KR0174911B1 - 오디오 신호 부호화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고주파 대역의 SNR 값을 조정하여 고주파 대역의 채널에 비트 할당을 유도하는 오디오 신호 부호화 장치에 관한 것으로, 본 발명은 입력 오디오 신호를 소정 단위마다 적용된 비트 할당으로 양자화 하는 오디오 신호 부호화 장치에 있어서, 고주파 대역에서 신호대 잡음비(SNR)/비트 값의 변화에 의해 비트 할당을 유도하는 비트 할당부를 상기 오디오 신호 부호화 장치에 더 구비하여, NMR=SMR-SNR(dB)에서 고주파 대역에도 비트를 할당함으로써, 계산의 복잡성을 증가시키지 않고 음질을 향상시킨다.
Description
본 발명은 오디오 신호를 부호화하는 장치에 관한 것으로, 특히 고주파 대역의 신호대 잡음비(Signal/Noise Ratio; 이하, SNR 이라 함)값을 조정하여 고주파 대역의 채널에 비트 할당을 유도함으로써 음질을 향상시키기에 적합한 오디오 신호 부호화 장치에 관한 것이다.
제1도는 종래의 전형적인 오디오 신호 부호화 장치의 블록구성도로서, 청각 특성 모델부(101), 비트 할당부(102), 대역 분할 필터(103) 및 양자화부(104)를 포함한다.
제1도를 참조하면, 대역 분할 필터(103)는, 예를 들면 QMF(Quadrature Mirror Filter) 등과 같은 디지털 필터를 이용해 입력되는 아날로그 오디오 신호를 대역별로 필터링함으로써 기설정된 다수의 서브 밴드로 분할, 예를들면 32개의 서브밴드로 분할하고, 이 분할된 각 서브 밴드 오디오 신호는 N비트 단위의 양자화를 위해 다음단의 양자화부(104)로 제공된다.
여기에서, 입력 오디오 신호를 다수의 서브 밴드로 분할하여 처리하는 것은, 오디오 에너지가 많은 스펙트럼에는 정보량을 많이 할당하고, 오디오 에너지가 적은 스펙트럼에는 상대적으로 정보량을 적게 할당함으로써 디지털 신호 압축의 고능률화 및 고품질화를 구현하기 위함이다.
또한, 청각 특성 모델부(101)는, 예를들면 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용하여 입력 오디오 신호의 신호 특성을 분석하고, 이 분석 결과에 의거하여, 예를 들면 32개의 서브 밴드로 분할된 각 채널마다 신호대 마스크비(Signal/Mask Ratio; 이하, SMR 이라 함)를 계산하며, 여기에서 계산된 SMR은 다음단의 비트 할당부(102)로 제공된다.
다음에, 비트 할당부(102)는 상기한 청각 특성 모델부(101)로부터 제공되는 계산된 SMR 값으로부터 아래의 수식과 같이 잡음대 마스크비(Noise/Mask Ratio; 이하, NMR이라 함)을 산출하며, 이와같이 산출된 NMR에 근거하여 양자화하고자 하는 N×N 블록내 각 샘플의 양자화 비트수를 할당한다. 즉, 비트 할당부(102)에서는 NMR이 0dB 이하가 되도록 양자화 비트수를 할당한다.
상기한 수식에서 신호대 노이즈비(SNR)는 할당되는 양자화 비트수에 의해 결정되는 것으로, 양자화 비트수를 늘릴수록 오디오 밴드의 다이나믹 영역이 증가하고 SNR은 개선된다. 즉, 양자화 비트가 1비트 증가할 때마다 SNR 대략 6dB 정도 개선된다.
따라서, 양자화부(104)에서는 전술한 대역 분할 필터(103)로부터 제공되는 서브 밴드 분할된 각 입력신호 대역의 신호 에너지 각각에 대해 비트 할당부(102)에서 할당된 양자화 비트수로 양자화를 수행한다.
