KR100242893B1 - 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법 - Google Patents

Abstract

디지탈 오디오 신호(1)의 비트율을 감소시키는 소스 코딩 동안 전체 마스킹 한계값(6)을 결정하기 위하여, 오디오 신호의 시간 또는 분광 스캐닝값(2)에 대한 재양자화 및 코딩 조정은 모든 관련된 마스커 및 노이즈 마스커(100,200,300)의 마스킹 결과로부터 그리고 정상 오디오 한계값(400)으로부터 결정된다.

이러한 목적을 위해 선택된 마스커의 마스킹 에지(101,102,201,202,301,302)는 분할되고, 낮은 차수의 다항식에 의해 개개의 세그먼트에 근접하여, 낮은 차수의 다항식의 상호 계수가 결정된다. 대수레벨로 변환된 마스커의 강도는 낮은 차수의 다항식의 상호계수를 결정하기 위하여 이용된다. 전체 마스킹 한계값(6)은, 필요에 따라 선택된 마스커의 마스킹 에지를 나타내는 다항식으로부터 단계적으로, 마스커 단위로 개별적 또는 필요에 따라 선택된 기준점에서 결정된다.

Description

비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법

본 발명은 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법에 관한 것이다.

비트율을 감소시키는 코딩방법에 의하여 디지탈 오디오 신호를 코드화시키는 에 대하여, WO 88/04,117에서는 재양자화 법칙을 얻도록 분광마스킹 한계값의 계산을 나타내고 있다. 전송될 신호는 하나의 톤으로만 구성된 것이 아니고 여러개의 화음으로 구성되기 때문에, 그러한 신호에 의해 생성되는 마스킹 한계값은 상당히 상이하다. 이들의 계산은 모든 관계된 톤 마스커(tonal masker) 및 모든 관계된 노이즈 마스커를 고려해야하며, 이들 마스커 각각은 주파수 및 레벨이 특이한 마스킹 에지를 가진다. 상기와 같은 광범위한 고려는, 컴퓨터 시뮬레이션에서만 대신하고 실시간 구현에서는 대신할 수 없는 소스코더에서 높은 계산 노력을 필요로 한다.

이에 대하여, 특히 실시간 이용을 위하여 비트율을 감소시키는 소스코딩 과정에 대한 계산노력을 감소시키는 것이 본 발명의 목적이다.

이것을 청구범위 제1항의 특징부, 즉

a) 필요에 따라 선택된 마스커의 마스킹 에지가 분할되고, 낮은차수의 다항식의 상호계수가 결정됨으로써, 낮은차수의 다항식에 의하여 개개의 절편(segment)에 근사화되는 단계와;

b) 대수레벨로 변환된 마스커의 강도가 낮은 차수의 다항식의 상호계수의 결정에 이용되는 단계와; 그리고

c) 필요에 따라 선택된 마스커의 마스킹 에지를 나타내는 다항식으로부터 전체 마스킹 한계값는 개개의, 필요에 따라 선택된 기준점에서, 하나씩, 마스커 단위로 결정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의해 이루어진다.

본 발명에 따른 바람직한 특징 및 개선은 독립항에 정의되어 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 방법을 수행하는 소스 코더의 블록도를 도시하며;

제2도는 세개의 마스커와 조인트 마스킹 효과가 본 발명에 따라 결정된 전체마스킹 한계값을 발생시키는 정상 오디오 한계값을 포함하는 주파수 다이어그램을 도시한다.

