KR0170205B1 - 부호화 및 복호화 방법 및 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부호화 방법 및 회로를 공개한다. 그 방법은 입력 데이터를 부호화하는 디코더와 상기 디코더로부터의 입력 데이터를 복호화하는 엔코더를 구비한 시스템의 부호화 및 복호화 방법에 있어서, 상기 디코더가 상기 입력 데이터에 제1계수를 곱하여 제1값을 구하고, 제2계수에 1을 더하여 제2값을 구하고, 상기 제1값과 제2값을 더하여 제2값을 구하고, 상기 제3값으로부터 상위 n비트를 취함에 의해서 상기 입력 데이터의 양자화된 데이터를 구하는 양자화 단계를 가지고, 상기 엔코더가 제3계수에 1을 더한 제4값을 구하고, 제4계수에 상기 디코더로부터 입력 데이터를 곱하여 제5값을 구하고, 상기 제4값과 상기 제5값을 더함에 의해서 역양자화된 데이터를 구하는 역양자화 단계를 가지는 것을 특징으로 한다. 그 회로는 이 방법에 따라 구성된다. 따라서, 양자화 및 역양자화 과정을 단순화하여 연산속도를 개선할 수 있다.
Description
본 발명은 부호화 및 복호화 방법 및 회로에 관한 것으로, 특히 MPEG1 오디오 신호의 부호화 및 복호화 방법 및 회로에 관한 것이다.
종래의 MPEG1오디오 신호의 양자화는 필터뱅크를 거친(또는, 주파수 영역)오디오 신호를 스케일링 팩터(scaling factor)로 나누어서 그 값의 범위가 1에서 1사이가 되도록 정규화(normalization)하고 그 결과를 양자화(quantization)하였다.
프레임을 구분시키는 동기 워드(syncword)로서 12개의 1을 사용하므로 프레임내에서는 연속되는 1이 발생되지 않도록 엔코딩하여야 한다. 그러므로, 양자화된 코드중 모두 1인 경우는 제외시켜야하며 결국 n비트의 양자화를 할 경우에 2n-1레벨로 양자화된다.
종래의 MPEG1(motion picture experts group) 오디오 신호의 부호화 및 복호화 방법에서는 양자화된 코드를 반전시켜 전송하는데, 모두 1인 코드가 전송되는 것을 막기 위해서 최상위 비트가 0이고, 나머지 비트가 모두 1인 부호어를 제외시켰다. 디코더는 전송받은 코드의 최사위 비트를 반전하여 역양자화를 수행하였다.
본 발명의 목적은 양자화 및 역양자화 과정을 단순화시킨 부호화 및 복호화 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 양자화 및 역양자화 과정을 단순화시킴으로써 양자화 수행속도를 개선할 수 있는 부호화 및 복호화 회로를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부호화 및 복호화 방법은 입력 데이터를 부호화하는 디코더와 상기 디코더로부터의 입력 데이터를 복호화하는 엔코더를 구비한 시스템의 부호화 및 복호화 방법에 있어서, 상기 데코더가 상기 입력 데이터에 제1계수를 곱하여 제1값을 구하고, 제2계수에 1을 더하여 제2값을 구하고, 상기 제1값과 제2값을 더하여 제3값을 구하고, 상기 제3값으로부터 상위 n비트를 취함에 의해서 상기 입력 데이터의 양자화된 데이터를 구하는 양자화 단계를 구비하고, 상기 엔코더가 제3계수에 1을 더한 제4값을 구하고, 제4계수에 상기 디코더로부터 입력 데이터를 곱하여 제5값을 구하고, 상기 제4값과 상기 제5값을 더함에 의해서 역양자화된 데이터를 구하는 역양자화 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부호화 및 복호화 회로는 입력 데이터를 부호화하는 디코더와 상기 디코더로부터의 입력 데이터를 복호화하는 엔코더를 구비한 시스템의 부호화 및 복호화 회로에 있어서, 상기 디코더가 상기 입력 데이터에 제1계수를 곱하여 제1값을 구하고, 제2계수에 1을 더하여 제2값을 구하고, 상기 제1값과 제2값을 더하여 제3값을 구하고, 상기 제3값으로부터 상위 n비트를 취함에 의해서 상기 입력 데이터의 양자화된 데이터를 구하는 양자화기를 구비하고, 상기 엔코더가 제3계수에 1을 더한 제4값을 구하고, 제4계수에 상기 디코더로부터의 입력 데이터를 곱하여 제5값을 구하고, 상기 제4값과 상기 제5값을 더함에 의해서 역양자화된 데이터를 구하는 역양자화기를 구비한 것을 특징으로 한다.
