KR100342287B1 - 오디오 스트림 혼합 장치 및 방법 - Google Patents

오디오 스트림 혼합 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트림 애플리케이션(a streaming application)이나 메모리로부터 수신된 하나 이상의 2차 오디오 채널(secondary audio channels)을 주요 오디오 디코더로부터 출력된 오디오 데이터의 1차 스트림(a primary stream)과 결합(merge)하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 오디오 디코더 외에도, 본 장치 및 방법은 스트림 애플리케이션 내의 수신된 2차 오디오 데이터를 처리하고 일단 저장된 오디오 PCM 데이터를 시스템 메모리로부터 인출하는 제어기를 채용한다. 오디오 재생 장치는 오디오 디코더로부터 출력된 오디오 데이터의 1차 스트림과 혼합하기 위해 PCM 데이터를 포맷팅(formatting)하기 위해 제공된다. 다수의 디지털-아날로그 컨버터는 다수의 오디오 데이터 스트림을 오디오 신호로 변환하여 프리젠테이션(presentation)을 위해 단일 혼합 오디오 신호로 혼합한다.

Description

오디오 스트림 혼합 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MERGING MULTIPLE AUDIO STREAMS}
본 발명은 전반적으로 디지털 데이터 디코딩 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 다수의 디지털 오디오 스트림을 단일 아날로그 출력으로 혼합하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
디지털 신호에 기초한 최대 움직임(full motion) 비디오 및 오디오 디스플레이가 광범위하게 이용가능하게 되었다. 이들 디스플레이는 많은 장점을 갖고 있지만, 이들은 종종 많은 양의 원(raw) 디지털 데이터를 필요로 한다. 디지털 비디오 및 오디오 신호의 저장과 전송이 많은 응용에 있어 주된 문제이고, 비디오 및 오디오 데이터의 비압축 표현(an uncompressed representation)은 많은 양의 저장을 필요로 하므로, 이러한 진보적인 기술 분에야 있어 디지털 압축 기법을 이용하는 것은 매우 중요하다.
디지털 비디오 및 오디오 신호의 압축을 위한 몇몇 국제 표준이 지난 십 년 간 출현하였고, 현재 보다 많이 개발 중에 있다. 이들 표준은 화상 전화와 화상 회의, 동축 및 광섬유 네트워크 상의 고화질 디지털 텔레비전 전송, 육상 방송 및 기타 직접 방송 위성, CD-ROM, 디지털 오디오 테이프, 윈체스터 디스크드라이브(Winchester disk drives) 상의 대화형 멀티미디어를 포함하는 다양한 애플리케이션에서 압축된 디지털 데이터의 전송 및 저장을 위한 알고리즘에 응용된다.
이들 표준 중 몇몇은 압축 기법의 공통적인 핵, 예컨대, CCITT(Consultative Committee on International Telegraphy and Telephony) 권고안 H. 120, CCITT 권고안 H. 261, ISO/IEC MPEG-1, MPEG-2 표준안에 기초한 알고리즘을 포함한다. MPEG 알고리즘은 국제 표준 조직(International Standards Organization : ISO)과 국제 전자기술 위원회(International Electro-technical Commission : IEC)의 공동 기술 위원회(a joint technical committee)의 일부인 동화상 전문가 그룹(Moving Picture Experts Group : MPEG)에 의해 개발되었다. MPEG 위원회는 비디오 및 연관된 오디오 신호의 복합, 압축 표현을 위한 표준을 개발해오고 있다.
요약하면, MPEG-2 표준은 무손실 압축이 뒤따르는 주관적인 손실 압축(a subjective lossy compression)에 의해 실질적인 대역폭 감소를 초래하는 인코딩 기법을 설명하고 있다. 인코딩된 압축 디지털 데이터는 MPEG-2 형 디코더에서 후속적으로 압축해제되고 디코딩된다.
MPEG-2 표준에 따른 비디오 및 오디오 디코딩은 공동 양수된 "Video Decoder"라는 명칭의 미국 특허 제 5,576,765와 "Method To Play Audio And Video Clips Through MPEG Decoders"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/046,283에서 보다 상세하게 설명되어 있다. 이 특허와 출원은 본 명세서에서 전체로서 참조로 인용된다.
오디오/비디오 디코더는 범용 또는 특수 목적 프로세서와 메모리로서 구현되는 것이 전형적이다. 텔레비전 세트와 함께 사용되는 디코더는 산업 분야에서 셋탑 박스(set-top box : STB) 시스템이라 종종 지칭된다.