그러나, 상술한 바와같은 종래 기술은, 높은 비트율, 예를들면 128Kbps 이상으로 하더라도, 음질에 중요한 영향을 끼치는 고주파 대역(즉, 8-15Khz)의 채널에 비트를 할당하지 못하게 되므로써 재생 오디오의 음질이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고주파 대역의 SNR값을 조정하여 고주파 대역의 채널에 비트 할당을 유도함으로써, 재생 오디오의 음질을 향상시킬 수 있는 오디오 신호 부호화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 아날로그 입력 오디오 신호를 디지털 오디오 신호로 변환하여 다수의 서브 밴드로 분할하고, 이 분할된 각 서브 밴드의 오디오 신호를 기설정된 N×N 블록 단위로 결정되는 할당 비트로 양자화하는 장치에 있어서, 디지털 필터를 이용해 입력되는 아날로그 오디오 신호를 대역별로 필터링함으로써 기설정된 다수의 서브 밴드로 분할하는 대역 분할 필터; 상기 입력 오디오 신호의 신호 특성을 분석하고, 이 분석 결과에 의거하여, 다수의 서브 밴드로 분할된 각 채널마다 신호대 마스크비(SMR)를 계산하는 청각 특성 모델부; 입력 오디오 신호의 비트율 정보에 따라, 상기 다수의 서브 밴드로 분할된 각 채널중 기설정된 하위대역 채널별로 계산된 각 신호대 마스크비(SMR)값과 기설정된 제1신호대 잡음비(SNR)값에 의거하여, 상기 하위대역의 각 채널들에 대한 비트 할당을 수행하는 제1비트 할당부; 입력 오디오 신호의 비트율 정보에 따라, 상기 다수의 서브 밴드로 분할된 각 채널중 기설정된 상위대역 채널별로 계산된 각 신호대 마스크비(SMR)값과 상기 제1신호대 잡음비(SNR)값의 증감폭보다 적어도 작은 증감폭을 갖는 기설정된 제2신호대 잡음비(SNR)값에 의거하여, 상기 상위대역의 각 채널들에 대한 비트 할당을 수행하는 제2비트 할당부; 및 상기 대역 분할 필터에서 제공되는 상기 서브 밴드 분할된 각 대역에 대한 N×N 블록의 신호 에너지를 상기 제1비트 할당부 또는 제2비트 할당부로부터 선택적으로 제공되는 양자화 비트수로 양자화하는 양자화부로 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 장치를 제공한다.
제1도는 종래의 전형적인 오디오 신호 부호화 장치의 블럭구성도.
제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오디오 신호 부호화 장치의 블록구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
201 : 청각 특성 모델부 202 : 비트 할당 블록
202-1 : 제1비트 할당부 202-2 : 제2비트 할당부
203 : 대역 분할 필터 204 : 양자화부
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오디오 신호 부호화 장치의 블록구성도로서, 청각 특성 모델부(201), 비트 할당 블록(202), 대역 분할 필터(203) 및 양자화부(204)를 포함한다.
동도면에 도시된 바와같이, 본 발명에서 가장 핵심적인 기술요지는 SNR을 조정하여 인간의 청감도가 높은 고주파 대역에 비트 할당을 유도, 즉, 강조하고 싶은 고주파 대역의 비트 할당에 의한 SNR 증가를 2dB로 하여 실제로 NMR이 0dB 이하로 내려가는 정도를 낮추므로써 고주파 대역에 비트 할당을 유도한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은 비트 할당 블록(202)을 제1비트 할당부(202-1)와 제2비트 할당부 203(202-2)의 이중 구조로 구성함으로써, 본 발명에서 목적으로 하는 바를 달성할 수 있다.
제2도를 참조하면, 대역 분할 필터(203) 및 양자화부(204)는, 실질적으로 제1도에 도시된 대응 구성부재와 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 것으로, 입력 아날로그 오디오 신호를 다수의 서브 밴드로 분할하고, N×N 블록의 각 샘플들을 할당된 양자화 비트수로 양자화한다.
마찬가지로, 청각 특성 모델부(201)에서는 입력 오디오 신호의 신호 특성을 분석하고, 이 분석 결과에 의거하여, 예를들면 32개의 서브 밴드로 분할된 각 채널마다 SMR을 계산하여 다음단의 비트 할당 블록(202)으로 제공한다.
다음에, 비트 할당 블록(202)은 도시 생략된 로직 스위칭부로부터 제공되는 절환 제어신호, 즉, 오디오 신호의 비트율 정보에 근거하여 발생하는 절환 제어신호에 응답하여 제1비트 할당부(202-1) 또는 제2비트 할당부(202-2)를 통해 양자화를 위한 비트 할당을 수행한다.
즉, 비트 할당 블록(202)은 상기한 청각 특성 모델부(101)로부터 제공되는 계산된 SMR 값들과 할당되는 비트에 의해 결정되는 SNR 값에 의거하여 양자화 비트수를 할당하는데, 본 발명에 따라 분할된 32 채널중 비트율이 128Kbps 이하인 1-16채널의 경우에는 통상의 방법에서와 같이 SNR/bit를 6dB로 하고, 비트율이 128Kbps 이상인 17-32 채널의 경우에는 SNR/bit를 2dB로 계산함으로써, NMR이 0dB가 되도록 비트를 할당한다.
즉, 제1비트 할당부(202-1)에서는, 각 채널별로 계산된 SMR 값들과 할당되는 비트에 의해 결정되는 SNR 값에 의거하여, 비트율이 128Kbps 이하인 1-16 채널의 경우에 비트 할당에 의한 SNR 증가를 6dB로 하여 전술한 수식 1에 의거하여 비트 할당을 수행한다.
