택 예측 필터를 구성하는 복수의 예측 필터의 전환이 선택 신호(SN)에 따라 수행되며, 가산기(210)의 출력이 공급되는 감산기(213)를 통해 예측 잔차 신호(SZ5)가 얻어진다.
이 예측 잔차 신호(SZ5)는 적응적 예측 필터(212)에 공급되고, 적응적 예측 필터(212)는 파라미터 신호(SP)에 따라 그 필터 특성을 변화시킨다. 이 필터(212)의 출력은 가산기(214)에서 선택적 예측 필터(211)의 출력과 가산되며, 그 합이 감산기(207)에 공급됨으로써, 입력 신호(S1)의 스펙트럼의 형상에 따라 최적화된 최적 예측 잔차 신호(SZ4)를 얻을 수 있다. 또한, 가산기(214)의 출력은 가산기(210)에 피드백 된다.
한편, 수신된 전송 신호(SL1)는 역재양자화기(220)에 공급되며, 재양자화기(208)에 의해 재양자화되는 신호는 역재양자화기(209)에서 수행되는 것과 동일한 처리를 통하여 원래의 범위의 신호로 되돌아간다. 또한, 신호는 가산기(225)를 거쳐서 적응적 예측 필터(222)의 출력과 가산되고, 또한 그 합은 가산기(226)를 거쳐서 선택적 예측 필터(221)의 출력과 가산되어, 인코더에 입력된 입력 신호(S1)와 같은 출력신호(S1)를 얻을 수 있다.
이 적응적 예측 필터(222) 및 선택적 예측 필터(221)는 수신된 파라미터 신호(SP) 및 선택 신호(SN)에 따라 각각 전환된다.
상기 실시예에 있어서도 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 4 도를 참조해서 제 4 실시예를 설명한다. 피드백형 디지탈 신호 처리장치(220')에 있어서, 입력 디지탈 신호(S1)는 선형 예측 분석기(205)로 전달되어, 적응적 예측 필터(202), (212)의 필터 특성을 전화하는 파라미터 신호(SP)가 얻어진다.
적응적 예측 필터(202)는 파라미터 신호(SP)에 따라 그 필터 특성을 변화시키며, 감산기(204)를 거쳐 예측 잔차 신호((S'Z1)를 수신함에 따라 선택적 예측 필터(211)를 구성하는 복수의 예측 필터 중 하나를 선택하기 위한 선택 신호((SN)를 제공한다.
본 실시예에서의 선택적 예측 필터(211)와 적응적예측필터(212)는 제 3 실시예와 비교해서 서로 바뀌어 구성되어 있다.
또한, 본 실시예에서도 제 1, 제2, 제 3 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 3 및 제 4 실시예에 있어서 적응적 예측 필터(212)와 선택적 예측 필터(211)는 서로 교체될 수도 있다.
또, 전술한 선택적 예측 필터(111)와 적응적 예측 필터(122)의 특성과, 선택적 예측 필터(101)와 적응적 예측 필터(102)의 특성은 각각의 조합으로 서로 다르게 배치될 수 있다.
또, 피드포워드형에서는 선택적 예측 필터(111)와 적응적 예측 필터(112)를 마련하지 않아도 되며, 이 경우 역재양자화기(109), 감산기(110),(113), 가산기(107),(114)도 불필요한다.
또한, 전술한 실시예에 있어서 수신측에서의 선택적 예측 필터(221)와 적응적 예측 필터(222)를 서로 교환해도 좋다.
또한, 전술한 실시예에 있어서는 입력 디지탈 신호를 재양자화해서 전송하는 경우에 대해서 언급하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 입력 디지탈 신호를 정보 압축해서 기록, 재상하는 경우 등에도 널리 응용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 선택적 예측 필터 및 적응적 예측 필터를 이용하여 입력 신호를 예측 부호화함으로써, 음질의 열화를 미연에 방지해서 높은 전송 효율로 입력 신호를 전송할 수 있다.

