KR100217139B1 - Control method and apparatus of information - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정보량 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 부호화된 출력신호의 비트율을 일정하게 하여 일정 속도로 회전하거나 이동하는 기록 매체에 기록 가능하게 한 것으로서, 각 단위 직교 블록당 비트수를 일정하게 고정하고 실제 부호화된 출력신호의 비트수와 고정된 기준치와의 차이를 할당된 비트수를 추가하거나 감소시켜 일정 비트율을 갖게 한 것으로서, MD나 DCC등의 오디오 기기에 적용하여 각각에 알맞은 포맷에 맞추어 일정 비트율로 신호를 기록, 재생할 때 적당하도록 한 발명이다.The present invention relates to a method and an apparatus for controlling an amount of information, wherein the bit rate of an encoded output signal is made constant to enable recording on a recording medium that rotates or moves at a constant speed, and the fixed number of bits per unit orthogonal block is fixed. The difference between the number of bits of the actual coded output signal and the fixed reference value is a fixed bit rate by adding or decreasing the number of bits allocated to it, which is applied to audio equipment such as MD or DCC. The invention is suitable for recording and playing back signals.
Description
제1도는 종래 기술의 구성 블럭도.1 is a block diagram of a prior art.
제2도는 마스킹(Masking) 효과의 그래프도.2 is a graphical representation of the masking effect.
제3도는 마스킹(Masking) 후의 그래프도.3 is a graph after masking.
제4도는 본 발명의 회로 구성 블럭도.4 is a circuit block diagram of the present invention.
제5도는 본 발명의 정보량 제어에 대한 흐름도.5 is a flowchart for controlling the amount of information of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 직교 변환부 2 : 마스킹부1: Orthogonal Converter 2: Masking Unit
3 : 비트 할당부 4 : 보조 정보 발생부3: bit allocation unit 4: auxiliary information generating unit
5 : 시간 지연부 6 : 양자화부5: time delay unit 6: quantization unit
10 : 램 11 : 정보량 제어부10: RAM 11: information amount control unit
본 발명은 정보량 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 직교 변환 부호화 방식을 이용한 오디오 신호 압축 부호화에 있어서 부호화된 신호를 일정 비트율로 전송하기 위해 단위 직교 변환 블록당 비트 수가 일정하도록 정보량을 제어하는 정보량 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for controlling an amount of information, wherein an amount of information is controlled to control a quantity of bits per unit orthogonal transform block in order to transmit an encoded signal at a constant bit rate in audio signal compression encoding using an orthogonal transform encoding scheme. And to an apparatus.
종래에는 제1도, 제2도 및 제3도에서 보는 바와같이, 일정한 샘플링 주파수로 양자화 되어진 시간 영역의 오디오 신호를 일정수의 단위 직교 변환 블록으로 나누고 이를 직교 변환하여 시간 영역의 오디오 신호를 주파수 영역으로 변환하는 직교 변환부(1)와, 상기 변환부(1)에서 출력하는 주파수를 입력받아 오디오 신호의 주파수 스펙트럼을 인간이 들을 수 있는 최소 가청 한계 레벨 b와 상대적으로 음압이 큰 주파수 성분에 의해 주변의 주파수 성분이 들리지 않게 되는 마스킹 레벨 a와 비교하여 두 레벨 이하의 음압을 가지는 주파수 성분을 제거하는 마스킹부(2)와, 최소 가청 한계 레벨 b와 상대 마스킹 레벨 a에 의해 제거되고 남아있는 주파수 성분에 대하여 양자화 오차에 대한 S/N(Signal/Noise) 비를 최대화 하기 위해 음압 레벨에 비례하여 각기 다른 수의 비트로 양자화 되도록 양자화 비트를 할당하는 비트 할당부(3)와, 상기 제거된 주파수 성분의 위치 및 남아있는 주파수 성분에 할당된 비트수 등의 보조정보를 발생하여 전송하는 보조 정보 발생부(4)와, 직교 변환되어진 오디오 신호가 마스킹 및 비트로 할당되고 보조정보를 발생시켜 처리가 될 동안 주파수 영역의 오디오 신호가 양자화부로의 전송되기 전 시간을 지연시키는 시간 지연부(5)와, 상기 비트할당부(3)에서 결정되어진 비트수로 주파수 영역의 오디오 신호를 양자화시키는 양자화부(6)와, 상기 양자화부(6)에서 양자화 되어진 주파수 영역의 오디오 신호로 정보량을 연산하고 정보량을 제어하며, 할당된 비트수를 조정하고 조정된 비트로 다시 양자화하기 위해 임시로 저장하는 버퍼 메모리(7)와, 양자화되고 상기 버퍼 메모리(7)에 저장된 주파수 영역의 오디오 신호의 정보량을 연산하는 정보량 연산부(8)와, 상기 정보량 연산부(8)에서 구해진 단위 직교 변환부(1)의 정보량을 기준치와 비교하여 차값의 대소에 따라 마스킹부(2)의 마스킹 레벨을 조절하여 평균적으로 정보량을 일정하게 하도록 한 정보량 제어부(9)로 구성된다.Conventionally, as shown in FIGS. 1, 2, and 3, the time domain audio signal quantized at a constant sampling frequency is divided into a predetermined number of unit orthogonal transform blocks, and orthogonally transformed to divide