KR100363551B1 - 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이파이 오디오 신호를 통합된 단일 채널과 오버 헤드 정보를 변경하여 각각 코딩함으로써, 오디오 신호의 압축 효율을 증진시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 좌우 채널을 각각 가감 채널로 변경하여 코딩하는 종래 방법과는 달리, 오른쪽 채널과 왼쪽 채널 값을 시간축 상의 상관 관계를 이용할 수 있는 N샘플의 홀수 채널과 짝수 채널 값으로 변환시키고, 중첩된 움직임 평균 윈도우 기법을 이용하여 홀수 채널과 짝구 채널에 대한 N샘플의 평균을 산출하며, 각 평균의 각도 값을 결정하고, 이 결정된 각도 값에 의거한 축 로테이션 매트릭스를 이용하여 홀수 채널과 짝수 채널을 통합된 하나의 단일 채널로 변경하도록 하는 기술적 수단을 통해, 하이파이 오디오 신호의 압축 효율을 효과적으로 증진시킬 수 있는 것이다.

Description

하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 장치 및 방법{CHANNEL DECORRELATOR AND METHOD FOR HIGH-FIDELITY AUDIO SIGNAL COMPRESSION}

본 발명은 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이파이 오디오 신호의 압축을 위해 중첩된 움직임 평균 윈도우를 이용하여 두 채널 신호를 하나의 통합 채널로 변환하는데 적합한 장치 및 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 하이파이 스테레오 오디오 신호에 대한 엔코딩 및 디코딩에서는 좌우 채널을 분리하여 각각의 독립된 채널로 엔코딩 및 디코딩한다.

한편, 오디오 전송 데이터 량의 절감을 위해, 스테레오 오디오 신호의 상관(correlation) 관계를 이용하여 하이파이 오디오 신호를 압축하는 방법이 시도되고 있는데, 그 중 대표적인 것이 좌우 채널을 각각 가감 채널로 변경하여 코딩하는 것이다. 이러한, 좌우 채널을 각각의 가감 채널로 변경한 후 좌우 채널의 차이에 대한 신호에 비트 레솔루션(bit resolution)을 할당하는 방식이다.

그러나, 상술한 바와 같이 가감 채널로 변경하여 코딩하는 종래 방식은 가감 채널로의 변경을 통해 상당한 양의 비트 발생 량을 억제할 수는 있지만 좌우 채널의 차이에 대한 신호에도 상당한 비트 레솔루션을 할당해야만 하기 때문에 오디오 신호의 압축 효과가 여전히 떨어질 수밖에 없다는 한계를 갖는다.

즉, 가감 채널을 통해 오디오 신호를 압축하는 종래 방법은 채널간의 상관 관계를 효과적으로 활용하지 못하기 때문(즉, 좌우 채널간의 상관 관계가 크지 않아 통합 채널에 에너지가 집중되지 않기 때문)에 압축 효율이 떨어질 수밖에 없었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 좌우 하이파이 신호를 전처리하여 홀수 채널과 짝수 채널로 변환하고, 이 변환된 홀수 채널과 짝수 채널을 시간축 상의 상관 관계를 이용하여 통합된 단일 채널과 오버 헤드 정보를 변경하여 각각 코딩함으로써, 하이파이 오디오 신호의 압축 효율을 증진시킬 수 있는 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은, R채널과 L채널을 갖는 하이파이 오디오 신호의 압축을 위해 각 채널을 변환하는 장치에 있어서, 입력되는 R 및 L채널을 N블록 샘플링하여 홀수 채널과 짝수 채널로 변환시키는 수단; 중첩된 움직임 평균 윈도우를 이용하여 상기 홀수 채널 및 짝수 채널의 N샘플에 대한 평균값을 산출하는 수단; 상기 산출된 각 평균값의 각도 값을 각각 결정하는 수단; 상기 결정된 각 각도 값에 의거한 축 로테이션 매트릭스를 이용하여, 상기 홀수 채널과 짝수 채널을 통합하여 하나의 단일 채널 값 및 오버 헤드 채널 값을 생성하는 수단; 상기 생성된 단일 채널 값을 부호화 알고리즘에 따라 압축 부호화하는 수단; 및 상기 결정된 각 평균의 각도 값과 상기 생성된 오버 헤드 채널 값을부호화 알고리즘에 따라 오버 헤드 정보로 압축 부호화하는 수단으로 이루어진 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, R채널과 L채널을 갖는 하이파이 오디오 신호의 압축을 위해 각 채널을 변환하는 방법에 있어서, 입력되는 R 및 L채널을 N블록 샘플링하여 홀수 채널과 짝수 채널로 변환시키는 제 1 과정; 중첩된 움직임 평균 윈도우를 이용하여 상기 홀수 채널 및 짝수 채널의 N샘플에 대한 평균값을 산출하는 제 2 과정; 상기 산출된 각 평균값의 각도 값을 결정하는 제 3 과정; 상기 결정된 각도 값에 의거한 축 로테이션 매트릭스를 이용하여, 상기 홀수 채널과 짝수 채널을 통합하여 하나의 단일 채널 값 및 오버 헤드 채널 값을 생성하는 제 4 과정; 상기 N샘플 단위로 상기 제 1 과정 내지 제 4 과정을 반복 수행하는 제 5 과정; 및 상기 생성된 단일 채널 값과 상기 결정된 각 평균의 각도 값 및 상기 생성된 오버 헤드 채널 값으로 된 오버 헤드 정보를 압축 부호화하는 제 6 과정으로 이루어진 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 장치의 블록구성도,