또한, 제2비트 할당부(202-1)에서는, 각 채널별로 계산된 SMR 값들과 할당되는 비트에 의해 결정되는 SNR 값에 의거하여, 비트율이 128Kbps 이상인 17-32채널의 경우에 비트 할당에 의한 SNR 증가를 2dB로 하여 전술한 수식 1에 의거하여 비트 할당을 수행, 즉, 강조하고 싶은 고주파 대역의 비트 할당에 의한 SNR 증가를 2dB로 하여 실제로 NMR이 0dB이하로 내려가는 정도를 낮추므로써 고주파 대역에 비트 할당을 유도한다.
즉, 제2비트 할당부(202-2)는 서브 밴드로 분할된 32 채널중 상위대역의 17-32 채널에 대하여 SNR/bit=2dB로 계산한 후에 전술한 수식 1에 의거하여 비트를 할당함으로써 고주파 대역에도 자연스럽게 비트 할당을 유도할 수 있다.
따라서, 양자화부(204)에서는 전술한 대역 분할 필터(203)에서 제공되는 서브밴드 분할된 입력신호의 각 대역에 대한 N×N 블록 단위의 신호 에너지를 상기한 제1 및 제2비트 할당부(202-1,202-2)에서 선택적으로 제공되는 할당된 비트수로 양자화하여 도시 생략된 전송기로 전송한다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 강조하고 싶은 고주파 대역에 대해 SNR 값을 조절하여 NMR=SMR-SNR(dB)에 대입하여 비트를 할당하는 도중 고주파 대역에도 비트 할당이 이루어지도록 함으로써 계산의 복잡성을 증가시키지 않고 청각상 귀에 들리기 쉬운 잡음을 감소시키므로 재생 오디오의 음질 향상을 도모할 수 있다.
Claims (2)
- 아날로그 입력 오디오 신호를 디지털 오디오 신호로 변환하여 다수의 서브 밴드로 분할하고, 이 분할된 각 서브 밴드의 오디오 신호를 기설정된 N×N 블록 단위로 결정되는 할당 비트로 양자화하는 장치에 있어서, 디지털 필터를 이용해 입력되는 아날로그 오디오 신호를 대역별로 필터링함으로써 기설정된 다수의 서브 밴드로 분할하는 대역 분할 필터; 상기 입력 오디오 신호의 신호 특성을 분석하고, 이 분석 결과에 의거하여, 다수의 서브 밴드로 분할된 각 채널마다 신호대 마스크비(SMR)를 계산하는 청각 특성 모델부; 입력 오디오 신호의 비트율 정보에 따라, 상기 다수의 서브 밴드로 분할된 각 채널중 기설정된 하위대역 채널별로 계산된 각 신호대 마스크비(SMR)값과 기설정된 제1신호대 잡음비(SNR)값에 의거하여, 상기 하위대역의 각 채널들에 대한 비트 할당을 수행하는 제1비트 할당부; 입력 오디오 신호의 비트율 정보에 따라, 상기 다수의 서브 밴드로 분할된 각 채널중 기설정된 상위대역 채널별로 계산된 각 신호대 마스크비(SMR)값과 상기 제1신호대 잡음비(SNR)값의 증감폭보다 적어도 작은 증감폭을 갖는 기설정된 제2신호대 잡음비(SNR)값에 의거하여, 상기 상위대역의 각 채널들에 대한 비트 할당을 수행하는 제2비트 할당부; 및 상기 대역 분할 필터에서 제공되는 상기 서브 밴드 분할된 각 대역에 대한 N×N 블록의 신호 에너지를 상기 제1비트 할당부 또는 제2비트 할당부로부터 선택적으로 제공되는 양자화 비트수로 양자화하는 양자화부로 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2비트 할당부는, 비트당 신호대 잡음비(SNR)값이 2dB이 되도록 계산하여 고주파 대역의 비트 할당을 유도하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 장치.
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| KR1019940016612A KR0174911B1 (ko) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 오디오 신호 부호화 장치 |
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| KR1019940016612A KR0174911B1 (ko) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 오디오 신호 부호화 장치 |
Publications (2)
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| KR960006309A KR960006309A (ko) | 1996-02-23 |
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| KR (1) | KR0174911B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101410615B1 (ko) * | 2013-06-03 | 2014-06-20 | 이화여자대학교 산학협력단 | 오디오 신호에서 데이터 코드를 처리하는 방법 및 시스템 |
-
1994
- 1994-07-11 KR KR1019940016612A patent/KR0174911B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101410615B1 (ko) * | 2013-06-03 | 2014-06-20 | 이화여자대학교 산학협력단 | 오디오 신호에서 데이터 코드를 처리하는 방법 및 시스템 |
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|---|---|
| KR960006309A (ko) | 1996-02-23 |
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