the audio signal of the time domain into frequencies. The orthogonal transform unit 1 for converting to a region, the minimum audible threshold level b that a human can hear the frequency spectrum of an audio signal by receiving the frequency output from the transform unit 1, and a frequency component having a relatively high sound pressure. Masking section 2 which removes frequency components having sound pressures of two levels or less compared to masking level a whereby peripheral frequency components are no longer heard, and removed and left by minimum audible threshold level b and relative masking level a. Different numbers in proportion to sound pressure levels to maximize the signal / noise ratio for quantization error for frequency components A bit allocator (3) for allocating quantization bits to be quantized to bits of < RTI ID = 0.0 > and < / RTI > A time delay unit 5 for delaying the time before the audio signal in the frequency domain is transmitted to the quantization unit while the orthogonally transformed audio signal is masked and assigned to bits and generates auxiliary information, and the bit allocation unit A quantization unit 6 for quantizing the audio signal in the frequency domain with the number of bits determined in (3), and calculating the information amount and controlling the information amount with the audio signal in the frequency domain quantized in the quantization unit 6, A buffer memory 7 which temporarily stores for adjusting the number of bits and quantizing it back to the adjusted bits, and quantized and stored in the buffer memory 7 The amount of information of the masking unit 2 according to the magnitude of the difference value is compared with the reference value by comparing the information amount of the information amount calculating unit 8 that calculates the information amount of the audio signal of the wave range region and the unit orthogonal transformation unit 1 obtained by the information amount calculating unit 8 with the reference value. The information amount control unit 9 is configured to adjust the masking level so that the information amount is constant on average.
이와같이 구성된 종래 기술의 작용, 효과는 다음과 같다.The operation and effects of the prior art thus constructed are as follows.
시간 영역의 양자화된 오디오 신호가 직교 변환부(1)에 입력되어 주파수 영역의 오디오 신호로 변환되고, 예를 들면 512sample/Block으로 변화되어 마스킹부(2)에 의해 들리지 않는 성분을 제거한 후 비트 할당부(3)에서 제거된 성분은 0비트를 할당하고 남아있는 성분은 음압 레벨에 비례하여 비트를 할당하며, 보조 정보 발생부(4)에서는 제거된 성분의 위치와 남아있는 성분에 할당된 비트 수등의 보조 정보를 발생시키며, 직교 변화부(1)에 의해 주파수 영역으로 변환된 오디오 신호는 시간 지연부(5)에 의해 마스킹 등의 처리가 될 동안 일정 시간 지연된 후 양자화부(6)에서는 비트 할당부(3)에서 발생한 비트수만큼 양자화 된다.The quantized audio signal in the time domain is input to the orthogonal transform unit 1 and converted into an audio signal in the frequency domain, for example, changed to 512 samples / block to remove the components not heard by the masking unit 2, and then allocating bits. The component removed in section 3 assigns 0 bits, and the remaining component allocates bits in proportion to the sound pressure level. In the auxiliary information generating section 4, the position of the removed component and the number of bits assigned to the remaining components, etc. The audio signal converted into the frequency domain by the orthogonal variation unit 1 is delayed for a certain time while the masking or the like is processed by the time delay unit 5, and then the quantization unit 6 allocates bits. It is quantized by the number of bits generated in the section (3).