현재 STB 시스템에서 사용되는 독립형 오디오/비디오 디코더는 특정 전송 칩(a specific transport chip) 및/또는 네트워크 인터페이스 모듈(network interface module : NIM)에 대한 전용 인터페이스를 사용한다. 이들 STB 시스템의 필요한 유틸리티가 확장함에 따라, 기본 네트워크(예를 들어, 케이블/위성) 접속 외에도 다양한 소스로부터의 입력을 수용하는 것이 바람직하게 되었다.
예컨대, 영화에 있어서 사운드트랙(a soundtrack)과 같은 주된 오디오 스트림 외에도, 이를테면 오리지널 사운드트랙에서의 미묘한 소리를 들을 수 없는 장애가 있는 관객을 위한 추가 해설을 제공하는 2차 오디오 스트림이나 채널을 포함하도록 하는 프로그램을 전송 스트림이 전달하는 것이 바람직할 것이다. 이와는 달리, 사용자가 배경에서는 다른 기능을 실행하고 메일(mail)을 수신하는 등의 소정의 사건이 발생하면 오디오 큐(audio queues)를 요청하도록 하는 것도 바람직할 것이다. 나아가, 1차 오디오 및 비디오 프로그램(이를테면, 영화)은 디스플레이 상의 윈도우에서 실행되도록 하면서 전면(foreground)에서는 인터넷 브라우저나 기타 대화형 애플리케이션을 실행하도록 하는 것도 바람직할 것이다. 이러한 경우, 하나 또는 다른 하나만을 청취하는 2 개의 스트림의 다중화(muxing)와는 달리 제 2 또는 보조 오디오 사운드가 원래 오디오 스트림과 혼합되어 동일한 스피커 세트를 통해 동시에 청취될 수 있도록 하는 것도 바람직하다.
추가적인 고려 사항으로서, 다수의 오디오 스트림의 디코딩을 달성하기 위해, 기본 오디오 디코더 기능이 출력이 필요한 디지털 오디오 스트림 개수만큼 복제(replicate)되는 것이 통상적일 것이다. 그러나, 이는 비용이 많이 들고, 전술한 바와 같은 많은 잠재적인 오디오 혼합 애플리케이션에 있어 불필요하다.
따라서, 상업적인 이익을 달성하기 위해, 단일 기본 오디오 디코더를 이용하여 다수의 독립적인 디지털 오디오 스트림을 디코딩하고 혼합할 수 있는 통합된 장치가 필요하다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시키려는 의도이다.
간략히 설명하면, 본 발명의 한 측면은 제 1 오디오 데이터 스트림과 제 2 오디오 데이터 스트림을 포함하는 다수의 오디오 스트림을 혼합하는 시스템을 포함한다. 이 시스템은 제 1 오디오 데이터 스트림을 디코딩하는 오디오 디코더와 제 2 오디오 데이터 스트림을 오디오 펄스 코드 변조(pulse code modulated :PCM) 데이터로서 유지하는 시스템 메모리를 구비한다. 제어기는 포맷팅을 위해 오디오 재생 매크로로 전달하기 위해 제 2 오디오 데이터 스트림을 인출한다. 또한, 이 시스템은 오디오 디코더의 출력과 재생 매크로로부터의 포맷팅된 제 2 오디오 데이터 스트림을 혼합 오디오 신호로서 혼합하는 혼합기를 포함한다.
다른 측면에서는, 제 1 오디오 데이터 스트림을 디코딩하고 이로부터 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림을 발생시키는 단계와, 시스템 메모리로부터 제 2 오디오 데이터 스트림을 인출하되, 2차 스트림은 오디오 펄스 코드 변조(PCM) 데이터를 포함하는 단계와, 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림과 혼합하기 위해 제 2 오디오 데이터 스트림을 포맷팅하는 단계와, 혼합 오디오 신호로서의 출력을 위해 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림을 포맷팅된 제 2 오디오 데이터 스트림과 혼합하는 단계를 포함하는 다수의 오디오 스트림 혼합 방법이 제공된다.
다시 말하면, 스트림(streaming) 애플리케이션이나 메모리로부터 하나 이상의 제 2 오디오 채널을 취하고, 단일 오디오 스트림으로의 아날로그 혼합을 위해 기본 오디오 디코더로부터의 출력과 제 2 채널을 PCM 포맷으로 재생하는 장치 및 방법이 제공된다. 이러한 단일 오디오 스트림은 제 1 스트림과 혼합될 제 2 디지털 오디오 출력 스트림을 생성하기 위한 다수의 기본 오디오 디코더나 기타 외부 구성 요소 없이도 달성된다.
