KR0152054B1 - 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치 - Google Patents

가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치에 관한 것이다. 본 발명은 부호화된 디지탈 오디오신호의 비트스트림을 입력받아 지수와 가수부분 및 부가적 데이타부분으로 언팩킹하는 언팩킹부와, 지수데이타의 스펙트럴 엔벨로프를 검출하여 복호화하는 스펙트럴엔벨로프복호화부와, 복호화된 지수데이타와 부가적 데이타를 이용하여 가수데이타에 비트를 할당하는 코어비트할당부와, 비트할당된 지수데이타와 가수데이타를 역양자화하여 변환계수를 구하는 역양자화부와, 변환계수를 시간축의 오디오데이타로 변환하는 필터뱅크, 및 전송되는 프레임단위의 디지탈 오디오신호의 프레임동기정보가 갖는 샘플링레이트부호 및 프레임사이즈부호를 통해 출력타이밍을 계산하여 시간축 오디오데이타를 프레임사이즈와는 무관하게 일정하게 출력되도록 출력타이밍을 조절하는 타이밍조절부로 구성된다. 따라서, 본 발명은 가변비트레이트로 전송되는 부호화된 디지탈 오디오신호를 입력받아 복호화하여 일정하게 출력할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치
제1도는 일반적인 디지탈 오디오신호의 복호화장치를 나타낸 구성도.
제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치를 나타내는 구성도.
제3도는 디지탈 오디오신호의 프레임구조를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 언팩킹부 22 : 스펙트럴엔벨로프복호화부
23 : 코어비트할당부 24 : 역양자화부
25 : 필터뱅크 26 : 타이밍조절부
본 발명의 디지탈 오디오신호의 복호화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가변비트레이트(Bit Rate)로 전송되는 디지탈 오디오신호의 비트스트림(Birstream)을 복호화하여 일정한 레이트로 출력할 수 있는 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치에 관한 것이다.
근래에, 고품질의 비디오 및 오디오를 위하여, 비디오신호 및 오디오신호를 디지탈적으로 처리하는 새로운 기술들이 제시되었다. 오디오신호의 경우, 오디오신호를 부호화하여 압축한 후에 전송 또는 저장하고, 사람이 인지할 수 없을 정도의 오차를 가진 오디오신호로 복원할 수 있는 많은 오디오신호의 부호화/복호화방법들이 연구되어 왔다. 그래서, 각종 오디오신호의 부호화/복호화기법의 연구개발에 맞추어 최근 디지탈 오디오기기 및 멀티미디어에 사용될 오디오신호 부호화 및 복호화방식을 위해 ISO MPEG의 국제 표준화가 활발히 진행되어 스테레오방송을 위한 MPEG 1 오디오규격이 1993년 확정되었고, 5.1 채널을 위한 MPEG 2 오디오규격화가 현재 진행중이다. 또한, 현재 미국 영화산업을 중심으로 사용되고 있는 미국의 돌비(Dolby)사의 독자적인 압축알고리즘인 AC-3은 1993년 11월에 미국의 HDTV 디지탈 오디오 표준으로 정해졌다. 돌비 AC-3과 관련해서는 Manuscript for Audio Engineering Society Convention, 26 Feb. 1994, Amsterdam 의 Craig C. Todd, Grand A. Davidson, Mark F. Davis, Louis D. Fielder, Brain D. Link, Steve Vernon의 AC-3: Flexible Perceptual Coding for Audio Transmission and Storage 라는 문서에 언급되어 있으므로 구체적인 설명은 생략하며, pp6의 Hybrid Backward/Forward Adaptive Bit Allocation (fig. 3) 의 복호기를 제1도에 도시하였다.
제1도는 돌비 AC-3의 일반적인 디지탈 오디오신호의 복호화장치를 나타낸 구성도로서, 부호기측으로부터 일정한 비트레이트(Bit Rate)로 압축부호화된 디지탈 오디오신호의 비트스트림이 프레임단위로 팩(pack)되어 전송된다. 여기에서, 입력되는 디지탈 오디오신호중 변환계수는 가수(Mantissa)와 지수(Exponent)로 표현되는 부동소수점(Floating Poing)으로 부호화된다. 언팩킹부(11)는 입력되는 디지탈 오디오신호의 비트스트림을 언팩킹하여 오디오신호를 가수와 지수 및 부가데이타로 각각 분리하여 출력한다. 언팩킹부(11)에 연결된 스펙트럴엔벨로프복호화부(12)는 분리된 가수와 지수 및 부가데이타중 지수에 해당하는 데이타를 입력받아 엔벨로프(Envelope)를 검출하고, 이를 복호화하여 출력한다. 일반적으로 부호화된 지수데이타는 스펙트럴엔벨로프(Spectral Envelope)에 관련하여 신호스펙트럼형태로 표현되므로, 복호화의 경우 엔벨로프를 검출하여 복호화한다. 스펙트럴엔벨로프복호화부(12)에서 복호화된 지수데이타는 코어비트할당부(13)로 입력된다. 코어비트할당부(13)는 복호화된 지수데이타와 언팩킹부(11)로 부터 인가되는 부가데이타를 이용하여 비트할당을 위한 계산을 수행한다. 역양자화부(14)는 코어비트할당부(13)에 의해 비트할당된 지수데이타와 언팩킹부(11)에서 분리된 가수부분의 데이타를 입력받아 역양자화하여 원래의 변환계수를 구한다. 변환계수는 여러개의 주파수대역으로 이루어진 필터뱅크(15)로 입력되어 청취가능한 원래의 시간영역 데이타로 출력된다.
