KR100228688B1 - 다차원 음장용 인코우더/디코우더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적으로 인간이 청취하는 다차원 음장들의 녹음, 전송 및 재생장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 이와같은 음장들을 나타내는 신호들의 서브밴드 인코우딩 및 디코우딩 장치에 관한 것으로서 인코우딩된 신호는 이 신호의 상대적 레벨 또는 이 신호에 의해 재현되는 음장의 명확한 방향을 전달하는 제어신호와 함께 다중 불연속신호들 그리고/또는 복합신호에 의해 전달될 수 있다. 디지탈 장치들에 있어서, 인코우딩된 신호들의 정보 요구량을 감소시키기 위하여 적응 비트할당이 사용될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
다차원 음장용 인코우더/디코우더
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 일반적으로 사람의 귀에 들리는 다차원 음장(multidimensional sound fields)의 녹음, 송신 및 재생장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 이와같은 음장을 나타내는 신호를 고충실도로 인코우딩 및 디코우딩하는 장치에 관한 것으로, 여기서 인코우딩된 신호는 복합음성 정보신호 및 조종 제어신호(steering control signal)에 의해 운반될 수 있다.
[배경기술]
[A. 고충실도 재생의 목적]
녹음 또는 송신된 신호의 고충실도 재생을 위한 목표는 다른시간 또는 장소에서 가능한 한 충실하게 본래의 음장을 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 재생성시키도록 꾀하는 것이다.
이상적으로는, 본래의 음장과 재생된 음장 사이의 차이가 청취되지 않아야 하며, 만약 청취되더라도 적어도 상대적으로 대다수의 청취자가 인식하지 못하여야 한다. 충실도에 대한 두가지의 보편적인 측정대상은 "음질(sound quality)"과 "음장의 정위(localization)"이다.
음장은 주파수범위(대역폭), 전 주파수 범위에서의 상대적인 진폭레벨의 정확도(음색), 음폭레벨의 범위(다이나믹 영역), 조파진폭 및 위상의 정확도(왜곡(distortion)레벨), 그리고 본래의 음에 존재하지 않는 의사음(spurious sound) 및 가공음의 진폭레벨 및 주파수(잡음)와 같은 재생특성을 포함한다. 음질 대부분의 특징들은 기구들에 의해 측정 가능하지만, 실제적인 시스템들에 있어서, 인간 청각시스템의 특성(심리음향적 효과(psychoacoustic effects))은 청취 불가능하거나 또는 본래의 음에서 벗어나는, 측정가능한 차이에 대하여 상대적으로 인식하지 못한다는 것이다.
음장의 정위는 공간적인 충실도의 한 측정이다. 음원의 명확한 방향, 즉, 방위 및 고도, 그리고 거리의 보존은 때때로 각도 및 깊이정위(depth localization)로 각각 알려져 있다. 오케스트라나 다른 녹음의 경우, 이와같은 정위는 청취자에게 음악가와 악기의 물리적인 위치를 전해준다. 다른 녹음, 특히 스튜디오에서 이루어지는 다중 트랙녹음에 있어서, 각도 방향성 및 깊이는 음악가와 그들의 악기의 실제적인 배열과는 관계가 없으며, 정위는 단순히 청취자에게 전달되는 전체적인 예술적표현의 일부일 뿐이다. 어느경우에 있어서도, 고충실도의 다중채널 재생 시스템의 목적은 그것이 실제음이건 또는 합성음이건 간에 진행되고 있는 음장의 공간적인 특성을 재현시키는 것이다. 음질에 있어서, 실제적인 시스템에서의 정위에 대한 측정가능한 변화는 어떤 조건하에서 인간의 청각적 특성 때문에 청취 불가능하거나 또는 인식하지 못한다.
음장이 원래의 녹음시에 존재하던 느낌(impression)을 전달하도록 된 녹음의 경우에 있어서도, 기술자는 마이크로폰의 위치, 음성믹싱 및 녹음에 대한 여러가지 상태를 선택하여야 하며, 이에따라 서로다른 음장을 얻게되는 결과를 낳는다. 예술적 또는 기술적 판단이나 선호도에 의해 이루어지는 변화와는 다르게, 음장의 획득은 녹음, 송신 및 재생장치와 기술에 있어서의 원천적인 기술적 및 실제적 제한 때문에 본래의 음장에 최대한 접근하는 것이 된다.
음장발생 기술자에게 이용가능한 여러가지 판단, 조정 및 결합방법은 해당 기술분야의 기술자에 용이하게 취할 수 있는 것이다. 기술자가 재생시스템과 관련하여 청취자에게 음질 및 음장정위에 있어서의 음장처리 특성들을 나타내는 녹음 또는 송신된 신호를 재현시킬 수 있다는 것을 인식하는 것으로 충분하다. 청취자에게 제공되는 음장은 기술자에 의해 추구되는 이상적인 음장에 거의 가깝게 될 수 있거나, 또는 재생장치나 음향재생 환경을 포함한 여러가지 요인들에 의해 이상적인 음장으로부터 멀어질 수 있다.
모든 경우는 아니지만 대부분의 경우, 음장발생 기술자는 기존의 재생 또는 재현상태 및 환경이 존재하는, 상대적으로 잘 설정된 시스템안에서 작업하게 된다. 예를들어, 2채널 모노용 녹음은 스테레오용 또는 모노용 재생 및 재현 시스템에 의해 재생될 것이 예상된다. 녹음은 보통 매우 단순한 것에서 매우 정교한 것에 이르기까지 다양한 스테레오용 및 모노용 장치를 구비하고 있는 대부분의 청취자에게 좋은음을 내게하는데에 최선을 다하게 된다. 또다른 예로서, 영화관에 좌, 우, 중앙, 베이스 및 서라운드 채널 재생용 또는 고전적인 "아카데미" 모노재생을 위한 정규화된 배치구조가 되어있다는 예상하에 영화용의 서라운드음이 있는 스테레오 녹음이 이루어지게 된다. 이와같은 녹음은 또한 소형 스피이커를 구비한 텔레비전이나 영화관의 서라운드음을 체험할 수 있도록한, 상대적으로 정교한 가정용 서라운드음 시스템에 이르는 가정용 재생장치에 의해 재생된다는 점을 예상에 두고 이루어지게 된다.
송신 또는 재생을 위해 얻어지는 음장은 보통 하나 또는 그 이상의 전기신호에 의해 몇가지 상태로 표시된다. 이와같은 신호는 보통 음장획득에 의한 채널(획득채널(capture channel)), 음장송신 또는 녹음에 의한 채널(송신채널(transmission channel)), 그리고 음장재현에 의한 채널(재생채널(presentation channel))로 분리되는, 하나 또는 그이상의 채널을 구성한다. 몇가지 제한하에서 이러한 음향재생채널의 수가 증가함에 따라 복잡한 음장의 재생력이 증가하게되나, 실제적으로는 이와같은 채널의 수를 제한하도록 고려하고 있다.
일찍이, 음성녹음 및 재생시스템은 단일 전송 및 재생채널에 의존하였다.
그후, 다중채널 시스템이 사용되었으며, 음악감상을 위한 높은 인기에 의해 2개의 전송 및 재생채널로 구성된 스테레오 시스템이 지속적으로 사용되어 왔다. 영화나 가정용 비디오 사운드 시스템은 공히 4개 또는 그이상의 재생채널을 사용한다. 음성 매트릭싱과 같은 기술이 송신채널의 수를 줄이기위하여 사용되어 왔으며, 특히, 영화용의 광학적 사운드트랙(optical soundtrack)과 가정용 비디오의 두 트랙매체에서 4개의 재생채널용의 음성정보를 전달하기 위하여 음성 매트릭싱이 사용되어 왔다. 이와같은 매트릭싱기술은 4개의 송신채널에 의해 전해지는 4개의 재생채널로부터 재현되는 음장의 대략적인 재생을 가능하게 한다. 그러나, 현존하는 매트릭스 기술은 재생된 음장의 감소, 특히 매트릭스 증강회로가 매트릭싱된 음성신호의 회복에 사용되더라도, 재생채널 사이의 간격에 있어서 음장의 감소를 초래한다.
따라서, 그렇게 하는 것이 비능률적임에도 불구하고, 바람직한 공간적 충실도를 얻기 위하여 녹음 및 송신과정을 통해 많은 송신채널을 유지하는 것이 필요하다.
전술한 바와같은 선택을 제외하고, 하나 또는 그이상의 채널에 의해 음장을 재현시키는 것은 또한 추가적인 예술적 및 기술적 선택을 수반한다. 음장발생 기술자는 몇개의 획득채널을 사용할 것인지, 그리고 음장이 획득채널에 매핑(mapped)되는 방법에 대한 선택을 할 수 있다. 음장송신 기술자는 송신채널의 수, 그리고 음성정보가 녹음 또는 송신을 위해 코딩되는 방법을 선택할 수 있다. 청취자는 재생채널의 수를 선택할 수 있거나, 또는 청취자의 재생장치에 의해 지정될 수 있는데, 예를들어 2채널 스테레오 포맷으로 녹음된 음장은 단일 모노용 채널 시스템을 통해 재생 또는 재현될 수 있다. 청취자는 또한 트랜스듀서나 채널재생 스피이커가 청취 환경안의 어디에 위치되어야 하는지, 그리고 음성 스펙트럼의 부분들을 증강 또는 차단시키거나, 반향 또는 분위기를 추가시킴에 의해 음성을 증강 또는 변경시킬 것인지의 여부를 선택할 수 있다. 몇가지 경우에, 청취자는 영화관에서와 같이 거의 제어하지 않는 경우도 있다.
그러나 시스템에 의해 이용되는 채널의 수는 시스템이 한번 셋업 및 동작되면 청취자에게 고려의 대상이 되지 않아야 한다. 관람자가 칼라 텔레비젼이 전 가시영역 스펙트럼이 아닌 오직 3개의 색상을 사용한다는 점을 시각적으로 인식하여야 하는 것 만큼이나, 청취자의 관심은 음성 시스템의 기술적인 세부사항에 의해 청각적으로 이끌리지 않아야 한다.
원하는 음장과 실제로 재현되는 음장 사이의 차이는 고충실도의 재생을 이루기 위하여 요구되는 정보량을 최소화시키려는 바램때문에 종종 발생하게 된다. 일예는, 전술한 바와 같이 2개의 트랙매체상에 4개 채널의 음성 정보를 전달하기 위하여 매트릭스를 사용하는 것이다. 그러나, 작업자들 사이에는 음성기술분야에서 송신 및 녹음과정에서 음장을 재현하기 위하여 요구되는 정보량을 더욱 감소시킨 상태에서 본래의 음장을 더욱 정확하게 보존하려는 바램이 있어왔다. 요구정보량을 감소시킴에 의해 신호들은 더욱 낮은 대역폭 또는 더욱 잡음이 많은 전송로와 같은 감소된 정보용량 또는 더욱 낮은 저장용량 기록매체를 갖는 송신채널에 의해 전달될 수 있다.
이론적으로, 이와같은 감소된 정보요구량을 갖는 장치는 본래의 의도된 음장으로부터 청각적으로 구별불가능하거나 또는 거의 구별 불가능한 음의 재생이 허용되어야 한다.
[B. 정보감소기술]
정보요구량은 가끔 여러가지 기술에 의해 눈에 띠는 음질이 손실없이 감소될 수 있다. 예를들어, 음성 압축 또는 다이나믹 음역 감소가 이루어진 아날로그 신호는 압축되지 않은 신호보다 낮은 전송 정보용량이 부여된다.
보다 적은 2진 비트로 인코우딩된 디지탈 신호는 신호표시를 위해 더욱 많은 수의 비트를 사용하여 코딩된 신호보다 낮은 전송정보 요구량이 부여된다.
물론, 음질을 청각적으로 해치지 않은 상태에서 실현될 수 있는 감소량에는 제한이 있다. 다음 항목에서 디지탈 기술에 한정하여 더욱 상세히 설명되겠으나, 해당 내용들은 아날로그 기술에도 똑같이 적용된다는 것을 알아야 한다.
디지탈 신호에 대한 비트요구량(bit requirements)은 각 디지탈화된 신호 샘플을 나타내는데 사용된 비트수, 그리고 디지탈화된 신호샘플의 수에 비례한다. 주어진 신호세그멘트(segment of signal)에 대한 샘플수는 일반적으로 샘플링 비율에 의해 형성된다.
최소의 샘플링 비율은 나이키스트 원리(Nyquist theorem)에 의해 제시된다. 나이키스트원리는 샘플사이의 간격이 신호의 최고주파수성분의 1/2주기보다 크지않을 때에만 신호가 불연속적인 샘플들로부터 정확하게 복구될 수 있다는 것이다. 샘플링 비율이 이 나이키스트 비율 아래로 내려가면 더욱 높은 주파수 성분이 더욱 낮은 주파수 성분으로서 허위재현(misrepresent)된다. 더욱 낮은 주파수성분은 진성분(true Component)에 대한 엘리어스(alias)이다.
각각의 디지탈화원 신호샘플을 나타내도록 된 비트수는 인코딩된 신호샘플들에 의한 신호재생의 정확성을 나타낸다. 더욱 낮은 비트율은 더욱 적은 비트가 각 샘플을 표시하는데 이용가능하다는 것을 의미한다. 따라서, 더욱 낮은 비트율은 더욱 큰 양자화 부정확성(quantizing inaccuracies) 또는 양자화 오차를 의미한다. 여러가지 적용에 있어서, 양자화 오차는 양자화 잡음으로 나타나며, 만약 이 오차가 충분한 크기를 가질경우 양자화 잡음이 코팅된 신호의 질을 낮추게 된다.
몇몇 선행기술이 여러가지 심리음향적 효과를 이용함에 의해 청각적인 감소 없이 정보요구량을 감소시키도록 요구하고 있다. 인간의 귀는 가변 중심주파수와 이의 함수로서 변화되는 대역폭을 갖는 높은 비대칭 동조필터(highly asymmetrical tuned filter)의 것을 닮은 주파수 분석 특성을 나타낸다. 명확한 톤(tone)을 검출하고 그 방향을 정하기 위한, 인간의 귀의 능력은 일반적으로 톤 사이의 주파수 차이가 증가하면서 증가하게 되나, 인간의 귀의 판단능력은 전술한 필터의 대역폭보다 적은 주파수 차이에 대하여 거의 일정한 상태에 있게 된다. 따라서, 인간의 귀의 주파수 판단 및 방향 식별 능력은 음성 스펙트럼을 통하여 이들 필터의 대역쪽에 따라 변화된다. 이와같은 청각필터(auditory filter)의 유효 대역폭은 "임계대역(critical band)"로 알려져 있다. 임계대역 내의 우세한 신호는 다른신호, 다른 명백한 방향을 갖는 신호의 가청도를 거의 마스킹하는 것보다 더욱 마스킹 효과가 크다. 블레어벤슨(Blair Benson)저의 오디오 엔지니어링 핸드북(Audio Engineering Handbook)(McGrawhill, San Francisco, 1988년도판)1.40-1.42페이지 및 4.8-4.10 페이지를 참고한다.
유효한 신호대역폭을 인간의 귀의 임계대역에 가까운 대역폭의 주파수 대역들로 나누는, 신호녹음, 전송 또는 재생기술은 더욱 넓은 대역기술보다 훨씬 심리음향적 효과를 얻을 수 있다. 임계대역기술은 필터뱅크(filter bank)로 신호대역폭을 나누고, 각 필터대역을 통과한 신호를 처리하며, 역필터뱅크로서 본래의 신호의 복제물을 재구성하는 것으로 이루어진다. 이와 같은 두개의 기술은 서브밴드 코딩과 변환코딩이다. 서브밴드 및 변환코더는 남아있는 코딩의 부정확성 또는 잡음이 인코딩된 신호의 질의 떨어짐이 없이 주변의 스펙트럼 성분에 의해 심리음향적으로 마스킹되는, 특정 주파수 대역에서의 전송된 정보를 감소시킬 수 있다.
