KR100333937B1

KR100333937B1 - 디지탈오디오저장매체에디지탈오디오정보를멀티플렉싱하여엔코딩하는방법및장치

Info

Publication number: KR100333937B1
Application number: KR1019960704141A
Authority: KR
Inventors: 디. 베어드 테리; 에스. 키트챔 제임스
Original assignee: 디지탈 씨어터 시스템즈, 인코포레이티드
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 2002-11-25
Also published as: CA2180002A1; CH691013A5; WO1995021491A1; CA2180002C; AU1606895A; EP0746908B1; HK1012795A1; JPH09511860A; CN1096751C; CN1140513A; EP0746908A1; AU680341B2; US5451942A; JP3187839B2; DE69533872D1; ZA95548B; BR9506695A; DE69533872T2; EP0746908A4; ES2115513A1

Abstract

CD, 레이저 디스크 또는 디지탈 오디오 테이프와 같은 디지탈 저장 매체(12)에 대한 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하는 총데이타 비트 전달 속도를 갖는 매우 고음질 또는 매우 긴 오디오 디지탈 채널(CH1, CH2, ..., CHn)이 오디오 매체에 레코딩된다. 상기 레코딩은 다중 채널 입력 신호의 데이타 비트 전달 속도를 압축한(C1, C2, ..., Cn) 후의 총데이타 비트 전달 속도가 상기 저장 매체에 대한 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않도록 압축하고, 이 압축된 오디오 신호를 멀티플렉싱(2)하고, 그 멀티플렉싱된 신호(32)를 소정의 포맷으로 엔코딩(6)하고, 이 엔코딩된 신호를 상기 저장 매체에 레코딩(10)함으로써 달성된다. 재생은 레코딩 처리와 반대로 상기 저장 매체로부터의 신호를 디코딩(16), 디멀티플렉싱(18) 및 복원(D1, D2, ..., Dn)함으로써 수행된다.

Description

디지탈 오디오 저장 매체에 디지탈 오디오 정보를 멀티플렉싱하여 엔코딩하는 방법 및 장치

현재의 표준 사용자 디지탈 오디오 포맷은 2 채널 스테레오 16 비트 선형 PCM 시스템이다. 이러한 형식의 엔코딩은 컴팩트 디스크(CD), 레이저 디스크 및 디지탈 오디오 테이프(DAT), 그리고 전문가용 디지탈 테이프 레코더에 사용된다. 상기 시스템은 종래의 CD에 대해 다이내믹 영역이 90 dB보다 약간 더 큰 2개의 오디오 채널과 1 시간 정도의 레코딩 시간을 제공한다. 에러 정정 기술 체계는 비트 에러를 검출하고 정정하는 데 채용되며, 확실한 고음질의 스테레오 레코딩을 제공하는 시스템을 얻는다.

16 비트 선형 디지탈 오디오는 양질의 오디오 레코딩을 제공하고 있지만, 오디오광(狂)들이 요구하는 매우 고음질의 표준을 만족시키지는 못한다. 신형 20 비트 아날로그-디지탈 엔코더 및 디지탈-아날로그 디코더가 시판되고 있지만, 이들 장치는 기존의 CD 및 레이저 디스크에 채용된 16 비트 선형 PCM 기술과 호환성이 없다. 따라서, 신형 엔코더 및 디코더에서의 개선된 음질은 현재의 디지탈 아날로그 표준으로는 실현될 수 없다.

또한, 2 채널 스테레오 및 1 시간 정도의 레코딩 시간이라는 종래의 디지탈 오디오 레코딩 매체의 한계도 바람직하지 않다. 6 채널 사운드의 제공은, 예컨대 6 개의 트랙을 완전히 갖춘 극장 환경과 유사한 청취 효과를 만들어 낼 수 있다. 더욱이, 단일 디스크에 1 시간 분량 이상의 많은 음향을 레코딩하는 것이 대다수의 경우에 유리할 수 있는데, 고속의 디스크 액세스능(能)은 레코딩의 어느 소정의 부분이 빠르고 편리하게 액세스되도록 할 수 있다.

발명의 개요

본 발명의 목적은 CD, 레이저 디스크 및 DAT와 같은 종래의 오디오 레코딩 매체의 스테레오 디지탈 채널에 매우 고음질의 다중 채널 디지탈 오디오를 저장하는 방법 및 장치를 제공하는 것, 또는 매체가 일반적으로 할 수 있는 레코딩보다 긴 레코딩이 되도록 하는 것이다. 상기 시스템은 다수의 상이한 종류의 오디오 입력을 충분히 조절할 수 있고, 외부의 새로운 소자를 필요로 하지 않는다.

이들 목적은 압축 후의 총데이타 비트 전달 속도(bit rate)가 오디오 저장 매체의 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않도록 다중 트랙 입력 디지탈 오디오 신호의 데이타 비트 전달 속도를 압축함으로써 달성된다. 이어서, 압축된 신호를 서로 멀티플렉싱하면, 데이타 비트 전달 속도가 저장 매체의 최대 용량을 초과하지 않는 멀티플렉싱된 신호가 생성된다. 이러한 멀티플렉싱된 신호는 종래의 AES/EBU와 같은 레코딩 매체에 의해 사용되는 포맷으로 엔코딩된 후에 저장 매체에 레코딩된다. 재생은 상기 저장 매체로부터 레코딩된 신호를 독출하고, 그 독출된 신호를 엔코딩에 상보적인 방식으로 디코딩하고, 이 디코딩된 신호를 상기 멀티플렉싱에 상보적인 방식으로 디멀티플렉싱하고, 이 멀티플렉싱된 신호를 압축에 상보적인 방식으로 압축 해제함으로써 이루어진다. 이어서, 상기 압축 해제된 신호는 디지탈-아날로그 변환기(DAC)를 통하여 치리되어 오디오 스피커에 제공될 수 있다.