제1도의 블록도에서, 입력의 디지탈 오디오 신호(1)는, 부대역(sub-band) 코딩인 경우에는, 부대역 샘플링값(2)을 발생시키는 다상(polyphase)필터뱅크(10)로 유입된다. 변환 코딩의 경우에, 필터뱅크(10)는 분산, 분광 샘플링 값을 형성하는 예를들면 코사인 또는 고속 푸리에 변환에 대응하는, 시간/주파수 변환단으로 대치된다. 샘플링값(2)은 코딩 및 재양자화 제어신호(7)에 의하여 결정된 것과 같은 허용가능한 양자화 노이즈에 따라 양자화단(20)에서 재양자화 된다. 출력신호(8)를 형성하기 위하여, 제어신호(7)는 재양자화 샘플링값(3)과 함께, 멀티플렉서(70)에 유입되는데, 상기 멀티플렉서(70)는 비트율 감소방법에 의하여 시간 멀티플렉서 프레임으로 신호(3) 및 (7)을 삽입한다.

입력에서 디지탈 오디오 신호(1)는 또한, 부대역코딩의 경우에, 분산 분광 샘플링값(5)을 생성하는 변환단(40)으로 유입된다. 변환코딩의 경우에, 시간/주파수 변환단에서 결정된 분광 샘플링값은 샘플링값(5)으로 이용될 수 있다(점선으로 도시된 경로 2a). 이하에서 상세히 설명될 본 발명에 의한 특이한 진행에 따르면, 단(50)은 샘플링값(5)과 가능한 최대신호레벨(4)로부터 전체 마스킹 한계값(6)을 계산한다.

부대역코딩에 의하여, 단(30)은 부가적으로 샘플링값(2)으로부터 개개의 부대역에서의 최대 신호레벨(4)을 결정한다.

단(60)에서, 상기 코딩 및 재양자와 제어신호(7)는 전체 마스킹 한계값(6)으로부터 생성된다. 단(60)은 상술한 WO 88/04,117의 제3도, 정보블록(5.5) 및 (5.3)에 기술되어 있다. 상기 정보블록(5.5)에서, 최대 발생(마스킹) 부대역 레벨 및 최소 전체 마스킹 한계값 사이의 관계가 결정되고 (허용가능한 양자화 노이즈에 따라), 이에 의하여, 다음 정보블록(5.3)에서, 양자화(분해)의 부대역 결합이 계산된다.

전체 마스킹 한계값(6)의 계산은 제2도를 참조로 보다 상세히 설명된다.

제2도의 주파수 다이어프램에서, 세개의 마스커(masker)(100,200,300)는 250Hz, 1kHz 및 4kHz 에 있으며, 이들의 상부마스킹 에지(101,201,301)와 하부마스킹 에지(102,202,302)가 도시되어 있다. 제2도는 또한 정상오디오 한계값(400)을 도시한다. 이하에 설명될 본 발명에 따른 방법을 이용함으로써, 상부 및 하부 마스킹 에지(101,201,301,102,202,302) 및 정상오디오 한계값(400)의 간섭으로부터 전체 마스킹 한계값(6)를 쉽게 결정할 수 있다.

이를 행하기 위하여, 전체 마스킹 한계값의 계산에 대한 계산을 간소화하기 위한 실시예에서, 다음의 기준이 고려된다 :

a) 제2도에 도시된 각각의 마스커(100,200,300)는 각각 상부 및 하부 마스킹 에지(101 및 102, 201 및 202, 301 및 302)를 가진다. 이들 마스킹 에지는 고차 다항식에 의해 표현된다. 다항식계산은 매우 복잡하기 때문에, 이들 마스킹 에지는 분할되고 이들 분할된 절편은 선형 방정식과 같은 낮은 차수의 다항식으로 된다.

b) 전체 마스킹 한계값(6)에 대하여, 개개의 마스커의 마스킹 에지는 가능한한 레벨 종속이기 때문에, 오디오 신호를 주파수 영역으로 변환시킴으로써 계산되는 강도는 대수레벨로 계산되야 한다. 대수식은 또한 보통 고차 다항식으로 계산되어 실행하기가 너무 복잡하다. 그러나, 어느 정도 정확성으로 대수를 계산하는 것만으로 충분하기 때문에, 테이블에 포함된 대수레벨단의 수는 본 발명에 의해 작은 수로 감소된다. 이들 대수레벨은 다항식 계산 대신 이용되는 테이블에 저장된다. 만약 대수식이 강도를 가수와 지수로 분할시킴으로써 구현된다면, 가수의 대수레벨은 다항식 계산 대신 이용되는 테이블에 저장된다.