서브밴드 코더는 아날로그나 디지탈 기술, 또는 두 기술의 하이브리드 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 서브밴드 코더 필터뱅크는 디지탈 대역 통과 필터의 뱅크에 의해, 또는 아날로그 대역통과 필터의 뱅크에 의해 수행될 수 있다.
디지탈 필터 서브밴드 코더에 있어서, 입력신호는 필터링 되기전에 샘플링된다. 샘플들은 디지탈 필터 뱅크를 통과한 후 서브밴드신호를 얻기위하여 다운 샘플링(downsample)된다. 각 서브밴드 신호는 입력신호 스펙트럼의 일부분을 나타내는 샘플들로 구성된다.
아날로그 필터 서브밴드 코더에 있어서. 입력신호는 각각 필터뱅크 대역 통과 필터의 대역쪽에 대응하는 대역폭을 갖는 여러 아날로그 신호로 나뉘어진다. 서브밴드 아날로그 신호는 아날로그 형태로 유지되거나 또는 샘플링 및 양자화에 의해 디지탈 형태로 변환될 수 있다.
디지탈 변환코더는 디지탈 대역통과 필터 뱅크를 충족시키는 여러가지 시간 영역 대 주파수 영역 변환중 어느 하나에 의해 충족될 수 있다. 샘플링된 입력신호는 필터링 되기전에 "신호샘플블록(signal sample block)"들로 분할된다. 하나 또는 그 이상의 인접된 변환계수들은 각각의 변환계수 대역폭의 합인 유효대역폭을 갖는 "서브밴드"를 설정하기 위하여 함께 배합된다.
이후의 설명을 통하여, "서브밴드코더"는 유용한 신호대역폭의 각 부분에서 동작하는 진 서브밴드 코더, 변환코더, 그리고 다른 코딩기술을 나타낸다. "서브밴드"는 그것이 진서브밴드코더나 변환코더 또는 다른 기술에 의해 이루어졌던 간에 유용한 신호대역폭의 부분들을 나타낸다.
"서브밴드 블록"은 주어진 구간 또는 시간블록에 대한 유용한 신호 대역폭을 가로지르는 스펙트럼 에너지의 표시를 나타낸다. 디지탈 필터 뱅크에 의해 충족되는 진 서브밴드 코더에 있어서, 서브밴드 블록은 주어진 시간 간격에서의 모든 서브밴드에 대한 일련의 샘플들로 구성된다. 아날로그 필터 뱅크에 의해 충족되는 진 서브밴드 코더에 있어서, 서브밴드 블록은 시간간격 분할용의 모든 서브밴드 신호로 구성된다. 변환코더에 있어서, 서브밴드 블록은 신호샘플블록에 대응하는 일련의 모든 변환계수로 구성된다.
본 발명자는 실제적인 목적으로서, 서브밴드 내의 음향이 스피이커나 재생채널, 또는 2개의 스피이커 또는 재생채널 사이의 적당한 위치로부터 나올때, 신호가 인간의 귀의 임계대역과 같거나 좁은 대역폭을 갖는 서브밴드로 나누어지면, 인간의 귀는 그밖의 다른곳에서 나오는 서브밴드내의 어떠한 음향도 인식하지 못하는 것을 실험적으로 결론지었다. 이 효과는 제1도에 개념적으로 도시되어 있다. 청취자 101은 비록 서브밴드내의 음향이 실제적으로 스피이커 102-110으로부터 나오더라도, 서브밴드 내의 음향이 스피이커 102, 104 사이의 지점 111로부터 나오는 것으로 인식하게 된다.
임계대역보다 더욱 큰 주파수로 분리된 두 음향신호의 각각이 스피이커 또는 헤드폰 트랜스듀서와 같은 별도의 재생채널에 의해 재생될 때, 청취자는 두신호가 각각 다른 신호원으로부터 발생되는 것으로 인식할 수 있다.
그러나, 두신호사이의 주파수상의 분리가 임계대역내로 감소되면서, 이들 두신호가 서로다른 신호원으로부터 발생되는 것으로 인식하는, 인간의 능력도 함께 감소하게 된다.
따라서, 음장을 나타내는 음성신호의 다중채널을 전달하기 위하여 요구되는 정보적 용량은, 음성신호채널을 인간의 귀의 임계대역폭과 대체적으로 같거나 적은 대역폭의 서브밴드로 나누고, 각 서브밴드를 스펙트럼진폭과 방향정보로 구성된 복합신호로서 전송 또는 녹음하며, 재생 또는 재현시 각 서브밴드의 진폭과 방향을 보존하고 있는 일련의 신호를 발생시킴에 의하여 감소할 수 있다.
추가적인 기술이 주어진 신호재생의 질을 얻기 위하여 요구되는 정보용량을 더욱 감소시키기 위하여 이용될 수 있다. 각각의 기술은 신호재생의 정확성을 감소시키는 비용의 절감을 이룩하게 된다. 하나의 디지탈 기술은 숫자의 부동소숫점표시(floating-point representation)이다. 다른 디지탈 기술은 블록 부동 소숫점 표시이다. 이 기술을 사용하여, 여러가지 양들이 하나의 지수(exponent)에 연합된 가수(mantissas)군 또는 블록으로서 표시된다. 부동 소숫점 기술에 있어서, 지수는 스케일 팩터(scale factor)나 그로스 양자화 레벨(gross quantization level)로서 나타날 수 있다.
[발명의 설명]
본 발명은 재생된 음장이 불연속 채널 시스템에 의해 발생되는 음장으로부터 청각적으로 분리 불가능하거나 또는 거의 분리 불가능하며, 또한 향상된 디코우딩이 이루어지는 기존의 4-2-4 매트릭스 시스템에 비하여 청각적으로 우수하나 종래의 블연속적 매트릭스 시스템에 대하여 충분한 대역폭을 보존하고 있는 다중 채널 음의 코딩/전송 시스템에 대한 것이다. 본 발명에 의하면, 인코우더는 재생될 음장을 나타내는 복합음성 정보 신호와 조종 제어신호를 발생시킬 수 있다. 복합음성정보신호는 많은 서브밴드, 바람직하게는 인간의 귀의 임계대역에 상응하는 많은 서브밴드로 쪼개진 주파수 스펙트럼을 갖는다. 조종제어신호는 각 서브밴드에 관련된 성분을 갖는다.
본 발명은 아날로그나 디지탈 기술 또는 이와같은 기술의 하이브리드 배치를 사용하도록 되어 있지만, 본 발명은 디지탈 기술을 사용하는 것이 더욱 바람직하며, 여기에 제시된 실시예는 디지탈 장치이다.
또한, 인간의 귀의 임계대역에 상응하는 대역폭을 갖는 서브밴드를 사용하는 것이 심리음향적 효과를 더욱 많이 이용할 수 있지만, 본 발명의 적용 대상이 이에 국한되는 것은 아니다. 해당 기술분야의 기술자는 이와같은 제안들이 광대역 신호에도 적용될 수 있음을 쉽게 알 수 있으며, 따라서, 이후의 설명에서 서브밴드는 입력신호의 전체적인 유용한 대역폭에 미치는 하나 또는 그이상의 주파수 대역으로서 해석되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 인코우더는 다수의 입력채널을 수신하고, 디코우더에서는 같은 수의 출력채널을 제공한다. 인코우딩된 정보는 각 서브밴드에 대하여 각 입력채널의 불연속표시 그리고/또는 일부 또는 전체 입력채널의 총체적인 표시를 포함할 수 있다. 총제적인 표시는 복합영상 정보신호와 이 복합영상 정보신호내의 각 서브밴드에 대한 대략적인 입력채널레벨을 나타내는 조종 제어 신호로 구성된다.
제2도는 실시예 1이 어떻게 총체적인 표시를 형성하는가에 대한 개념도이다. 프로세서 204, 206으로 구성된 인코우더는 다수의 입력채널 202로부터의 음장을 나타내는 서브밴드 신호를 수신한다. 프로세서 204는 입력 신호를 경로 208을 따라 통과하는 복합 영상 정보 신호로 결합시킨다. 프로세서 206은 입력채널레벨을 설정하고, 경로 201을 따라 통과하는 각 채널의 레벨을 나타내는 조종 제어신호를 발생시킨다. 선택적으로, 경로 208, 210은 여기서 복합채널이라 한다. 프로세서 212로 구성된 디코우더는 경로 208, 120으로부터 복합채널신호를, 그리고 음장 재현용의 출력 채널 214를 따라 출력신호를 발생시키기 위하여 할당 복합채널 서브밴드(apportions composite channel suvvands)를 수신한다.
본 발명의 실시예 2에 있어서, 인코우더는 다수의 입력채널로 부터 음장신호와 함께 이들 각 입력채널의 정위특성(localization characteristics)을 수신한다. 디코우더는 인코우딩된 신호와 함께 각 출력채널용 트랜스듀서의 정위 특성을 수신하고, 입력채널 신호에 의해 재현되는 음장을 가능한한 정확하게 발생시키기 위하여 각 출력채널에 대한 신호를 제공한다. 인코우딩된 정보는 각 서브밴드에 대하여 각 입력채널의 불연속 표시 그리고/또는 일부 또는 전체 입력채널의 총체적 표시를 포함할 수 있다. 총체적 표시는 순수한 전체 음장레벨을 나타내는 복합음성정보신호와 이 복합음성 정보신호안의 각 서브밴드에 대한 음장 정위정보로 구성된 조종제어신호로 구성된다. 이 정위정보는 여기서 순방향 백터(net directional vector)라 한다.
제3도는 실시예 2가 어떻게 총체적표시를 형성하는 가에 대한 개념도이다. 프로세서 304. 306으로 구성원 인코우더는 다수의 입력채널 302로부터의 음장을 나타내는 서브밴드신호를 수신하고, 경로 303으로부터는 음장이 어떻게 각 입력채널로 매핑되는가에 대한 정보를 수신한다. 프로세서 304는 입력신호를 경로 308을 따라 통과하는 복합영상정보신호로 결합시킨다.
프로세서 306은 순방향을 설정하고, 경로를 따라 통과하는 음장의 명확한 방향을 나타내는 조종제어신호를 발생시킨다. 선택적으로, 경로 308, 310은 여기서 복합채널이라 한다. 프로세서 312로 구성된 디코우더는 경로 312로부터 출력채널수 및 재생시스템에서의 출력채널 트랜스듀서의 공간적 형상에 대한 정보를 수신하고, 경로 308, 310으로부터 복합 채널신호를 수신하며, 음장재현용의 출력채널 314를 따라 출력신호를 발생시키기 위하여 할당 복합채널 서브밴드를 수신한다.
실시예 2의 인코우딩된 신호는 다중채널과 원하는 재생음장 사이의 관계가 제시된 실시예 1의 인코우딩된 신호로부터 유도될 수 있다. 일반적으로, 실시예 1의 인코우딩된 신호는 적어도 음장이 2개 이상의 채널에 의해 운반되도록 된 시스템의 경우에 있어서, 실시예 2의 인코우딩된 신호로부터 유도될 수 없다. 이것은 채널진폭의 많은 결합들이 동일한 순방향벡터를 발생시키기 때문이다.
실시예 1 및 2의 실제적인 적용에 있어서, 인코우더의 정보는 입력채널의 다양성이다. 그러나, 실시예 2의 경우에, 인코우더는 원하는 재생음장의 정취특성에 관계된다. 따라서. 그것은 입력채널에 대한, 그리고 이들 입력채널들이 어떻게 상기 음장에 관련되는지에 대한 정위정보를 수신하여야 한다. 예를들어, 정규화된 스피이커 위치에 의해 좌측, 중앙, 우측, 좌측 서라운드 및 우측 서라운드 재생을 이루는 5채널 영화시스템의 경우에, 진 방향 벡터는 이들 스피이커 위치로 인가되도록 된 5채널 신호로부터 유도될 수 있다. 재생 또는 재현환경에 있어서의 정보를 수신하는, 실시예 2에 의한 디코우더는 5채널 재생 또는 재현을 위한, 또는 다른채널수 그리고/또는 스피이커 위치를 사용하는 다른 재생 또는 재현 환경을 위한 일련의 신호를 발생시키기 위하여, 진 방향 백터를 사용할 수 있다. 예를들어, 복합 음성정보신호와 진 방향벡터는 좌, 중앙 그리고 우채널인 3채널 재생 및 재현 배치를 위해 디코우딩 될 수 있다.
두 실시예에 있어서, 재생 또는 재현배치에 의해 재생될때, 재생된 음장은 대부분의 청취자에 의해 같은 수의 불연속적 획득, 전송 및 재생채널을 갖는 시스템에 의해 재생되는 음장과 청각적으로 구별이 불가능하거나 또는 거의 구별이 불가능하여야만 한다.
본 발명은 다중입력채널을 발생시키기 위한 어떤 특정 계획이나 음장을 획득 또는 재생성시키기 위한 어떤 특징 계획에 의해 사용되는 것으로 제한되지 않는다. 제1 또는 I형 실시예의 경우에, 본 발명은 그것이 어떻게 유도되었건간에 어떤 일련의 다중입력채널을 인코우더의 입력으로서 받아들이며, 또한 이 일련의 다중입력채널과 비슷한 것을 디코우더의 출력으로서 발생시킨다. 제2 또는 II형 실시예의 경우에, 본 발명은 어떤 일련의 다중입력채널을, 음장의 발생을 위하여 입력채널의 음장발생 기술자가 어떻게 그것들을 의도하였는지, 즉 청취자에 대한 그것들의 의도된 방향이 어떠한 지를 정하는데 필요한 정보와 함께 받아들이며, 또한 재생 또는 재현장치나 환경의 능력에 상응하는 최선의 음장을 발생시키는 일련의 재생채널을 디코우더의 출력으로서 발생시킨다.
전술한바와 같이, 본 발명은 여러가지 기술중 어느하나에 의해 구성되는 서브밴드코더에 적응된다. 바람직한 장치는 변환, 보다 상세하게는 시간영역 앨리어싱 상쇄(TDAC)기술에 따른 시간영역 대 주파수 영역변환을 이용한다. 프린센(Princen)과 브래들리(Bradley) 공저의 "시간영역 앨리어싱 상쇄에 근거한 분석/합성 필터 뱅크 설계"(IEEE Trans. on Acoust., Speech, Signal Proc.), 1986년 ASSP-34권 1153-1161 페이지를 참고한다. TDAC변환을 이용하는 변환 인코우더/디코우더 시스템의 일예는 국제특허공개 제W090/09022호에 기재되어있는데, 이것은 참고자료로서 여기에 인용된다.
제4도에서 보는 바와 같이, 전형적인 신호채널 서브밴드 코딩은 필터뱅크 1010에 의해 입력신호를 서브밴드로 나누고, 인코우더 1030에 의해 서브밴드 정보를 양자화 코드어(quantized code words)로 변환시키며, 포맷터(formatter)1040에 의해 양자화 코드어를 전송 또는 저장에 적당한 형태로 조립하는 것으로 이루어진다. 만약, 필터뱅크가 디지탈 필터 또는 불연속 변환에 의해 구성될 경우, 서브밴드 신호는 인코우더 1030에 의해 디지탈 코딩되기 위하여 1020에 의해 샘플링 및 디지탈화 될 수 있다. 본 발명은 다중채널 정보용 인코우더 1030에 관한 것이다.
