KR100228687B1 - 다차원 음장의 재생채널수 가변용 디코우더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적으로 다중채널신호의 재생장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 전송채널에 의해 전송된 다차원 음장을 재현하는 다중채널 음성신호의 디코우딩장치에 관한 것으로, 디코우딩의 복잡성은 전송채널의 수와 다를 수 있는 디코우딩된 신호를 나타내기 위해 사용된 채널의 수에 대략적으로 비례한다.

Description

[발명의 명칭]
다차원 음장의 재생채널수 가변용 디코우더
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 일반적으로 다중채널신호 재생장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 전송채널(delivery channel)에 의해 전송된 다차원 음장(multidimensional sound fields)을 나타내는 다중채널 음성 신호의 디코우딩장치에 관한 것으로, 이때 디코우딩의 복잡성은 대략적으로 전송채널의 수와는 다른, 디코우딩된 신호(decoded signal)을 나타내기 위하여 사용된 채널수에 비례한다.
[배경기술]
녹음 또는 송신된 신호의 고충실도 재생을 위한 목표는 다른시간 또는 장소에서 재현 또는 재생시스템의 주어진 제한하에서 가능한 한 충실하게 본래의 음장(sound field)을 재현시키는 것이다. 음장은 시간 및 공간의 함수인 음압(sound pressure)들의 집합으로 정해진다. 따라서, 고충실도 재생은 청취자 주위의 영역에서 본래의 음장안에 존재했던 음향압(acoustic pressure)을 재생성 시키도록 꾀하는 것이다.
이상적으로는, 본래의 음장과 재생된 음장 사이의 차이가 청취되지 않아야 하며, 만약 청취되더라도 적어도 상대적으로 대다수의 청취자가 알아채지 못하여야 한다. 충실도에 대한 두가지의 보편적인 측정대상은 "음질(sound quality)"과 "음장의 정위(定位)(sound field localization)"이다.
음장은 주파수범위(대역폭), 전 주파수 범위에서의 상대적인 진폭레벨의 정확도(음색), 음폭레벨의 범위(다이나믹 영역), 조파 진폭 및 위상의 정확도(왜곡레벨), 그리고 본래의 음에 존재하지 않는 의사음(spurious sound) 및 가공음의 진폭레벨 및 주파수(잡음)와 같은 재생특성을 포함한다. 대부분의 음질의 양상들은 기구들에 의해 측정가능하지만, 실제적인 시스템들에 있어서, 인간의 청각시스템의 특성(심리음향적 효과(psychoacoustic effects)은 청취 불가능하거나 또는 본래의 음에서 벗어나는, 측정가능한 차이에 대하여 상대적으로 알아채지 못한다는 것이다.
음장의 정위는 공간적인 충실도의 한 측정이다. 음원의 명확한 방향, 즉, 방위 및 고도, 그리고 거리의 보존은 때때로 각도 및 깊이정위로 각각 알려져 있다. 오케스트라 및 다른 녹음의 경우, 이와같은 정위는 청취자에게 음악가와 악기의 물리적인 위치를 전해준다. 다른 녹음, 특히 스튜디오에서 이루어지는 다중 트랙녹음에 있어서, 각도 방향성 및 깊이는 음원의 실제적인 배열과는 관계가 없으며, 정위는 단순히 청취자에게 전달되는 전체적인 예술적표현의 일부일 뿐이다. 예를들어, 공간의 특정지점으로부터 발생된 것 같은 언어는 미리 녹음해둔 음장에 추가될 수 있다. 어느경우에 있어서도, 고충실도의 다중채널시스템의 목적은 그것이 실제음이건 합성음이건 간에 진행되고 있는 음장의 공간적 특성을 재현하는 것이다. 음질에 있어서는, 실제적인 시스템에 있어서, 정위(localization)에 대한 측정가능한 변화는 어떤 조건하에서 인간의 청각특성 때문에 청취불가능하거나 또는 인식할 수 없다.
음장발생 기술자(sound-field puoducer)는 재생시스템과 관련하여 청취자에게 음질 및 음장 정위에 있어서의 음장처리 특성들을 나타내는 녹음 또는 전송된 신호를 재현시킬 수 있다는 것을 인식하는 것으로 충분하다. 청취자에게 제공되는 음장은 음장발생 기술자에 의해 추구되는 이상적인 음장에 거의 가깝게 될 수 있거나, 또는 재생장치나 음향재생 환경을 포함하는 많은 요인들에 의해 이상적인 음장으로 부터 멀어질 수 있다.