또한, 양자화된 신호는 버퍼 메모리(7)에 의해 일시 저장된 후 정보량 연산부(8)에 의해 단위 직교 변환부(1)에서 발생한 총 비트수가 계산되고 정보량 제어부(9)에 의해 총 비트수가 기준치와 비교되며, 이때 총 비트수가 기준티보다 작을 경우 마스킹 레벨을 낮추어 보다 많은 주파수 성분이 재생되도록 하고 총 비트수가 기준치보다 많을 경우 마스킹 레벨을 높여 보다 많은 비트가 제거되도록 한다. 이때, 마스킹 레벨을 높일 때는 상한치를 두어 어느 이상은 올리지 못하게 하여 음질 열화를 방지한다. 이때, 정보량 제어에 의해 조정된 비트 할당에 의해 주정보를 양자화 하여 전송하고 보조 정보도 다시 생성하여 전송한다.Further, the quantized signal is temporarily stored by the buffer memory 7, and then the total number of bits generated by the unit orthogonal transformation unit 1 is calculated by the information amount calculating unit 8, and the total number of bits is compared by the information amount control unit 9 with the reference value. In this case, when the total number of bits is smaller than the reference tee, the masking level is lowered to reproduce more frequency components, and when the total number of bits is higher than the reference value, the masking level is increased to remove more bits. At this time, when the masking level is increased, the upper limit value is set so that no more is raised to prevent deterioration of sound quality. At this time, the main information is quantized by the bit allocation adjusted by the information amount control, and the auxiliary information is generated and transmitted again.
따라서, 종래의 기술에서는 비트수 자체를 제어하지 않고 마스킹 레벨을 제어함으로써 전체적으로 일정한 음질은 얻을 수 있으나 각 단위 직교 변환부의 총 비트 수를 일정하게 유지시키는 힘들므로 미니 디스크 시스템과 같이 직교 변환 블럭당 일정 비트로 포맷하는 경우에서는 적용하기 힘들다는 문제점이 발생하였다.Therefore, in the related art, overall sound quality can be obtained by controlling the masking level without controlling the number of bits per se, but it is difficult to keep the total number of bits of each unit orthogonal transform unit constant. There is a problem that it is difficult to apply the bit format.
본 발명은 종래의 이와같은 문제점을 시정, 보완하기 위해 안출된 것으로서 각 단위 직교 변환 블록당 비트수를 일정하게 고정하고 실제 부호화된 출력신호의 비트수와 고정된 기준치와의 차이를 할당된 비트수를 추가하거나 감소시켜 일정 비트수를 갖게 한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to correct and solve such a problem in the prior art. The number of bits per unit orthogonal transform block is fixed and the number of bits allocated to the difference between the number of bits of the actual encoded output signal and the fixed reference value is fixed. Add or reduce the number of bits to have a certain number of bits.