제5도에서 보는바와 같이, 전형적인 단일 채널 디지탈 서브밴드 디코우딩은 디포맷터 1050에 의해 포맷된 코드어를 분해시키고, 디코우더 1060에 의해 서브밴드 정보를 복구시키며, 역 필터 뱅크 1080에 의해 서브밴드 정보를 단일 채널 신호로 합체시키는 것으로 이루어진다. 만약, 역 필터 뱅크가 아날로그 필터에 의해 구성되고 신호가 디지탈적으로 인코우딩될 경우, 서브밴드정보는 컨버어터 1070에 의해 역 필터 뱅크 필터링 되기 이전에 아날로그 형태로 변환된다. 만약, 역 필터 뱅크가 디지탈 필터 또는 불연속 변환에 의해 구성될 경우, 디지탈 신호는 컨버어터 1090에 의해 아날로그 형태로 변환된다. 본 발명은 다중채널 정보용 디코우더 1060에 관한 것이다.
인코우딩을 위한 본 발명의 제안에 따라, 서브밴드 조종이라 불리는 공정이 복합음성정보신호와 조종제어신호를 형성하기 위하여 특정 서브밴드안의 두개 또는 그이상의 채널로부터 스펙트럼성분을 결합시킨다. 제6도는 그 개념도이다. 다중 입력 채널은 chA, chB, chC,‥‥‥, chZ로 분류된 수평바아(bar)에 의해 표시된다. 이 입력채널들은 SB 0, SB 1,‥‥‥, SB N으로 분류된 수직열로 표시된 서브밴드로 나누어진다. 서브밴드는 선택적으로 입력채널의 유용한 대역쪽에 걸쳐있다. 다른채널은 제6도에서 "복합(composite)"으로 분류된 수평바아에 의해 표시되는 복합채널이다. 복합채널은 서브밴드 조종을 이해하는데 유용한 원리적인 구조물로서, 복합 영상 정보 신호와 조종제어신호로 구성된다.
서브밴드 조종은 다중입력채널로 부터의 서브밴드 스펙트럼 성분을 복합 표시로 결합시킨다. 예를들어, 제6도를 참고하면, 채널 chA-chZ에 대한 서브밴드 SB 1 내의 스펙트럼 성분은 복합채널에 대하여 서브밴드 SB 1 내의 빗금친 구역으로 표시되는, 스펙트럼 성분의 단일 서브밴드 세트로 결합된다. 서브밴드 SB 1에 대한 복합표시는 복합채널 서브밴드에 의해 표시되는 각각의 채널 서브밴드 스펙트럼 성분들 대신에 전송 또는 녹음될 수 있다.
본 발명에 의하면, 모든 서브밴드가 조종될 필요는 없다. 다시 제6도를 참조하면, 예를들어 서브밴드 SB 0안의 채널 chA-chZ에 대한 서브밴드 스펙트럼 성분은 조종되지 않는다. 복합채널은 이 서브밴드에 대한 어떤 복합 표시도 포함하지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예는 음장을 나타내는 다중채널을 불연속 채널 표시와 복합채널표시의 혼합으로서 인코우딩할 수 있다. 조종된 서브밴드는 두개 또는 그 이상의 채널로부터의 스펙트럼 성분이 하나의 복합표시로 결합된 서브밴드이다. 복합음성정보신호와 조종제어신호로 구성된, 모든 조종된 서브밴드의 복합표시는 "복합채널"이다. 이 복합채널에 의해 표시된 채널은 "조종된 채널"이다.
조종제어신호는 두 방법중 하나의 방법으로 발생된다. 제2도에 개념적으로 나타난 제1 또는 I형 실시예는 모든 조종된 채널로부터의 스펙트럼 성분의 레벨을 전달하는 조종제어신호를 발생시킨다. 제3도에 개념적으로 나타난 제2 또는 II형 실시예는 모든 조종된 채널로부터의 스펙트럼 성분의 명백한 방향 또는 순방향벡터를 나타내는 조종제어신호를 발생시킨다.
또한, 본 발명에 의하면, 불연속 다중채널의 인코우딩은 적합한 서브밴드 조종을 사용할 수 있다. 몇개의 불연속전송채널이 특정한 적용을 위해 요구되는 경우에, 적합한 조종은 불연속 채널이 가능한 곳으로 전송되는 것을 가능하게 한다. 적합한 서브밴드 조종에 의하여, 불연속채널에 대한 인코우딩된 스펙트럼 성분을 전송하는데 요구되는 정보량에 의하여 전송채널 용량이 초과되지 않을때에는 언제나, 주어진 서브밴드의 조종이 이용될 수 있다. 따라서, 조종 프로세서는 원하는 래벨의 코딩의 정확성을 얻기 위하여 불충분한 채널용량을 수신하는 특정서브밴드에만 적용된다. 조종된 채널의 서브밴드 스펙트럼성분보다는 스펙트럼 성분의 복합표시가 인코우딩되는 것이다.
본 발명에 의한 인코우딩에 의하면, 조종 프로세스는 항상 불연속 채널정보로서 처리되는 다른 서브밴드내의 스펙트럼 성분을 갖는 임의의 서브밴드에만 제한될 수 있다. 선택된 서브밴드를 서브밴드 조종으로부터 제외시키기 위하여 다른 기준이 사용될 수 있다는 것은 당 기술분야의 기술자에게 용이한 것이다. 예를들어, 최상위 채널(high-priority channel)에서의 일부 또는 전체 서브밴드는 서브밴드 조종으로부터 제외되거나, 또는 일부 또는 전체채널안의 최상위 서브밴드가 서브밴드조종으로부터 제외될 수 있다. 이 제외기준은 고정되거나 또는 신호내용 및 코딩 요구량에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 다시 예를들면, 상호 위상이 벗어난, 우세한 스펙트럼 성분을 포함하는 다중채널로부터의 서브밴드는, 서브밴드 조종이 신호의 청각적 손실을 일으킬 수 있기 때문에 조종 프로세스로 부터 적절히 제외될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 인코우딩에 의하면, 위상이 벗어난 스펙트럼 성분을 갖는 조종채널에서 발생되는 신호손실은 여러가지 보상스킴(compensation scheme)에 의해 제외되거나 최소화될 수 있다. 하나의 스킴은 복합채널 내의 스펙트럼성분의 최소 진폭레벨을 생성시킨다. 다른 하나의 스킴은 복합채널을 형성하기 이전에 각각의 채널내의 스펙트럼성분의 위상을 조정하며, 위상조정을 발전시킬 수 있도록 디코우더에 측면정보를 통과시킨다.
본 발명에 의한 디지탈 인코우딩 기술에 의하면, 스펙트럼 성분을 나타내는 수치값들이 코드어로 양자화 되는데, 여기서, 가변소의 비트가 비트폴(pool of bits)로부터 적어도 일부 코드어에 적절히 할당된다. 비트할당은 전류신호내용 때문에 일부 서브밴드내의 양자화 오차가 다른 서브밴드내의 양자화 오차보다 더욱 크게 신호코딩의 질을 떨어뜨리는지의 여부에 근거한다. 더욱 상세하게는, 양자화 잡음이 다른 서브밴드내외 양자화 잡음보다 더욱 청취가능한 서브밴드 내의 스펙트럼 성분에 더욱 많은 비트가 할당된다.
또한, 본 발명에 의한 디지탈 인코우딩에 의하면, 양자화 오차의 청각적 효과는 스펙트럼 성분의 양자화 오차의 통계적 특성을 변경시킴에 의해 감소될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이와같은 변경은 스펙트럼 에너지가 없거나 또는 거의 없는 서브밴드에 대해서는 사용되지 않는다.
본 발명에 의한 디코우딩에 의하면, 서브밴드 조종이 인코우딩 동안에 사용될때는 언제나, 역조종(inverse steering)이 복합채널로부터의 조종된 채널의 표시를 복구시키기 위하여 조종제어신호를 사용한다. I형 코딩에 있어서, 다중 채널의 정보가 복구되며, 각각의 복구채널은 하나의 입력채널에 해당된다. II형 코딩에 있어서, 하나 또는 그이상의 채널이 특정재생시스템에서 재생되기 위하여 발생된다. II형 디코우더용 채널수는 재생시스템의 특성에 의해 지정되며, 따라서, 입력채널의 수와 같을 필요는 없다.
또한, 본 발명에 의한 디지탈 디코우딩 지출에 의하면, 대체적으로 인코우딩시에 사용된 것과 유사한, 적절한 비트 할당 프로세스가 각각의 양자화 코드어에 할당된 비트수를 설정하기 위하여 수행된다. 이 정보는 서브밴드 스펙트럼 성분을 재구성하기 위하여 사용된다.
본 발명에 의한 디지탈 디코우딩에 있어서, 양자화 오차는 스펙트럼 성분의 재구성을 통계적으로 증강시킴에 의해 감소될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 그와같은 통계적 증강은 스펙트럼 에너지가 존재하지 않거나 또는 거의 존재하지 않는 서브밴드에 대하여는 사용되지 않는다.
본 발명 및 그 바람직한 실시예에 대한 여러가지 특징들은 다음의 "발명을 수행하기 위한 방식" 및 첨부도면에 의해 더욱 상세히 설명된다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 다중재생채널에 의해 재생된 음장을 청취하되, 음성이 2개의 재생채널 사이의 지점에서 나오는 것으로 인지하는 사람을 나타낸 개념도.
제2도는 서브밴드 조종의 제1 또는 I형 실시예를 나타낸 개념 블록도.
제3도는 서브밴드 조종의 제2 또는 II형 실시예을 나타낸 개념 블록도.
제4도는 서브밴드 인코우더의 기본구조를 나타낸 기능 블록도.
제5도는 서브밴드 디코우더의 기본구조를 나타낸 기능 블록도.
제6도는 서브밴드 조종의 가정적인 도표.
제7도는 서브밴드 코우딩에 관련된 것으로서의 본 발명의 기본구조를 나타낸 기능 블록도.
제8도는 서브밴드 디코우딩에 관련된 것으로서의 본 발명의 기본구조를 나타낸 기능 블록도.
제9도는 5개의 재생채널을 갖는 3차원 재생 시스템의 가정적인 도시도.
제10(a)도는 절단된 실값(truncated real value)의 3비트 2의 보충 디지털 표시에 있는 양자화 부정확성을 가정적으로 나타낸 도표.
제10(b)도는 절단되기 전에 라운딩된 실값의 3비트 2의 보충디지탈 표시에 있는 양자화 부정확성을 가정적으로 나타낸 도표이다.
표 1은 48KHz에서 샘플링된 20KHz 대역쪽 신호에 대한 5/2 포인트 TDAC 변환 인코우더로 사용될 때, 본 발명의 바람직한 실시예의 변환계수 서브밴드 그룹핑, 마스터 및 서브밴드 지수구조 및 계수할당 요구량을 나타낸 것이다.
[발명을 수행하기 위한 방식]
본 발명은 여러가지 아날로그 및 디지탈 코우딩 기술을 사용하여 수행된다. 본 발명은 디지탈 기술을 이용하여 더욱 편리하게 수행될 수 있으며, 여기에 제시된 각 실시예들은 디지탈 수행장치들이다.
디지탈 수행장치는 적절한 비트할당기술을 사용할 수 있다. 다음의 실시예에 대한 설명은 적절한 비트할당과 서브밴드 조종개념에 대한 것이나, 서브밴드 조종의 디지탈 수행장치들은 적절치 않은 비트할당 스킴에도 이용될 수 있다. 여기에 제시된 적절한 비트할당 프로세스는 서브밴드 조종이 없는 인코우더/디코우더 시스템에도 이용될 수 있다.
다음에 설명하는 실시예는 적절한 비트할당을 사용하는 디지탈 장치에 더욱 적합한 조종기술을 제시하고 있으나, 서브밴드 조종은 부적절할 수도, 즉 빈번하게 이용될 수 있다. 서브밴드 조종에 있어서의 변화는 아래에 설명한다.
[I. 발명의 바람직한 실시예]
서브밴드 인코우딩과 관련된 본 발명의 바랑직한 실시예의 기본 구조가 제7도에 도시되어 있다. 이 실시예에서, I형 인코우더로서의 본 발명은 ch1, ch2,‥‥‥, ch N으로 분류된 경로 1의 부분들로서 각각 나타나 있는 서브밴드 스펙트럼 정보의 다중채널을 개략적으로 양자화 시키는 개략적 레벨 양자화기(Coarse Level Quantizer) 100; 경로 11로부터 수신된 개략적 양자화 정보에 대응하여 주어진 레벨의 신호 코우딩의 질을 얻기 위하여 각 서브밴드에 요구되는 최소 비트수를 추정하는 서브밴드 할당 한계 추정기(Subband Allocation Threshold Estimator) 200; 경로 13으로부터 수신되는 개략적 양자화 정보와 경로 46으로부터 수신되는 조종정보, 그리고 적어도 일부 채널사이에 배분된 비트풀 30의 경로 35로부터 수신되는 할당 가능한 비트수에 대응하여 여러 서브밴드에 많은 비트를 할당시키는 적응 비트 할당기(Adaptive Bit Allocator) 300: 경로 21로부터 수신되는 추정요구 할당 한계와 경로 31로부터 수신되는 비트 할당 정보, 그리고 경로 12로부터 수신되는 개략적 양자화 정보 및 스펙트럼 성분 정보에 대응하여 선택된 서브밴드를 복합 스펙트럼 정보로 조종하는 조종제어기 400; 경로 41-45로부터 수신되는 조종 및 스펙트럼 정보를 양자화하고 각 경로 51-54를 따라 양자화 코드어, 개략적 양자화 및 조종정보를 양자화하는 양자화기 500으로 구성된다.
이 실시예에 있어서, II형 인코우더로서의 본 발명은 조종제어기 400이 각 채널신호에 대한 정위특성을 나타내는 정보를 수신하기 위한 입력 경로 2를 포함하도록 구성된다.
서브밴드 디코우딩에 관련된 것으로서의 본 발명의 바람직한 실시예의 기본구조가 제8도에 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, I형 디코우더로서의 본 발명은 양자화 기간중 경로 58로부터 수신되는 개략적 양자화 정보, 경로 59로부터 수신되는 조종제어 플랙, 그리고 비트풀 650의 경로 65로부터 수신되는 할당 가능한 비트수에 대응하여 각 코드어에 할당되는 비트수를 설정하는 적응 비트할당 계산기 600; 경로 55로부터 수신되는 조종제어신호를 역양자화 시키고(dequantize), 경로 56으로부터 수신되는 양자화 코드어, 경로로 부터 수신되는 개략적 양자화 정보, 그리고 경로 61로부터 수신되는 비트할당 정보에 대응하여 스펙트럼 성분 정보를 복구시키며, 경로 65로부터 수신되는 조종제어 플랙을 경로 74로 따라 통과시키는 역 양자화기(Dequantizer) 700; 그리고 경로 71-74로부터 수신되는 조종 및 복합스펙트럼 정보에 대응하여 조종된 서브밴드를 재구성하며, ch1, ch2,‥‥‥, ch N으로 분류된 경로 81의 부분들로서 나타나 있는, 서브밴드 스펙트럼 정보의 각 다중채널에 대하여 완성된 한벌의 서브밴드를 제공하는 역 조종제어기(Inverse Steering Controller) 800으로 구성된다.
이 실시예에 있어서, II형 디코우더로서의 본 발명은 상기 역조종 제어기 800의 출력채널의 수와, 이 출력채널에 연결된 스피이커와 같은 트랜스듀서의 위치를 나타내는 정보를 수신하기 위한 입력경로 82를 포함하도록 구성된다.
인코우딩 및 디코우딩과 관련된 것으로서의 본 발명의 바람직한 실시예는 다음에 더욱 상세히 제시된다. 본 발명에 대한 각 실시예와 구조는 전체적인 설명을 통해 제시된다.