송신 또는 재생을 위해 얻어지는 음장은 보통 하나 또는 그 이상의 전기신호에 의해 몇가지 상태로서 표시된다. 이와같은 신호는 보통 하나 또는 그 이상의 채널을 구성하는데, 이와같은 채널은 음장획득에 의한 채널(획득채널(capture channel)), 송신 또는 녹음에 의한 채널(송신채널(transmisson channel)), 그리고 음장재현에 의한 채널(재생채널(presentation channel))로 분리된다. 몇가지 제한하에서 이러한 음향재생 채널의 수가 증가할수록 복잡한 음장의 재생력도 증가하게되나, 실제적으로는 이와같은 재생채널의 수를 제한하도록 고려하고 있다.
대부분의 경우, 음장발생 기술자들은 공지된 재생채널의 배치 및 환경이 존재하는, 상대적으로 잘 설정된 시스템안에서 작업하게 된다. 예를들어, 두 채널의 스테레오 녹음은 일반적으로 두개의 재생채널(스테레오(stereophonic)) 또는 하나의 재생채널(모노(monophonic))를 통해 재생될 수 있다. 녹음은 보통 스테레오 또는 모노용 재생장치를 구비한 대부분의 청취자에게 좋은 음을 내는데에 최선을 다하게 된다. 다른예로서, 영화관에는 좌, 우, 중앙, 베이스 및 서라운드 채널재생용이나 또는 고전적 "아카데미" 모노음 재생용의 정규화된 배치구조가 되어있다는 예상하에, 영화용의 스테레오 및 서라운드음의 다중채널 녹음이 이루어질 수도 있다. 이와같은 녹음역시 텔레비젼안의 소형 스피이커와 같은 단일 재생채널 시스템으로부터 상대적으로 정교한 다중 재생채널 서라운드음 시스템에 이르는 가정용 재생장치에 의해 재생된다는 예상하에 이루어지게 된다.
다차원 음장을 나타내는 신호를 전달하는데에 요구되는 송신채널의 수를 절감시키기 위하여 여러가지 기술이 사용된다. 이와같은 기술의 하나는 4-2-4 매트릭스 시스템으로서, 이는 4개의 재생채널로 뽑아내게 된다. 이상적으로는, 이와같은 기술은 재생시 청취가능한 음장의 변화를 발생시키지 않아야 한다.
이와같은 기술이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 사용될 수 있으나, 그렇게 하는 것이 항상 바람직한 것은 아니다. 이와같은 기술의 사용에는 전송채널(delivery channel)의 개념을 개발하는 것이 필요하다. 하나의 전송채널은 불연속적인 인코우더 채널, 또는 독립적으로 인코우딩 되는 한벌의 정보(a set of information)를 나타낸다. 하나의 전송채널은 송신채널의 수를 절감시키기 위한 기술을 사용하지 않는 시스템에 있어서, 하나의 송신채널에 대응한다. 예를들어, 4-2-4 매트릭스 시스템은 2개의 송신채널로 4개의 전송채널을 전하며, 재생을 위하여 4개의 재생채널을 사용하게 된다. 본 발명은 전송채널의 수와 다른 재생채널의 수를 선택하는 것에 연관된다.
2개의 전송채널에 대응하는 하나의 재생채널을 발생시키기 위한 단순한 기술의 일예는 2개의 전송채널을 합하여 하나의 재생채널을 형성하는 것이다. 신호가 펄스부호변조(PCM)를 이용하여 샘플링되고 디지탈 부호화되면, 2개의 전송채널의 합은 각 채널을 나타내는 PCM 샘플(sample)들을 가산하고 가산된 샘플들을 디지탈-아나로그 컨버어터(DAC)를 사용하여 아날로그 신호로 변환시킴에 의해 디지탈 영역에서 이루어질 수 있다. 2개의 PCM 부호화된 신호들의 합은 또한 각 전송채널에 대한 PCM 샘플들을 2개의 DAC을 사용하여 아날로그 신호로 변환시키고 이들 2개의 아날로그 신호를 가산시킴에 의해 아날로그 영역에서 이루어질 수도 있다. 디지탈 영역에서의 가산 기능 수행이 바람직하며, 이는 디지탈 가산기가 2차적인 고정밀도를 갖는 DAC을 사용하는 것보다 정확하고 설치비가 적게들기 때문이다.
