KR0144297B1 - 적응적 디지탈 오디오 부호화 장치 - Google Patents
적응적 디지탈 오디오 부호화 장치Info
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Abstract
본 발명은 다수의 대역으로 분할된 오디오 신호를 할당된 양자화 비트 수로 적응적으로 양자화하는 적응적 디지탈 오디오 부호화 장치에 관한 것으로, 본 발명의 장치는 심리 음향 모델부(120)에서 산출된 신호대 마스킹비의 파라메터를 이용하여 상기 디지탈 오디오 입력 신호의 신호대 잡음비를 계산하는 신호대 잡음비 계산부(210)와, 상기 심리 음향 모델부(120)에서 산출된 파라메터에 따라 상기 디지탈 오디오 입력 신호에 대하여 상기 할당된 양자화 비트를 생성하는 적응 비트 할당부(130)와, 상기 적응 비트 할당부(130)에서 할당된 이전의 대역 분할 오디오 신호의 양자화 비트를 저장하고, 상기 저장된 이전의 양자화 비트와 현재의 대역 분할된 오디오 신호의 양자화 비트와의 차를 생성하는 예측기(230)를 포함하며, 상기 양자화 수단(142, 220)에 의해 양자화된 샘플과 상기 예측기(230)에서 생성된 양자화 비트의 차는 다중화부(150)에서 다중화된다. 따라서, 부호화시 할당되는 비트량을 산출하기 위한 계산량이 감소되고 음질이 향상될 수 있다.
Description
제 1 도는 종래의 오디오 부호화 장치를 도시한 블록도,
제 2 도는 본 발명의 적응적 디지탈 오디오 부호화 장치를 도시한 블록도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 대역분할 분석기 120 : 심리음향 모델부
130 : 적응 비트 할당부 140 : 양자화기
150 : 다중화부 210 : 신호대 잡음비 계산부
220 : 제 1 예측기 230 : 제 2 예측기
본 발명은 디지탈 오디오 신호를 다수개의 주파수 대역으로 분할하는 서브 밴드 코딩 기법과 각 분할된 대역의 오디오 신호에 대하여 차분 부호화하는 차분 펄스 부호화 방식 (DPCM)을 이용한 디지탈 오디오 신호 부호화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이전 오디오 프레임의 분할 대역의 양자화 비트 정보와 현 프레임의 분할 대역의 양자화 비트 정보의 차이 비트만을 할당하여 차분 부호화함으로써 부호화 비트 할당에 대한 계산량을 감소시키고 음질을 향상시키는 적응적 디지탈 오디오 부호화 장치에 관한 것이다.
현재 실용화되어 있는 컴팩트 디스크(compact disk: CD) 및 디지탈 오디오 테이프 레코더(digital audio tape recoder: DAT)등과 같은 음질 수준의 신호 재생을 목표로 개발중에 있는 고화질 텔레비젼(HDTV) 정보 전송 시스템에서는 비교적 좁은 6 ㎒의 전송 선로를 통하여 영상 및 오디오 신호를 전송하여야 하기 때문에 영상 신호에서와 마찬가지로 오디오 신호에 대해서도 효율적인 신호 압축 기법이 요구되어 왔다.
이를 위하여 HDTV용 고음질 디지탈 오디오 신호처리 기술로써 인간의 청각 특성을 반영하는 적응적 변환 부호화(adaptive transform coding) 기법을 이용하여 낮은 전송률에서 비교적 간단한 수신기로도 전술한 디지탈 오디오 기기 수준의 음질을 재생할 수 있는 알고리즘 및 하드웨어 구현을 위해 활발히 연구되고 있다.
도 1에는 전술한 적응적 변환 부호와 기법으로서 널리 알려진 디지탈 오디오 부호화 장치의 블록 구성이 도시된다.
도 1에 도시된 전형적인 디지탈 오디오 부호화 장치는 입력되는 디지탈 오디오 신호를 직교 대칭 필터(quadrature mirror filter: QMF)를 이용하여 1 프레임(one frame)에 대해 저주파에서 고주파 영역까지 최대 32개의 주파수 대역으로 대역 분할하는 대역분할 분석기(subband analyzer)(110)와, 입력되는 디지탈 오디오 신호를 고속 퓨리어 변환(fast fourier transform: FFT)을 통해 입력신호의 전력 스펙트럼(power spectrum)으로 부터 분할된 대역별로 인간의 청각 특성에 부합되는 파라메터(즉, 신호 대 마스킹 비율 : SMR)를 검출하는 심리음향 모델(psychoacoustic model)부(120)를 포함한다.