[A. 계략적 레벨 양자화기]
서브밴드 인코우딩에 관련된 본 발명을 도시한 제7도를 참조하면, 개략적 레벨 양자화기 100은 경로 1을 따라 서브밴드 정보의 다중채널을 수신하는 것으로 나타나있다. 만약, 서브밴드 블록이 불연속 푸우리에 변환(DFT)과 같은 불연속변환에 의해 유도될 경우, 각 서브밴드는 하나 또는 그이상의 불연속변환계수로 구성될 것이다. 표 1에는 20KHz 대역쪽 신호에 대한 변환계수의 특정 서브밴드 그루핑이 나타나 있다. 이 표는 512 포인트 변환 및 48KHz의 입력신호 샘플링 비율에 근거한다. 서브밴드는 일반적으로 인간의 귀의 임계대역에 상응한다. 다른 서브밴드 그루핑과 샘플링 비율 및 변환 길이는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않은 상태에서 이용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 개략적 레벨 양자화기는 블록 부동소숫점 형태에서 설명된 바와 같이 스펙트럼 성분을 개략적으로 양자화 시킨다. 많은 포맷이 가능하지만, 본 발명에서 계획된 포맷은 서브밴드그룹에 대한 매스터 지수(Master exponents), 각 서브밴드에 대한 하나의 블록 지수, 그리고 각 서브밴드 안에서의 각 스펙트럼 성분에 대한 하나의 가수(mantissa)로 구성된다.
가수는 2의 보수형태(complement form)로 표시된 부호화된 정수값 표시(signed integer-valued expression)로 나타낸다. 이 2의 보수형태에 있어서, 가수의 가장 중요한 비트는 부호비트(sign bit)이다. 다음으로 중요한 비트는 데이타를 나타내며, 여기에서는 가장 중요한 데이타 비트라 한다.
0값을 갖는 부호비트는 음(negative)이 아닌 수를 나타내며, 역으로 0이 아닌 값을 갖는 부호비트는 음수를 나타낸다. 양(positive)의 0이 아닌 가수는 그것의 가장 중요한 데이타 비트가 0이 아닐때 "정규화(normalized)"되었다고 한다. 음의 값을 갖는, 0이 아닌 가수는 그것의 가장 중요한 데이타비트가 0일때 정규화된다. 정규화된 가수는, 수량에 있어서 더욱 큰 수의 중요한 비트가 가수의 제한된 비트 길이안에 포함된다는 것을 보장해 준다.
지수는 그값이 정규화된 가수를 표시된 수량의 진값(true value)으로 변환시키기 위하여 요구되는 우측 시프트(right shift)의 수와 같은, 부호화되지 않은 정수이다. 개략적 레벨 양자화기는 각 서브밴드내의 가장 큰 스펙트럼 성분을 발견하고, 그것을 정규화 하는데 요구되는 좌측시프트의 수를 설정함에 의해 서브밴드 지수를 계산한다. 블록 부동 소숫점 표시가 가수 블록에 대한 하나의 지수를 사용하기 때문에 블록 안에서의 일부 가수는 정규화 되지 않을 수 있다. 블록안의 가장 큰 크기를 갖는 양에 대한 가수는 그것이 너무 작지 않을 경우, 즉 지수가 정규화된 양을 그 진값으로 변환시키는데 요구되는 우측 시프트의 수를 나타낼 수 있을 경우 정규화 될 수 있을 것이다. 그러나, 가수가 정규화 되거나 또는 그렇지 않거나 간에, 지수는 항상 블록내의 각 정수값의 가수가 부동소숫점량의 진 값을 얻기 위하여 시프트 되어야 하는 시간수(number of times)를 나타낸다.
매스터 지수들은 블록 부동 소숫점 표시의 다이나믹 영역을 증가시키기 위하여 사용되는, 부호화되지 않은 2비트 정수들이다. 각 매스터 지수는 이 매스터 지수와 연합된 서브밴드 그룹내의 서브밴드 지수들이 더욱 낮은 레벨의 신호를 수용하기 위해 조정되었는지의 여부를 표시해 준다. 표 1을 참조하면, 매스터지수 MEXP0이 서브밴드 0-16를 나타내는 것으로 보여진다.
매스터 지수 MEXP1은 더욱 높은 주파수의 서브밴드 17-38을 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 만약 그룹안의 모든 서브밴드 지수가 2개 또는 그 이상일 경우 이 그룹에 대한 매스터 지수는 1로 되고, 이 그룹내의 모든 서브밴드 지수는 2로 감소된다. 만약 그룹내의 모든 서브밴드 지수가 4개 또는 그 이상일 경우, 이 그룹에 대한 매스터 지수는 2로 되고, 이 그룹내의 서브밴드 지수는 4로 감소된다. 만약, 그룹내의 모든 서브밴드지수가 6개 또는 그이상일 경우, 이 그룹에 대한 매스터 지수는 3으로 되고, 이 그룹내의 모든 서브밴드지수는 6으로 감소된다. 예를들어 매스터지수가 1로 될때, 그것은 그룹안의 모든 서브밴드 내의 모든 정규화된 가수가 서브밴드 지수값에 의해 나타난 것 보다 2번 이상 좌측으로 시프트 된 것을 가리킨다. 매스터지수가 0일때, 그룹내의 각 서브밴드 지수는 서브밴드 안의 각각의 정규화된 가수에 대한 좌측 시프트의 수와 같게 된다. 이 매스터 지수들은 중요한 다이나믹 영역에 대하여 허용하면서 더욱 짧은 서브밴드 지수의 사용을 가능하게 한다. 여기에 기술된 방식으로 사용된 2비트 매스터 지수와 함께 4비트 서브밴드 지수는 약 126dB 끼지 각각의 연합된 가수의 다이나믹 영역을 확장시킨다.
매스터 지수값을 나타내기 위하여 전술한 바와 같이 감소 또는 조정되어진 서브밴드 지수를 "편이(biased)"되었다고 한다. 따라서, 편이되지 않은 지수값은 정확하게 연합된 정규화된 가수를 그 진 값으로 전환시키기 위하여 요구되는 우측 시프트의 수를 나타낸다. 편이 동작은 아래에서 설명하는 바와같이 양자화기 500에 의해 이루어진다. 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명을 통하여 "지수", "서브밴드지수" 및 다른 유사한 용어는 반대되는 의미가 표현되지 않는한 편이 되지 않은 지수를 가리킨다.
본 발명의 선택적인 실시예에 있어서, 스펙트럼 성분은 선형 곱셈계스팩터를 갖는 한벌의 계수값과 같은, 다른 형태로 인코우딩될 수 있다. 다른 부동소숫점 포맷도 또한 사용될 수 있다. 개략적 레벨 양자화 프로세스의 진수는 블록 부동소숫점 지수와 같은, 서브밴드 내의 스펙트럼 성분의 해당 미세측정을 유도하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 개략적 레벨 양자화기는 경로 11을 따라 서브밴드 지수들을 서브밴드 할당 한계추정기 200으로, 그리고 경로 13을 따라 적응비트 할당기 300으로 보내며, 경로 12를 따라 지수들과 정규화되지 않은 가수를 조종제어기 400으로 보낸다.
[B. 서브밴드 할당 한계 추정기]
제7도를 참조하면, 서브밴드 할당 한계 추정기는 원하는 레벨의 신호재생의 질을 얻기위하여 각 서브밴드를 양자화 시키기 위하여 요구되는 비트수를 추정한다. 이와같은 추정은 개략적 레벨 양자화기 100에 의해 발생되어 경로 11로부터 수신되는 서브밴드 내용의 개략적 측정에 대응하여 이루어진다. 본 발명의 실시예에 있어서, 이와 같은 개략적 측정은 서브밴드 블록 부동소숫점 지수의 형태이다.
추정 프로세스는 원하는 신호재생 품질의 성질 및 정도에 관련된다. 따라서, 많은 추정스킴이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 심리음향적 마스킹 한계가 낮은 비트율에서 광대역 음성의 다중채널의 컴팩트 디스크 품질재생을 이루기 위하여 이용된다. 이 실시예에 있어서, 심리음향적 마스킹을 이루기 위하여 각 서브밴드에 대하여 요구되는 비트할당은 표 l에 나타난 서브밴드 지수 및 "조종한계(Steering Threshold)" 값으로부터 추정된다. 조종한계 값은 양자화 잡음을 서브밴드내의 중심주파수를 갖는 단일 사인파 신호(sinewave signal)의 마스킹 한계 아래로 유지시키기 위하여 서브랜드 내의 각 스펙트럼 성분에 대하여 요구되는 비트수에 근거한다. 이 값들은 음악과 같은 광대역 음성신호가 많은 스펙트럼 성분을 포함하며, 이와같은 신호에 의해 발생되는 마스킹 효과가 단일의 사인파의 경우보다 크기 때문에, 보전적인 형태이다. 요구되는 할당을 추정하기 위하여 사용되는 식은 다음과 같다.
여기서, E=할당추정량,
F = 0.4375 (실험에 의해 산출된 팩터),
Thj= 서브밴드 j (표 1 참조)에 대한 조종한계
Xj= 서브밴드 j 에 대한 지수값이다.
[C. 적응비트 할당기]
제7도에 도시된 적응비트 할당기 300은 채널내의 스펙트럼 성분에 가변되는 비트수를 할당한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 모든 채널내의 모든 스펙트럼 성분은 모든 채널사이에 배분된 공통 비트풀 350으로부터 할당된 비트에 의해 양자화 된다.
변환코더에 대한 본 발명의 바람직한 실시예는 적응 비트 할당 프로세스로부터의 최저 주파수 변환 계수들을 배제하며, 이들에게 고정된 비트수를 배정한다. 만약 최저 주파수 변환 계수들이 적응비트 할당 프로세스에 포함되면, 변화코더는 입력 신호가 서브밴드 블록길이와 비교하여 큰 주기를 갖는 저주파 스펙트럼 성분을 포함할 때는 언제나 서브밴드 블록비율과 같은 주파수의 청취가능한 양자화 잡음을 발생시킬 것이다. 48KHz의 신호샘플비를 갖는 512 포인트 변환을 가정할때, 서브밴드 블록율은 93.7Hz(또는 48KHz/512)이다.
가장큰 이유는 최저 주파수 변환계수에 의해 재현되는 신호부분이 종종 청취불가능하다는 사실이다. 적응비트 할당 프로세스는 각각의 양자화된 신호의 스펙트럼 성분이 자체 양자화 잡음의 부분적인 마스킹을 제공한다는 것을 가정한다. 그러나 그것이 종종 청취불가능하기 때문에 양자화원 최저주파수 변환계수가 언제나 자체 양자화 잡음을 마스킹 할 수 있는 것은 아니다.
본 발명의 또다른 실시예 또한 적응비트 할당 프로세스로 부터 최저 진폭의 스펙트럼 성분을 제외시킨다. 전술한 블록 부동 소숫점 스킴을 사용하는 실시예에 있어서, 적응 비트 할당에서 제외된 최저 진폭 스펙트럼 성분 15의 편이된 서브밴드 지수값을 갖는 서브밴드 내의 가수에 의해 재현되는 성분이 된다.
할당기술에서의 많은 다른 변화가 가능하다. 비트할당을 채널 우선권(channel priority)에 근거할 수 있다. 예를들어, 채널들은 2개 또는 그이상의 그룹으로 나누어 질 수 있는데, 각 채널그룹은 자체적인 비트풀을 가지며, 풀의 크기는 연합된 채널의 우선권에 비례한다. 더욱이, 이와같은 그룹은 오직 하나의 채널로 이루어질 수 있다. 추가적으로, 일부 또는 모든 채널로부터의 선택된 서브밴드는 적응 할당 프로세스로부터 제외되고 단순히 고정된 비트수를 배정받을 수도 있다.
본 발명의 실시예에 사용되는 할당 프로세스는 스펙트럼 성분의 진폭값에 근거한다. 이 할당 프로세스는 피이트 대 피이트 진폭, 제곱근(RMS) 진폭 또는 신호레벨의 다른 함수에 근거할 수 있다.
할당 프로세스는 단순히 서브밴드 내용의 개략적 특정에 근거할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 이 개략적 측정은 제7도에 나타난 바와 같이 경로 13으로부터 수신되는 서브밴드 지수이다. 설명을 쉽게 하기 위하여, 이 실시예는 다음항에서의 할당 프로세스를 설명하는데 사용될 것이다.
할당 프로세스는 먼저 가장 큰 서브밴드 지수값, 따라서 모든 채널내의 모든 서브밴드에 대하여 최소 피이크 값의 서브밴드 스펙트럼 성분의 진폭과 같은 Xmax를 생성한다.
여기에 그리고 다음의 설명에서 "모든"은 오직 공통 비트풀로부터의 적응할당 프로세스 배정비트에 관계된 서브밴드 및 채널을 가리킨다.
다음 단계에서, 할당 프로세스는 모든 서브밴드내의 스펙트럼 성분에 "상대적 할당"을 만든다. 각 서브밴드 j에 대하여 Rj 값은 Xmax와 각 서브밴드 지수 Xj 사이의 차이를 계산하고, 이 차이를 4로 나누며, 나눈몫의 끝수를 버리고, 표의 값들로부터 얻어진 할당근거 팩터(Allocation Basis factor)Bj를 가산하여 계산한다. 본 발명의 실시예에 있어서의 이와같은 표의 값들은 표 1에 열 분류 할당 근거에 나타나 있다.
개념적으로, 표 1의 할당근거 팩터는 각 서브밴드안의 하나의 스펙트럼 성분, 즉 동일한 진폭의 모든 성분중에서 하나를 갖는 광대역 신호에 대한 이상적인 비트 할당을 나타낸다. 상대적 할당 프로세스는 보다 큰 성분을 갖는 서브밴드, 즉, 보다작은 서브밴드 지수를 갖는 서브밴드에 더욱 많은 비트를 할당한다. 하나의 추가적인 비트가 서브밴드 지수에 의해 나타난 바와 같이 진폭상의 매 24dB 증가에 대하여 스펙트럼 성분에 할당된다.
전술한 부동소숫점 표시를 이용하는 본 발명의 실시예에 있어서, 스펙트럼 성분 가수를 정규화 하기 위하여 요구되는 각각의 추가적인 시프트는 약 6dB의 스펙트럼 진폭의 감소를 나타낸다. 예를들어, 010l2와 같은 부동소숫점 지수를 갖는 정규화된 스펙트럼 성분의 진폭은 01102과 같은 지수를 갖는 정규화된 성분의 진폭보다 약 6dB 정도 크다. 두 서브밴드 지수값 사이에 4의 차이는 이들 각각의 스펙트럼 성분의 진폭상에서 약 24dB의 차이와 같다.
예를들어, 서브밴드지수가 서브밴드 Z에 대한 서브밴드 지수보다 4만큼 적은 서브밴드 Y내의 모든 스펙트럼 성분은 서브밴드 Z 내의 스펙트럼 성분에 할당된 것보다 1비트 많게 할당될 것이다. 만약 지수들 사이의 차이가 8이면 2개의 추가적인 비트가 할당된다.
상대적 할당이 완성된 후, 할당된 전체 비트수가 할당가능한 전체수와 같아지도록 조정이 전체적인 할당에 대하여 이루어진다. 할당 조정은 할당 가능한 전체 비트수를 취하고, 상대적 할당에 의해 할당된 전체 비트수를 감하며, 적응 비트할당에 관계된 모든 스펙트럼 성분의 수로 상기 차이를 나누고, 다음의 최저 정수에 나눈 몫의 끝수를 버리며, 그리고 결과값을 각 스펙트럼 성분에 대한 상대적 할당 숫자에 가산시킴에 의해 조정값 A을 생성한다. 조정값은 상대적 할당이 적응할당에 대하여 이용가능한 것보다 각각 적거나 또는 많은 비트를 배정했는지의 여부에 따라 양수 또는 음수가 될 것이다.