위와 같이 종래에는 압축된 디지탈 오디오신호의 비트스트림이 일정한 비트레이트로 전송되므로 입력되는 디지탈 오디오신호를 복호화하여 출력하는 데 있어 특별한 시간적인 동기가 필요하지 않고, 다만 입력과 출력의 비율에 맞게 클럭을 제공하면 되었다. 하지만, 비트레이트가 가변되는 경우 압축된 디지탈 오디오신호의 프레임사이즈가 가변되므로 위와 같이 제공되는 클럭은 더 이상 유효하지 않게 되어 클럭을 적절하게 조절하지 않으면 안된다.
따라서, 본 발명의 목적은 입력되는 디지탈 오디오신호의 동기정보영역내 샘플링레이트정보와 프레임사이즈정보를 이용하여 복호화된 오디오신호의 출력타이밍을 가변비트레이트에 대응하여 자동으로 조절하여 복호화된 오디오신호를 일정한 레이트로 출력할 수 있는 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치를 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치는 부호화된 디지탈 오디오신호의 비트스트림을 복호화하는 장치에 있어서, 상기 디지탈 오디오신호의 비트스트림은 프레임단위로 팩되어 전송되며, 각 프레임은 프레임의 시작부분에 삽입되는 동기정보(SI)와, 비트스트림에 대한 정보가 있는 비트스트림정보(BSI)와, 다수개의 오디오블럭으로 이루어지는 오디오정보와, 텔레텍스트 등과 같은 부가적 데이타(AUX), 및 오류검출을 위한 CRC부호로 구성되고, 프레임동기정보(SI)에는 동기워드, 에러체크, 샘플링레어트부호, 프레임사이즈부호등을 포함하여, 전송되는 디지탈 오디오신호의 비트스트림을 입력받아 언팩킹하여 프레임동기정보에 포함되어 있는 샘플링레이트부호 및 프레임사이즈 부호를 분리하여 타이밍조절부로 출력하는 언팩킹부와, 상기 언팩킹부로부터 인가되는 오디오신호를 복호화하여 타이밍조절부로 출력하는 복호화수단, 및 사기 언팩킹부로부터 인가되는 샘플링레이트부호 및 프레임사이즈부호로부터 출력타이밍을 계산하여 상기 복호화수단으로부터 인가되는 복호화된 오디오신호의 출력타이밍을 조절하여 일정하게 출력하는 타이밍조절부를 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와같이, 본 발명의 디지탈 오디오신호 복호화장치는 제1도의 종래 디지탈 오디오신호 복호화장치와 동일하게 구성되며, 필터뱅크(25)의 출력단에 언팩킹부(21)로부터 인가되는 샘플링레이트정보 및 프레임사이즈정보를 이용하여 복호화된 오디오신호의 출력타이밍을 조절하는 타이밍조절부(26)가 추가로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치에 대한 동작을 제3도를 참조하여 좀더 구체적으로 설명한다.