도 2는 도 1에 도시된 전처리 블록에서 오른쪽 채널과 왼쪽 채널을 전처리하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따라 중첩된 움직임 평균 윈도우를 이용하여 N샘플에 대한 평균값을 산출하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면,

도 4는 본 발명에서 중첩된 움직임 윈도우를 사용하는 이유를 설명하기 위해 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따라 산출된 N샘플의 평균값에 대한 각도 값을 결정하는 과정을 설명하기 위해 도시한 되면,

도 6은 축 로테이션 메트릭스를 이용하여 두 채널에 대한 통합 채널 값과 오버 헤드 채널 값을 생성하는 과정을 설명하기 도시한 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

102 : 전처리 블록 104 : 메모리 블록

106 : 평균값 산출 블록 108 : 각도 값 결정 블록

110 : 통합 채널 생성 블록 112 : 통합 채널 엔코딩 블록

114 : 오버 헤드 엔코딩 블록

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 좌우 채널을 각각 가감 채널로 변경하여 코딩하는 전술한 종래 방법과는 달리, 좌우 채널을 N블록 샘플링 단위로 홀수 채널과 짝수 채널로 변환한 후, 중첩된 움직임 평균 윈도우(overlapped moving average window) 기법을 이용하여 홀수 채널과 짝수 채널을 통합하여 하나의 단일 채널과 오버 헤드 채널 정보를 생성하고, 이 생성된 단일 채널 및 오버 헤드 채널 정보 각각을 엔코딩하여 전송한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 장치의 블록구성도로서, 전처리 블록(102), 메모리 블록(104), 평균값 산출 블록(106), 각도 값 결정 블록(108), 통합 채널 생성 블록(110), 통합 채널 엔코딩 블록(112) 및 오버 헤드 엔코딩 블록(114)을 포함한다.

도 1을 참조하면, 전처리 블록(102)은 외부로부터 입력되는 오른쪽 채널(R)과 왼쪽 채널(L)을 N블록 샘플링(여기에서, N은 짝수) 간격으로 전처리하여 홀수 채널(O)과 짝수 채널(E)로 변환시킨다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 입력이 R = r1, r2, r3, r4, ---- 이고, L = l1, l2, l3, l4, ---- 이라고 가정할 때, 전처리 후의 출력은 O = r1, r3, r5, ---- rN-1, l1, l2, l3, ---- lN-1이 될 것이고, E = r2, r4, r6, ---- rN, l2, l4, l6, ---- lN이 될 것이다.

여기에서, 오른쪽 채널과 왼쪽 채널을 홀수 채널과 짝수 채널로 변환시키는 이유는 오디오 신호가 갖는 시간축 상의 상관 관계를 이용하기 위해서이며, 시간축상의 상관 관계가 오른쪽 및 왼쪽 채널간의 상관 관계보다 그 상관도가 높기 때문이다. 이때, 상관 관계가 높다는 것은 축 메트릭스 로테이션 기법을 이용하여 홀수 채널과 짝수 채널에 대한 통합 채널을 생성할 때, 통합 채널에 더욱 많은 에너지가 집중된다는 것을 의미하며, 이것은 곧 부호화 효율의 증진으로 이어진다.