각 스펙트럼 성분에 할당된 비트수는 대수합 Rj+A 와 같다. 방정식 2a, 2b를 보라.
여기서, A = 할당조정 값,
Bj = 할당 근거 팩터(표 1참조),
M = 모든 서브밴드에서의 스펙트럼 성분의 수,
Mj = 모든 채널을 교차하는 서브밴드 j 내의 스펙트럼 성분의 수,
Rj = 서브밴드 j 내의 각 스펙트럼 성분에 대한 상대적 할당 값,
SB = 서브밴드의 수,
T = 적응할당이 가능한 비트수,
Xj = 서브밴드 j 에 대한 지수값,
Xmax = 모든 채널을 교차하는 최대 서브밴드 지수의 값,
FLOOR[α] 는 α 보다 크지 않은 최대 정수를 얻으며,
INT[α] 는 α 의 정수부분을 얻는다.
일반적으로, 얼마간의 비트는 방정식 2b에서의 FLOOR 함수가 서브밴드당의 분수비트(fractional bit)를 비트풀로 되돌려 주기 때문에 할당 조정후에 남아있게 된다. 이 잔여 비트들은 여러가지 다른방법중 어느하나에 의해 할당될 수 있다. 예를들어, 이들은 하나의 추가적이 비트를 모든 채널을 교차하는 스펙트럼 성분에 배정하고, 최저 주차수 성분으로 시작하며, 모든 잔여비트들이 할당될 때까지 더욱 높은 주파수 성분으로 진행시킴에 의해 할당될 수 있다. 만약, 특정채널안의 신호에 더욱 높은 우선권이 주어질 경우, 잔여 비트들은 더욱 높은 우선권 채널내의 스펙트럼 성분에 할당된다. 만약 코더시스템이 가변길이의 인코우딩된 신호로 동작할 수 있다면, 잔여비트들은 보존되어 차후의 서브밴드 블록들을 양자화 시키기 위하여 비트풀에 가산될 수 있다. 많은 다른 변화가 가능하다.
일 실시예에 있어서, 한계(ceiling)가 각 스펙트럼 성분에 할당될 수 있는 비트수에 부과된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 바람직한 한계값은 변환계수당 9비트이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 전술한 비트할당 프로세스는 본 발명으로부터 벗어나지 않은 상태에서 변형될 수 있다. 비트들이 전술한 바와 같이 진폭상의 24dB 증가당 한 비트의 비율로 서브밴드에 할당될 수 있다. 더욱이 서브밴드 주파수의 함수로서 할당 가변율이 사용될 수 있다. 예를들어, 1KHz-4KHz 범워내에서 선택된 일부 주파수 아래의 저주파 서브밴드에 대한 방정식 2a 에서의 분모에 대하여 6값을 사용함에 의해 진폭상의 36dB 증가 당 한 비트의 상대적 할당이 저주파 스펙트럼 성분이 신호의 질을 보존하기 위하여 매우 중요한 음성적용을 위한 서브밴드안의 스펙트럼 성분들에게 할당될 수 있다.
적응 서브밴드 조종 프로세스는 아래의 기술된 바와 같이 적응비트할당 요구량에 대응하여 적응하게 된다. 만약, 인코우더가 이와같은 서브밴드 조종 프로세스를 이용할 경우, 적응비트 할당 프로세스가 오직 조종되지 않은 서브밴드와 복합채널내의 서브밴드에 비트를 할당하기 위해 재강구될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 적응비트 할당 프로세스는 조종제어 플랙과 경로 46를 통해 조종제어기 400으로부터 수신되는 복합 서브밴드지수, 그리고 경로 13으로부터 수신되는 조종되지 않은 서브밴드에 대한 지수들에 대응하여 발생한다.
[D. 조종제어기]
서브밴드 할당한계 추정기 200이 바람직한 레벨의 코딩의 정확성을 이루기 위하여 서브밴드 블록을 인코우딩하는데 이용될 수 있는 것보다 많은 비트들이 요구되는 것으로 추정할 때에는, 조종제어기 400이 서브밴드블록을 인코우딩하는데 요구되는 비트수를 감소시키기 위하여 하나 또는 그이상의 서브밴드를 조종하게 된다. 이들 경우에 서브밴드 조종이 없으면, 서브밴드내의 하나 또는 그 이상의 스펙트럼 성분들이 서브밴드 할당 한계 추정기에 의해 필요한 것으로 나타난 것보다도 적은 비트들에 할당되어야 한다.
이것은 청각적인 양자화 잡음을 발생시킬 수 있다. 충분한 비트수가 모든 스펙트럼 성분에 할당 가능할때, 서브밴드 조종은 요구되지 않는다.
서브밴드 조종 프로세스가 복합 단일 채널 서브밴드를 형성하기 위하여 다중 채널로부터의 서브밴드의 스펙트럼 성분을 결합시키며, 이에따라 양자화 및 전송되어야 하는 스펙트럼 성분의 수를 감소시키게 된다. 조종된 서브밴드내의 각 채널의 스펙트럼 성분 레벨에 대한 정보를 전달하는 조종 제어신호는 이를 수신하는 역양자화기가 각 채널에 대한 스펙트럼 성분을 복구시키도록, 인코우딩된 복합채널 스펙트럼 성분들과 함께 통과된다. 일반적으로, 복합채널로부터 복구된 스펙트럼 성분은 수신기가 서브밴드 조종없이 불연속 채널로부터 디코우딩할 스펙트럼 성분과 일치하지 않는다.
그러나, 많은 경우에 있어서, 서브밴드조종, 특히 전술한 적응 서브밴드조종의 사용은 복구된 신호에서 인식할 수 없는 변화를 야기시킨다.
불연속의 조종되지 않은 채널에 대한 서브밴드를 인코우딩 하는 것보다 복합채널 서브밴드를 인코우딩함에 의해 얻어진 비트들이 다른 서브밴드를 할당하기 위해 적응비트 할당 프로세스에 의해 이용될 수 있다.
광대역 음성신호을 양자화 시키기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 약 1-2KHz 대역내의 키트오프 주파수 보다 낮은 주파수의 스펙트럼 성분을 포함하는 서브밴드는 조종에서 제외된다. 보다 상세하게는 표 1에 나타난 바와 같이 변환계수들을 서브밴드들에 그룹핑하는 변환 방식 실시예에 있어서, 서브밴드 번호 0-16은 조종에서 제외된다. 높은 우선권 채널들로부터 일부 또는 모든 서브밴드를 제외시키는 것 또는 조종 프로세스에서 모든 채널에 모든 서브밴드들을 포함시키는 것과 같은 여러가지 변화가 가능하며, 이는 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것이 아니다. 다음의 항목에서, "모든 서브밴드"와 "모든 채널"은 오직 조종제어에 관여한 모든 서브밴드 및 채널을 나타낸다.
[2. 조종제어에 대한 서술]
[a. 서브밴드 선택]
서브밴드 조종이 요구될때, 조종프로세스의 첫단계는 어떤 서브밴드가 조종될 것인가를 선택하는 것이다. 본 발명의 실시예에 있어서, 조종을 위해 선택된 서브밴드를 포함하는 정보는 한벌의 조종제어플랙으로서 경로 41을 따라 통과된다. 조종제어 플랙 및 복합 서브밴드 지수들은 비트 재할당을 위해 경로 46를 따라 적응 비트 할당기 300으로 통과된다.
많은 선택 스킴들이 가능하지만, 일반적으로 선택기능은 다음사항의 하나 또는 그 이상에 근거한다 : 경로 21로부터 수신되는 할당한계정보; 경로 31로부터 수신되는 서브밴드 조종없이 발생할 또한 발생해온 실재 비트 할당 정보 ; 그리고 경로 12로부터 수신되는 스펙트럼 성분 레벨 정보.
하나의 스킴은 적어도 한계수의 비트를 수신하지 않을 모든 서브밴드를 선택한다. 이 방법의 변화된 것은 코딩 부정확성이 거의 부당하지 않은 서브밴드에서 시작되는, 적어도 한계수의 비트를 수신하지 않는 모든 서브밴드를 선택한다. 예를들어, 조종은 충분한 비트들이 다른 모든 서브밴드에 대한 비트할당 프로세스를 완성하기 위하여 이용가능하게 될때까지 주파수 하강을 이루면서, 최고주파수 서브밴드에서 시작될 수 있다.
다른 스킴은 오직 더욱 낮은 우선권 채널로부터 서브밴드를 선택한다.
몇가지 다중채널 음성의 적용에 있어서, 임의의 채널들은 청중의 앞에서 재생되는 신호를 운반하며, 다른 채널들은 청중의 측면 또는 배면에서 재생되는 신호를 운반한다. 이경우, 전방채널은 더욱 높은 우선권이 배정될 수 있으며, 따라서, 서브밴드 조종에 관여하는 최종적인 채널이 된다. 물론, 전술한 바와 같이, 높은 우선권 채널은 조종 프로세스로부터 제외될 수 있다.
또다른 스킴은 주어진 서브밴드내에서 가장 큰 스펙트럼성분을 갖는 채널과 그 서브밴드에 대한 모든 다른 서브밴드들 사이의 스펙트럼 성분 레벨의 비율에 근거하여 서브밴드를 선택한다. 하나의 방법에 의하면, 채널들 사이의 가장큰 비율들은 이와같은 비율을 갖는 서브밴드들이 위상이 벗어난 신호삭제에 의해 야기되는 오차에 더욱 적게 영향을 받는다는 가정하에 조종되기 위하여 제일먼저 선택된다. 위상이 벗어난 성분들을 갖는 서브밴드들은 조종으로부터 적정하게 제외될 수도 있다. 다른방법에 의하면, 가장 큰비율을 갖는 서브밴드들은 작은 비율을 갖는 서브밴드의 조종이 정위의 측정값에 있어서 가장적은 변화를 야기시킨다고 가정하여 최후로 조종을 위해 선택된다.
[b. 복합서브밴드의 형성]
조종프로세스의 제2단계는 조종을 위해 선택된 각각의 조종된 채널 서브밴드의 스펙트럼 성분을 결합시킴에 의해 복합채널 서브밴드를 형성하는 것이다. 바람직한 방법은 조종된 채널안의 해당 스펙트럼 성분 값의 평균값과 같은 복합서브밴드만의 각 스펙트럼 성분값을 설정한다. 다른방법은 조종된 채널안의 스펙트럼 성분값들의 다른 선형결합 또는 무게 합들을 형성한다.
바람직한 방법에 의하면, 각 복합 서브밴드안의 스펙트럼 성분은 조종된 채널안의 스펙트럼 성분의 진폭을 총체적으로 허위로 나타낼 수 있다. 예를들어, 오직 하나의 채널이 신호를 전달하도록 된 5채널 시스템에서 복합 서브밴드 스펙트럼 성분은 146dB(20log105)만큼 조종된 스펙트럼 성분과 다를 수 있다. 만약, 적정비트할당 결정들이 서브밴드 지수값에 근거하여 이루어졌을 경우, 조종되지 않은 채널 서브밴드에 대한 것과 같은 방법으로 생성된 복합 서브밴드에 대한 서브밴드 지수는 충분히 그리고 역으로 적정 비트할당에 영향을 미친다. 여러가지 기술중의 하나가 이 문제를 해결하기 위하여 사용될 수 있다.
먼저, 모든 조종된 채널을 교차하는 각 스펙트럼 성분의 실제 피이크 값은 비트 할당 결정을 알리기 위하여 사용될 수 있다 : 그러나, 이 기술은 컴패니언 디코우더에 전해져야 하는 측면 정보의 양을 증가시킨다. 둘째, 복합서브밴드에 대한 지수는 조종된 채널 서브밴드들을 교차하는 가장 큰 스펙트럼 성분을 포함하는 조종된 채널 서브밴드의 지수와 같게 정해질 수 있으나, 이 기술은 복합서브밴드 스펙트럼 성분의 정규화를 방해함에 의해 양자화 잡음을 증가시킨다. 섯째, 모든 복합서브밴드안의 각 스펙트럼 성분에 대한 상대적 할당(상기 방정식 2a 참조)은 하나 또는 그 이상의 비트에 의해 증가될 수 있다. 이것은 할당근거 팩터 Bj를 생성하기 위하여 조종되지 않은 서브밴드들(예를들어, 표 1 참조)에 대하여 사용된 것과 구별되는, 복합서브밴드에 대한 표를 이용함에 의해 달성될 수 있거나, 또는 조종되지 않은 채널 서브밴드들에 다른방법으로 할당된 비트수에 이전에 형성되거나 또는 적정한 수의 비트들을 가산시킴에 의해 달성될 수 있다.
한편, 이 세번째 기술은 스펙트럼 정보가 조종된 채널 서브밴드를 교차하여 공평하게 균일한 경우에 필요한 것보다 더욱 많은 비트를 할당할 수 있다. 한편 이 기술은 서브밴드내의 오직 하나의 채널이 스펙트럼 에너지를 포함하는 경우에 5개 또는 그이상의 채널을 갖는 시스템에 대하여 충분한 비트를 할당하지 않을 수 있다; 그러나, 이것은 보통 비적정한 조종이 이용되지 않는한 그와 같은 서브밴드들이 드물게 조종되기 때문에 문제가 되지 않는다. 그러므로, 이 세번째 기술은 일반적으로 청취테스트에서 좋은 결과를 부여하며 그 단순성에 있어서 바람직하다.
조종을 위해 서브밴드들을 선택하는 프로세스가 위상이 벗어난 스펙트럼 성분들이 있는 채널을 선택하는 것을 피하게 되지 않는다면, 조종된 채널안의 해당 스펙트럼 성분의 평균값으로부터 복합서브밴드 스펙트럼 성분들을 형성하는 바람직한 방법은 위상이 벗어난 스펙트럼 성분들을 감산적으로 결합시키는 것이며, 이에 의해 청취가능할 수 있는 재생신호 내의 신호손실을 감소시키게 된다. 복합서브밴드 형성 프로세스는 여러가지 위상 벗어남 보상 스킴들의 하나를 사용함에 의해 그와같은 신호손실을 피할 수 있다.
보상스킴에 대한 다음의 설명을 통하여, SUM(k)c는 각 c채널 안에서의 스펙트럼 성분 k의 합을 나타낸다.
여기서, C = 부분적인 합에 포함된 채널수,
I ∈ {일련의 조종된 채널들}, 그리고
SC(k)j = 채널 t 안의 스펙트럼 성분 k의 진폭
따라서, SUM(k)c는 완전한 합 SUM(k)가 조종프로세스에 포함된 모든 채널로부터의 스펙트럼 성분들을 포함할때 부분 합이 된다.
여기서, cc = 조종프로세스에 포함된 채널수.
제1의 위상 벗어남 보상 스킴은 복합채널 서브밴드안의 각 평균 스펙트럼 성분값이 해당 스펙트럼 성분들의 최대값보다 실제적으로 적지 않다는 것을 보장한다. 만약, 조종된 채널을 교차하는 최대 진폭 스펙트럼성분 k인 SC(k)MAX의 절대값의 분수가 스펙트럼 성분 SUM(k)의 해당합의 절대값보다 클 경우, 최대진폭 스펙트럼 성분의 분수는 스펙트럼 합으로 주어진다. 이것은 다음과 같이 표시된다.
여기서, F = 2-CC에 이르는 영역에서의 팩터, 조종프로세스에 포함된 채널수.
이 스킴은 코우딩된 신호를 나타내는데 요구되는 비트수를 증가시키지 않으나, 이것은 컴패니언 디코우더가 재생된 신호안의 급격한 위상변화를 발생시키는 원인이 된다. 인간의 귀가 약 2kHz 위의 스펙트럼 성분에서의 위상변화에 상대적으로 무감각하지만, 이 위상차들은 이들이 또한 청취 가능한 복합 채널 진폭상의 급격한 변화를 야기시키는 상태에서는 인식될 수 있다.