제1도는 MPEG1 오디오 신호의 부호화 및 복호화 회로의 블록도이다.
제2도는 종래의 양자화 과정을 설명하기 위한 것이다.
제3도는 종래의 역양자화 과정을 설명하기 위한 것이다.
제4도는 본 발명의 양자화 과정을 설명하기 위한 것이다.
제5도는 본 발명의 역양자화 과정을 설명하기 위한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 부호화 및 복호화 방법 및 회로를 설명하기 전에 종래의 부호화 및 복호화 방법 및 회로를 설명하면 다음과 같다.
도1은 MPEG1 오디오 신호의 부호화 및 복호화 회로의 블록도로서, 필터 뱅크(10), 양자화기기(12), 및 비트 스트림 포맷기(14)로 구성된 엔코더와 비트 스트림 역포맷기(16), 역양자화기(18), 및 필터 뱅크(20)로 구성된 디코더로 구성되어 있다.
필터 뱅크(12)의 출력은 각 부밴드 별로 12개의 주파수 샘플당 한 개의 스케일 팩터를 찾는다. 찾는 방법은 12개의 샘플들의 절대값들 중에서 가장 큰 값을 찾아 그 값보다 크고 가장 가까운 값을 표에서 찾아 스케일 팩터로 정한다. 구한 스케일 팩터로 12개의 샘플들을 나누어 주므로 +1보다 크고 -1보다 크거나 같은 값으로 정규화된다. 즉, -1≤x1으로 표현디어 질 수 있다. x는 2의 보수의 분수로 나타내어지고, x는 양자화기(12)로 입력된다.
양자화기(12)는 정규화된 값들을 바로 양자화하면 모두 1인 코드가 발생할 수 있으므로 스케일링과 쉬프팅 동작이 요구된다. 계수들(A, B)에 의해 x를 y로 변환하는 것이 스케일링 및 쉬프팅 동작에 해당한다. 3비트 데이터의 양자화를 예로들어 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 3비트 데이터로 표현되는 스텝 수는 8이지만 모두 1인 코드는 제외시켜야 하므로 7이 된다. -1에서 +1까지의 값들은 도2에 나타낸 바와 같이 스케일링 및 쉬프트된다. 즉, 양자화 방법은 다음과 같다.
첫째, y=Ax+B를 구한다.
둘째, y가 구해지면 y의 최상위 비트 3비트를 취함으로써 3비트로 양자화한다. 결과적으로, 2의 보수의 분수로 -1.0, -0.75, -0.5, -0.25, 0.0, 0.25, 0.5와 같이 7스텝으로 양자화된다.
셋째, 최사위 비트를 반전한다. 그러면, 모두 111인 경우는 발생하지 않게 된다.
포맷기(14)는 양자화된 신호를 포맷하고, 디포맷기(16)는 포맷된 신호를 디포맷한다.
역양자화기(18)는 입력 데이터의 최상위 비트를 다시 반전한다. 그 결과값(S```)은 -1.0에서 0.5까지의 2의 보수의 분수가 된다. 3비트의 데이터의 역양자화에 대하여 설명하면, S```는 D=0.25를 더하여 0을 중심으로 대칭이 되도록 쉬프트 한다. 이와같이 -0.75에서 0.75까지의 2의 보수의 분수로 쉬프트된 결과값이 리스케일 팩터(rescale factor) C=1.14285714286으로 스케일 업시켜서 샘플들의 절대값을 조금 키워 결과(S``)를 구한다.
도3은 3비트 데이터의 역양자화 과정을 나타내는 것으로, 그 방법은 다음과 같다.
첫째, 입력되는 데이터의 최상위 비트를 반전하여 S``를 구한다.
둘째, S``=C×(S```+D)를 구한다.
역양자화기(18)의 출력신호는 필터 뱅크(20)를 통하여 출력된다.