압축율은 입력 신호 채널의 데이타 비트 전달 속도, 레코딩 매체의 데이타 비트 전달 속도 능력 및 입력 채널의 수효에 대하여 선택되므로, 압축 후의 입력 신호의 총(總)데이타 비트 전달 속도(aggregate data bit rate)는 상기 레코딩 매체의 비트 전달 속도 능력을 초과하지 않는다. 샘플당 소정의 비트수를 갖는 오디오 샘플을 저장하도록 구성되는 레코딩 매체를 사용하면, 상기 압축된 입력 신호가 멀티플렉싱되어 동등한 비트수의 데이타 그룹으로 된다. 이는 입력 샘플의 일부를 상이한 데이타 그룹으로 분배하는 결과를 가져오지만, 상기 상보적인 디코딩 처리에 의하여 원래의 샘플의 완전성을 완벽하게 복원시킨다.

상이한 형식의 멀티플렉싱을 요하는 상이한 입력 포맷을 조정하려면, 식별자 코드를 입력 신호에 따라 레코딩함으로써 디멀티플렉싱이 상보적인 방식으로 수행될 수 있다. 이는 32 비트 AES/EBU 부프레임(subframe) 중의 하나의 비트를 식별자로 전용하거나 또는 별도의 모드 식별 입력을 제공함으로써 달성될 수 있다. 엔코딩을 연속적으로 수행하기 위해서는, 확장된 길이의 비교적 저음질의 입력 트랙을다수의 부채널에 분배시키는 경우와 같이, 다수의 입력 트랙이 존재할 경우, 멀티플렉싱용 입력 채널의 각 그룹을 수집하는 데에는 중간 저장 매체가 사용될 수 있다.

본 발명의 이들 및 기타의 특징과 장점은 첨부된 도면에 따른 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백히 자명하게 될 것이다.

본 발명은 레이저 디스크, 컴팩트 디스크, 디지탈 오디오 테이프 및 기타 종래의 디지탈 오디오 레코딩 미체의 유효 용량을 크게 확장시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 이러한 레코딩 미체에 펄스 코드 변조(PCM)된 디지탈 오디오 채널이 현재 차지하고 있는 데이타 채널에 다중 디지탈 오디오 신호를 멀티플렉싱하는 방법 및 관련 장치에 관한 것이다.

도 1은 입력의 총계보다 용량이 작은 디지탈 저장 매체에 다중 디지탈 오디오 입력을 엔코딩하는 시스템의 블록도이다.

도 2는 저장 매체로부터 디지탈 오디오 신호를 재생하는 디코더 시스템의 블록도이다.

도 3은 디지탈 오디오 저장 매체에 레코딩하기 위하여 고차(高次)의 비트 순서 오디오 입력 신호를 저차(低次)의 비트 순서 데이타 스트림으로 압축 및 멀티플레싱하는 것을 나타내는 도면이다.

도 4는 다수의 입력 데이타 채널용의 대안적인 멀티플렉싱 방식을 나타내는 데이타도이다.

도 5는 본 발명의 양호한 실시 형태에서 채용되는 종래의 AES/EBU 인터페이스 표준을 나타내는 데이타도이다.

도 6A1∼6A7 및 도 6B1∼6B3는 모두 상기 양호한 실시 형태에서 채용되는 AES/EBU 포맷터의 개략 구성도들이다.

도 7A1∼7A7, 도 7B1, 도 7B2 및 7C1∼7C3는 모두 상기 양호한 실시 형태에서 채용되는 디코더의 개략 구성도들이다.

실시예

본 발명은 종래의 스테레오 PCM 데이타 비트 스트림에 6개 또는 그 이상의 매우 고음질(즉, 20 비트)의 디지탈 오디오 채널을 호환성 있게 엔코딩하고, 이에 의하여 CD, 레이저 디스크 및 DAT와 같은 디지탈 오디오 저장 매체의 효율적인 데이타 저장 용량을 크게 확장시키기 위한 방법을 제공한다. 예컨대, 1 시간 분량의 스테레오(2 채널) 16 비트 오디오만을 저장하는 CD에, 1 시간 분량의 6 트랙 수퍼 하이-파이 20 비트 오디오, 4 시간 분량의 16 비트 스테레오 디지탈 오디오 또는 40 시간 분량의 AM 라디오 음질의 오디오가 레코딩될 수 있다.

상기 엔코딩 시스템의 블록도는 도 1에 도시되어 있다. 디지탈 오디오 입력신호의 다중 트랙(CH, CH2, ..., CHn)에는 선형 디탈 오디오 포맷, 통상적으로 샘플당 16, 18 및 20 비트가 제공된다. 본 발명을 초고음질인 20-20 KHz 대역폭 디지탈 오디오 신호의 6 채널을 레코딩하는 데 사용하는 경우라면, 입력 데이타는 샘플링 속도가 되는데, 상기 샘플링 속도는 종래의 스테레오 16 비트 선형 엔코딩된 오디오와 동일하며, 24,100 샘플/초인 20 비트 선형 PCM 신호의 형태로 된다. 장시간에 AM 음질의 오디오 엔코딩을 위해서는 초당 8,820개의 샘플로 샘플링된 20-4 KHz 16 비트 선형 PCM의 40 채널이 상기 엔코딩 시스템에 입력될 수 있다.