제2의 위상 벗어남 보상 스킴은 만약 그것이 위상전환이 없는 삭제와 비교하여 더욱 적은 삭제가 발생할 경우, 그 스펙트럼 성분을 복합채널에 결합시키기 전에 한 채널에 대하여 적당한 위상을 복구시킬 수 있는 컴패니언 디코우더에 측면 정보로서 보내진다.
바람직한 실시예에 있어서, 위상 벗어남 삭제의 상대적인 양은, 각 채널의 스펙트럼 성분들이 그들의 해당 부분적인 합에 결합되기 때문에 두 중간 계산을 수행함에 의해 정해진다. 방정식 3d에 의해 아래에 기재된 제1 중간계산은 해당 스펙트럼 성분 부분합에 Cth채널내의 각 스펙트럼 성분을 가산함에 의해 형성된 제1벌의 값들의 제1내부곱(inner product)을 이루게 된다. 방정식 3e에 의해 표시된, 제2중간계산은 해당 스펙트럼 성분 부분합에서 Cth채널내의 각 스펙트럼 성분을 감산함에 의해 형성된 제2벌의 값들의 제2 내부곱을 이루게 된다. 내부곱은 다음을 계산함에 의해 이루어진다.
여기서, IPlc= 제1의 C채널에 대한 제1내부곱,
IP2c= 제1의 C채널에 대한 제2의 내부곱,
k ∈ (모든 조종 서브밴드 내외 일련의 스팩트럼 성분), 그리고
SM = 조종 프로세스에 포함된 스펙트럼 성분의 수.
만약, 제2내부곱이 제1내부곱보다 클 경우, 제2내부곱이 새로운 부분합으로서 취해지고, 지시가 Cth채널의 위상이 발전되는 컴패니언 디코우더로 전달된다. 그렇지 않으면, 제1내부곱은 새부분합으로서 취해지고 표시가 Cth채널의 위상이 반전되지 않은 컴패니언 디코우더로 전달된다.
이 스킴은 오직 채널당 1비트의 증가를 요구하나, 위상 벗어남 삭제에 기인한 많은 신호 손실에 대하여 적정히 보상할 수 있다. 보상의 증가는 디코우더에 위상변화 정보를 전하는데 사용된 비트수를 증가시킴에 의해 감소될 수 있다. 예를들어, 채널당 2비트는 인코우더가 90도 증가 안에서 각 채널 위상을 조정가능하게 할 것이다.
위상조정능력은 부분적으로 본 발명에서 사용된 필터뱅크의 수행에 의존한다. 위상조정은 DFT와 같은 복합 값의 변환(complex-valued transform)에 의해 수행된 필터뱅크에 대하여, 단순한 반전보다는 임의의 위상조정이 더욱 어렵다.
프린센과 브래들리에 의해 설명된 고르게 스태크된(Evenly stacked) TDAC변환에 있어서. 위상의 90도에 유사한 조정이 인접한 서브밴드 블록사이의 스펙트럼 성분을 교환함에 의해 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게는, 이 TDAC변환은 변형된 DCT와 변형된 DST의 선택적인 적용으로 이루어진다. 인접한 DCT 블록과 DST 블록 사이의 변환계수의 교환은 약 위상의 90도 차이가 된다.
이 변화가 실제로 위상의 90도 차이가 되는지의 여부는 중요하지 않다.
중요한 것은 스펙트럼 성분이, 이상 벗어남 삭제가 디코우더 프로세스에 의해 아직도 적당한 재구성을 허용하는 것을 피하도록, 인코우딩 프로세스 동안 결합된다. 채널당 오직 2비트를 사용하여, TDAC 디코우더는 4가지 방법으로 채널을 결합시키는 컴패니언 디코우더를 가리킨다 : (1) 같은 서브밴드 블록 안에서의 위상 반전 없이, (2) 같은 서브밴드 블록 안에서의 위상 반전하여, (3) 위상반전이 없으나 인접한 서브밴드 블록들 사이에 교환을 하며, 그리고 (4) 위상반전과 함께 인접한 서브밴드 블록들 사이에 교환이 이루어지면서 TDAC 컴패니언 디코우더는 조종된 채널을 적당히 재구하기 위하여 프로세스를 역동시킬 수 있다.
인접한 서브밴드 블록들 사이의 스펙트럼 성분의 교환은 특히 변형 DCT 및 변형 DST가 동시에 수행되는 TDAC 필터뱅크에 사용된 본 발명의 실시예에서 매력을 갖는다. 이와 같은 수행은 전출한 국제특허 공개 제W090/09022호에서 더욱 상세히 기술되어 있다.
제3의 위상벗어남 보상스킴은 채널 스펙트럼 성분의 내곱의 계산과 위상 조정 조종 프로세스안에 포함된 각 서브밴드에 대하여 독립적으로 수행되는 것을 제외하면 전술한 제2의 스킴과 유사하다. 오직 2kHz 정도를 넘는 스펙트럼성분이 조종에 포함된 채널당 22개의 서브밴드가 조종 프로세스에 포함된다. 따라서, 디코우더에 서브밴드 이상반전 정보를 전하기 위하여 88비트의 측면정보가 5채널 시스템에 의해 요구된다.
본 발명의 실시예가 여러가지 결합안에서 3가지 보상스킴을 이용할 수 있다는 것은 당 기술분야의 기술자가 용이하게 안출해낼 수 있다.
[C. 조종제어신호의 구성]
조종프로세서의 제3단계는 복합채널로부터의 조종된 채널스펙트럼 성분을 복구시키기 위하여 수신기에서 역양자화 프로세스에 의해 이용될 조종 제어신호를 구성하는 것이다. 많은 방법이 기능하다.
본 발명의 I형 실시예에 있어서, 조종제어신호는 모든 조종된 채널에 대한 각 서브밴드 내의 스펙트럼 성분의 진폭 또는 전력으로부터 계산된 레벨을 나타낸다. 특정 서브밴드에 대한 채널의 "계산된 레벨"은 해당채널에 대한 서브밴드내의 스펙트럼 성분의 피이크 값, 평균값 또는 다른 선형 결합 또는 무게합으로부터 얻어질 수 있다. 평균 복합 서브밴드 진폭으로부터 얻어진 계산된 레벨은 미묘한 "찍찍거리는(chirping)"음으로서 그들은 드러내 보이는 컴패니언 디코우더로부터 얻어진 신호안의 인공음들을 피하는 것이 바람직하다.
I형 방법은 각 조종된 채널과 복합채널 사이의 계산된 레벨의 차이를 나타내는, 각 조종된 서브밴드에 대한 소자벡터(vector of elements)를 구성한다. 조종제어신호벡터의 각 소자는 하나의 조종된 채널에 대응하며 복합채널의 계산된 레벨과 조종된 채널의 계산레벨사이의 차를 나타낸다.
II형 방법은 각 조종된 채널의 계산된 레벨의 상대적인 값을 나타내는 각각의 조종된 서브밴드에 대한 팩터벡터(vector of factors)를 구성한다.
조종제어신호벡터의 각 소자는 조종된 채널의 계산된 레벨과 복합채널의 계산레벨 사이의 비율을 나타낸다.
구성방법은 비율들이 설정되지 않거나 또는 과도하게 크다는 것을 확실하게 해준다. 이와같은 상태는 서로간의 위상이 상당히 벗어나 있는 다른 채널안의 스펙트럼 성분을 나타내는 복합 서브밴드들에 대하여 발생한다. 전술한 바와 같이, 이와같은 상태는 위상벗어남의 상태가 존재할 때 조종 프로세스로 부터 채널을 제외시킴에 의해, 또는 위상벗어남 보상스킴을 이용함에 의해 방지할 수 있다. 그러나, 이와같은 제외 또는 보상이 없으면, 간단하나 적당한 기술에 의해 비율이 설정된 경우 복합 서브밴드에 의해 재생되는 채널수와 같은 값으로 팩터를 제한시키며, 비율이 설정되지 않은 경우 팩터를 0으로, 즉 복합서브밴드의 계산된 레벨이 대략 0과 같도록 설정하게 된다.
제3의 I형 방법은 각각의 조종된 채널의 계산된 레벨의 절대값 또는 비상대적 값을 나타내는 각각의 조종된 서브밴드에 대하여 소자벡터를 구성한다.
본 발명의 II형 실시예에 있어서, 조종제어신호는 모든 채널을 교차하는 서브밴드에 대한 음장정위 특성을 나타내는 각각의 조종된 서브밴드에 대한 한벌의 통계치로 구성된다. 이 한벌내의 소자들은 다차원 음장원의 명백한 방향의 통계적 측정값을 나타낸다. 이것은 하나 또는 그이상의 방향, 표준 편차 및 방향에 대한 음장전파의 더욱 높은 통계적 측정값을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 기본방법은 오직 1차 공간적 방향을 나타내는 각각의 조종된 서브밴드에 대한 벡터를 구성한다.
이 기본 방법의 개념은 5개의 재생채널로 구성된 가정적인 재생 시스템을 나타낸 제5도를 참조하면 더욱 잘 이해될 수 있다. 이들 가정적 재생채널은 각각 하나의 입력채널에 대응하며, 단위구체의 표면에 위치된 스피이커를 나타낸다. 청취자는 구체의 중앙에 위치한다. 채널중에 하나는 RF로 분류된다. 청취자에게 채널 RF의 명확한 방향은 단위 벡터에 의해 표시된다.
II형 디코우딩의 기본 방법에 의하면, 조종제어신호 벡터는 조종된 서브밴드 j에 대하여 음장의 주방향을 나타낸다. 카아티션 좌표계(cartesian coordinate system)가 방향을 나타내는데에 바람직하지만 극좌표(polar coordinates)와 같은 다른 표시방법도 본 발명의 뜻에서 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 조종제어신호는 다음과 같이 표시될 수 있다.
여기서,= 채널 i에 대한 방향단위 벡터,
LIij= 채널 i내의 서브밴드 j에 대한 계산된 레벨,
S = 조종될 채널의 전체수,
= 서브밴드 j에 대한 조종제어신호벡터,
= 모든 조종된 채널에 대한 방향단위 벡터, 그리고
= 모든 조종된 채널내의 서브밴드 j에 대한 계산된 레벨.
II형 실시예에 장점은 조종제어신호의 코우딩 포맷과 비트 요구량이 조종 제어에 포함된 채널수와 무관하다는 것이다. 한편, 인코우딩 조종 프로세스에는, 디코우딩 조종 프로세스에는 수신 디코우더 시스템에 사용된 스피이커의 수와 위치에 대하며 알려져야 하는 것과 같이, 각 입력 채널에 의해 재생된 음장에 대한 수와 위치가 알려져야 하며, 이에 의해 본래의 다차원음의 정위 특성을 보존하게 된다. 제7도를 참조하면, 본 발명의 II형 실시예에 의해 요구되는 각 입력채널에 대한 방향 벡터는 경로 2를 따라 조종제어기로 공급된다.
적응 서브밴드 조종을 이용하는 II형 인코우더는 디코우더로 각 입력채널 i에 대한벡터를 보내야 한다. 이 정보는 디코우더가 불연속 또는 조종되지 않은 채널 서브밴드를 재생시스템에 적합한 한벌의 신호로 변환시키기 위하여 필요하다.
서브밴드 조종 프로세스의 결론으로서, 조종되지 않은 채널 서브밴드 및 복합채널 서브밴드 내의 모든 스펙트럼 성분들이 코우딩 잡음이 청취되지 않도록 충분한 정보 용량으로 할당되어야 한다. 본 발명의 디지탈 수행에 있어서. 이것은 양자화 잡음이 청취 불가능하도륵 충분한 비트수를 할당하는 것과 같다.
[E. 양자화기]
양자화기 500은 전송 또는 저장에 적합한 형태로의 후속적인 포맷팅을 위하여 인코우딩된 신호의 양자화된 표시를 준비한다. 이 양자화기는 서브밴드들이 조종되고 그들을 경로 51을 따라 통과시키는 것을 표시하는 조종제어 플랙들을 경로 41을 통해 수신한다. 그것은 경로 42로부터 수신된 조종제어신호를 양자화 하고, 양자화된 정보를 경로 52를 통해 보낸다. 양자화기는 또한 경로로부터 수신된 개략적 양자화 정보와 경로 44로부터 수신된 스펙트럼 성분 값들에 대응하여 양자화된 스펙트럼 코드어들을 발생시키고. 양자화된 코드어들을 경로 54를 따라 보낸다. 개략적 양자화 정보도 양자화 되고 경로 53을 통해 보내진다.
양자화된 조종제어신호의 포맷은 조종제어신호를 구성하는데 사용된 방법에 따라 변화한다. 본 발명의 I형 실시예에 있어서, 차-절대값-또는 상대적인 레벨의 벡터로 표시되는 조종제어신호는 예를들어 100dB 범위의 주어진 다이나믹 범위를 통한 레벨들을 나타내는 8비트 수의 벡터로서 코우딩될 수 있다. 조견표상의 지표로서의, 이들 숫자들을 사용함에 의해, 각 8비트 수가 39dB(100dB/256)의 대수적 증가를 나타낼 수 있다.
본 발명의 II형 실시예에 있어서, 음장의 방향 벡터로서 표시되는 조종제어신호는 4비트 지수를 배정하는 4비트 가수의 블록으로서 코우딩 될 수 있다. 일반적으로, 하나의 가수는 방향 벡터의 각 차원에 대하여 요구되나, 이것은 방향을 나타내기 위하여 사용된 좌표계에 따라 좌우된다.
양자화 프로세스의 많은 변화가 가능하다. 전술한 블록 부동소숫점 표시를 이용하는 본 발명의 디지탈 변환 실시예에 있어서, 양자화기는 경로 44로부터 스펙트럼 성분의 가수들을 수신하고, 이들을 경로 43으로부터 수신되는 서브밴드지수에 대응하여 정규화 시키며, 정규화된 가수의 끝수를 버려서 경로 45로부터 수신되는 비트할당 정보에 대응하는 비트길이를 갖는 코드어로 만들고, 양자화된 코드어를 경로 54를 따라 보낸다. 경로 43으로부터 수신되는 편이 되지 않은 서브밴드 지수들은 경로 43으로부터 수신되는 매스터 지수들에 따라서 조정 또는 편이 된다. 편이된 서브밴드지수 및 매스터 지수들은 경로 53을 따라 전해진다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 양자화 오차의 청각적 효과는 양자화 이전에 각 스펙트럼 성분에 잡음과 같은 신호(noise-like signal)를 가산시킴에 의해 감소될 수 있다. 잡음 같은 신호의 진폭은 이 잡음같은 신호의 평균진폭이 예상되는 양자화 잡음과 걸맞도록 스펙트럼 성분에 할당된 비트수에 따라 각 스펙트럼 성분에 대하여 선택된다.
예를들어, 스펙트럼 성분의 가수들이 8비트 길이로 된 2의 수행표시를 사용하는 시스템에 있어서, 가수는 2진점 다음의 7개의 2진 심볼(symbol)# 이 있고, 부호를 나타내는 2진점 앞의 단일 2진 심볼# 이 있는 표시 #.#######2에 의해 표시될 수 있다. 각 심볼#은 0 또는 1의 값을 가정한다. 예를들어, 8비트 가수 0.11000002는 .7510의 값을 나타낸다. 3비트가 가수에 할당된다고 가정할때, 양자화는 8비트 표시의 끝수를 버려서 3비트로 함으로서 #.##2형태의 코드어를 구성할 수 있다; 따라서, 양자화 잡음의 최소 및 최대값은 각각 0.00000002과 0.00111112이 된다. 이 양자화 잡음의 청각적 효과는 양자화 되기전에 잡음 같은 신호를 각 8비트 가수에 가산시킴에 의해 감소될 수 있다. 잡음같은 신호는 최소 및 최대 양자화 잡음에 의해 감소될 수 있다. 잡음같은 신호는 최소 및 최대 양자화 잡음에 의해 바운드(bound)된 영역내에서 균일하게 값들을 발생시키는 위사 랜덤(pseudo-random)수 발생기에 의해 발생될 수 있다.