이제, 본 발명의 MPEG1오디오 신호의 부호화 및 복호화 방법을 설명하면 다음과 같다.
양자화기(12)는 계수들(A, B)에 의해 x를 y로 변환하는 스케일링 및 쉬프팅 동작을 수행한다. 3비트 데이터의 양자화를 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 일반적으로, 3비트 데이터로 표현되는 스텝 크기는 8이지만 모두 1인 코드는 제외시켜야 하므로 7이 된다. -1에서 +1까지의 값들은 도4에 나타낸 것과 같이 스케일링 및 쉬프트된다. 즉, 양자화 방법은 다음과 같다.
첫째, 계수(B)에 1을 더하여 계수(B)의 부호를 바꾼 계수(B`)을 구하고, 이 값에 계수(A)에 입력 데이터(x)를 곱한 수를 더하여 y`=Ax+B`을 구한다.
둘째, n비트 양자화를 수행한다.
여기에서 종래의 양자화 방법에 의한 결과와 본 발명의 양자화 방법에 의한 결과가 동일한지를 계수들(A, B)가 각각 0.875, -0.125이고, 입력 데이터(x)가 0.9375인 경우에 대하여 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
A=0.875, B=-0.125, x=0.9375(0.1111)이면,
Ax=0.8203125(0.11010010)이 되고 y=Ax+B의 값은 0.10110010이 되는데 두 번째 단계인 최상위 3비트를 위하면 0.10이 되고, 세번째 단계인 최상위 비트 반전을 수행하면 그 결과가 1.10이 된다.
본 발명의 양자화 방법의 첫 번째 단계인 B`=B+1=1.111+1.0000(0.875)을 구하고 Y`=Ax+B를 구하면 그 결과가 1.10110010이 되고, 여기에서, 최상위 3비트를 취하면 1.10이 된다. 따라서, 종래의 방법과 동일한 결과를 얻을 수 있고, 취상위 비트 반전 단계를 줄일 수 있으므로, 양자화 동작이 빨리 수행될 수 있다.
즉, Ax+B`의 결과는 Ax+B의 결과에서 최상위 비트를 반전한 결과와 동일함을 알 수 있다. Ax+B은 스케일링 및 쉬프팅 동작에 해당하는 Ax+B에 비해 최상위 비트를 반전하는 과정이 첨가되었음을 알 수 있다.
역양자화기(18)는 입력 데이터(z)에 계수(D)에 1을 더한 값(D`)을 더하고, 이 값에 계수(C)를 곱하여 결과(S``)를 구한다. 도5는 3비트 데이터의 역양자화 과정을 나타내는 것으로, 그 방법을 수식으로 표현하면 다음과 같다.
S``=C×(z+D`), D`+D+1
여기에서, 종래의 역양자화 방법에 의한 결과와 본 발명의 역양자화 방법에 의한 결과가 동일한지를 디코더 입력 데이터(z)가 110이고, 입력 데이터(z)의 최상위 비트를 반전한 결과(S```)가 010이고, 계수(D)가 0.25인 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
z=110, S```=010, D=0.25(001)이면
S```+D=0.11이 되고 이 값에 계수(C)를 곱하여 결과(S``)를 얻을 수 있다.
본 발명의 역양자화 방법의 첫 번째 단계인 계수(D)에 1을 더한 결과(D`)는 1.01(-0.75)이 되고 입력 데이터(z)와 결과(D`)를 더한 결과는 0.11이 된다. 즉, 종래의 역양자화 방법에 의하여 구한 결과와 동일한 결과를 얻을 수 있게 되고, 이값에 계수(C)를 곱하면 동일한 결과(S```)를 얻을 수 있다.
따라서, 종래의 양자화 방법과 마찬가지로 역양자화 방법도 동일한 결과를 얻을 수 있고, 최상위 비트 반전단계를 줄일 수 있으므로, 역양자화 동작이 빨리 수행될 수 있다.
즉, 입력 데이터(z)와 계수(D)를 더한 z+D의 결과는 z+1+D의 결과와 동일하고, 또한, S```+D의 결과와 동일함을 알 수 있다. 즉, z+D는 쉬프팅 동작만으로도 최상위 비트 반전 및 쉬프팅 동작에 해당하는 결과(S```+D)를 얻을 수 있다.