다음에, 변환된 홀수 및 짝수 채널 값은 메모리 블록(104)과 통합 채널 생성 블록(110)으로 전달되고, 메모리 블록(104)에 저장되는 홀수 및 짝수 채널 값은 평균값 산출 블록(106)으로 전달되는데, 평균값 산출 블록(106)에서는 기 설정된 크기를 갖는 윈도우, 일 예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 중첩된 움직임 윈도우를 이용하여 홀수 채널(O)과 짝수 채널(E)의 N샘플(예를 들면, 8샘플, 10샘플, 12샘플 등)에 대한 평균값을 산출한다. 여기에서, 움직임 윈도우의 오버랩 범위는, 예를 들면 50%이다.

따라서, 일 예로서 도 3의 우측에 도시된 바와 같이, 홀수 채널과 짝수 채널의 N샘플에 대한 평균값이 산출되며, 이와 같이 산출된 N샘플의 평균값은 다음 단의 각도 값 결정 블록(108)으로 전달된다.

예를 들어, 오디오 신호 N(N=3)샘플, {(o1, e1), (o2, e2), (o3, e3)}에 대한 중첩된 움직임 평균값(o_average, e_average)은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

o_average, e_average = {(o1+o2+o3)/3, (e1+e2+e3)/3}

한편, 본 발명에서 중첩된 움직임 평균 윈도우는 사용하는 것은 중첩된 움직임 평균 윈도우를 사용하지 않는 경우 후속하는 처리를 통해 생성되는 통합 채널과 오버 헤드 채널에 블록 절단에 따른 인위적인 고주파 잡음, 일 예로서 도 4의 (가) 및 (나)에 도시된 바와 같이, 블록 절단 부분에서 고주파 잡음이 삽입되기 때문이며, 이러한 고주파 잡음이 디코딩 시에 음질의 열화를 야기시키기 때문이다.

즉, 중첩된 움직임 평균 윈도우를 사용하면 각도 값의 급격한 변경을 억제하게 됨으로써 블록 절단 부분에서의 고주파 잡음 발생을 억제된다.

다음에, 각도 값 결정 블록(108)에서는 산출된 각 N샘플의 평균값에 대한 각도 값, 즉 일 예로서 도 5의 우측에 도시된 바와 같이, 각 평균값의 각도 값을 산출하는데, 여기에서의 각도 값(θ)의 산출은 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

이때, 결정되는 N샘플의 각 평균값에 대한 각도 값들은 통합 채널 생성 블록(110) 및 오버 헤드 엔코딩 블록(114)으로 각각 제공된다.

한편, 통합 채널 생성 블록(110)에서는 상술한 각도 값 결정 블록(108)으로부터 제공되는 각 평균값의 각도 값에 의거하는 축 로테이션 매트릭스를 이용하여 홀수 채널(O)과 짝수 채널(E)의 값을 하나의 단일 채널로 통합함으로써, 단일 채널 값과 오버 헤드 채널 값을 각각 생성하며, 여기에서 생성되는 단일 채널 값은 라인 L11을 통해 통합 채널 엔코딩 블록(112)으로 제공되고, 오버 헤드 채널 값은 라인L13을 통해 오버 헤드 엔코딩 블록(114)으로 제공된다.

즉, 일 예로서 도 6에 도시된 바와 같이, 채널 (o1, e1)에 대한 통한 채널(i1) 값과 오버 헤드 채널 값(oh1)이 생성되는데, 이때 생성되는 (i1, oh1)값은 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

즉, 본 발명은 상술한 바와 같이, 오른쪽 채널과 왼쪽 채널 값을 시간축 상의 상관 관계를 이용할 수 있는 N샘플의 홀수 채널과 짝수 채널 값으로 변환시키고, 중첩된 움직임 평균 윈도우를 이용하여 홀수 및 짝수 채널의 오디오 신호에 대해 N샘플 단위의 평균값을 산출하며, 이 산출된 각 평균값에 대한 각도 값을 결정하고, 이 결정된 N샘플의 각 평균값에 대한 각도 값에 의거한 축 로테이션 매트릭스를 이용하여 홀수 및 짝수 채널을 통합된 단일 채널로 변경한다.