상기 n개 입력 채널 중의 각 채널은 입력 디지탈 오디오를 낮은 데이타 비트전달 속도로 압축하는 데이타 압축기(C1, C2, ..., Cn)에 각각 인가된다. 이러한형식의 데이타 비트 전달 속도 압축기는 예전에는 실시간 라디오 및 텔레비전 방송에 사용되어 왔는데, 본 발명의 응용예에 동일한 형식의 압축기를 사용할 수 있다. 적절한 데이타 압축기로는 오디오 프로세싱 테크놀러지 인코포레이티드(Audio Processing Technology Inc.)의 APTX100를 들 수 있는데, 이 압축기는 데이타 비트전달 속도를 4의 인자(因子), 돌비인자, 소니인자 및 유럽 뮤지션 압축 알고리즘 인자만큼 감소시킨다.

데이타 압축 알고리즘은 상기 모든 압축기의 출력으로부터 얻은 총데이타 비트 전달 속도가 종래의 16 비트 선형 PCM 오디오의 2 채널에 대한 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않도록 선택된다. 예컨대, 20 비트 데이타의 입력 채널이 6개일 경우, 4:1의 압축비는 충분한 압축을 제공할 수 있다. 6개의 20 비트 입력 채널은 각각 데이타 비트 전달 속도가 16 비트 스테레오 채널의 데이타 비트 전달 속도에 대하여 1.25배이고, 입력 채널의 수효는 스테레오 채널에 대하여 3배이다. 따라서, 압축 전의 총입력 신호 데이터 전달 속도는 16 비트 데이타 비트 전달 속도에 대하여 3.75배이다. 그러므로, 입력 신호의 데이타 비트 전달 속도를 4의 인자만큼 압축하는 것은 압축된 총입력 데이타 비트 전달 속도가 16 비트 스테레오 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않아야 한다는 요건을 만족시킨다.

상기 압축된 오디오 신호는 멀티플렉서(2)에 의해 서로 멀티플렉싱된다. 상기 멀티플렉싱은 다수의 상이한 방식으로 이루어질 수 있다. 가장 간단한 것은 반복적으로 압축된 입력을 통하여 순환시키고, 이어서 각 사이클에서 압축된 각 입력으로부터 비트 또는 1개 그룹의 비트를 택하는 것이다. 이하에서 상세히 설명하는양호한 실시 형태에 있어서는, 각 압축기로부터 16 비트 데이타 블록을 택하여, 데이타 비트 전달 속도가 16 비트 2 채널 스테레오 신호와 동등한 멀티플렉싱된 출력을 얻는다.

멀티플렉싱 처리시, 멀티플렉싱된 데이타는 양호한 ASE/EBU 포맷의 데이타 블록 내에서 위치가 안정되므로, 최종 멀티플렉싱된 신호의 재생시 기본 CD 및 기타의 디지탈 저장 매체 에러 정정 수단에 의한 보간법(補間法) 및 치환법(置換法)에 의하여 상기 최종 멀티플렉싱된 신호 중에 최소의 오디오 에러를 발생시키는 것이 좋다. 만일 전술한 6 채널 20 비트 입력 오디오 신호의 경우와 같이 압축기로부터 총데이타 비트 전달 속도가 16 비트 선형 PCM 스테레오 데이타 비트 전달 속도 보다 작을 경우, 추가의 비트 에러 정정은 리드 솔로몬 에러 정정 코드와 같은 통상의 에러 정정 칩 세트를 사용하여 디지탈 멀티플렉서 내에서 통합할 수 있다.

멀티플렉서(2)로부터의 출력은 편집 기능 또는 동기화 신호의 추가와 같은 추가적인 처리가 수행될 수 있는 컴퓨터 하드 디스크와 같은 데이타 파일(4)에 필요에 따라 저장될 수 있다. 이어서, 상기 멀티플렉싱된 신호는 이 신호를 디지탈 오디오 저장 매체에 레코딩하기 위하여 적절한 포맷 내에 위치시키는 통상적인 포맷터(6)에 전송되는데, 본 출원의 출원 당시의 통상적인 포맷은 AES/EBU이다. 상기 멀티플렉싱된 신호는 데이터 비트 전달 속도가 16 비트 선형 PCM의 2 채널과 동등하기 때문에, AES/EBU 포맷터(6)에는 종래의 스테레오 신호로서 나타난다. 적합한 포맷터들이 몇몇 회사에 의해 생산되는데, 예컨대 크리스탈 세미컨덕터 코포레이션(Crystal Semiconductor Corporation)이 생산하는 CS8401, CS8402 디지털 오디오 인터페이스 송신기가 있다.