본 발명의 오디오 신호의 부호화 및 복호화 방법 및 회로는 양자화 및 역양자화를 위한 단계를 감소하여 간단한 방법으로 양자화 및 역양자화를 수행할 수 있다.
또한, 연산과정이 단순화됨으로써 연산속도가 향상될 수 있다.
Claims (6)
- 입력 데이터를 부호화하는 디코더와 상기 디코더로부터의 입력 데이터를 복호화하는 엔코더를 구비한 시스템의 부호화 및 복호화 방법에 있어서, 상기 디코더가 상기 입력 데이터에 제1계수를 곱하여 제1값을 구하고, 제2계수에 1을 더하여 제2값을 구하고, 상기 제1값과 제2값을 더하여 제3값을 구하고, 상기 제3값으로부터 상위 n비트를 취함에 의해서 상기 입력 데이터의 양자화된 데이터를 구하는 양자화 단계를 구비하고, 상기 엔코더가 제3계수에 1을 더한 제4값을 구하고, 제4계수에 상기 디코더로부터 입력 데이터를 곱하여 제5값을 구하고, 상기 제4값과 상기 제5값을 더함에 의해서 역양자화된 데이터를 구하는 역양자화 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 부호화 및 복호화 방법.
- 입력 데이터를 부호화하는 디코더와 상기 디코더로부터의 입력 데이터를 복호화하는 엔코더를 구비한 시스템의 부호화 및 복호화 회로에 있어서, 상기 디코더가 상기 입력 데이터에 제1계수를 곱하여 제1값을 구하고, 제2계수에 1을 더하여 제2값을 구하고, 상기 제1값과 제2값을 더하여 제3값을 구하고, 상기 제3값으로부터 상위 n비트를 취함에 의해서 상기 입력 데이터의 양자화된 데이터를 구하는 양자화기를 구비하고, 상기 엔코더가 제3계수에 1을 더한 제4값을 구하고, 제4계수에 상기 디코더로 부터의 입력 데이터를 곱하여 제5값을 구하고, 상기 제4값과 상기 제5값을 더함에 의해서 역양자화된 데이터를 구하는 역양자화기를 구비한 것을 특징으로 하는 부호화 및 복호화 회로.
- 입력 데이터를 부호화하는 디코더와 상기 디코더로부터의 입력 데이터를 복호화하는 엔코더를 구비한 시스템의 부호화 및 복호화 방법에 있어서, 상기 디코더가 상기 입력 데이터에 제1계수를 곱하여 제1값을 구하고, 제2계수에 1을 더하여 제2값을 구하고, 상기 제1값과 제2값을 더하여 제3값을 구하고, 상기 제3값으로부터 상위 n비트를 취함에 의해서 상기 입력 데이터의 양자화된 데이터를 구하는 양자화단계를 구비하고, 상기 엔코더가 상기 디코더로부터의 입력 데이터의 최상위 비트를 반전하여 제4값을 구하고, 상기 제4값에 제3계수를 더하여 제5값을 구하고, 상기 제5값에 상기 제4계수를 곱하여 역양자화된 데이터를 구하는 역양자화 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 부호화 및 복호화 방법.
- 입력 데이터를 부호화하는 디코더와 상기 디코더로부터의 입력 데이터를 복호화하는 엔코더를 구비한 시스템의 부호화 및 복호화 방법에 있어서, 상기 디코더가 상기 입력 데이터에 제1계수를 곱하여 제1값을 구하고, 제2계수에 1을 더하여 제2값을 구하고, 상기 제1값과 제2값을 더하여 제3값을 구하고, 상기 제3값으로부터 상위 n비트를 취함에 의해서 상기 입력 데이터의 양자화된 데이터를 구하는 양자화기를 구비하고, 상기 엔코더가 상기 디코더로부터의 입력 데이터의 최상위 비트를 반전하여 제4값을 구하고, 상기 제4값에 제3계수를 더하여 제5값을 구하고, 상기 제5값에 상기 제4계수를 곱하여 역양자화된 데이터를 구하는 역양자화기를 구비한 것을 특징으로 하는 부호화 및 복호화 회로.
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