c) 모든 마스커가 전체 한계값의 계산에 관계되지 않는데 그 이유는 하나의 마스커가 다른 마스커를 가지고 있기 때문이다. 이와같이 가려진 마스커의 마스킹 에지는 레벨 또는 강도에 있어서 전체 마스킹 한계값 보다 상당히 아래에 놓여있어서 전체 마스킹 한계값에 중요한 영향을 미치지 않는다. 따라서, 이들 비관계 마스커는 단(50)에서 걸러지며 전체 마스킹 한계값(6) 계산에 더 이상 이용되지 않는다.

d) 강도 또는 레벨에 대하여, 그의 마스킹 에지가 인간 청각기간의 정상 오디오 한계값(400)보다 상당히 밑에 있어서 마스커 및 정상 오디오 한계값의 마스킹 커브에 의한 마스킹이 정상 오디오 한계값 자체보다 상당히 크지 않은 모든 마스커는 전체 마스킹 한계값의 계산에 관계되지 않는데, 왜냐하면 상기와 같은 마스커의 마스킹 에지는 강도 또는 레벨에 있어서 전체 마스킹 한계값(6)보다 상당히 밑에 있어서 전체 마스킹 한계값에 중요한 영향을 더 이상 미치지 않기 때문이다.

따라서, 이들 비관계 마스커는 또는 단(5)에서 걸러져서 전체 마스킹 한계값(6)의 계산에 더이상 이용되지 않는다.

e) 수치계산법으로 디지탈 시스템에서 연속적인 커브를 계산하는 것은 원래 불가능하다. 따라서, 전체 마스킹 한계값(6)의 계산에 대한 분광기준점은 분산분광 위치에서만 계산되도록 고정된다.

f) 정신음향학에 따르면, 전체 마스킹 한계값(6)의 계산에 필요한 분광분해는 마스킹 한계값에 대하여 제한된 수의 기준점으로 감소될 수 있다. 따라서 전체 마스킹 한계값(6)의 계산에 대한 분광기준점은 상부 주파수 범위에서 보다 하부 주파수 범위에서 밀접한 분광간격을 가지도록 고정된다.

g) 전체 마스킹 한계값의 계산에 대하여, 오디오 신호는 오디오 신호의 분광 분석을 가능하게 하기 위하여 변환(단(40), 제1도)에 의해서 주파수 영역에서 재생되어야 한다. 따라서 전체 마스킹 한계값(6)의 계산에 대한 분광 기준점은 변환의 기준점에 놓이게 되도록 고정된다. 상부 주파수 범위에서 마스킹 한계값의 계산에 대한 기준점 사이에서 보다 큰 분광간격에 의해, 변환의 기준점중 일부만 이용된다.

h) 전체 마스킹 한계값(6)는 기준점에서 하나씩, 마스커 단위로 계산된다. 마스커는 일반적으로 낮은 주파수 쪽으로 보다 높은 주파수 쪽으로 더 크게 마스킹하기 때문에, 전체 마스킹 한계값(6)의 단계적인 계산은 다음에 설명될 간섭기준이 가능한한 빨리 효력을 나타내도록 가장 높은 주파수 마스커에서 시작한다.

i) 전체 마스킹 한계값(6)의 단계적인 계산에서, 계산은 항상, 각각의 마스커에 대하여, 상부 주파수쪽으로의 분광마스킹 에지의 계산에서 시작하여 하부 주파수 쪽으로 계산된다. 이것은, 각각의 마스커의 마스킹 에지에 의하여, 전체 마스킹 한계값(6)에 영향을 주는 마스킹 퍼센트 계산의 빠른 인터럽트를 가능하게 한다. 이러한 간섭은 이전에 계산된 전체 마스킹 한계값(6)에서 각 마스커의 마스킹 에지의 결과가 어떤 값 이하로 떨어지자마자 발생한다.