그러나, 만약 신호샘플들이 선형 PCM 방식으로 인코우딩 되는 것보다 비선형 형태로서 디지탈적으로 인코우딩 될 경우, 이 기술은 훨씬 더 복잡해진다. 비선형 파형은 대수 양자화 및 정규화 부동소숫점표시(togarithmic quantizing, mormalizing floating-point representation)나 각 샘플을 표시하는 비트(bit)의 적당한 배분과 같은 인코우딩 방법에 의해 발생될 수 있다.
비선형 표시(nonlinear representation)는 부호화된 신호를 나타내는데 요구되는 정보의 양을 감소시키기 위하여 종종 인코우더/디코우더 시스템에서 사용된다. 이와같은 표시는 감소된 정보용량을 갖는 저대역폭 또는 저잡음 송신로와 같은 송신채널에 의해, 또는 적은 저장용량을 갖는 녹음매체에 의해 전달될 수 있다.
비선형 표시는 정보 요구량을 감소시킬 필요가 없다. 여러 가지 형태의 정보패킹(information packing)이 오직 전송오차의 검출 및 수정을 이루기 위하여 사용될 수 있다. "포맷된(formatted)" 및 포맷하는"(formatting)"이라는 광의의 용어가 각각 비선형 표시 및 이와같은 표시를 얻는 것에 연관하여 사용될 것이다. "디포맷된(deformatted)" 및 "디포맷하는(deformatting)"이라는 용어는 각각 재구성된 선형표시(linear representation) 및 이와같이 재구성된 선형표시를 얻는 것에 연관하여 사용될 것이다.
무엇이 사용된 신호처리 방법에 의한 선형표시를 구성하는가에 대한 언급이 있어야 한다. 예를들어, 부동소숫점 표시는 부동소숫점 연산수로 연산기능을 수행할 수 있는 디지탈 신호처리기(DSC)에 대하여 선형이 되나, 오직 정수 연산기능만으로 수행할 수 있는 DSC에 대하여는 선형이 되지 않는다. 선형의 중요성은 아래의 발명의 실행방식에서 더욱 상세히 설명될 것이다.
디코우더는 전술한 바의 PCM 방식의 표시를 얻기 위하여 정보를 포맷시키는데 사용되는 포맷기술에 반대되는 디포맷 기술을 사용하게 된다.
정보요구량을 감소시키기 위하여 포맷팅을 이용하는 2개의 인코우딩 기술은 서브밴드코딩(subband coding)과 변환코딩(transform coding)이다. 서브밴드 및 변환코더(coder)는 결과적으로 발생하는 코딩 부정확 또는 코딩 잡음이 이웃하는 스펙트럼 성분에 의해 심리음향적으로 마스킹(masking)되는 특정 주파수 대역에서 송신되는 정보량을 감소시키게 된다. 심리음향적 마스킹 효과는 주파수 대역폭이 인간의 귀의 임계대역의 폭과 같도록 선택될 때 더욱 효과적으로 이용될 수 있다. 1988년 샌프란시스코 맥그로힐(McGraw-Hill)발간, 케이 블레어 밴슨(K. Blair Benson)저의 오디오 엔지니어링 핸드북(Audio Engineering Handbook)의 1.40-1.42 및 4.8-4.10 페이지를 보면, "서브밴드"라는 용어는, 그것이 실제의 서브밴드코더 변환코더 또는 다른기술에 의해 이루어지더라도, 유용한 신호 대역폭의 부분들을 가르킨다. "서브밴드코더"라는 용어는 이와같은 "서브밴드"에서 동작하는 실제의 서브밴드코더나 변환코더 및 다른 코딩기술을 가리키는 것이다.