상이한 형식의 입력 오디오 신호를 취급함에 있어서의 융통성을 최대화하려면, 멀티플렉서(2)는 상이한 수효의 입력 채널을 수용하고, 멀티플렉스 사이클 중에 각 채널로부터 얻은 데이타 비트수의 선택성을 감안하여 조정될 수 있어야 한다. 종래의 ASE/EBU 포맷터(인터페이스 송신기라고도 부름)는 멀티플렉스 모드가 AES/EBU 비트 스트림 내에 레코딩되도록 하는 사용자 비트 입력 포트(8)를 포함한다. 이 비트 스트림이 재생 중에 디지탈 레코딩 매체로부터 디코딩될 때, 멀티플렉스 모드 정보는 디멀티플렉싱을 제어하는 데 사용된다. 별법으로, 시프트 레지스터를 추가하면, 이하에서 설명하는 AES/EBU 포맷의 20 비트 오디오 데이타부에 압축된 사용자 정보를 직접 위치시킬 수 있다. 포맷 처리된 디지탈 오디오 데이타는 종래의 디지탈 레코더(10)에 의해 디지탈 CD, 레이저 디스크, DAT, 또는 기타의 디지탈 오디오 레코딩 매체 디자인과 같은 디지탈 레코드 매체(12)에 레코딩된다.

오디오 스피커를 구동시키기 위해 레코딩된 디지탈 오디오 데이타를 아날로그 사운드 신호로 변환시키는 디코딩 시스템은 도 2에 도시되어 있다. 상기 디코딩 시스템은 종래의 디지탈 재생 장치(14)를 포함하는데, 이 재생 장치는 저장 매체에 레코딩되어 있는 오디오 데이타를 감지하여, 그 데이터를 표준 AES/EBU 직렬 비트 스트림으로서 출력한다. 크리스탈 세미컨덕터 코포레이션에 의한 CS84 11 또는 CS812와 같은 AES/EBU 인터페이스 수신기는 도 1의 ASE/EBU 포맷터(6)에 대하여 상보적인 방식으로 동작하여 16 비트 선형 PCM의 2 채널과 동등한 출력을 생성한다. AES/EBU 인터페이스 수신기(16)의 출력은 도 1의 멀티플렉서(2)에 대하여 상보적인방식으로 동작하는 디멀티플렉서(18)에 의해 디멀티플렉싱된다. AES/EBU 사용자 비트는 임의의 마이크로 프로세서 제어기(20)에 의해 독출되며, 출력 라인(22)을 따라 디멀티플렉서(18)에 전달되는 적절한 제어 신호를 사용하여 엔코딩 처리에 사용되는 다양한 멀티플렉싱 방식 중 임의의 방식을 선택하는 데 사용될 수 있다. 별법으로, 디멀티플렉싱 모드는 제어기에 직접 또는 제어기에 대한 사용자 입력 포트(24)를 통하여 수동으로 선택될 수 있다. 제어기로부터 나오는 또 하나의 출력(26)은 시스템 클록(28)의 샘플 클록 비율을 설정한다. 예컨대, 하이-파이 음질의 레코딩과는 달리, 확장된 AM 음질의 레코딩인 경우 샘플 비율은 매초 44,100 샘플로부터 8,820 샘플로 감소되고, 상기 클록 비율은 레코딩 프로세스에 사용되는 샘플 비율과 일치하여야 한다.

디멀티플렉서(18)로부터 나오는 비트 스트림 출력은 도 1의 멀티플렉서(2)에 의하여 압축기(C1, C2, ..., Cn)로부터 나오는 압축된 오디오 입력 신호에 대한 액세싱에 대하여 상보적인 방식으로 디지탈 오디오 압축 해제기(D1, D2, ..., Dn)에 공급된다. 최종적으로, 복원기(D1, D2, ..., Dn)로부터 나오는 출력은 각 디지탈-아날로그 변환기(DAC1, DAC2, ..., DACn)에 전송된다. 이 디지탈-아날로그 변환기(DAC)에서, 상기 출력은 아날로그 신호로 변환되고, 이 아날로그 신호는 출력 라인(01, 02, ..., On)에 전송되어 오디오 스피커를 동작시킨다. 현재 최상의 디지탈 오디오 음질의 경우에, DAC로부터 나오는 출력은 최대 22 또는 심지어 24 비트 선형 PCM 코드일 수 있다.

도 3은 20 비트와 같은 매우 고음질의 오디오 신호를 반송(搬送)하는 다중오디오 입력 채널이 AES/EBU 포맷터(6)용의 종래의 16 비트 스테레오 입력을, 도 1의 시스템에 의하여, 에뮬레이트하는 신호로 처리하는 방식을 나타내고 있다. 입력 채널(CH1, CH2, ..., CHn)은 20 비트 샘플(S1, S2, S3, S4 등)로 구성된 각 직렬 비트 스트림으로 도시되어 있다. 이들 입력 신호는 압축기(C1, C2, ..., Cn)에 의하여 5 비트 압축 샘플(CS1, CS2, CS3, CS4 등)로 압축된다. 멀티플렉서(2)는 압축된 채널을 통해 순환하면서 각 사이클에서 채널당 16 비트를 픽업한다. 이는 3개의 완전한 샘플로부터의 비트에 4번째 샘플로부터의 추가 비트가 부가되는 것을 나타낸다. 도 3에 있어서, 채널 1에 대한 데이타 비트 스트림의 4번째 샘플로부터의 제 1 비트와 3개의 5 비트 샘플로 구성된 CH1로부터의 워드(30)는 상기 멀티플렉서에 의해 획득되어, 멀티플렉싱된 출력 데이타 비트 스트림(32)에 위치하게 된다. 이어서, 4번째 샘플부터의 비트와 3개의 5 비트 샘플로 구성된 CH2로부터의 워드(34)를 얻게 되는데, 상기 워드(34)의 바로 뒤에는 멀키플렉싱된 출력 내의 워드(30)가 이어진다. 이러한 방식으로, 상기 멀티플렉싱은 4번째 샘플로부터의 비트와 3개의 5비트 샘플로 다시 구성한 n개 채널 중의 워드(36)를 경유하여 계속된다. 마지막 채널로부터의 워드를 얻은 다음, 또 하나의 사이클이 제1 채널로부터의 새로운 16 비트 워드를 가지고 들어오고, 압축된 샘플(CS4) 내의 두번째 비트로부터 시작된다.