유리하게도, 본 명세서에서 제시한 해법은 일반 프로그래밍 인터페이스를 채용한다. 제 2 오디오 스트림은 메모리 내의 정적 파일일 수도 있고, 이를테면 네트워크 입력으로서 수신된 스트림 애플리케이션으로부터 기인할 수도 있다. 또한, 제 2 오디오 스트림은 PCM 파일로서 직접 수신될 수도 있고, 시스템 프로세서에 의한 처리(디코딩 등)의 결과일 수도 있다. 또한, 2 이상의 오디오 스트림이 아날로그 포맷으로 변환되고 아날로그 영역에서 혼합되므로, 원래 디지털 입력과 관련된 샘플 주파수에 관한 제한이 없으며, 복잡한 샘플 레이트 변환(sample rate conversion)도 필요없다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 셋탑 박스 시스템(a set top box system)의 일 실시예의 블럭도,
도 2는 혼합기(28)에 의한 아날로그 출력의 혼합을 포함하여, 시스템 메모리(22), CPU/DMA 제어기(24), 오디오 PCM 재생 매크로(25), 오디오 디코더(26) 사이의 접속을 보다 상세하게 도시하는 도 1의 셋탑 박스 시스템의 일 실시예의 블럭도,
도 3은 본 발명의 원리에 따른 도 2의 오디오 PCM 재생 매크로(25)의 일 실시예의 블럭도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 셋탑 박스 시스템 11 : 네트워크 입력 신호
12 : 비디오 출력 13 : 오디오 출력
14 : 네트워크 인터페이스 16 : 전송 역다중화기
18 : 비디오 디코더 22 : 시스템 메모리
24 : CPU/DMA 제어기 25 : 오디오 PCM 재생 매크로
26 : 오디오 디코더 28 : 혼합기
전술한 본 발명의 목적, 장점, 특징 및 기타 목적, 장점, 특징은 후속하는 본 발명의 소정의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 첨부하는 도면과 함께 고려할 때 보다 용이하게 이해될 것이다.
"Method To Play Audio And Video Clips Through MPEG Decoders"라는 명칭의 전술한 특허 출원은 인코딩된 제 1 데이터 스트림이 디코더로 전송되고 인코딩된 제 2 데이터 스트림이 메모리 장치에 저장되는 디지털 데이터 인코더를 동작하는 기법을 설명한다. 인코딩된 제 1 및 제 2 데이터 스트림 중 하나가 선택되고, 디코더는 선택된 인코딩된 데이터 스트림을 디코딩하는 데 사용된다. 제 2 데이터 스트림은 셋탑 박스(STB) 시스템 내에 있는 기타 장치나 프로세서에 의해 메모리 장치 내에 위치할 수 있다. 이러한 경우, 모든 디코더는 데이터, 즉, 이에 대한 포인터와, 예를 들어, 그 크기와 같은 이에 관한 소정의 추가 정보를 처리할 필요가 있다. 프로세서가 모든 메모리를 액세스하므로, 스트림 포맷이 필요로 하는 임의의 필요한 분석/조작(parsing/manipulation)을 수행할 수 있다. 이는 고도의 유연성(flexibility)을 제공한다. 그런 다음, 프로세서는 데이터의 위치와 속성을 디코더로 전달한다. 이 또한 메모리로의 또는 메모리로부터의 데이터 이동을 최소화하여 대역폭 필요량을 줄인다.