포맷된 형태의 신호는 바로 합산될 수 없으며, 2개의 전송채널이 합산에 의해 결합되기전에 디코우딩 되어야 한다. 일반적으로 서브밴드 디코우딩과 같은 디코우딩 기술은 상대적으로 설치비가 고가이다. 따라서, 2채널 신호의 모노용 재생에는 1채널 신호의 모노용 재생보다 약 2배의 비용이 든다. 소요비용은 각 전송채널당 고가의 디코우더가 하나씩 필요하기 때문에 2배로 된다.
2채널 신호의 모노용 재생시에 드는 비용을 감소시키기 위한 종래의 기술은 매트릭싱(matrixing) 회로이다. 재생채널신호의 수를 감소시키기 위해 사용되는 매트릭싱과 송신채널의 수를 감소시키기 위해 사용되는 매트릭싱을 구별하는 것은 중요하다. 이들은 수학적으로는 유사하지만, 각 기술은 신호송신 및 재생특성상 매우 다르다.
매트릭싱의 간단한 실예는 아래식과 같은 2개의 채널 A, B을 합(SUM) 및 차(DIFFERENCE)의 전송채널로 인코우딩 하는 것이다.
SUM = A + B,
DIFFERENCE = A - B
2채널 스테레오 재생에 있어서, 재생장치는 아래식과 같이 각 전송채널을 디코우딩하고 디코우딩된 채널을 역 매트릭싱(de-matrixing)하기 위한, 2개의 디코우더를 사용함에 의해 본래의 2채널 신호를 얻을 수 있다.
A' = ½(SUM + DIFFERENCE),
B' = ½(SUM - DIFFERENCE).
부호 A', B' 는 실제적인 시스템에서 역 매트릭싱에 의해 환원된 신호가 일반적으로 본래의 매트릭싱된 신호와 정확하게 대응하지 않는다는 사실을 나타내기 위하여 사용된다.
모노용 재생에 있어서, 재생시스템은 SUM 전송채널을 디코우딩하기 위한, 하나의 디코우더만을 사용하여 본래의 2채널 신호의 합을 얻을 수 있다.
매트릭싱이 2개의 전송채널의 모노용 재생을 위한 불균형적인 소요비용의 문제를 해결해 주지만, 인코우딩된 신호의 정보 요구량을 감소시키는 인코우딩 기술과 함께 사용될 때 크로스채널잡음 변조(cross-channel noise modulation) 현상이 생기게 된다. 예를들어, 아날로그 신호에 대하여 컴팬딩(companding)이 사용될 수 있으며, 디지탈 신호에 대하여 여러 가지 비트전송율(bit-rate) 절감방법이 사용될 수 있다. 이와같은 기술의 적용은 디코우더의 출력신호에 잡음을 발생시킨다. 이와같은 잡음은 그것을 발생시킨 음성 신호에 의해 마스킹되며, 이에따라 청취불가능하게 된다. 이와같은 기술이 매트릭싱된 신호에 적용될 때 역 매트릭싱된 신호가 잡음을 마스킹하지 못할 수도 있다.
오직 채널 B만이 음성신호를 포함할 때, 매트릭스 인코우더가 채널 A, B를 인코우딩한다고 가정한다. 정상적으로는 SUM 및 DIFFERENCE 신호가 아날로그 컴팬더 또는 디지탈 비트 전송을 절감 기술에 의해 전송을 위하여 커드화될 때 잡음이 SUM 및 DIFFERENCE 채널에 삽입된다. 디코우딩 기간에 A' 재생채널의 합으로부터 얻어지게 된다. 이 A' 재생채널이 어떤 음성 신호도 포함하고 있지 않지만, 각각의 SUM 및 DIFFERENCE 전달채널에 별도로 삽입되는 아날로그 변조 잡음 또는 디지탈 코딩 잡음을 합한 신호를 포함하게 된다. A' 재생채널은 잡음을 심리 음향적으로 마스킹 하기 위한 어떤 음성신호도 포함하지 않게 된다. 더욱이, 사람의 귀가 특히 잡음과 신호가 서로다른 각 정위(angular localization)를 가질 때 음성신호로부터 잡음을 식별할 수 없기 때문에, A' 채널에 있는 잡음은 B' 채널의 음성신호에 의해 마스킹되지 않을 수 있다.