겉으로 보면, 상기 멀티플렉싱 처리는 각 채널에 대하여 상기 압축된 샘플의 완전성을 유지하지 못하므로, 재생시 입력 오디오 신호의 손실이 일어난다고 예상 할 수 있다. 그러나, 재생 디멀티플렉싱의 상보적인 특성 때문에, 입력 샘플의 완전성은 압축 전에 복원된다.

압축되는 입력 디지탈 오디오 신호에 인가되는 압축 인자는 신호가 상기 방식으로 멀티플렉싱될 수 있도록 충분히 커야 한다.

첫째로, 디지탈 오디오 저장 매체에 의해 통상 반송되는 비트 밀도보다 샘플당 비트수가 더 많은(예컨대, 20 비트 대 16 비트) 입력 데이터에 대하여 상기 압축 인자는 적어도 입력 신호의 샘플당 비트수 대 저장 매체에 통상 저장되는 샘플당 비트수에 대한 비율만큼 커야 한다. 둘째로, 제공되는 입력 채널의 수가 통상 저장 매체에 저장되는 채널의 수보다 클 경우(6 채널 입력 대 2 채널 스테레오), 상기 압축 인자는 적어도 입력 신호 채널수 대 저장 매체에 통상 레코딩되는 채널 수의 비율만큼 커야 한다. 입력 신호의 샘플당 비트수 및 채널수가 통상 레코딩되는 것보다 클 경우, 상기 압축율은 상기 2 가지 비율의 곱과 적어도 동등하여야한다.

도 4는 40 시간의 단일 트랙 AM 무선 오디오와 같이 비교적 저음질의 오디오 데이타의 긴 레코딩을 행하는 방법을 도시하고 있는 블록도이다. 상기 40 시간은 40개의 1 시간 섹션과 같은 연속 섹션으로 분할되며, 각 섹션은 별개의 채널로 취급된다. 각종 "채널"은 각각 8 채널로 이루어진 5개 그룹과 같이, 편리하게 취급될 수 있는 그룹으로 구성되는데, 이는 도 4에서 각 그룹이 n개 채널로 구성되도록 일반화하였다. 식별 번호 1-1은 제1 그룹의 제1 채널을 가르키고, 1-2는 제1 그룹의 제2 채널을 가르키며, 2-1은 제2 그룹의 제1 채널을 가르키는 등등이다. 그룹의 총수는 m으로 나타나 있다.

채널(CH1-1 내지 CHm-n)의 각 채널은 각 압축기(Cm-n 내지 C1-1)에 적용된다. 이어서, 상기 압축기의 각 그룹의 출력은 각 데이타 파일(DF1, DF2, ..., DFm)에 차례로 공급된다. 압축된 오디오 입력의 각 그룹은 각 데이타 파일에 의하여 통합 및 수집되고, 데이타 파일로부터의 추력은 멀티플렉서(2)에 의해 멀티플렉싱된다. 입력 오디오 신호의 추가 처리는 도 1에서와 같이 진행된다.

예컨대, 40 시간의 AM 음질의 오디오를 2 채널 스테레오로 통상 1 시간 걸리는 CD에 레코딩할 경우, 상기 40 시간은 8 채널로 된 5개 그룹으로 각각 분할되고, 그 40 시간은 상기 채널 중에 순차로 할당된다. 8개의 압축된 채널로 된 각 그룹은 각 데이타 파일에 의해 통합되고, 5개의 데이타 파일의 출력은 표준 16 비트 스테레오 신호를 에뮬레이트하는 AES/EBU 포맷터용 입력에 멀티플렉싱된다. 디코더부에서는, 채널(1-1)이 아날로그 포맷으로 변환되어, 스피커에 의해 출력되는 동안에 디코딩된 채널(1-2 내지 m-n)을 저장하기 위한 상보적인 데이타 파일 장치가 제공된다. 채널(1-1)이 출력되는 데 요하는 1 시간 중에 기타의 모든 채널이 각 데이타 파일에 축적된다. 그 후, 연속적으로 후속하는 각 채널은 40 시간이 완전히 종료될 때까지 출력된다. 상기 재생은 원하는 시간 중에 중지시킬 수 있다.

중간 하드 디스크 데이타 파일을 사용하면, 모든 채널의 동시 발생 입력을 필요로 하지 않기 때문에 상당한 융통성이 제공된다. 예컨대, 상기 시스템을 사용하여 4 시간의 2 채널 입력 오디오 정보를 하드 디스크 중간 데이타 파일에 데이타 압축기를 통하여 레코딩한 다음 상기 신호를 8 채널 포맷으로 수집하여 AES/EBU 포맷으로 병렬로 출력함으로써, 4 시간 이상의 스테레오 디지탈 오디오를 레코딩할 수 있다.