Claims (5)

  1. 디지탈 신호를 처리하는 디지탈 신호 처리 장치에 있어서, 입력 신호에 응답하여 예측 잔차 신호를 출력하는 제 1 선택적 예측 필터와, 상기 예측 잔차 신호에 응답하여 최적 예측 잔차 신호를 발생시키는 제 1 적응적 예측 필터와, 상기 최적 예측 잔차 필터를 수신하기 위해 접속되며, 상기 제 1 선택적 예측 필터와 동일한 특성의 제 2 선택적 예측 필터 상기 제 1 적응적 예측 필터와 동일한 특성의 제 2 적응적 예측 필터로 이루어져 피드백 루프를 형성하는 피드백 필터와, 상기 피드백 필터로부터의 출력 신호 및 상기 입력 신호를 수신하가 위해 접속되어, 상기 입력 신호와 상기 피드백 필터의 출력 신호 사이의 차신호를 재양자화 하여 출력하는 재양자화 수단과, 상기 재양자화 수단의 특성에 대해 역 특성을 가지며 상기 재양자와 수단에 접속되어, 상기 재양자화 수단의 출력 신호를 재양자화하여 재양자화된 신호를 상기 피드배 필터에 출력하는 역재양자화 수단을 포함하는 디지탈 신호 처리 장치.
  2. 디지탈 신호를 처리하는 디지탈 신호 처리 장치에 있어서, 입력 신호에 응답하여 예측 잔차 신호를 출력하는 제 1 적응적 예측 필터와, 상기 예측 잔차 신호에 응답하여 최적 예측 잔차 신호를 발생시키는 제 1 선택적 예측 필터와, 상기 최적 예측 잔차 필터를 수신하기 위해 접속되며, 상기 제 1 선택적 예측 필터와 동일한 특성의 제 2 선택적 예측 필터로 이루어져 피드백 루프를 형성하는 피드백 필터와,상기 피드백 필터로부터의 출력 신호 및 상기 입력 신호를 수신하기 위해 접속되어, 상기 입력 신호와 상기 피드백 필터의 출력 신호 사이의 차신호를 재양자화 하여 출력하는 재양자화 수단과, 상기 재양자화 수단의 특성에 대해 역 특성을 가지며 상기 재양자화 수단에 접속되어, 상기 재양자화 수단의 출력 신호를 재양자화여 재양자화된 신호를 상기 피드백 필터에 출력하는 역재양자화 수단을 포함하는 디지탈 신호 처리 장치.
  3. 디지탈 신호를 처리하는 디지탈 신호 처리장치에 있어서, 입력 신호에 응답하여 예측 전차 신호를 출력하는 제 1 예측 필터와, 상기 예측 잔차 신호에 응답하여 최적 예측 잔차 신호를 출력하는 제 2 예측 필터와, 상기 제 1 및 제 2 예측 필터 중 하나는 선택적 필터이며 다른 하나는 적응적 필터이며, 상기 최적 예측 잔차 신호에 응답하여 전송 출력 신호를 명시하는 수단과, 상기 적응적 필터에 접속되어 상기 적응적 필터의 필터 특성을 변화시키기 위한 제어 신호를 발생시키는 선형 예측 분석기를 포함하는 디지탈 신호 처리 장치.
  4. 디지탈 신호를 처리하는 디지탈 신호 처리 장치에 있어서, 입력 신호에 응답하여 제어 신호를 발생시키는 선형 예측 분석기와 상기 예측 잔차 신호 및 상기 제어 신호에 응답하여 최적 예측 잔차 신호를 출력하는 적응적 예측 필터와, 상기 적응적 예측 필터에 적속되어, 상기 최적 예측 잔차 신호를 재양자화하여 전송 출력을 명시하는 재양자화 수단을 포함하는 디지탈 처리장치.
  5. 디지탈 신호를 처리하는 디지탈 신호 처리장치에 있어서, 입력 신호에 응답하여 제어 신호를 발생시키는 선형 예측 분석기와, 상기 입력 신호 및 제어 신호에 응답하여 예측 잔차 신호를 출력하는 적응적 예측 필터와, 상기 예측 잔차 신호에 응답하여 최적 예측 잔차 신호를 출력하는 선택적 예측 필터와, 상기 선택적 예측 필터에 적속되어, 상기 최적 예측 잔차 신호를 재양자화하여 전송 출력을 명시하는 재양자화 수단을포함하는 디지탈 신호 처리 장치.
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