재생채널의 수를 제어하는데 사용되는 기술은 2개 이상의 전송채널이 수반될 때 여러 가지 문제점에 당면하게 된다. 예를들어, 영화 사운드 트랙(soundtrack)은 보통 좌측, 우측, 중앙 및 서라운드의 4개의 채널을 포함한다. 미래의 영화나 진보된 텔레비젼에 적용하기 위하여 최근에는 5개의 채널에 대하여 6번째의 제한된 대역폭의 서브우퍼(subwoofer) 채널을 제안하고 있다. 포맷된 다중채널 신호가 모노용 및 2채널의 가정용 장치에 의해 재생되기 위하여 소비자에게 전달될 때, 전술한 크로스 채널 잡음 변조 효과를 피한 상태에서 어떻게 경제적으로 1 또는 2채널 재생에 적합한 신호를 얻을 수 있느냐 하는 문제점이 발생한다.
[발명의 설명]
본 발명의 목적은 크로스 채널 잡음 변조와 같은 인공물의 개입이 없는 상태에서 다중 채널음장을 포맷된 형태로 재현시키기 위하여 인코우딩된 신호의 하나 또는 그 이상의 전송채널을 디코우딩 하는 장치를 제공하는 것으로, 여기서 디코우딩의 복잡성 또는 그 소요비용은 재생채널의 수에 대략적으로 비례한다. 본 발명에 의한 디코우더가 아날로그나 디지탈 기술 또는 이와같은 기술의 하이브리드 배열(hybrid arrangement)을 사용할 수 있지만, 본 발명은 디지탈 기술을 사용하는 것이 더욱 편리하며, 본 발명의 실시예는 디지탈 장치이다.
본 발명의 일 실시예에서, 변환 디코우더는 하나 또는 그 이상의 전송채널로 구성된, 포맷된 형태로 인코우딩된 신호를 수신한다. 디포맷된 표시는 각 전송채널에 대하여 발생된다. 디포맷된 정보의 각 채널은 출력신호의 합성을 위하여 하나 또는 그 이상의 역 변환장치(inverse transform)에 분배되며, 하나의 역 변환장치는 각 재생채널에 해당된다.
인간의 귀의 임계대역폭에 상응하는 대역폭을 갖는 서브밴드의 사용에 의해 심리음향적 효과를 더욱 많이 이용할 수 있지만. 본 발명의 적용이 이에 국한되는 것은 아니다. 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진자는 본 발명에서 제시한 기술을 광대역 신호에도 적용시킬 수 있으며, 따라서 이후에 거론되는 서브밴드의 언급은 입력신호의 전체적인 유효밴드폭에 이르는 하나 또는 그 이상의 주파수 대역으로서 해석되어야 한다.
전술한 바와같이, 본 발명은 여러 가지 기술에 의해 이루어지는 서브밴드코더에 적용된다. 바람직하게는 변환, 보다 상세하게는 시간영역 가신호 상쇄(TDAC) 기술에 의한 시간 영역대 주파수영역 변환이 이용된다. 프린센(Princen)과 브래들리(Bradley)저의 "시간영역 가신호 상쇄에 근거한 분석/합성 필터 뱅크 설계(IEEE Trans. on Acoust., Speech, Signal Proc., ASSP-34권, 1986년, 1153-1161페이지)를 참고한다. TADC 변환을 이용하는 변환 인코우더/디코우더시스템의 예는 국제특허출원 공개번호 WO90/09022(1990. 8. 9 공개)에 제시되어 있다.
본 발명과 실시예들의 여러 가지 특징은 다음의 "발명의 실행을 위한 방식"과 첨부도면에서 더욱 상세히 설명된다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 4개의 전송채널을 2개의 재생채널로 분배하는 본 발명의 일 실시예의 기본구조를 나타낸 기능블록도.
제2도는 단일채널 서브밴드 디코우더의 기본구조를 나타낸 기능블록도.
제3도는 4개의 디코우딩된 전송채널을 2개의 재생채널로 배분하는 다중채널 서브밴드 디코우더의 기본구조를 나타낸 기능블록도.
제4도는 4개의 전송채널의 하나의 재생채널로 배분하는 본 발명의 일 실시예의 기본구조를 나타낸 기능블록도이다.