j) 마스커의 마스킹 에지 및 전체 마스킹 한계값(6)의 결과에 대한 계산은, 순간적으로 계산된 전체 마스킹 한계값(6)의 기준점의 마스킹 에지의 강도 또는 레벨이 전체 마스킹 한계값(6)상에 중요한 효과를 미치지 않도록 어떤값 이하로 떨어지자마자 인터럽트된다.

k) 전체 마스킹 한계값상에 마스크의 마스킹 에지의 효과의 계산은, 순간적으로 계산된 전체 마스킹 한계값(6)의 기준점에서 마스커의 마스킹 에지의 강도 또는 레벨이 정상 오디오 한계값(400)의 강도 또는 레벨 이하의 어떤값 이하로 떨어져서 전체 마스킹 한계값(6)에 더 이상 중요한 영향을 미치지 않자마자 인터럽트된다.

l) 전체 마스킹 한계값(6)는, 상술한 바와같이, 여러가지 개개의 마스커(100,200,300)의 마스킹 결과로 이루어지며 이들 개개의 마스커의 마스킹 에지(101,102,201,202,301,202)의 강도를 가산함으로써 형성된다. 이러한 강도 가산은 상당한 양의 계산을 필요로 하는데, 왜냐하면, 대수레벨에 기초하여, 강도의 가산이 반복되는 지수 및 대수식을 필요로 하기 때문이다. 따라서 강도의 가산은 계산도표에 의해 이루어진다. 계산도표에 대한 입력값은 이전에 계산된 전체 마스킹 한계값(6) 및 순간적으로 관련된 마스커의 마스킹 에지 사이에서의 레벨차이의 절대값이다. 그 결과 계산도표의 출력값은 대수레벨이며, 이것은 이전에 계산된 전체 마스킹 한계값(6) 및 현재 관련된 마스커의 마스킹 에지로부터 형성된 최대레벨에 가산된다. 강도 가산에 요구되는 정확성이 한정되기 때문에, 가능한 레벨가산값의 수는 낮은 수로 감소된다. 이들 계산도표를 위해 미리 계산될 수 있으며 실제로 발생하는 절대레벨차이에 이용될 수 있다.

상기 단락(a) 내지 (l)중 단지 일부분 만이 필요하다면, 종속항에서 정의한 것처럼 이용될 수 있다.

Claims (18)