현재 사용되고 있는 AES/EBU 포맷은 도 5에 도시되어 있고, 간행물 (예컨대, Crystal Semiconducror Corporation Digital Audio Products Data Book, January, 1994,pp. 6∼35 내지 6∼68)에 더욱 상세히 설명되어 있다. AES/EBU 데이터들이 유기적으로 편성되어 블록(40)이 되는데, 이들 각 블록은 24 채널 상태 바이트(42)로 구성되어 있다. 각 바이트는 8개의 프레임(44)을 포함하는데, 이들 각 프레임에는 32개의 비트를 포함하는 한 쌍의 부프레임(46)이 있다. 따라서, 블록(40)에는 384개의 32 비트 부프레임(46)이 포함되어 있다. 각 부프레임 내의 첫번째의 4개의 비트 0∼3은 프리엠블(preamble)로서, 비트 4∼7은 보조 데이터로서, 비트 8∼27은 오디오 데이터로서, 비트 28은 유효성 표시자(validity indicator)로서, 비트 29는 사용자 데이타로서, 비트 30은 채널 상태 데이타로서, 비트 31은 패러티 비트(parity bit)로서 각각 지정된다. 상기 비트(29)는 현존의 멀티플렉싱 모드를 엔코딩하는 데 사용될 수 있다. 매블록마다 이들 총 384개의 사용자 비트를 이용될 수 있기 때문에, 실질적으로 임의 수효의 멀티플렉스 모드가 특정될 수 있다.

도 6A1∼도 6A7 및 도 6B1∼도 6B3를 함께 연결한 것이 도 1에 도시된 AES/EBU 포맷터(송신기)(6)의 특정 실시 형태의 개략도이다. 도 6와 관련하여 이하에서 설명하는 부품의 수효는 크리스탈 세미컨덕터 코포레이션의 CS8401 AES/EBU 전송기(U2)와, AES/EBU 신호를 수신하여 송신기용 클록을 생성하는크리스탈 세미컨덕터 코포레이션의 CS8412 AES/EBU 수신기(U3)를 제외하고는 공업 표준 규격이다. 상기 회로에는 75CO1 전송 버퍼 FIFO(U4), 프로그램 가능한 어레이 로직 PALCE22V10 병렬-직렬 변환기(U6), DMA 타이밍 전송용의 PALCE16V8(U8), AES/EBU수신/전송 타이밍용의 한 쌍의 PALCE16V8s (U10 및 U12), 어드레스 디코더용 PALCE22V10(U14), DMA 전송 핸드 쉐이킹용의 이중 74HCT74(U16), 한 쌍의 74HCT374 제어 레지스터(U18 및 U20), 한 쌍의 74HCT244 상태 레지스터(U22 및 U23) 및 IBM 컴퓨터에 대한 에지 커넥터(48)가 포함된다.

IBM 데이타 파일(4)은 DMA에 의하여 전송 FIFO(U4)에 전송된다. 이 전송은 /OUTHF T 신호, 즉 FIFO 하프 풀 플래그(half full flag)에 의하여 제어된다. IBM 컴퓨터 버스 신호 /IOW, TC, IRQ12 및 DREQ0는 DMA를 배열한다. DMA는 제어 신호 /ENDMA0에 의해 인에이블된다. 신호 SCK는 직렬 시프트 클록이며, 신호 FSYNC는 프레임 동기인데, 공칭 FSYNC 주파수는 44.1 KHz이다. FSYNC의 사이클당 4개의 바이트가 전송 FIFO(U4)의 출력으로부터 병렬-직렬 변환기(U6)에 전송된다. U6의 직렬 출력인 SDATAO는 AES/EBU 전송기(U2) 내에 시프트된다. U2의 포트(11)는 FSYNC에 의해 클록되는 사용자 비트 입력(도 1에서 8)이다. U2의 포트(20)는 AES/EBU 전송 출력이다. 디지탈 레코더(도 1에서 10)로서는 AES/EBU 포맷된 데이타를 허용할 수 있는 레코더가 모두 가능한데, 예컨대 D3 포맷 비디오 레코더를 들 수 있다.

특정 디코더의 개략적인 설계 구성은 도 7A1∼7A7, 7B1, 7B2 및 7C1∼7C2에 도시되어 있다. 디코더에는 크리스탈 세미컨덕터 코포레이션의 CS8412 AES/EBU 수신기(U30)와, 각각 SYNC 검출, 동기 간격 검출, 동기 드롭 아웃상의 프리 휠(free wheel) 및 3 밀리초(ms)의 무동기(無同期) 후으 뮤트용인 4개의 PALCE16V8(U32, U34, U36 및 U38)와, 오디오 프로세싱 테크놀로지 인코포레이티드에 의한 6개의 APTX100 4:1 오디오 복원기(U40, U42, U44, U48, U50 및 U52)와, 크리스탈 세미컨덕터 코포레이션에 의한 3개의 CS4328 디지탈-아날로그 변환기(U56, U58 및 U60)와, 복원기용 PALCE16V8 인터럽트 타이머(U62)와, 74HC14 파워 온 리셋(power on reset)(U64)과, PALCE22V10 APT 인터럽트 발생기(U66)와, PALCE16V8 APT 출력 지연 소자(U68)와, MTO-T1-60 MHz APT DSP 클록(42) 및 3개의 TLO72 이중 출력 증폭기(A2, A4 및 A6)가 포함된다. 복원기(U40, U42, U44, U48, U50 및 U52)용으로 어드레싱 테이블(50)이 마련된다.