[발명의 실행을 위한 방식]
제2도는 전형적인 단일채널 서브밴드 디코우더 200의 기본구조를 나타낸다. 전송채널 202로부터 수신된 인코우딩된 서브밴드 신호는 디포맷터(deformatter)204에 의해 선형형태로 디포맷되고, 신디사이저(synthesizer)206는 재생채널 208을 따라 수신된 신호의 전 대역폭(full-bandwidth) 표시를 발생시킨다. 디코우더의 실제적인 적용은 전송채널 202용의 버퍼나 디지탈-아날로그 컨버어터, 그리고 재생채널 208용의 저역통과필터(도시되지 않음)와 같은 추가적인 특징들이 보충될 수 있다.
개략적으로 전술한 바와같이 디포맷터 204는 비선형 표시를 발생시킨 컴패니언 인코우더(companion encoder)에 의해 사용된 것과 반대되는 방법을 사용하는 선형표시를 얻어야 한다. 실제적인 실시예에 있어서, 이와같은 비선형 표시는 일반적으로 송신채널이나 저장매체에 편승되는 정보요구량을 감소시키기 위하여 사용된다. 디포맷팅은 일반적으로 상대적으로 빠르게 수행될 수 있고, 상대적으로 설치비가 저렴한, 단순한 동작을 수반한다.
신디사이저 206는 진 디지탈 서브밴드 디코우더용 합성 필터 뱅크(synthesis filter bank)를 재현하며, 디지탈 변환 디코우더용 역변환(inverse transform)을 재현한다. 어느 형태의 디코우더에 대한 신호합성은 여러 가지 복잡한 동작을 필요로 하면서 계산성이 강하다. 따라서, 신디사이저 206는 전형적으로 훨씬 많은 처리시간이 요구되며 디포맷터 204에 의해 요구되는 것보다 훨씬 높은 설치비가 든다.
제3도는 4개의 재생용 전송채널을 수신하여 2개의 재생채널로 디코우딩하는 정형적인 디코우더의 기본구조를 나타낸다. 각 전송채널 302a-302b로부터 수신되는 인코우딩된 신호는 각각의 디포맷터 304a-304b와 각각의 신디사이저 306a-306b로 구성된 각각의 디코우더 300a-300b를 통과한다. 합성된 신호는 각 디코우더로부터 각 경로(path) 308a-308b를 따라 4개의 합성 채널을 2개의 재생채널 312a, 312b로 결합시키는 분배기(distributor)310로 전해진다. 분배기 310는 일반적으로 설치비가 상대적으로 싼 장치를 사용하여, 상대적으로 처리시간이 빠른, 간단한 동작을 수반한다.
제3도에 도시된 디코우더의 설치에 드는 비용의 대부분은 신디사이저에 의한 것이다. 신디사이저의 수는 전송채널의 수와 같다. 따라서, 설치비용은 전송채널의 수에 대략적으로 비례하게 된다.
신호합성은 선형이며, 만약 작은 계산적인 오차를 무시한다면, 합성전에 결합된 신호는 합성후에 신호를 결합시킴에 의해 발생된 것과 같은 출력신호를 발생시킬 것이다. 합성은 많은 디코우더의 설치에 대하여 선형이다. 따라서, 분배기를 다중채널 디코우더의 디포맷터들과 신디사이저들 사이에 두는 것이 종종 가능하다. 이와같은 구조는 아래에서 더욱 상세히 설명되며, 제1도에 도시되어 있다. 이 방식에 있어서, 설치비는 대략적으로 재생채널의 수에 비례한다. 이것은 5개의 전송채널을 수신하나 오직 하나 또는 2개의 재생채널을 제공하는 진보된 텔레비젼 시스템용으로 제안된 것과 같은 적용분야에 매우 바람직하다.
이 경우에, 전술한 "선형"이라는 용어의 의미를 더욱 잘 인식할 수 있다. 대략적으로, 두가지 기준을 만족시킬 경우, 재생은 선행으로 간주된다:(1) 신디사이저에 대하여 직접 입력될 수 있다. 그리고 (2) 전술한 신호합성 선형성을 만족시키는 가산 또는 감산과 같은 선형결합을 직접적으로 형성 가능하게 한다.