제3도는 디지탈 오디오신호의 프레임구조를 나타내는 도면으로, 디지탈 오디오신호의 비트스트림은 연속하는 오디오 프레임들로 이루어진다. 각 프레임은 오디오 프레임들을 서로 구분하기 위하여 각 프레임의 시작부분에 삽입된 동기정보(SI; Synchronization Information)와 대략적으로 32㎳ 에 해당하는 오디오정보로 구성된다. 오디오정보는 다시 6개의 오디오블럭(AB0~AB5)으로 이루어지며, 오디오블럭당 약 5.33㎳에 해당하는 오디어정보를 포함한다. 또한, 6개의 오디오블럭의 맨선두 앞부분에는 비트스트림에 대한 정보(BSI; Bit Stream Information)가 삽입되며, 오디오블럭 다음에는 텔레텍스트(Teletext)등과 같은 부가적 데이타(AUX; Ancillary data), 및 오류검출을 위한 CRC(Cyclic Redundency Check)부호를 갖는다. 여기서, 프레임동기정보(SI)에는 동기워드(syncword), 에러체크(crcl), 샘플링레이트부호(fscod), 프레임사이즈부호(frmsizecod)등이 있다. 먼저, 언팩킹부(21)는 제3도와 같은 프레임구조의 부호화된 디지탈 오디오신호의 비트스트림을 입력받아 언팩킹하여 지수와 가수부분 및 부가정보부분으로 분리하여 출력한다. 스펙트럴엔벨로프복호화부(22)는 언팩킹된 지수데이타의 스펙트럴엔벨로프를 검출하고, 검출된 스펙트럴엔벨로프에 대해 부호화의 역과정을 통한 복호화를 수행한다. 코어비트할당부(23)는 복호화된 지수데이타와 언팩킹된 부가적 데이타를 입력받아 비트할당된 가수데이타를 계산한다. 역양자화부(24)는 비트할당된 지수데이타와 가수데이타를 역양자화하여 변환계수를 구한다. 필터뱅크(25)는 변환계수를 입력받아 부호화되기 이전의 상태에 가까운 시간대역의 오디오신호를 생성하여 출력한다. 여기에서 전송된 디지탈 오디오신호의 비트레이트가 일정하면 필터뱅크(25)에서 출력되는 오디오신호를 그대로 출력하면 되지만, 비트레이트가 가변적이면 입력에 대해 복호화된 오디오신호가 일정하게 출력되도록 출력동기를 맞추어야 한다. 그래서, 타이밍조절부(26)는 언팩킹부(21)로부터 제3도와 같은 프레임구조의 디지탈 오디오신호중 프레임동기정보(SI)가 갖는 샘플링레이트부호(fscod) 및 프레임사이즈부호(frmsizecod)를 입력받아 필터뱅크(25)로부터 인가되는 복호화된 오디오신호의 출력타이밍을 조절한다. 즉, 타이밍조절부(26)는 샘플링레이트부호(fscod) 및 프레임사이즈부호(frmsizecod)를 통해 한 프레임에 대한 워드수를 알 수 있으므로 이를 이용하여 출력타이밍을 계산한다. 일반적으로 1프레임동안의 오디오정보는 대략 32㎳으로, 비트레이트에 따라 워드(word=16bit)수가 달라지게 된다. 예를 들어, 비트레이트가 384kbps인 경우 워드수는 768개가 된다. 이처럼 비트레이트에 따라 달라지는 프레임단위의 워드수를 알며 복호화된 오디오신호의 출력 레이트를 일정하게 조절할 수 있다. 따라서, 타이밍조절부(26)는 복호화된 오디오신호의 출력타이밍을 조절하여 일정하게 출력시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치에 관한 것으로 일정한 비트레이트로 전송되는 디지탈 오디오신호만을 복호화하여 일정하게 출력할 수 있었던 종래에 비해서 디지탈 오디오신호 한 프레임의 동기정보가 갖는 샘플링레이트부호 및 프레임사이즈부호를 통해 가변비트레이트로 전송되는 디지탈 오디오신호도 복호화여 일정하게 출력할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 부호화된 디지탈 오디오신호의 비트스트림을 복호화하는 장치에 있어서, 상기 디지탈 오디오신호의 비트스트림은 프레임단위로 팩되어 전송되며, 각 프레임은 프레임의 시작부분에 삽입되는 동기정보(SI)와, 비트스트림에 대한 정보가 있는 비트스트림정보(BSI)와, 다수개의 오디오블럭으로 이루어지는 오디오정보와, 텔레텍스트 등과 같은 부가적 데이타(AUX), 및 오류검출을 위한 CRC부호로 구성되고, 프레임동기정보(SI)에는 동기워드, 에러체크, 샘플링레이트부호, 프레임사이즈부호 등을 포함하여, 전송되는 디지탈 오디오신호의 비트스트림을 입력받아 언팩킹하여 프레임동기정보에 포함되어 있는 샘플링레이트부호 및 프레임사이즈부호를 분리하여 타이밍조절부로 출력하는 언팩킹부; 상기 언팩킹부로부터 인가되는 오디오신호를 복호화하여 타이밍조절부로 출력하는 복호화수단; 및 상기 언팩킹부로부터 인가되는 샘플링레이트부호 및 프레임사이즈부호로부터 출력타이밍을 계산하여 상기 복호화수단으로부터 인가되는 복호화된 오디오신호의 출력타이밍을 조절하여 일정하게 출력하는 타이밍조절부를 포함하는 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 타이밍조절부는 입력되는 디지탈 오디오신호의 비트레이트가 가변적인 경우 샘플링레이트부호 및 프레임사이즈부호를 통해 한 프레임에 대한 워드수를 구하고, 이를 이용하여 복호화된 오디오신호를 일정하게 출력하도록 출력타이밍을 조절하는 것을 특징으로 하는 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 타이밍조절부는 입력되는 디지탈 오디오신호의 비트레이트가 일정한 경우 복호화된 오디오신호의 출력타이밍을 조절할 필요없이 그대로 출력하는 것을 특징으로하는 가변비트레이트에 대응하는 디지탈 오디오신호의 복호화장치.
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