본 발명은 제4도에서 보는 바와같이, 일정한 샘플링 주파수로 양자화 되어진 시간 영역의 오디오 신호를 일정수의 단위 직교 변환 블록으로 나누고 이를 직교 변환하여 시간 영역의 오디오 신호를 주파수 영역으로 변환하는 직교 변환부(1)와, 상기 변환부(1)에 출력하는 주파수를 입력받아 오디오 신호의 주파수 스펙트럼을 인간이 들을 수 있는 최소 가청 한계 레벨 B와 상대적으로 음압이 큰 주파수 성분에 의해 주변의 주파수 성분이 들리지 않게 되는 마스킹 레벨 A와 비교하여 두 레벨 이하의 음압을 가지는 주파수 성분을 제거하는 마스킹부(2)와, 최소 가청 한계 레벨 B와 상대 마스킹 레벨 A에 의해 제거되고 남아있는 주파수 성분에 대하여 양자화 오차에 대한 S/N (Signal/ Noise) 비를 최대화 하기 위해 음압 레벨에 비례하여 각기 다른 수의 비트로 양자화 되도록 양자화 비트를 할당하는 비트 할당부(3)와, 상기 제거된 주파수 성분의 위치 및 남아있는 주파수 성분에 할당된 비트 수등의 보조 정보를 발생하여 전송하는 보조 정보발생부(4)와, 직교 변환되어진 오디오 신호가 마스킹 및 비트 할당되고 보조 정보를 발생시켜 처리가 될 동안 주파수 영역의 오디오 신호가 양자화부로의 전송되기 전 시간을 지연시키는 시간 지연부(5)와, 상기 비트 할당부(3)에서 결정되어진 비트수로 주파수 영역의 오디오 신호를 양자화시키는 양자화부(6)와, 비트 할당부(3)에서 발생한 비트 할당 정보를 일시 저장하며 정보량 제어부(11)에서 전송하여 정보량 제어부(11)에 의해 수정된 비트 할당 정보를 받아들여 주정보의 양자화를 위해 비트 할당된 정보를 양자화부(6)로 전송하고 보조 정보를 발생하기 위해 보조 정보 발생부(4)에 비트 할당 정보를 전송하는 램(10)과, 상기 램(10)에 입력되어진 비트 할당 정보에 의해 단위 직교 변환부(1)의 총 비트수를 계산하고 이를 기준치와 비교하여 정보량(총비트수)이 기준치보다 작을 경우 가장 적게 샘플하여 비트를 추가 할당하며 같은 비트 수에선 저주파 성분부터 추가 할당하는 정보량 제어부(11)로 구성된다.As shown in FIG. 4, an orthogonal transform unit divides an audio signal in a time domain quantized at a constant sampling frequency into a predetermined number of unit orthogonal transform blocks and orthogonally transforms the audio signal in a time domain to a frequency domain. (1) and the frequency component in the surroundings is heard by the minimum audible threshold level B which a human can hear the frequency spectrum of the audio signal by receiving the frequency output to the converter 1 and a frequency component having a relatively high sound pressure. A masking section 2 for removing a frequency component having a sound pressure of two levels or less as compared with the masking level A which is not provided, and a quantization error for the remaining frequency component removed by the minimum audible threshold level B and the relative masking level A. To maximize the S / N (Signal / Noise) ratio for each quantum, A bit allocator (3) for allocating quantization bits, an auxiliary information generator (4) for generating and transmitting auxiliary information such as the positions of the removed frequency components and the number of bits allocated to the remaining frequency components, and an orthogonal transformation A time delay unit 5 for delaying the time before the audio signal in the frequency domain is transmitted to the quantization unit while the audio signal is masked and bit-assigned and generates auxiliary information, and in the bit allocation unit 3 The quantization unit 6 for quantizing the audio signal in the frequency domain with the determined number of bits and the bit allocation information generated by the bit allocation unit 3 are temporarily stored and transmitted from the information quantity control unit 11 to the information quantity control unit 11. Accept the modified bit allocation information and transmit the bit-allocated information to the quantization unit 6 for quantization of the main information, and generate auxiliary information to generate the auxiliary information. The total number of bits of the unit orthogonal transformation unit 1 is calculated by using the RAM 10 for transmitting the bit allocation information to (4) and the bit allocation information inputted to the RAM 10, and compared with the reference value to determine the amount of information ( If the total number of bits) is smaller than the reference value, the least amount of samples are allocated and additionally allocated, and the same number of bits is configured by the information amount control unit 11 for additional allocation from low frequency components.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용, 효과는 다음과 같다.The action and effect of the present invention configured as described above are as follows.