제1도는 4개의 전송채널로부터 2개의 재생채널을 형성하는, 본 발명에 의한 디코우더의 일 실시예를 나타낸다. 디코우더는 각 전송채널당 하나씩 배정된 디포맷터 104a-104d를 사용하여 디포맷팅하는 4개의 전송채널 102a-102d로부터의 코드화된 정보를 수신한다. 분배기 108는 경로 106a-106d로부터 수신되는 디포맷된 신호를 2개의 신호로 결합시키며, 이 2개의 신호는 각각 경로 110a, 110b를 따라 신디사이저 112a, 112b로 전해진다. 각 신디사이저는 각각의 재생채널 114a, 114b을 따라 전달될 신호를 발생시킨다.
당 기술분야의 기술자는 본 발명이 여러 가지 종류의 진 서브밴드(true subband) 및 변환 디코우더 장치에 적용될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 디포맷터와 신디사이저용 장치의 세부사항은 본 논의의 범위 밖의 것이다. 그러나, 다음의 국제 특허출원중 어느 하나를 참조하면 세부적인 장치를 얻을 수 있다; 공개번호 WO90/09022(1900. 8. 9. 공개), 공개번호 WO90/09064(1990. 8. 9. 공개) 및 공개번호 WO91/16769(1991. 10. 31. 공개).
본 발명에 의한 변환 디코우더의 실시예는 공개번호 WO90/09022에 제시된 것과 거의 유사한 디포맷터와 신디사이저로 구성된다. 제1도를 참고하면, 이 실시예에 있어서, 서브밴드로 분류되는 주파수영역 변환계수로 구성된 직렬비트스트림(serial bit stream)이 각 전송채널 102a, 102b로부터 수신된다. 각 디포맷터 104a-104b는 정보블록(block of information)으로서 비트 스트림을 버퍼링하고, 이 비트스트림의 인코우더에 의해 각 주파수영역 변환계수를 위한 선형표시(linear representation)를 재구성하게 된다. 분배기 108는 경로 106a-106d로부터 선형화된 주파수영역 변환계수들을 수신하고, 이들을 적당히 결합시키며, 경로 110a, 110b 사이에 주파수영역 정보를 배분한다. 각 신디사이저 112a, 112b는 전술한 역 TDAC변환을 이행하는 역고속 푸우리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)을 적용함에 의해 경로 110a, 110b로부터 수신된 주파수 영역 정보에 대응하여 시간 영역 샘플들을 발생시킨다. 후속의 특징들이 제1도에 도시되어 있지 않지만, 시간영역 샘플들은 재생채널 114a, 114b을 따라 통과되고, 본래의 코드화된 신호의 시간영역 표시를 형성하기 위하여 버퍼링 및 결합되며, 그후 DAC에 의해 디지탈 형태에서 아날로그 형태로 변환된다.
제1도의 4개의 전송채널 102a-102d이 4채널 오디오 시스템의 좌측(L), 중앙(C), 우측(R) 및 서라운드(S) 채널을 나타낸다고 가정할 때, 분배기 108의 전형적인 실시예는 다음과 같이 2채널 스테레오음 재생을 이루기 위하여 이들 채널을 결합시킨다.
L' = L + .7071C + .5S (1)
R' = R + .7071C + .5S (2)
여기에서, L'는 좌측재생채널, R'는 우측재생채널이다.
변환디코우더에 대하여, 이들 결합은 주파수 영역에서의 변환계수의 합을 나타낸다. 정상적으로, 스펙트럼 주파수의 같은 범위를 나타내는 계수들만이 결합된다는 것을 알 수 있다. 예를들어, 256-포인트 변환에 의해 변환된 20KHz 대역폭 신호의 주파수 영역 신호를 전달한다고 가정한다. 각 전송채널의 주파수영역 변환계수 X(0)는 약 0 Hz 주위에 중심을 둔 각 전송채널에 의해 운반된, 인코우딩된 신호의 스펙트럼 에너지를 나타내며, 각 전송채널의 계수 X(1)는 약 78.1Hz(20KHz/256) 주위에 중심을 둔 각 전송채널에 대한 인코우딩된 신호의 스펙트럼 에너지를 나타낸다. 따라서, L' 재생채널에 대한 계수 X(1)은 제1방정식에 따라 각 전송채널로부터의 계수(1)의 무게합(weighted sum)으로부터 형성된다. 제1 및 제2방정식은 다음과 같이 고쳐쓸 수 있다.