또한, 디지탈 오디오 부호화 장치는 전술한 대역 분할 분석기(110)에서 주파수 대역별로 분할한 32개의 주파수 대역에 대해 심리 음향 모델부(120)에서 검출한 청각 특성 파라메터를 이용하여 각각 적응적으로 비트를 할당하는 적응 비트 할당부(130)와, 적응 비트 할당부(130)에서 할당된 비트에 따라 각 대역 분할된 신호를 압축 부호화하는 양자화기(140)와, 전술한 적응 비트 할당부(130) 및 양자화기(140)에서 제공되는 양자화 샘플들과 심리 음향 모델부(120)에서 제공되는 파라메터를 입력하여 전송선로의 상태, 저장 매체의 특성, 부호기의 복잡도, 사용자의 요구 등에 따라 선택적으로 오디오 서비스를 제공받을 수 있도록 계층(layer) 구조로 다중화하는 다중화(MUX)부(150)를 포함한다.
전술한 형태로 구성된 전형적인 디지탈 오디오 부호기는 32개의 대역 분할되는 오디오 신호에 대하여 청각 특성에 따라 가변적으로 비트를 할당하여 양자화하여 부호화를 수행한다. 즉, 오디오 신호의 시간적 변화에 대한 매 프레임들마다 일정한 비트(예를들면, MPEG에서 제안한 HDTV)의 오디오 섹션에서는 1 프레임을 3072 비트로 설정함)를 사전에 설정하여 각 대역에 적응적으로 비트를 할당하여 부호화를 수행하고 있다.
그러나 전술한 바와같은 디지탈 오디오 부호화 장치에서 사용되는 부호화 방식은 각 프레임내의 분할된 대역의 중요도에 따라 적응적으로 비트를 할당하여 부호화를 수행하는데, 분할 대역수가 증가하게 되는 경우에는 계산량이 방대해진다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 부호화 수행시 비트 할당에 따른 계산량을 감소시키고, 음질을 보다 향상시키기 위해 입력 디지탈 오디오 신호를 기설정 대역으로 부호화하며, 이전 프레임의 분할대역의 비트정보와 현 프레임의 분할대역의 비트정보의 차이비트만을 할당하여 부호화하는 디지탈 오디오 부호화 장치를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 현재 프레임의 디지탈 오디오 입력 신호에 대하여 인간의 청각 특성에 부합되는 신호대 마스킹 비의 파라메터를 산출하는 심리 음향 모델부와, 이전의 대역 분할된 오디오 신호와 현재의 대역 분할된 오디오 신호의 차 신호를 할당된 양자화 비트 수로 적응적으로 양자화하는 수단을 포함하는 오디오 신호 부호화 장치는: 상기 심리 음향 모델부와 상기 적응 비트 할당부사이에 배치되어 잇으며, 상기 시미 음향 모델부에서 산출된 신호대 마스킹비의 파라메터를 이용하여 상기 디지탈 오디오 입력 신호의 신호대 잡음비를 계산하는 신호대 잡음비 계산부; 상기 심리 음향 모델부에서 산출된 파라메터에 다라 상기 디지탈 오디오 입력 신호에 대하여 양자화 비트를 적응적으로 생성하여 상기 양자화 수단에 할당하는 적응 비트 할당부; 상기 적응 비트 할당부에서 할당된 이전의 대역 분할 오디오 신호의 양자화 비트를 저장하고, 상기 저장된 이전의 양자화 비트와 현재의 대역 분할된 오디오 신호의 양자화 비트와의 차를 생성하는 예측기; 상기 양자화 수단에 의해 양자화된 샘플과 상기 예측기에서 생성된 양자화 비트의 차를 다중화하여 부호화된 비트 스트림을 생성하는 다중화부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 동일한 구성요소에 동일한 참조번호를 부여한 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 새로이 부가된 구성요소를 중심으로 상세히 설명한다.
제 2 도는 본 발명에 따른 적응적 디지탈 오디오 부호화 장치를 도시한 개략적인 블록도로써, 본 발명의 적응적 디지탈 오디오 부호화 장치는 대역 분할 분석기(110), 심리 음향 모델부(120), 적응 비트 할당부(130), 제 1 예측기(220), 양자화기(140) 및 다중화부(150)를 포함하는 종래의 디지탈 오디오 부호화 장치에 신호대 잡음비 계산부(210) 및 제 2 예측기(230)를 더 포함하는 것을 특징으로한다. 이러한 장치에 의해 부호화 수행시 계산량을 감소시키고 음질을 보다 향상시킬 수가 있게 된다.