1. 오디오 신호의 시간 또는 분광영역 샘플링 값에 대한 재양자화 및 코딩 법칙이 모든 관계된 톤 마스커 및 노이즈 마스커의 마스킹 결과와 정상 오디오 한계값으로부터 결정되도록, 디지탈 오디오 신호에 대한 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법에 있어서, (a) 상기 디지털 오디소 신호를 주파수 영역으로 변환하는 단계와; (b) 상기 변환된 오디오 신호의 강도를 계산하는 단계와; (c) 상기 계산된 강도를 대수 레벨로 재계산하는 단계로서, 상기 대수레벨단의 수가 작은 수로 감소되고 높은 차수의 다항식을 사용하기보다는 상기 작은 수의 대수 레벨단을 사용하는 방식의 한정된 정확성으로 상기 대수가 계산되는 단계와; (d) 변환의 선택된 분광 위치에서, 상기 선택된 분광 위치에 존재하는 상기 마스커의 강도로부터 단계적으로 상기 전체 마스킹 한계값을 계산하는 단계를 포함하고, 높은 차수의 다항식을 사용하기 보다는 (i) 상기 마스킹 기울기를 분할하고, (ii) 낮은 차수를 가진 개개의 절편에 근사화함으로써 각각의 마스크에 대한 상부 및 하부 마스킹 기울기가 계산되며, 상기 마스킹 기울기의 레벨 의존의 고려의 필요성은 상기 마스커의 계산된 강도로서 상기 재계산된 대수 레벨의 사용에 의해 소거되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 전체 마스킹 한계값의 단계적 계산은 가장 높은 주파수 마스커에서 시작하는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 마스킹 한계값의 단계적 계산은 항상 먼저, 각각의 마스커에 대하여, 상부 주파수쪽의 분광 마스킹 기울기를 결정하고 다음에 하부 주파수쪽으로의 마스킹 기울기를 결정하는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 인접 마스크의 마스킹 기울기 때문에 전체 마스킹 한계값을 결정하는데 중요한 영향을 미치지 않는 마스킹 기울기의 마스커는 계속 고려되지 않는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 레벨 또는 강도에 대하여 전체 마스킹 한계값 보다 상당히 밑에 놓여있는 마스킹 기울기의 마스커는 고려되지 않는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 전체 마스킹 한계값의 결정에 고려될 마스커는 전체 마스킹 한계값 결정상에서 마스킹 기울기의 결과가 어떤값 이하로 떨어지자마자 인터럽트되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 전체 마스킹 한계값의 결정에 고려될 마스커는 순간적으로 결정된 전체 마스킹 한계값의 분산 분광 위치에서 마스킹 기울기의 레벨 또는 강도가 어떤값 이하로 떨어져서 마스킹 기울기의 각 레벨 또는 강도가 전체 마스킹 한계값의 결정에 영향을 거의 주지못하게 되자마자 인터럽트되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 전체 마스킹 한계값을 결정하기 위한 마스커의 고려는 순간적으로 결정된 전체 마스킹 한계값의 분산 분광 위치에서 마스커의 마스킹 기울기의 레벨 또는 강도가 정상 오디오 한계값의 각각의 강도 또는 레벨 이하의 어떤값으로 떨어지자마자 인터럽트되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 개개의 마스커의 마스킹 기울기의 강도는 전체 마스킹 한계값의 단계적 결정동안에 가산되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 강도 가산은 계산 도표에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 이전에 결정된 전체 마스킹 한계값 및 순간적으로 고려된 마스커의 마스킹 기울기 사이에서 레벨 차이의 절대값은 계산도표에 대한 입력값으로 이용되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
12. 제10항에 있어서, 계산도표의 출력값은 최대레벨 또는 강도값에 각각 가산되며, 이것은 이전에 결정된 전체 마스킹 한계값과 순간적으로 고려된 마스킹 기울기로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
13. 제9항에 있어서, 가능한 강도 또는 레벨 가산값은 원하는 정확성에 따라 사전에 계산된 수에 제한되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
14. 제1항에 있어서, 전체 마스킹 한계값은 분산 분광 위치에서만 계산되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
15. 제1항에 있어서, 전체 마스킹 한계값의 결정에 대한 분산 분광 위치의 분광 간격은 중간 주파수 범위에서 보다 하부 주파수 범위에서 더 작으며 그리고 중간 주파수 밤위에서 보다 상부 주파수 범위에서 더 큰 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
16. 제1항에 있어서, 디지탈 오디오 신호는 주파수 영역에서 재생성되며 전체 마스킹 한계값의 결정에 대해 사용된 분산 분광 위치는 재생성의 분광 위치에 놓이도록 결정되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
17. 제1항에 있어서, 계산 도표가 강도를 대수 레벨로 변환시키기 위하여 이용되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 대수 레벨과 계산 도표에 포함될 대응 강도값의 조합은 강도값을 가수와 지수로 분할하여 가수만 저장함으로써 감소되는 것을 특징으로 하는 비트율을 감소시키는 소스 코딩 프로세스에서 전체 마스킹 한계값을 결정하는 방법.