X(i)L'= X(i)L+ .7071X(i)C+ .5X(i)S(3)
X(i)R'= X(i)R+ .7071X(i)C+ .5X(i)S(4)
여기서, X(i)Z는 채널Z에 대한 변환계수 i이다.
진 서브밴드 디코우더에 있어서, 이들 결합은 각 서브밴드에서의 해당 시간영역 샘플들의 합을 나타낸다. 따라서, 방정식 1, 2는 다음과 같이 고쳐쓸 수 있다.
Xj(nt)L'= Xj(nt)L+ .7071Xj(nt)C+ .5Xj(nt)S(5)
Xj(nt)R'= Xj(nt)R+ .7071Xj(nt)C+ .5Xj(nt)S(6)
여기에서, Xj(nt)Z는 채널Z의 서브밴드 j 내의 시간 nt에서의 신호샘플이다.
제4도는 4개의 전송채널 402a-402b로부터 하나의 재생채널 414를 형성하는데 사용된 본 발명의 적용상태를 나타낸다. 이 적용상태에서 분배기 408에 대한 전형적인 결합방정식은 다음과 같다.
M' = .7071L + C + .7071R + S (7)
여기서, M'는 모노음 재생채널이다.
분배기에 의해 제공되는 결합의 정확한 형태는 적용상태에 따라 가변된다.
본 발명의 방법이 일반적으로 전송채널보다 적은 수효의 재생채널을 얻는데 사용되는 것으로 나타나 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 재생채널의 수는 원하는 적용의 필요에 따라 재생채널을 구비할 수 있도록 분배기를 사용하여 전송채널의 수와 같거나 많아질 수 있다.
예를들어, 전술한 변환 디코우더에 있어서, 2개의 재생채널은 특정 주파수영역 변환계수를 특정 재생채널에 배분함에 의해, 또는 계수들을 재생채널의 어느 하나나 모두에게 무작위로 배분시킴에 의해 하나의 전송채널로부터 형성될 수도 있다. 스펙트럼 성분의 위상을 통과시키는 변환을 사용하는 실시예에 있어서, 배분은 위상에 근거할 수도 있다. 많은 다른 가능성도 예측할 수 있다.

Claims (4)

  1. 포맷된 정보의 다수의 전송채널을 수신하는 수신 수단으로서, 각각의 전송채널은 이산 인코우더 채널을 나타내는 수신 수단, 각각의 전송 채널에 응답하여 디포맷된 표시를 발생시키도록 상기 수신 수단에 대응하는 디포맷팅 수단, 하나 이상의 중간 신호를 발생시키도록 상기 디포맷팅 수단에 대응하는 분배수단으로서, 적어도 하나의 중간 신호는 상기 디포맷된 표시 중 두 개 이상으로부터의 정보를 결합시켜 발생되는 분배 수단, 및 합성 필터뱅크 또는 역 주파수영역 대 시간영역 변환을 각각의 중간 신호에 적용시켜 각각의 출력 신호를 발생시키는 합성 수단을 포함하는 디코우더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분배 수단은 상기 디포맷된 표시의 총 대역폭 중 일부로부터의 정보를 결합시켜 상기 적어도 하나의 중간 신호를 발생시키는 디코우더.
  3. 포맷된 정보의 하나 이상의 전송 채널을 수신하는 수신 수단으로서, 각각의 전송 채널은 이산 인코우더 채널을 나타내는 수신 수단, 각각의 전송채널에 응답하여 디포맷된 표시를 발생시키도록 상기 수신 수단에 대응하는 디포맷팅 수단, 다수의 중간 신호를 발생시키도록 상기 디포맷팅 수단에 대응하는 분배 수단으로서, 적어도 두개의 중간신호는 적어도 하나의 디포맷된 표시로부터의 가중정보를 포함하는 분배수단, 및 합성 필터뱅크 또는 역 주파수영역 대 시간영역 변환을 각각의 중간 신호에 적용시켜 각각의 출력신호를 발생시키는 합성 수단을 포함하는 디코우더.
  4. 제3항에 있어서, 상기 분배수단은 상기 디포맷된 표시의 총 대역폭 중 일부로부터의 가중 정보를 포함하는 상기 적어도 두개의 중간신호를 발생시키는 디코우더.
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