본 발명의 개시를 더 확장하면, 필요에 따라 단일한 기본 오디오 디코더 회로를 이용하여 디코딩 및 결합을 수행할 수 있는 장치가 제시된다. 일례로서, 오디오 펄스 코드 변조(PCM) 데이터 스트림과 파일의 일반적인 재생을 위해 사용될수 있는 소형의 스트림라인 포맷팅 매크로(streamlined formatting macro)를 채용하는 통합 장치가 아래에서 설명된다. 특히, 본 명세서에서 설명한 디자인은 위에서 요약한 특허 출원에서 설명한 바와 같이 동적으로 실행될 때 입력 파일이나 스트림의 지속적인 판독을 셋업하는 데 사용될 수 있는 직접 메모리 액세스(direct memory access : DMA) 형 제어 인터페이스를 제공한다. PCM 채널 매크로에 데이터가 수신되면, 업계에서 통상적인 디지털 직렬 인터페이스(예컨대, I2S 인터페이스)를 위해 저장, 포맷팅되고, (아래에서 설명될) 다수의 소스 중 하나에 의해 제공될 수 있는 고속 샘플 클럭을 이용하여 출력된다. 적어도 제 2 오디오 데이터 스트림의 입력 포맷은 오디오 PCM 스트림을 포함하는 것으로 예상되므로, 특히 음성 등급 오디오(voice-grade audio)에서 사용되는 비교적 덜 복잡한 압축 기법의 경우, 호스트 제어기에 의해 저장된 클립(a stored clip), 실행 PCM 스트림, 또는 디코딩 결과로서 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라, 전반적으로 부호(10)로 표시되는 셋탑 박스(STB) 시스템 구현의 일 실시예를 도시하고 있다. STB 시스템(10)은 다중화된 디지털 신호를 전송 역다중화기(16)로 보내는 전용 네트워크 인터페이스(14)에서 결합된 비디오 및 오디오 네트워크 입력 신호(11)를 수신한다. 역다중화기(16)는 수신한 신호를 비디오 디코더(18)로 인가될 비디오 데이터 스트림, 오디오 디코더(20)로 인가될 제 1 오디오 데이터 스트림, 중앙 처리 장치(a central processing unit)(24)에 의해 지시되고, 선택적으로는 DMA 제어기(24)에 의해 전송되어 시스템 메모리(22)에 위치하는 제 2 오디오 데이터 스트림으로 분리한다. 스트림 애플리케이션에서, 제 2 오디오 스트림은 먼저 제어기(24)에 의해 펄스 코드 변조(PCM) 스트림으로 처리된 후, 오디오 PCM 데이터로서 시스템 메모리에 저장된다. 이 저장된 데이터는 애플리케이션에 의해 지시되는 방식으로 CPU/DMA 제어기(24)에 의해 인출된다.
아래에서 설명할 바와 같이, 본 발명의 원리에 따르면, 오디오 PCM 재생 매크로(25)는 오디오 디코더(20)로부터 출력된 압축되지 않은 제 1 오디오 PCM 신호와 혼합하기 위해 시스템 메모리(22)로부터 인출된 제 2 오디오 PCM 데이터를 포맷팅하는 위해 제공된다. 실시예에 따라, 제 2 오디오 데이터 스트림이 압축된 형태로 역다중화기로부터 수신되면, CPU/DMA 제어기(24)는 스트림을 시스템 메모리(22)에 저장하기 전에 압축해제한다. 오디오 데이터, 이를테면, 음성 등급 압축 오디오의 소프트웨어 압축해제는 본 기술 분야에서 주지되어 있으며, 다라서, 당업자에 의해 용이하게 구현될 수 있다. 오디오 디코더(26) 및 오디오 PCM 재생 매크로(25)로부터의 출력은 2 개의 오디오 스트림을 단일 오디오 출력 신호(13)로 결합하기 위해 혼합기(28)로 인가된다. 비디오 디코더(18)의 출력은 디코딩된 비디오 신호(12)를 포함한다. 신호(12)와 신호(13)는, 예를 들어, 시청자에게 프리젠테이션되기 위해 텔레비전으로 전달된다. 다중 채널 오디오 시스템에서 사용되면, 2 개 이상의 오디오 채널을 혼합하도록 하는 PCM 재생 매크로의 다수의 실시예(instances)가 존재할 수 있다.
예로써, 압축해제된 PCM 데이터가 일련의 큐 제어(queue controls)와 함께시스템 메모리로 직접 보내진다면, 제 2 오디오 데이터는 네트워크 입력을 통해 수신되고 전송 역다중화기(16)에 의해 독립 오디오 채널로 역다중화된 오디오의 독립적인 소스를 포함한다. 압축되면, CPU 또는 DMA 제어기(24)는 수신된 오디오 스트림을 위하여 이로부터 시스템 메모리로 다시 배치되는 PCM파일을 구성한다. 다른 실시예에서, 시스템 메모리(22)는 사용자 애플리케이션의 유형에 따라 달리 저장되는 다양한 PCM 사운드 파일로 사전구성(preconfigure)되는 비휘발성 메모리일 수 있다. 예를 들어, 하나의 PCM 파일은 전자 우편(e-mail)이 도착했음을 알리기 위해, 또는 다가올 사건을 상기시키기 위해 채용될 수 있다. PCM 파일을 얻는 방법과는 무관하게, 데이터는 시스템 메모리 내에 적어도 일시적으로 존재하는 것이 바람직한데, 시스템 메모리는 데이터를 위한 버퍼 역할을 하고, 따라서, 입력과 출력 데이터 레이트의 차이를 수용한다.