그 결과, 통합 채널 엔코딩 블록(112)에서는 라인 L11을 통해 통합 채널 생성 블록(110)으로부터 제공되는 단일 채널 값을 통상의 부호화 알고리즘에 따라 압축 부호화하여 도시 생략된 전송로로 전송하고, 오버 헤드 엔코딩 블록(114)에서는 라인 L11을 통해 통합 채널 생성 블록(110)으로부터 제공되는 오버 헤드 채널 값과 전술한 각도 값 결정 블록(108)으로부터 제공되는 N샘플의 각 평균값에 대한 각도 값을 통상의 부호화 알고리즘에 따라 오버 헤드 정보로 압축 부호화하여 도시 생략된 전송로로 전송한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 좌우 채널을 각각 가감 채널로 변경하여 코딩하는 전술한 종래 방법과는 달리, 오른쪽 채널과 왼쪽 채널 값을 시간축 상의 상관 관계를 이용할 수 있는 N샘플의 홀수 채널과 짝수 채널 값으로 변환시키고, 움직임 평균 윈도우 기법을 이용하여 N샘플의 평균을 산출하며, 각 평균의 각도 값을 결정하며, 이 결정된 각도 값에 의거한 축 로테이션 매트릭스를 이용하여 홀수 채널과 짝수 채널을 통합된 하나의 단일 채널로 변경하도록 하는 기술적 수단을 채용함으로써, 하이파이 오디오 신호의 압축 효율을 효과적으로 증진시킬 수 있다.

Claims (4)

1. R채널과 L채널을 갖는 하이파이 오디오 신호의 압축을 위해 각 채널을 변환하는 장치에 있어서,

   입력되는 R 및 L채널을 N블록 샘플링하여 홀수 채널과 짝수 채널로 변환시키는 수단;

   중첩된 움직임 평균 윈도우를 이용하여 상기 홀수 채널 및 짝수 채널의 N샘플에 대한 평균값을 산출하는 수단;

   상기 산출된 각 평균값의 각도 값을 각각 결정하는 수단;

   상기 결정된 각 각도 값에 의거한 축 로테이션 매트릭스를 이용하여, 상기 홀수 채널과 짝수 채널을 통합하여 하나의 단일 채널 값 및 오버 헤드 채널 값을 생성하는 수단;

   상기 생성된 단일 채널 값을 부호화 알고리즘에 따라 압축 부호화하는 수단; 및

   상기 결정된 각 평균의 각도 값과 상기 생성된 오버 헤드 채널 값을 부호화 알고리즘에 따라 오버 헤드 정보로 압축 부호화하는 수단으로 이루어진 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중첩된 움직임 평균 윈도우의 중첩 범위는 50%인 것을 특징으로 하는 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 장치.
3. R채널과 L채널을 갖는 하이파이 오디오 신호의 압축을 위해 각 채널을 변환하는 방법에 있어서,

   입력되는 R 및 L채널을 N블록 샘플링하여 홀수 채널과 짝수 채널로 변환시키는 제 1 과정;

   중첩된 움직임 평균 윈도우를 이용하여 상기 홀수 채널 및 짝수 채널의 N샘플에 대한 평균값을 산출하는 제 2 과정;

   상기 산출된 각 평균값의 각도 값을 결정하는 제 3 과정;

   상기 결정된 각도 값에 의거한 축 로테이션 매트릭스를 이용하여, 상기 홀수 채널과 짝수 채널을 통합하여 하나의 단일 채널 값 및 오버 헤드 채널 값을 생성하는 제 4 과정;

   상기 N샘플 단위로 상기 제 1 과정 내지 제 4 과정을 반복 수행하는 제 5 과정; 및

   상기 생성된 단일 채널 값과 상기 결정된 각 평균의 각도 값 및 상기 생성된 오버 헤드 채널 값으로 된 오버 헤드 정보를 압축 부호화하는 제 6 과정으로 이루어진 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 중첩된 움직임 평균 윈도우의 중첩 범위는, 50%인 것을 특징으로 하는 하이파이 오디오 신호의 압축을 위한 채널 변환 방법.