AES/EBU 수신기(U30)는 디지탈 레코딩 매체로부터의 AES/EBU 데이타를 디코딩하는데, 이것은 도 2의 AES/EBU 수신기의 기능을 실행한다. FSYNC 출력은 샘플당 1회의 주파수, 즉 공칭 주파수가 44.1 KHz인 프레임 동기이다. SCK 출력은 디코더에 대한 시프트 클록인 비트 클록이다. SDATA 출력은 동기 검출 회로 및 오디오 복원기에 출력하는 직렬 데이타이다. 11 MHz 출력은 위상 동기 루프(U30)의 출력이며, DAC(U56∼U60)에서 디지탈 필터링을 클록하는 데 사용된다. U30-14는 사용자 비트 출력이며 FSYNC에 의해 클록된다. U32는 직렬 데이타에서 동기 패턴을 검출하는데, 상기 양호한 실시 형태에 있어서 동기 마크(sync mark)는 멀티플렉싱된 타임슬롯(7)에서 16 진수인 $55AA이다. U32-18은 동기 검출 신호이다. U32의 /SCK 출력은 U68을 클록하고, 1/2 비트 지연을 부여하여 DAC(U56∼U60)에 대한 데이타인 출력 신호(APTDOODEL, APTDO1DEL 및 APTDO2DEL)를 생성한다.

포트(U34-18)는 최종 3개의 동기 마크가 적절한 위치에 있었는지를 표시하는 한편, /FSYNC 출력은 멀티플렉싱된 데이타의 타임 슬롯이 짝수인지 홀수인지를 구별하는 데 사용된다. 포트(U36-17)인 SYNC는 APT 오디오 압축 해제기용 타임 슬롯을 확인하고, U34-18 신호에 의하여 동기화한다. U36-18은 SYCH의 U34-18와의 일치 여부를 확인하는데, 이 정보는 카운터(U38)를 리셋하는 데 사용되며, 상기 카운터는 동기가 3 밀리초 동안 수신되지 않으면 디코더를 뮤트시킨다. 뮤트일 경우, 디코더 직렬 압력 데이타인 APTDI는 0으로 세트된다. 뮤트일 경우, /MUTE 신호는 U68 출력을 0으로 세트시킨다.

오디오 압축 해제기(U40, U42, U44, U48, U50 및 U52)로부터 압축 해제된 출력은 APTDO0 내지 APTDO2로 표시되며, 쌍을 이루어 멀티플렉싱된다. 오디오 압축 해제기 DAC(U56, U58 및 U60)는 도 2 중의 소자(DAC1, DAC2, ..., DACn)에 해당하는 디지탈-아날로그 변환기이다. 이중 증폭기(A2, A4 및 A6)는 2개의 증폭기를 각각 포함하고, 6 채널 출력능을 제공한다.

본 발명은 특정의 실시 형태를 도시하여 설명되어 있지만, 당해 분야의 숙련자들에게는 다수의 변형 및 별법의 실시 형태가 자명하게 될 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 제한받게 된다.

본 발명은 레이저 디스크, 컴팩트 디스크, 디지탈 오디오 데이프 및 다른 종래의 디지탈 오디오 레코딩 매체의 유효한 용량을 크게 확장시킨다.

Claims

소정 데이타 비트 전달 속도의 다중 채널 디지탈 오디오 정보를 영구적인 디지탈 저장 매체에 레코딩하는 방법에 있어서,

소정의 포맷 및 소정의 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않는 데이타 비트 전달 속도로 수신되는 디지탈 오디오 신호를 저장할 수 있는 영구적인 디지탈 저장 매체(12)를 제공하는 단계와;

상기 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하는 총(總)데이타 비트 전달 속도의 다중 채널(CH1, CH2, ..., CHn) 입력 디지탈 오디오 신호를 제공하는 단계와;

상기 다중 채널 입력 디지탈 오디오 신호의 데이타 비트 전달 속도를 압축하여 압축 후의 상기 입력 디지털 오디오 신호의 총데이타 비트 전달 속도가 상기 저장 매체의 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않게 하는 압축 단계(C1, C2, ..., Cn)와;

상기 저장 매체의 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않는 데이타 비트 전달 속도로 상기 압축된 디지탈 오디오 신호를 멀티플렉싱하여 멀티플렉싱된 신호(32)를 얻는 멀티플렉싱 단계(2)와;

상기 멀티플렉싱된 신호를 상기 소정의 포맷으로 엔코딩하는 엔코딩 단계(6)와;