본 발명의 원리에 따르면, 이 PCM오디오 데이터는 사용자에게 즉각적인 프리젠테이션을 하기 위해 디코더의 주된 오디오 출력과 결합된다. 보다 구체적으로, 제 2 오디오 데이터를 포함하는 PCM 파일은 오디오 PCM 재생 매크로(25)에 의해 기본 디코더(26)의 주된 오디오 출력과 결합하여 공통의 스피커 세트를 통해 재생되기 위한 단일 결합 오디오 출력이 될 수 있는 포맷으로 변환된다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명은, 예컨대, MPEG 디코더 매크로가 주된 오디오 스트림을 재생하는 동안, 동시에 PCM 오디오 스트림을 재생하도록 하는 셋탑 박스(STB) 시스템을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서 PCM 재생 매크로와 MPEG 디코더 매크로 출력은 I2S 포맷 오디오 스트림을 분리한다. 이들 스트림은, 예를 들어, 외부 디지털-아날로그 컨버터(DACs)(도 2 참조)에 의해 별도로 아날로그 신호로 변환되고, 아날로그 신호는 아날로그 형태로 혼합되어 단일 결합 오디오 신호로서 STB 시스템으로부터 출력된다. 그 결과, 두 스트림의 샘플 레이트와 샘플 폭이 서로 달라도, 오디오 디코더로부터의 주된 출력과 하나 이상의 제 2 오디오 출력을 혼합 또는 오버레이(overlay)할 수 있다. 또한, 이 디코딩/혼합 시스템은 단일 오디오 디코더 회로를 이용하여 유리하게 달성된다.
PCM 매크로는 어떤 경우에는 통합 시스템 내에서 종속적인 기능(slave function)이다. 이와는 달리, PCM 매크로는 디코딩 시스템에 접속되는 단속적인 기능(a discrete function)으로서 구현될 수도 있다. 또한, PCM 매크로는 주된 기능으로서 DMA 제어기가 필요하지 않은 경우에는 시스템 메모리로부터 직접 데이터를 인출할 수도 있다. (도 1의 ) DMA 제어기(24)는 시스템 메모리(22)로부터 PCM 매크로로 데이터를 전송한다. 일 실시예에서, 메모리로부터의 데이터는 효율을 위해 16 바이트 버스트(bursts)로 전송되고, PCM 매크로 내의 내부 버퍼에 저장되며, 디지털 직렬 포트를 통해 재생된다. 디지털 직렬 포트의 출력 레이트를 지배하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 클럭은 제 1 및 제 2 스트림의 샘플 레이트가 일치하는 경우에는 외부 클럭 소스, 기존의 오디오 디코더 클럭(26)을 포함하는 수 개의 가능한 소스 중 하나로부터, 또는 PCM 매크로와 디코딩 시스템을 포함하는 통합 장치에 추가된 제 2 오디오 PLL(phase lock loop)로부터 오도록 프로그램될 수 있다.
고려될 수 있는 선택 사항으로서, PCM 매크로는 IEC 958 인터페이스 수신기를 포함할 수 있어서, 매크로가 외부 소스로부터 직접 IEC 958 스트림을 수신하고, 이를 디지털 직렬 출력 포트를 통해 재생할 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 셋탑 박스는 셋탑의 오디오 시스템을 통해 스트림을 재생하는 다른 시스템으로부터의 입력 포트를 가질 수 있다. IEC 958 입력이 단일 입력이므로, 클럭이 복원될 필요가 있다. 디지털 클럭 복원 기법은 예상된 저속 데이터 레이트가 주어진 비트 정보를 수집하는 데 사용된다. 그러나, DAC에 의한 후속적인 사용을 위한 IEC 958 클럭의 완전한 클럭 복원(IEC 958 클럭은 스트림에 대해 오버샘플링된 클럭 레이트이다)은 PLL과 같은 아날로그 기법을 필요로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 STB 시스템의 일 실시예를 보다 상세히 도시하고 있다. 오디오 PCM 파일(30)은 시스템 메모리(22) 내에 존재한다. 메모리(22)는 CPU 또는 DMA 제어기(24)에 의해 메모리 제어기(32)를 통해 액세스된다. 제어기(24)는 선택된 오디오 PCM 파일(30)을 시스템 메모리로부터 내부 시스템 버스(34)를 통해 오디오 PCM 재생 매크로(25)로 전달한다. 매크로(25)는 3 개의 클럭 입력, 즉, 재생 매크로를 포함하는 통합 회로에 대해 외부에 있는 클럭, 이와는 달리, 재생 매크로를 포함하는 회로의 내부에 있는 클럭, 오디오 디코더(26)로부터 수신된 오디오 디코더 DAC 클럭 입력을 갖는 것으로 도시된다. 오디오 DAC 클럭은 2 스트림의 샘플 레이트가 일치하는 경우 오디오 디코더에 의해 채용되는 것과 동일한 클럭이다.