주기적으로, 잡음같은 신호를 발생시키는 프로세스는 재초기화 된다. 재초기화는 컴피니언 디코우더가 보충 프로세스를 동기시키는데 사용될 수 있는 인코우딩 된 서브밴드 블록에 포함된 "리세트(reset)"플랙에 의해 기록 된다. 잡음같은 신호의 주기는 임계적이 아니나, 50ms-2초의 범위에 있는 것이 바람직하다. 더욱 짧은 주기는 시청가능한 인공물을 발생시키는 프로세스의 원인이 된다. 더욱 긴 주기는 컴패니언 디코우더가 동기화가 이루어진 후에 초기화 또는 제초기화되는데 요구되는 시간을 증가시킨다.
일 실시예에 있어서, 리세트 플랙은 단일비트이다. 다른 실시예에 있어서, 리세트 플랙은 잡음 같은 신호를 발생시키는 의사랜덤수 발생기에 사용되는 값들의 표상에 지수를 제공하는 하나 또는 그이상의 비트로 구성된다.
서브밴드 신호가 존재하지 않는 상태에서는, 이웃하는 서브밴드들 내의 스펙트럼 성분들이 그것을 마스킹할 수 없을 경우, 잡음 같은 신호가 청취가능하게 될 수 있다. 따라서, 전술한바와 같이 블록 부동 소숫점 표시를 이용하는 본 발명의 실시예에 있어서, 큰 지수들을 갖는 서브밴드 내의 가수에 대한 잡음 같은 신호를 발생시키기 위하여 이 프로세스를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
[F. 적응 비트 할당 계산기]
서브밴드 디코우딩과 연관된 것으로서의 본 발명을 도시한 제8도를 참조하면, 적응 비트할당 계산기 600은 경로 58로부터 불연속 및 복합 채널 서브밴드에 대한 개략적 양자화 정보와, 경로 59를 통한 조종제어플랙, 그리고 비트풀 650의 경로를 통한 할당가능한 비트수를 수신한다. 비트풀 650안의 비트수는 인코우더의 비트풀 350안의 비트수와 같다. 이 계산기는 인코우딩 할당 프로세스중에 적응 비트 할당기 300에 의해 사용된 프로세스와 대체적으로 같은 프로세스를 사용하여, 각 스펙트럼 성분 코드어를 발생시키기 위하여 인코우더에 의해 사용되는 비트수를 설정한다. 이 정보는 들어오는 코우딩된 신호를 분석하고, 그안의 스펙트럼 정보를 해독하는데 필요하다.
[G. 역양자화기]
역양자화기 700은 경로 56으로부터 수신되는 양자화된 코드어로부터의 각 스펙트럼 성분을 재구성하기 위하여 인코우딩 프로세스동안 양자화기 500에 의해 사용되는 프로세스를 역으로 수행한다. 전술한 블록 부동 소숫점 표시와 적응 비트 할당 프로세스를 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 코드어의 비트길이를 설정하는 비트할당 정보는 경로 61로부터 수신된다. 스펙트럼 성분의 가수에 대한 비정규화된 표시는 경로 57로부터 수신되는 매스터지수들을 포함하는 서브밴드 지수들을 사용하여 형성시킨다.
편이된 서브밴드 지수들은 편이되지 않은 형태로 조정되고 경로 72를 따라 보내진다. 조종제어신호는 인코우딩 양자화 프로세스에 사용된 것과 반대되는 프로세스를 사용하며, 경로 55로부터 수신된 양자화된 조종제어정보에 대응하여 발생된다. 경로 62로부터 수신된 조종제어플랙들은 경로 74를 통해 역조종제어기로 전해진다.
코우딩 시스템에서의 충실도의 측정은 디코우딩된 또는 출력 스펙트럼 성분의 진폭이 얼마나 밀접하게 본래의 입력 스펙트럼 성분의 진폭과 비슷하게 또는 트래킹 하느냐 하는 것이다. 일반적으로, 입력 및 출력 스펙트럼 성분들 사이에 약 5dB 보다 많지 않은 불일치는 많은 고충실도의 재생적용에 적당하다.
약 5dB내의 스펙트럼 진폭의 트래킹이 4비트 또는 그이상의 양자화된 2의 수행표시에 대하여 가능하나, 이와같은 트래킹은 3비트 또는 그이하를 사용하는 2의 수행표시에서 인코우딩된 스펙트럼 성분에 대하여는 보장할 수 없다. 3비트의 2의 수행번호는 -4에서 3까지의 8개의 정수값을 나타낼 수 있다. 전술한 2의 수행 부동소숫점 표시를 이용하는 본 발명의 실시예 내에서, 3비트가 할당된 가수는 8개 정수값중 하나로 양자화 된다. 제10(a)도는 양자화 함수 q(α)의 매핑효과를 나타낸 것이다. 예를들어, .7510또는 0.112을 포함하고 그 이상에서 1.0010을 포함하지 않는 범위안의 스펙트럼 성분의 가수는 정수값 3으로 양자화 된다. -.2510또는 1.112를 포함하고 그 이상에서 0.00을 포함하지 않는 범위안의 가수는 정수값 01로 양자화된다. 따라서, 3으로 매핑된 최대 스펙트럼 성분에 대한 스펙트럼 진폭 트래킹의 부정확성은 1만큼이 될 수 있는데, 이는 약 33% 또는 3.2dB의 오차이다. 상대적 양자화 부정확성은 더욱 작은 진폭의 스펙트럼 성분에 대하여 더욱 커질수도 있다.
또다른 양자화 함수는, 양자화 되기전에 가수가 3비트 정확성으로 라운드 되도록 된 것으로서, 제10(b)도에 도시되어 있다. 그러나, 이경우 가장 큰 스펙트럼 성분에 대한 양자화 잡음은 1대6, 또는 약 1.6dB 만큼 있게된다.
본 발명에 의한 디코우더의 비람직한 실시예에 있어서, 스펙트럼 진폭 트래킹은 "통계적으로 향상된 재구성"(SER)로 여기에 표현된 두 기술중 어느 하나를 사용하여 정규화된 가수들을 재구성함에 의해 개선될 수 있다. SER는 디지탈 코우딩 시스템에 의해 종종 출현되는 고주파 성분의 "브리틀(brittle)"특성을 감소시키면서 디코우딩 된 신호의 질을 충분히 개선시킨다.
제1SER기술(SER-1)은 오직 제한된 수의 비트들이 각 가수를 나타낼 수 있기 때문에, 양자화를 통하여 상실된 각 가수의 최하위 비트에 대한 대체물을 제공한다. 예를들어, 가수들이 8비트의 길이인 2의 보수표시를 사용하며, 3개의 비트가 양자화된 가수에 할당된다고 가정하는 시스템에서, SER-1이 없는 약양자화는 #.##000002형태의 가수를 재구성하게 된다 ; 따라서 #.00#####2는 양자화 잡음을 나타낸다. SER-1은 양자화잡음이 거의 청취 불가능하며, 이 잡음이 음조(tone)보다는 잡음에 통계적으로 더욱 가깝다는 것을 가정한다. 추가적인 잡음은 일반적으로 추가적인 음조보다 덜 방해가 되기 때문에 잡음같은 특성을 가정하는 것이 바람직하다. SER-1은 양자화 잡음과 같은 평균진폭을 갖는 잡음같은 신호를 발생시킴에 의해 양자화 잡음의 값을 통계적으로 재구성한다. 제10(a)도에 도시된 양자화 함수의 경우에 있어서, SER-1은 0.00000002포함하며 그이상 0.00111112를 포함하는 구간내에서 균일하게 의사 랜덤수들을 발생시키는 함수에 의해 수행된다.
제10(b)도에 도시된 양자화 함수에 있어서, SER-1은 1.11100002또는 -.12510을 포함하며 그이상 0.00100002또는 +.12510을 포함하지 않는 구간내에서 균일하게 의사 랜덤수를 발생시키는 함수에 의해 수행된다. SER-1이 다른 진폭, 다른진폭 가능성 밀도 함수 및 다른 스펙트럼 형상을 갖는 잡음 발생기를 포함하는 다른 신호 발생기에 의해 수행될 수 있다는 것을 해당기술분야의 기술자는 용이하게 안출해 낼 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, SER-1 기술은 복합채널과 불연속 채널들에 적용된다. SER-1은 아래에 서술하는 바와 같이 역조종 이전에 복합채널 서브밴드안의 가수들의 재구성을 증강시킨다. SER-1은 또한 역조종에 의해 재구성된 불연속 채널 서브밴드들에도 적용할 수 있다.
전술한 블록 부동소숫점 표시와 다른 표시를 이용하는 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 이웃하는 서브밴드가 마스킹할 수 없을 경우 청취가능할 수 있는 안정된 저레벨의 잡음신호를 발생시키기 때문에 거의 또는 전혀 신호가 존재하지 않는 서브밴드에 대하여 SER-1을 사용하는 것은 바람직하지 않을 수 있다.
제2의 SER 기술(SER-2)은 인코우더에 대하여 전술한 것에 보충적인 방법으로 양자화 오차를 통계적으로 변경시킨다. 코우딩된 서브밴드 블록안의 리세트 플랙에 대응하여, 디코우더는 컴패니언 디코우더에서 발생된 것과 동일한 잡음같은 신호를 발생시키는 프로세스를 재초기화 시킨다. 이 신호는 양자화 오차와 예상진폭과 걸맞도록 계산되고, 역양자화 후에는 각 스펙트럼 성분으로부터 감해진다. SER-2는 보충적인 프로세스가 컴패니언 인코우더에 사용되지 않았던 상태에서는 사용되지 않는다.
[H. 역 조종제어기]
역조정제어기 800은 조종제어 신호, 조종제어 플랙, 개략적 양자화 레벨, 그리고 경로 71-74로부터 수신되는 스펙트럼 성분값에 각각 대응하여 복합채널의 불연속 채널표시를 재구성한다. 역시 경로 72, 73으로부터 수신되는 개략적 양자화 레벨 정보와 조종되지 않은 서브밴드들에 대한 스펙트럼 성분들은 경로 81을 따라 역필터 뱅크로 전해진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 조종된 서브밴드들은 경로 74로부터 수신되는 조종제어 플랙들에 의해 라인된다. 복합채널에 의해 재현되는 각각의 조종된 서브밴드에 대한 스펙트럼 성분들은 경로 71로부터 수신되는 조종제어신호, 경로 72로부터 수신되는 복합채널 서브밴드지수들, 그리고 경로 73으로부터 수신되는 복합채널 스펙트럼 성분들에 대응하여 발생된다. 일반적으로, 재구성 방법은 인코우딩 프로세스중에 조종제어신호를 생성하는데 사용된 것과 반대된다. 다음항에서는 전술한 각 구성방법에 대하여 사용될 수 있는 재구성 방법들을 설명한다.
차 레벨(difference-level) 벡터 조종제어신호를 사용하는 I형 실시예에 있어서, 재구성방법은 차 레벨 벡터의 해당요소를 해당 복합채널 스펙트럼 성분 값에 대수적으로 가산함에 의해 각각의 조종된 채널에 대한 스펙트럼 성분들을 발생시킬 수 있다.
상대적 레벨(relative-level) 벡터 조종제어 신호를 사용하는 I형 실시예에 있어서, 재구성 방법은 상대적 레벨 벡터의 요소들과 해당 복합채널 서브밴드 스펙트럼 성분값들의 곱으로부터 각각의 조종된 채널 서브밴드에 대한 스펙트럼 성분들을 발생시킬 수 있다.
절대 레벨 벡터 조종제어신호를 사용하는 I형 실시예에 있어서, 재구성 방법은 복합 서브밴드의 계산된 레벨에 대한 절대레벨 벡터의 해당요소의 비율로부터 생성된 팩터에 의해 복합 서브밴드내의 각 스펙트럼 성분을 곱함에 의하여 각각의 조종된 채널에 대한 스펙트럼 성분들을 발생시킬 수 있다. 만약, 각 복합채널 서브밴드에 대하여 계산된 레벨이 인코우딩 된 신호에 포함되지 않을 경우, 역 조종제어기는 각각의 조종된 채널 서브밴드에 대하여 계산된 레벨을 설정하기 위해 인코우더 조종제어기에 사용된 것과 같은 프로세스를 사용하여 그것을 유도하여야 한다.
그러나, 펙터를 생성함에 있어서, 재구성 방법은 복합 서브밴드의 계산된 레벨에 대한 조정제어 정보의 비율이 설정되지 않거나 또는 과도하게 크다는 것을 보장해 준다. 이와같은 상태는 상호 위상이 많이 벗어난, 다른 채널들안의 스펙트럼 성분들을 나타내는 복합 서브밴드에 대하여 발생될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이 상태는 이와 같은 위상 벗어남 상태가 존재할 때 조종 프로세스로부터 채널들을 제외시킴에 의해, 또는 위상 벗어남 보상스킴을 이용함에 의해 방지될 수 있다. 그러나 이와 같은 제외 또는 보상이 없을 경우, 간단하나 적절한 기술에 의해 만약 비율이 설정된 경우 복합 서브밴드에 의해 재현되는 채널수와 같은 값으로 팩터를 제한시키고, 만약, 비율이 설정되지 않았을 경우, 즉, 복합 서브밴드의 계산된 레벨이 0과 거의 같을 경우, 0으로 팩터를 설정하게 된다.
II형 실시예는 조종제어신호의 방향 벡터 형태를 사용한다. 인코우딩된 신호의 공간적 특성을 보전하기 위하여, 재구성 프로세스는 재생채널에 공급된 재구성되고 조종된 채널 서브밴드들의 진폭을 조정하기 위하여 디코우딩 장소에 설치된 스피이커의 수와 위치를 고려해야 한다. 각 재생채널 i에 대한 방향 벡터가 경로 82를 통해 역조종제어기로 제공된다.
II형의 재구성 방법은 공간적 방위를 갖는 음장, 그리고 가능하게는 조종 제어신호에 의해 재현되는 서브밴드의 분산 특성을 얻을 수 있도록 복합채널의 스펙트럼 성분을 하나 또는 그이상의 재생채널에 할당함에 의해 각각의 조종된 채널에 대한 스펙트럼 성분들을 발생시킬 수 있다. 각 스펙트럼 성분에의 할당은 그 재생채널 서브밴드에 대한 계산된 레벨에 비례한다.
재생시스템에 방정식 4를 적용시킴에 의해, 조종제어신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서,= 재생채널 j에 대한 방향 단위 벡터,
= 채널 i안의 서브밴드 j에 대한 계산된 레벨,
S = 조종된 채널의 전체수,
= 서브밴드 j에 대한 조종제어신호 벡터,
= 모든 조종된 채널에 대한 방향단위 벡터들, 그리고
= 모든 조종된 채널내의 서브밴드 j에 대한 계산된 레벨.
적응조종을 이용하는 II형 인코우더는 디코우더에벡터를 전해주어야 한다. 계산된 레벨정보 LI는 불연속 채널 스펙트럼 성분들로부터 직접 유도될 수 있다. 따라서, 각각의 조종되지 않은 서브밴드는 모든 채널 j에 대하여 다음 방정식을 풀므로서 재생채널들로 매핑된다.
여기서매트릭스의 역.