제5도에서 보는 바와같이, 램(10)으로 부터 정보량 제어부(11)에 입력된 비트 할당 정보는 먼저 A블럭에서 정보량 연산(총 비트수 계산)을 행하고 B블럭에서 정보량과 기준치를 비교한다. 이때, 정보량이 기준치보다 적은 경우 C블럭에서와 같이 최소 비트수로 양자화된 샘플을 검색한 후 D블럭에서와 같이 정보량과 기준치와의 차이만큼 최소 비트수로 양자화된 샘플부터 비트를 추가 할당한다. 본래 인간의 귀는 저주파 성분은 잘 구별하나 고주파 성분은 잘 구별하지 못하므로 동일 비트수를 가진 샘플에서는 저주파쪽부터 비트를 추가 할당한다. 그리고 나서, E블럭에서 보는 바와같이 조정된 양자화 비트수 정보를 다시 램(10)으로 전송하여 주정보의 양자화와 보조정보를 발생시킨다.As shown in FIG. 5, the bit allocation information input from the RAM 10 to the information amount control unit 11 first performs an information amount operation (calculates the total number of bits) in the A block, and compares the information amount and the reference value in the B block. In this case, when the information amount is less than the reference value, the quantized sample is searched with the minimum number of bits as in the C block, and then bits are additionally allocated from the sample quantized with the minimum number of bits as the difference between the information amount and the reference value as in the D block. Originally, the human ear distinguishes low frequency components but not high frequency components, so samples with the same number of bits are allocated additional bits from the low frequency side. Then, as shown in the E block, the adjusted quantization bit number information is transmitted back to the RAM 10 to generate quantization and auxiliary information of the main information.
또한, 정보량이 기준치보다 많을 때에는 반대로 F블럭에서 보는 바와같이 최대 비트수로 양자화된 샘플을 검색하고 G블럭에서 보는 바와 같이 최대 비트 샘플부터 할당된 비트수를 감소시키고 이때 같은 비트수를 가진 샘플에선 고주파쪽부터 비트를 감소시킨 후 H블럭에서 보는 바와같이 조정된 비트수를 램(10)으로 전송하여 주정보의 양자화와 보조 정보를 발생시킨다.On the contrary, when the amount of information is larger than the reference value, the quantized sample is searched with the maximum number of bits as shown in the F block, and the allocated number of bits is decreased from the maximum bit sample as shown in the G block. After reducing the bit from the high frequency side, as shown in the H block, the adjusted number of bits is transmitted to the RAM 10 to generate quantization of the main information and auxiliary information.
또한, 정보량이 기준치와 같은 경우에는 I블럭에서 보는 바와같이 비트수를 제어하지 않고 할당된 비트수를 램(10)으로 전송하여 주정보의 양자화 및 보조 정보 발생을 행한다.If the amount of information is equal to the reference value, as shown in the I block, the allocated number of bits is transmitted to the RAM 10 without controlling the number of bits, thereby quantizing the main information and generating auxiliary information.
따라서, 본 정보량 제어 장치는 MDS나 DCC등 음향효과(Maskin 효과)를 사용하여 압축된 오디오 데아타를 일정한 비트율로 기록, 재생하는 장치에 응용될 수 있고 그외의 부호화 출력 신호의 비트율이 일정하지 않은 다른 부호화 방식에서도 사용될 수 있도록 한 것이다.Therefore, the information amount control device can be applied to a device for recording and reproducing audio data that has been compressed using a sound effect (Maskin effect) such as MDS or DCC at a constant bit rate, and the bit rate of other encoded output signals is not constant. It can be used in other coding schemes.
따라서, 본 발명을 적용하므로써 부호화 출력의 비트율이 시간에 따라 정확히 일치하지 않고 확률적으로 일정하게 하는 종래의 기술과는 달리 정확히 일치시킬수 있어 MDS 등의 단위 직교 블록당 부호화 출력의 비트 수가 일정한 장치에 적용할 수 있고 단순한 연산에 의해 처리하므로 하드웨어를 간단화 할 수 있다는 효과가 나타난다.Therefore, by applying the present invention, unlike the conventional technique in which the bit rate of the encoded output does not exactly coincide with time, but is stochastically constant, the present invention can be exactly matched to a device having a constant number of bits of encoded output per unit orthogonal block such as MDS. The effect is that the hardware can be simplified because it is applicable and processed by simple operations.
Claims (2)
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Family Applications (1)
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