직렬 디지털 데이터는 관련 클럭은 물론, 예컨대, I2S 포맷인 오디오 PCM 재생 매크로(25)로부터의 출력이다. 이들 신호는 아날로그 신호로의 변환을 위해, 디지털-아날로그 컨버터로 인가된다. 이 아날로그 신호는 아날로그 혼합기(28)로 인가된다. 마찬가지로, 오디오 디코더(26)로부터의 직렬 데이터 출력 및 이와 관련된 클럭이 제 2 디지털-아날로그 컨버터(41)로 인가되는데, 그 출력도 아날로그 혼합기(28)로 인가된다. 신호의 아날로그 혼합이 주지되어 있으므로, 2 개의 I2S 출력은 DAC 세트를 통해 아날로그 신호로 변환된 후 아날로그 영역에서 혼합되는 것이 바람직하다. 단일 결합 오디오 신호는 사용자에게 프리젠테이션되기 위해 아날로그 혼합기(28)로부터 출력된다.
도 3은 본 발명의 원리에 따른 PCM 재생 매크로(25)의 구조의 상세한 일 실시예를 도시하고 있다. 매크로(25)는 시스템 버스(34)를 통해 PCM 오디오 데이터의 제 2 스트림을 수신한다. 매크로는, 예컨대, 시스템 메모리로부터의 4 워드 버스트(four word bursts)로 데이터를 전송하는 (도 2의) DMA 제어기(24)를 위한 DMA 타겟인 슬래이브 인터페이스(50)를 구비한다. 이 버스 인터페이스는 당업자가 이해하는 바 대로 내부 제어 및 상태 레지스터(51)를 액세스하는 데에도 사용된다. 데이터는, 처음에는 내부 버퍼, 즉, 동작 버퍼(54)와 대기 버퍼(55)에 저장된다. 한 버퍼가 PCM 재생 매크로에 의해 사용되는 동안 DMA 제어기가 다른 버퍼를 채울 수 있도록 2 개의 버퍼를 사용하는 것이 바람직하다. 버퍼의 폭은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
버퍼로부터의 출력은 버퍼 다중화기(56)에 의해 다중화되어 직렬 쉬프터(a serial shifter)(58)로 인가된다. 쉬프터는 직렬 PCM 샘플 스트림을 디지털 직렬 포맷터(60)로 전달한다. 포매터(60)는 당업자에 의해 용이하게 구현될 수 있다. 클럭 다중화기(61)는 비트 클럭과 좌우 샘플 클럭을 발생시키기 위해 포매터(60)에 의해 채용된 DAC 클럭을 위한 소스를 선택한다. 선택적인 IEC 958 입력은 먼저 클럭 복원 유닛(도시하지 않음)을 통해 비트 클럭을 발생시킨다. 이어서, 데이터가 저장되고 파싱(parsing)된다(채널 상태, 사용자 데이터 등은 호스트 제어기에 있어 유용하다). 직렬 PCM 샘플은 I2S 포매터로 전달된다. I2S에 의해 사용되는 DAC 클럭이 원래 DAC 클럭과 일치하지 않을 수도 있으므로, 이에 대비한 샘플 생략 및 반복(sample skips and repeats)이 있어 적절한 버퍼 레벨을 유지할 수 있다.
다음은 전술한 바와 같은 PCM 매크로를 구현하기 위해 요청되는 레지스터 정보의 초기 리스트이다.
·DMA 타겟은 어드레스가능한(addressable) 버퍼 위치를 필요로 한다.
·디지털 직렬 포매터는 (DAC 클럭 소스로 보내지는)좌우 조절된(left/right justified) 샘플 주파수, 샘플 비트 폭을 필요로 한다.
·DAC 클럭 다중화기는 클럭 소스 선택을 필요로 한다.
·PCM 데이터 다중화기는 데이터 소스 선택을 필요로 한다.
·선택적인 IEC 958 수신기는 채널 상태 비트, 사용자 비트, 보조(auxiliary) 비트, 수신기 락 상태(receiver lock status)를 필요로 한다.