계산된 레벨 L0에 내포된 하나의 추가적인 제약조건은 재생시스템에 의해 발생된 음장의 크기가 본래의 음장의 크기와 같아야 한다는 것이다. 보다 상세하게는, 제약조건은 재생시스템에 의해 발생된 각 서브밴드에 대한 음장의 크기 또는 전체 레벨이 본래의 음장안의 서브밴드의 레벨과 같도록 각벡터에 내포된다. II형 인코우더의 바람직한 실시예에 있어서, 복합 서브밴드 j의 레벨 Lj은 복합 서브밴드에 의해 재현된, 조종된 채널 서브밴드들에 대한 평균레벨을 나타낸다.
복합서브밴드에 의해 재현되는 모든 조종된 채널에 대한 전체레벨은이다.
본래의 음장의 크기 및 방향 특성을 보존하는 서브밴드 j안의 각 채널 i에 대한 출력레벨은 방정식 5의 우측부분을 고쳐씀에 의해 얻어진벡터에 대한 조정으로부터 생성된다.
여기서,벡터의 원하는 조정,
벡터의 길이, 그리고
= 아래에 기술되는 벡터.
벡터는 최종적인 방향(net direction)을 갖지 않으나, 그 요소의 절대값의 합은 1이다. 그것은 최종적인 방향이 없는 음장을 발생시키는 주어진 재생시스템 안의 각 채널에 대한 한벌의 계산된 레벨을 나타낸다.벡터는 선형 방정식의 부족한정 시스템(underconstrained system)을 푸는 기술에 의해 유도될 수 있다. 예를들어, 수치법(Numerical Recipes); 과학적 계산의 기술(The Art of Scientific Computing) (New York, Cambridge University Press, 1986판)을 참고하라. 따라서, 각 서브밴드 j 에 대한벡터는 다음과 같이 고쳐써진 방정식 9를 품에 의해 얻어질 수 있다.
벡터의 방향은 공지된매트릭스와벡터의 곱에 의해 얻어진다.
벡터의 길이 Kj는 원하는 레벨 S·Lj과 방정식 6으로부터 얻어진 음장의 전체레벨 사이의 차를 나타낸다.
[II. 발명의 다른 실시예들]
[A. 서브밴드 조종을 위한 다중 방향 벡터]
전술한 바와 같이 조종제어신호는 조종된 서브밴드에 의해 생성된 음장의 주요방향을 통계적으로 나타내기 위하여 구성될 수 있다.
다른방법은 다중 방향을 나타내는 각각의 조종된 서브밴드에 대한 일련의 통계치를 구성한다. 방향의 수는 고증될 수 있거나, 또는 주요 방향들의 불일치와 이 주요 방향들로부터의 서브밴드 신호의 진폭에 적합하게 근거할 수 있다.
[B. 다이나믹 음역 및 이득]
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예는 100dB를 초과하는 다이나믹 음역을 갖는 신호를 재생할 수 있다. 그러나, 몇몇 적용에 있어서, 충분한 음역을 원하지 않거나 또는 사용할 수 없음은 흔한 일이다. 예를들어, 방송자는 그 신호 대 잡음비를 증가시키기 위하여 전송신호의 다이나믹 음역을 축소하기를 원할 수 있으며, 높은 주위소음이 있는 영화관의 주인은 더욱 부드러운 사운드트랙의 경과가 청취가능하도록 영화 사운드 트랙을 축소할 수도 있다. 채널 선택이득도 또한 실내 음향 또는 재생시스템의 특성을 위해 보상이 요구될 수 있다.
신호가 인코우딩 되기전 또는 디코우딩된 후에 신호의 다이나믹 음역 및 이득을 조정하기 위하여 종래의 신호 프로세서나 익스팬더 및 증폭기를 사용하는 것이 가능하지만, 그와 같은 변화는 서브밴드 지수를 변경함에 의해 인코우딩 후 인코우더에 의해 그리고/또는 디코우딩전에 디코우더에 의해 만들어질 수 있다.
예를들어, 다이나믹 음역에서의 2 대 1의 감소는 각 서브밴드 지수를 2로 나눔에 의해 이루어질 수 있다. 6dB의 이들은 각 서브밴드 지수에 1을 가산 시킴에 의해 실현될 수 있다. 더욱이, 이와 같은 조정은 선택된 채널/서브밴드 지수에 그와 같은 변화를 제한시킴에 의해 다중밴드 이퀄라이져에 의해 이루어지는 것과 유사한, 선택된 서브밴드 그리고/또는 채널에 대하여 이루어질 수 있다.
인코우더에 의해 인코우딩된 신호의 다이나믹 음역에서 이루어진 조정은 만약, 조종특성들이 디코우더에 의해 미리 알려졌거나 또는 인코우딩된 신호안의 측면정보를 통해 디코우더에 제공되었을 경우, 컴패니언 디코우더에 의해 반전될 수 있다.
[C. 보조블록들]
본 발명은 다중채널 정보에 관련되거나 또는 관련되지 않는 다른 정보의 블록 사이에 끼워진 다중채널 정보를 인코우딩 하는데 사용될 수 있다. 전술한 바와같이, 인코우딩된 다중채널 정보는 서브밴드블록으로 알려진 것으로 인코우딩 된다. 추가적인 끼워진 블록들은 여기서 보조 블록이라 한다.
보조 블록들은 서브밴드 블록과 유사하나, 다중채널 정보를 재현하는데 요구되는 서브밴드 블록들에 추가되어 인코우더 및 디코우더에 의해 처리될 수 있다. 본 발명의 실시예에서의 각 채널에 대한 서브밴드 블록비율은 93.75Hz(초당 48,000 샘플/블록당 512 샘플)이다. 93.75Hz을 초과하는 비율로 서브밴드 블록을 처리할 수 있는 본 발명의 실시예에 의해 수행되는 인코우딩/디코우딩 시스템은 또한 보조 블록을 처리할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 서브밴드비율은 달라질 수 있다.
특정키이가 디코우더로 하여금 어느블록이 서브밴드 블록이고, 어느것이 보조블록인지를 확인할 수 있도록 각 블록안에 삽입될 수 있다. 또한 다른 목적의 보조블록들이 다른 키이 값들에 의해 지정될 수 있다. 예를들어, 각 블록의 4비트는 블록형태를 확인할 수 있다: 서브밴드블록에 대한 00002, 그리고 00012-1112은 15개의 다른 보조블록 형태중 어느하나를 지정한다.
선택적으로, 각 블록은 0에서 127까지 증가하고, 다시 0으로 되돌아 가는 7비트로 이루어진 블록수를 포함할 수 있다. 하나의 스킴이 어떤 블록수들이 보조블록용으로 확보되도록 생성될 수 있다. 여러가지 다른 변화가 해당 기술분야의 기술자에게 용이하게 안출될 수 있다.
예를들어, 영화필름에 적용함에 있어서, 본 발명은 영상과 동시적으로 필름상의 다중채널음성정보를 디지탈적으로 인코우딩하는데 이용될 수 있다. 인코우딩된 신호를 필름에 첨부하는데 사용되는 기술의 선택은 여기에서 관계가 없으며 본 발명의 범위 밖의 것이다. 표준 필름 속도는 초당 24화상 프레임이다; 따라서. 93.75Hz의 서브밴드 블록율을 실현시키기 위하여 약 3.9의 서브밴드 블록들이 화상프레임당 요구된다. 화상프레임당 3.9블록을 초과하는 블록수를 인코우딩 하는 것은 보조블록에 대하여 사용될 수 있는 용량을 초과한다.
만약, 각 화상프레임에 대하여 4개의 블록들이 인코우딩되면, 96개의 화상 프레임을 포함하는, 4초간의 필름 세그멘트(segment)는 또한 384개의 인코우딩된 블록을 포함하게된다. 이 4초간의 세그멘트 내에서 오직 375개의 서브밴드 블록들이 음성 정보를 재생하는데 요구된다. 나머지 9개의 블록인 보조블록들은 음성정보나 영상과 관련되거나 또는 관련되지 않는 임의의 목적을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 128 블록의 각 세그먼트는 42개의 서브밴드블록, 1개의 보조블록, 42개의 서브밴드블록, 1개의 보조블록, 41개의 서브밴드블록 및 1개의 보조블록으로 구성되는 고정된 시이퀸스(sequence)로 구성된다. 선택적인 고정 시이퀸스 또는 적응 시이퀸스들이 가능하며, 4가 아닌, 화상 프레임당 서브밴드 블록수가 인코우딩될 수 있다는 것은 당 기술분야의 기술자가 용이하게 안출할 수 있다.
보조 블록들은 필름 프로젝터 제어, 필름 편집정보 및 소프트웨어 제어장치로의 로딩정보와 같은, 필름에 관련된 다른 정보를 전달할 수 있다. 예를들어, 디코우더에 의해 요구되는 프로그램이나 표들이 필름상에 인코우딩되고, 필름이 상영을 위해 돌아갈 때 디코우더 메모리에 로딩될 수 있다.
따라서, 현재 및 미래의 인코우딩 스킴과 디코우더의 양립성이 달성될 수 있다. 디코우더에 내재하도록 요구되는 오직 하나의 기능은 블록형태를 확인하고, 보조블록 데이타를 디코우더 메모리에 로딩시키는 수단이다.
[표 1]

Claims (24)

  1. 3차원 음장을 나타내는 오디오 정보의 3개 이상의 채널을 전달하는 입력 신호를 수신하는 수단, 오디오 정보의 채널 각각에 대한 다수의 부대역 신호를 발생시키도록 하나 이상의 필터 또는 하나 이상의 변환을 입력 신호에 적용시키는 수단, 복합 신호를 발생시키도록 부대역 신호를 결합하는 수단으로서, 각각의 복합 신호는 각각의 주파수 부대역내의 부대역 신호를 결합시켜 발생되며 적어도 하나의 복합 신호는 오디오 정보의 채널 중 적어도 3개에 대한 부대역 신호를 결합시켜 발생되는 수단, 각각의 복합 신호를 발생시키도록 결합되는 부대역 신호의 레벨로부터 유도된 복합 신호 각각에 대한 조종 제어 신호를 발생시키는 수단, 인코우딩된 정보를 발생시키도록, 많은 비트를 복합 신호 및 이 복합신호에 결합되지 않은 부대역 신호에 할당하고 이를 양자화하는 수단, 및 인코우딩된 정보 및 조종 제어 신호를 나타내는 정보를 출력 신호로 어셈블링하는 수단을 포함하는 오디오 정보를 인코딩하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 인코우딩된 신호를 발생시키도록 공통 비트 풀(bit pool)로부터 비트를 할당하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 복합 신호를 발생시키도록 결합된 부대역 신호의 레벨을 제어하여 위상외 소거의 효과를 감소시키는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 복합신호를 발생시키도록 하나 이상의 부대역 신호의 위상을 조절하여 위상외 소거의 효과를 감소시키는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 할당된 비트 수가 할당 한계치 미만 또는 이와 동일하도록 오디오 정보의 선택된 채널에 대한 하나 이상의 부대역 신호가 각각의 복합 신호내에 결합되는 것을 배제하는 수단을 포함하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 할당될 비트 수가 할당 한계치 미만 또는 이와 동일하도록 어느 주파수 부대역에서 복합 신호가 발생되는지를 선택하는 수단을 포함하는 장치.
  7. 제1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조종 제어 신호는 각각의 복합 신호를 발생시키도록 결합되는 부대역 신호의 레벨을 나타내는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 주파수 부대역에 대한 조종 제어 신호는 각각의 부대역에 대한 복합 신호를 발생시키도록 결합되는 부대역 신호에 대한 레벨의 승산율 또는 레벨의 감산차 중 어느 하나를 전달하는 장치.
  9. 제1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조종 제어 신호는 각각의 복합 신호를 발생시키도록 결합되는 부대역 신호에 의해 표시된 3 차원 음장 부분의 국부화 특성을 전달하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 조종 제어 신호는 한 명확한 방향에 해당하는 국부화 특성을 전달하는 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 조종 제어 신호는 다수의 명확한 방향에 해당하는 국부화 특성을 전달하는 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 오디오 정보의 채널에 의해 표시된 음원의 위치를 나타내는 입력 구성 신호를 수신하는 수단을 포함하는 장치로서, 상기 조종 제어 신호는 상기 입력 구성 신호에 응답하여 발생되며, 상기 음원의 위치를 나타내는 정보는 상기 출력 신호로 어셈블링되는 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 조종 제어 신호는 주 방향의 불일치에 기초한 명확한 방향의 적응 갯수 및 상기 주 방향으로부터 발생된 부대역 신호의 진폭에 해당하는 국부화 특성을 전달하는 장치.
  14. 3차원 음장을 나타내는 오디오 정보의 3개 이상의 입력 채널의 인코우딩된 표시를 전달하는 입력 신호를 디코우딩하는 장치에 있어서, 인코우딩된 정보 및 조종 제어 신호를 취득하도록 입력 신호를 디스어셈블링하는 수단, 복합 신호 및 이 복합 신호내에 결합되지 않은 부대역 신호를 취득하도록 많은 비트를 인코우딩된 정보에 할당하고 이를 반양자화하는 수단, 복합 신호로부터 부대역 신호를 발생시키는 수단으로서, 부대역 신호는 각각의 복합 신호를 발생시키도록 결합된 부대역 신호의 레벨로부터 유도된 각각의 조종 제어 신호에 따라 각각의 주파수 부대역에 대한 각각의 복합 신호로부터 각각의 주파수 부대역내에 발생되는 수단, 및 3 차원 음장을 나타내는 오디오 정보의 3개 이상의 출력 채널을 발생시키도록 하나 이상의 합성 필터 또는 하나 이상의 역 변환을 입력 신호로부터 취득되고 복합 신호로부터 발생되는 부대역 신호에 적용시키는 수단을 포함하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 인코우딩된 정보를 반양자화하도록 공통 비트 풀로부터 비트를 할당하는 장치.
  16. 제14항에 있어서, 복합 신호로부터 발생된 하나 이상의 부대역 신호의 레벨을 조절하여 위상외 소거의 효과를 감소시키는데 사용되는 기술을 보상하는 장치.
  17. 제14항에 있어서, 복합 신호로부터 발생된 하나 이상의 부대역 신호의 위상을 조절하여 위상외 소거의 효과를 감소시키는데 사용되는 기술을 보상하는 장치.
  18. 제14항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조종 제어 신호는 각각의 복합 신호를 발생시키도록 결합된 부대역 신호의 레벨을 나타내는 장치.
  19. 제14항에 있어서, 각각의 주파수 부대역에 대한 조종 제어 신호는 각각의 부대역에 대한 복합 신호를 발생시키도록 결합되는 부대역 신호에 대한 레벨의 승산율 또는 레벨의 감산차 중 어느 하나를 전달하는 장치.
  20. 제14항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조종 제어 신호는 각각의 복합 신호를 발생시키도록 결합된 부대역 신호에 의해 표시된 3 차원 음장의 부분의 국부화 특성을 전달하는 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 조종 제어 신호는 한 명확한 방향에 해당하는 국부화 특성을 전달하는 장치.
  22. 제20항에 있어서, 상기 조종 제어 신호는 다수의 명확한 방향에 해당하는 국부화 특성을 전달하는 장치.
  23. 제20항에 있어서, 상기 오디오 정보의 입력 체널에 의해 표시된 음원의 위치를 나타내는 입력 구성 신호를 취득하는 수단을 포함하는 장치로서, 상기 부대역 신호의 표시는 상기 입력 구성 신호에 응답하여 재구성되는 장치.
  24. 제20항에 있어서, 표현 시스템내의 상기 오디오 정보의 출력 채널에 대한 출력 트랜스듀서의 위치를 나타내는 출력 구성 신호를 수신하는 수단을 포함하는 장치로서, 상기 부대역 신호의 표시는 상기 출력 구성 신호에 응답하여 재구성되는 장치.
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