신호대 잡음기(210)는 심리 음향 모델부(120)에서 제공되는 청각 특성을 이용하여 측정한 오디오 신호에 대한 파라메터(즉, 신호대 마스킹비)에 따라 신호대 잡음비를 계산하여 적응 비트 할당부(130)로 제공한다.
적응 비트 할당부(130)는 상기 디지탈 오디오 입력 신호에대하여 양자화 비트를 적응적으로 생성하여 양자화기(140)에 할당한다.
한편, 제 1 예측기(220)는 본 기술 분야에서 널리 알려진 차분 부호화 알고리즘(DPCM)을 이용한 장치로서, 이전의 대역 분할된 오디오 신호에 대해 양자화된 신호와 현재의 대역 분할된 오디오 신호에 대해 양자화된 신호와의 차분 신호를 발생하고, 이 차분 신로를 양자화기(140)로 제공한다.
양자화기(140)는 적응 비트 할당부(130)에서 적응적으로 할당된 양자화 비트수에 따라 제 1 예측기(220)에서 출력된 차분 신호에 대하여 양자화하도록 함으로써, 압축될 신호의 비트량을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 제 2 예측기(230)는 적응 비트 할당부(130)에서 할당된 이전의 대역 분할 오디오 신호의 양자화 비트를 저장하고, 이렇게 저장된 이전의 양자화 비트와 현재의 대역 분할된 오디오 신호의 양자화 비트와의 차를 생성하여 적응 비트 할당부(130)를 통하여 다중화부(150)로 출력한다.
다중화부(150)는 양자화기(140)에 의해 양자화된 오디오 신호의 샘플과 예측기(230)에서 생성된 양자화 비트의 차를 다중화하여 다중화된 비트 스티림을 생성하여 전송 채널을 통하여 디코딩측으로 전송한다.
그러므로, 본 발명에 따른 적응적 디지탈 오디오 부호화 장치에 의하면, 차분신호에 대하여 양자화기에서 양자화된 오디오 신호와 이전의 대역 분할된 오디오 신호에 대하여 할당된 양자화 비트와 현재의 대역 분할된 오디오 신호에 대하여 할당되는 양자화 비트와의 차이 비트만을 다중화하여 전송함으로써 부호호 수행시 압축 비트량을 산출하기 위한 계산량이 감소될 수 있는 잇점이 있다.
Claims (1)
- 현재 프레임의 디지탈 오디오 입력 신호를 다수의 대역으로 분할하는 대역 분할 분석기(110)와, 상기 현재 프레임의 디지탈 오디오 입력 신호에 대하여 인간의 청각 특성에 부합되는 신호대 마스킹 비의 파라메터를 산출하는 심리 음향 모델부(120)와, 이전의 대역 분할된 오디오 신호와 현재의 대역 분할된 오디오 신호의 차 신호를 할당된 양자화 비트 수로 적응적으로 양자화하는 수단(140, 220)을 포함하는 오디오 신호 부호화 장치에 있어서, 상기 심리 음향 모델부(120)와 상기 적응 비트 할당부(130)사이에 배치되어 있으며, 상기 심리 음향 모델부(120)에서 산출된 신호대 마스킹비의 파라메터를 이용하여 상기 디지탈 오디오 입력 신호의 신호대 잡음비를 계산하는 신호대 잡음비 계산부(210); 상기 심리 음향 모델부(120)에서 산출된 파라메터에 따라 상기 디지탈 오디오 입력 신호에 대하여 양자화 비트를 적응적으로 생성하여 상기 양자화 수단에 할당하는 적응 비트 할당부(130); 상기 적응 비트 할당부(130)에서 할당된 이전의 대역 분할 오디오 신호의 양자화 비트를 저장하고, 상기 저장된 이전의 양자화 비트와 현재위 대역 분할된 오디오 신호의 양자화 비트와의 차를 생성하는 예측기(230); 상기 양자화 수단(140, 220)에 의해 양자화된 샘플과 상기 에측기(230)에서 생성된 양자화 비트의 차를 다중화하여 부호화된 비트 스트림을 생성하는 다중화부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로하는 적응적 디지탈 오디오 부호화 장치.
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