요약하면, 당업자는 전술한 설명으로부터, 스트림 애플리케이션이나 메모리로부터의 제 2 오디오 채널을 취하고, 다수의 DAC의 출력이 단일 아날로그 오디오 스트림으로 혼합될 수 있도록 기본 오디오 디코더로부터의 D/A 변환 출력과 함께 제 2 채널 출력을 PCM포맷으로 D/A 컨버터를 통해 재생하는 장치가 제공된다는 점에 유의할 것이다. 이 단일 오디오 스트림은 다수의 통상적인 오디오 디코더 없이도 달성되어, 시스템의 비용과 복잡도를 감소시킨다. 본 명세서에서 제시한 재생 매크로는 자체 상에 DMA 타겟 인터페이스를 구비하고, DAC 출력을 위해 병렬 데이터를 포맷팅된 직렬 스트림으로 변환한다. 재생 매크로는 포맷팅 외에는 어떠한 방식으로도 데이터를 확장, 압축, 또는 변경하지 않는다. 재생 매크로에 의해 재생되는 오디오 스트림은, 예를 들어, 시스템 메모리 내에 위치하는 PCM 파일과 같이 이미 디코딩된 포맷인 것으로 가정한다. 압축된 오디오 데이터 스트림으로서 수신되면, CPU는 스트림을 메모리에 저장하기 전에 압축해제할 것이다. CPU는 이러한 스트림 예에서는 본질적으로 오디오 디코더 역할을 하며, 프로세스 집약형 디코딩(process intensive decoding)이 필요하지 않으면 실질적으로 구현할 수 있다. 예를 들어, 오디오 데이터의 음성 등급 압축/압축해제 스트림을 원래 오디오 데이터 스트림 상에 오버레이하는 것이 전술한 장치의 합리적인 구현일 것이다.
본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명되었지만, 당업자에 의해 다양한 수정과 변형이 가능할 것이다. 예를 들어, 다수의 제 2 오디오 데이터 스트림이 주된 오디오 데이터 스트림과 동시에 결합될 수 있되, 각 스트림은 서로 다른 소스로부터 오고, 시스템의 사용자에게 서로 다른 정보 내용을 제공할 수있다. 따라서, 첨부하는 청구 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범주 내에 있는 이러한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명에 의하면, 단일 기본 오디오 디코더를 이용하여 다수의 독립적인 디지털 오디오 스트림을 디코딩하고 혼합할 수 있는 통합된 장치가 제공된다.

Claims (15)

  1. ① 제 1 오디오 데이터 스트림을 디코딩하는 오디오 디코더 ― 상기 오디오 디코더는 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림을 발생시킴 ― 와,
    ② 시스템 메모리로부터 제 2 오디오 데이터 스트림을 인출하되, 상기 제 2 스트림은 오디오 펄스 코드 변조(pulse code modulated : PCM) 데이터를 포함하는 수단과,
    ③ 상기 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림과 혼합하기 위해 상기 제 2 오디오 데이터 스트림을 포맷팅(formatting)하는 오디오 재생 장치와,
    ④ 상기 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림과 상기 포맷팅 제 2 오디오 데이터 스트림을 혼합하여 혼합 오디오 신호(a merged audio signal)로 출력하는 혼합기
    를 포함하는 다수의 오디오 스트림 혼합 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 오디오 데이터 스트림과 상기 포맷팅 제 2 오디오 데이터 스트림은 압축해제된(uncompressed) 오디오 PCM 데이터를 포함하는 다수의 오디오 스트림 혼합 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오디오 재생 장치는 상기 오디오 PCM 데이터를 디지털 직렬 포맷(digital, serial format)으로 포맷팅하고,
    상기 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림은 디지털 직렬 포맷의 PCM 데이터를 포함하는 다수의 오디오 스트림 혼합 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 혼합기는 아날로그 혼합기를 포함하고,
    상기 시스템은
    ⑤ 상기 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림을 아날로그 신호로 변환하는 제 1 디지털-아날로그 컨버터와,
    ⑥ 상기 포맷팅 제 2 오디오 데이터 스트림을 아날로그 신호로 변환하는 제 2 디지털-아날로그 컨버터를 더 포함하되,
    상기 아날로그 혼합기는 상기 제 1 디지털-아날로그 컨버터와 상기 제 2 디지털-아날로그 컨버터에 접속되어 상기 아날로그 신호를 수신하고 이로부터 상기 혼합 오디오 신호를 발생시키는 다수의 오디오 스트림 혼합 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오디오 재생 장치는