상기 엔코딩된 신호를 상기 디지탈 저장 매체에 레코딩하는 레코딩 단계(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 정보의 레코딩 방법.
제1항에 있어서, 상기 디지탈 저장 매체는 샘플당 소정의 비트수를 갖는 오디오 샘플 신호(CS1, CS2, ...)를 저장하도록 구성되고, 상기 입력 디지탈 오디오 신호는 샘플당 비트수가 상기 소정의 비트수보다 더 많은 오디오 샘플(S1, S2, ...)로서 제공되며, 상기 입력 디지탈 오디오 신호의 데이타 비트 전달 속도는 상기 데이타 비트 전달 속도 압축 단계에서 적어도 상기 입력 디지탈 오디오 신호에 대한 샘플당 비트수 대 상기 소정의 샘플당 비트수의 비율 정도로 큰 인자만큼 압축되는 것을 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 정보의 레코딩 방법.
제2항에 있어서, 상기 디지탈 저장 매체는 소정 수의 오디오 채널을 저장하도록 구성되고, 상기 입력 디지탈 오디오 신호의 데이타 비트 전달 속도는 적어도 입력 신호 채널수 대 상기 소정의 오디오 채널수의 비율과 상기 샘플당 비트수의 비율의 곱 정도로 큰 인자만큼 압축되는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 정보의 레코딩 방법.
제3항에 있어서, 상기 압축된 디지탈 오디오 신호는 상기 소정 비트수의 데이타 그룹으로 멀티플렉싱되어 상기 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 정보의 레코딩 방법.
제1항에 있어서, 상기 압축 단계 후에 중간 디지탈 저장 매체(DF1, DF2,..., DFm) 내에서 상기 디지탈 오디오 신호의 각 세트를 수집하는 단계를 더 포함하고, 상기 멀티플렉싱 단계는 상기 수집된 신호의 세트에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 정보의 레코딩 방법.
영구적인 디지탈 저장 매체(12)에 소정의 데이타 비트 전달 속도의 다중 채널 디지탈 오디오 신호를 레코딩하는 시스템으로서, 상기 디지탈 저장 매체는 디지탈 오디오 신호를 소정의 포맷 및 소정의 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않는 데이타 비트 전달 속도로 수신하여 저장할 수 있고, 상기 입력 디지탈 오디오 신호는 총데이타 비트 전달 속도가 상기 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하는 다중 채널 디지탈 오디오 신호의 레코딩 장치에 있어서,

입력 디지탈 오디오 신호 채널(CH1, CH2, ..., CHn)의 데이타 비트 전달 속도를 압축하여 압축 후의 상기 통데이타 비트 전달 속도가 상기 저장 매체의 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않도록 하는 다중 채널 복수의 데이타 비트 전달 속도 압축기(C1, C2, ..., Cn)와;

상기 데이타 비트 전달 속도 압축기로부터의 출력을 상기 저장 매체의 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않는 데이타 비트 전달 속도로 멀티플렉싱하여 멀티플렉싱된 신호(32)를 생성하도록 접속시킨 멀티플렉서(2)와;

상기 멀티플렉서로부터의 출력을 소정의 포맷으로 엔코딩하는 엔코더(6)와;

상기 엔코더로부터의 출력을 상기 디지탈 저장 매체에 레코딩하는 레코더(10)

를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호의 레코딩 장치.
제6항에 있어서, 상기 멀티플렉서는 데이타 비트 전달 속도가 상기 디지탈 저장 매체에 레코딩하는 데 적절한 2 채널 스테레오 신호와 동등한 출력을 생성하는 것을 특징으로 하는, 2 채널 스테레오 레코딩을 저장하도록 구성된 디지탈 저장 매체용 디지탈 오디오 신호의 레코딩 장치.
제6항에 있어서, 상기 디지탈 저장 매체는 샘플당 소정의 비트수를 갖는 오디오 샘플 신호(CS1, CS2, ...)를 저장하도록 구성되고, 상기 압축기는 상기 입력 디지탈 오디오 신호의 데이타 비트 전달 속도를 적어도 상기 입력 디지탈 오디오 신호에 대한 샘플당 비트수 대 상기 소정의 샘플당 비트수의 비율만큼 큰 인자에 의해 압축하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호의 레코딩 장치.
제8항에 있어서, 상기 디지탈 저장 매체는 소정 수효의 오디오 채널을 저장하도록 구성되고, 상기 압축기는 상기 입력 디지탈 오디오 신호의 데이타 비트 전달 속도를 적어도 입력 신호 채널 수 대 상기 소정의 오디오 채널수의 비율과 상기 샘플당 비트수의 비율의 곱 정도로 큰 인자만큼 압축하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호의 레코딩 장치.
제6항에 있어서, 상기 데이타 비트 전달 속도 압축기에 의한 압축 후에 상기디지탈 오디오 신호의 각 세트를 수집하고, 상기 수집된 신호 세트를 상기 멀티플렉서에 전송하기 위하여 접속시킨 중간 디지탈 저장 매체(DF1, DF2, ..., DFm)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호의 레코딩 장치.
제1항에 있어서,

상기 디지탈 저장 매체로부터 레코딩된 신호를 독출하는 단계와;

상기 독출된 신호를 상기 엔코딩에 상보적인 방식으로 디코딩하는 단계와;

상기 디코딩된 신호를 상기 멀티플렉싱에 상보적인 방식으로 디멀티플렉싱하는 단계와;

상기 디멀티플렉싱된 신호를 상기 압축에 상보적인 방식으로 복원하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 정보의 레코딩 방법.
소정 데이타 비트 전달 속도의 다중 채널 디지탈 오디오 정보를 재생하는 방법에 있어서,

총데이타 비트 전달 속도가 저장 매체의 소정의 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하지 않도록 압축 및 멀티플렉싱되어 소정의 포맷으로 엔코딩되는 다중 채널 입력 디지탈 오디오 신호가 레코딩되어 있는 디지탈 저장 매체를 제공하는 단계와;

상기 레코딩된 신호를 디지탈 저장 매체로부터 독출하는 단계와;

상기 독출된 신호를 상기 엔코딩에 상보적인 방식으로 디코딩하는 단계와;

상기 디코딩된 신호를 상기 멀티플렉싱에 상보적인 방식으로 디멀티플렉싱하는 단계와;

상기 디멀티플렉싱된 신호를 상기 압축에 상보적인 방식으로 상기 신호의 총 데이타 비트 전달 속도가 상기 저장 매체의 최대 데이타 비트 전달 속도를 초과하도록 복원하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 정보의 재생 방법.