    상기 오디오 PCM 데이터의 병렬 부분에서 수신하기 위한 동작 버퍼와 대기 버퍼와,
    상기 동작 버퍼와 상기 대기 버퍼로부터 판독된 오디오 데이터를 입력으로서 수신하는 버퍼 다중화기와,
    상기 버퍼 다중화기로부터의 출력을 수신하고 이로부터 직렬 PCM 샘플 스트림을 발생시키기 위해 접속되는 직렬 쉬프터(a serial shifter)와,
    상기 직렬 쉬프터로부터 직렬 PCM 샘플 스트림을 수신하기 위해 접속되는 포매터 ― 상기 포매터는 상기 직렬 PCM샘플 스트림을 디지털 직렬 포맷으로 변환함 ― 와,
    다수의 이용가능한 클럭 신호 중 하나를 이용하여 상기 포매터를 구동하기 위해 클럭을 제공하는 클럭 다중화기
    를 더 포함하는 다수의 오디오 스트림 혼합 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 클럭 신호는 적어도 소정의 외부 시스템 클럭 신호, 내부 시스템 클럭 신호, 상기 오디오 디코더로부터 수신된 디코더 클럭 신호를 포함하는 다수의 오디오 스트림 혼합 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 오디오 데이터 스트림은 MPEG 인코딩된 오디오 데이터를 포함하고,
    상기 오디오 디코더는 MPEG 오디오 디코더를 포함하는
    다수의 오디오 스트림 혼합 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 셋탑 박스 시스템을 포함하는 다수의 오디오 스트림 혼합 시스템.
  9. ① 제 1 오디오 데이터 스트림을 디코딩하여 이로부터 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림을 발생시키는 단계와,
    ② 시스템 메모리로부터 제 2 오디오 데이터 스트림을 인출하되, 상기 제 2 스트림은 오디오 펄스 코드 변조(PCM) 데이터를 포함하는 단계와,
    ③ 상기 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림과 혼합하기 위해 상기 제 2 오디오 데이터 스트림을 포맷팅하는 단계와,
    ④ 상기 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림과 상기 포맷팅 제 2 오디오 데이터 스트림을 혼합하여 혼합 오디오 신호로 출력하는 혼합 단계
    를 포함하는 다수의 오디오 신호 혼합 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    ⑤ 상기 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림을 아날로그 신호로 변환하는 단계와,
    ⑥ 상기 포맷팅 제 2 오디오 데이터 스트림을 아날로그 신호로 별도로 변환하는 단계를 더 포함하되,
    상기 혼합 단계는 상기 아날로그 신호를 상기 혼합 오디오 신호로 혼합하는 단계를 더 포함하는 다수의 오디오 신호 혼합 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 오디오 데이터 스트림과 상기 제 2 오디오 데이터 스트림은 상기 혼합하기 이전과는 다른 샘플 주파수를 갖는 다수의 오디오 신호 혼합 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 오디오 데이터 스트림과 상기 제 2 오디오 데이터 스트림은 서로 다른 샘플 폭(sample widths)을 갖는 PCM 데이터를 포함하는 다수의 오디오 신호 혼합 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 포맷팅 단계는 상기 오디오 PCM 데이터를 디지털 직렬 포맷으로 포맷팅,
    상기 디코딩 단계는 상기 디코딩된 제 1 오디오 데이터 스트림을 I2S 포맷으로 오디오 PCM 데이터로서 출력하는 단계를 포함하는 다수의 오디오 신호 혼합 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 포맷팅 단계는
    상기 오디오 PCM 데이터의 병렬 부분에서 초기에 버퍼링(buffering)하는 단계와,
    상기 오디오 PCM데이터의 병렬 버퍼링된 부분을 다중화하는 단계와,
    상기 다중화 단계의 출력을 쉬프트(shift)하여 직렬 PCM 샘플 스트림을 발생시키는 단계와,
    상기 다수의 이용가능한 클럭 신호 중 하나를 채용하여 직렬 PCM 샘플 스트림을 디지털 직렬 포맷으로 변환하는 단계
    를 포함하는 다수의 오디오 신호 혼합 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    적어도 소정의 외부 시스템 클럭 신호, 내부 시스템 클럭 신호, 상기 디코딩 단계에 의해 채용된 디코더 클럭 신호를 포함하도록 상기 다수의 이용가능한 클럭 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 다수의 오디오 신호 혼합 방법.
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