KR100550399B1 - 다중 오디오 채널을 저 비트율로 부호화 및 복호화하기위한 장치와 그 방법 - Google Patents

다중 오디오 채널을 저 비트율로 부호화 및 복호화하기위한 장치와 그 방법 Download PDF

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Abstract

분할-대역 코딩 시스템은 입력신호의 다중 채널을 다양한 형태의 복합 신호로 조합하며 다수의 주파수 부대역의 음장 공간 특성을 나타내는 공간-특성 신호를 발생시킨다. 공간-특성 신호는 두가지 형태 중 어느 하나 또는 둘 모두로 발생될 수 있다. 제 1 형태에서, 신호는 입력 채널로부터 부대역 신호에 대한 신호 수준의 측정치를 나타낸다. 제 2 형태에서, 신호는 음장에 대한 하나 이상의 명백한 방향을 나타낸다. 공간특성 신호의 유형은 입력신호 특성을 포함하는 다수의 특성에 응답하여 동적으로 적합될 수 있다. 공간-특성 신호의 시간 평활화 및 공간-특성 평활화는 부호기에 적용될 수 있다. 시간 평활화 및 스펙트럼 평활화는 복호기의 공간-특성 신호로부터 유도된 이들 인자들에 적용될 수 있다.

Description

다중 오디오 채널을 저 비트율로 부호화 및 복호화하기 위한 장치와 그 방법{METHOD AND APPARATUS FOR ENCODING AND DECODING MULTIPLE AUDIO CHANNELS AT LOW BIT RATES}
본 발명은 일반적으로 오디오 정보를 전송하는 신호의 정보 요건을 감소시키기 위한 다중 채널 오디오 정보의 고품질 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 본 발명은 통상적으로 개인용 컴퓨터를 공중 네트워크와 접속시키는데 사용되는 전화 선로 같은 비교적 저-대역폭의 전송 경로를 통해 실 시간으로 다중 채널 오디오 정보를 전송할시에 사용된다.
오디오 신호 처리 분야에서는, 신호 품질의 큰 손실 없이도 오디오 신호를 재현하는데 요구되는 정보량을 최소화하는데 역점을 둔다. 필요한 정보량을 감소시킴에 따라, 신호 재현성은 보다 낮은 정보 용량 요건을 통신 경로 및 기억 매체에 부과한다.
통상적인 가정용 전화 선로 같은 비교적 저-대역폭의 통신 경로를 통해 실 시간으로 다중 채널 고품질 디지털 오디오 신호를 전송하기 위한 방법의 개발에 특히 관심이 있다. 이런 유형의 통신 경로는 공중 네트워크에 개인용 컴퓨터를 접속시키는데 통상적으로 사용되며, 현재 겨우 약 초당 50키로비트(50k-bits/sec)일 수 있다. 오디오 신호를 실시간으로 전송함으로써, 신호들로 재현되는 오디오 정보는 신호가 수신됨에 따라 중지되지않고 재현되거나 또는 재생될 수 있다.
정보 용량 요건은 두 개의 데이터 압축 기법 중 어느 하나 또는 둘 다를 적용함으로써 감소될 수 있다. 한가지 유형은 때때로 "로시(lossy)" 압축으로 칭해지며, 원신호의 완벽한 복구를 보장하지 못하지만 일반적으로는 보호하는 방식으로 정보 용량 요건을 감소시킨다. 다른 유형은 때때로 "로스리스(lossless)"압축으로 칭해지며, 원 신호의 완벽한 복구를 허용하는 방식으로 정보 용량 요건을 감소시킨다.
양자화는 하나의 잘 공지된 로시 압축(lossy compression) 기법이다. 양자화는 디지털 신호의 각각의 샘플을 나타내기 위해 사용된 비트수를 감소시켜 디지털 신호 재현의 정밀도를 감소시킴으로써 정보용량 요건을 감소시킬 수 있다. 오디오 코딩 응용에 있어, 감소된 정밀도 또는 양자화 오차는 양자화 잡음으로 나타난다. 오차가 충분한 크기로 이루진 경우, 양자화 잡음은 코딩된 신호의 주 품질을 저하시킬 것이다.
많은 오디오 코딩 기법에서, 감각 코딩 품질과 거의 관계가 없거나 또는 무관한 정보 성분을 제거시킴으로써 어떤 큰 저해없이 로시 압축 기법을 입력신호에 적용하도록 시도한다. 상보 복호화 기법은 제거된 성분이 진정으로 무관하다면 입력신호와 지각적으로 식별할 수 없는 복제 입력신호를 복원할 수 있다. 실예로, 분할-대역(split-band) 부호화는 입력신호를 여러 협대역 신호들로 분할하며 정신음향(psychoacoustic) 원리에 따라 각각의 협대역 신호를 적절하게 양자화시킨다.
정신 음향 원리는 가변 중심 주파수 및 이 중심 주파수의 함수처럼 변동하는 대역폭을 가지는 비대칭 동조 필터와 매우 유사한 인간 청각기관의 주파수 분석 특성에 근거한다. 인간 청각기관의 별개의 음들을 감지하는 능력은 일반적으로 음들 사이의 주파수 차이가 증가함에 따라 증가되지만; 그러나, 인간 청각기관의 분석능력은 상기 필터링 작용의 대역폭 이하 주파수 차이에 대해서는 실질적으로 일정하게 유지된다. 이런 대역폭은 전체 오디오 스펙트럼을 통해 변동하며 "임계 대역폭"으로 칭해진다. 주 신호는 임계 대역폭 외측 주파수의 다른 신호들을 마스킹하는 것 이외에도 임계 대역폭내의 어디에서든 다른 가청 신호들을 보다 마스킹할 것이다. 주 신호는 마스킹 신호와 동일한 시간에 발생할 뿐만아니라 또한 마스킹 신호 이전 및 이후에 발생하는 다른 신호들을 마스킹할 수 있다. 마스킹전(premasking) 및 마스킹후(postmasking) 효과의 기간은 마스킹 신호의 크기에 좌우되지만, 일반적으로 마스킹전 효과는 마스킹후 효과보다 매우 단기간으로 이루어진다. 마스킹전 간격은 100 msec이상 연장될 수 있지만 일반적으로 5msec이하로 제한되도록 고려된다. 마스킹후 간격은 500 msec이상 연장될 수 있지만 일반적으로 약 50 msec로 제한되도록 고려된다. 마스킹된 신호의 성분은 무관하며 인간 청취자의 감각 체험을 변화시키지 않고도 제거될 수 있다.
분할-대역 오디오 부호화는 오디오 신호 대역폭을 인간 청각기관의 임계 대역폭과 상응하는 대역폭을 각각 가지는 여러 부대역 신호들에 분할하기 위해 포워드(forward) 또는 "분석" 필터 뱅크(filter bank)를 사용하는 것을 포함한다. 각각의 부대역(subband) 신호는 각 부대역의 양자화 잡음이 이 부대역 및 가능하게는 인접 부대역의 스펙트럼 성분에 의해 마스킹되는 것을 보장하기에만 충분한 비트를 사용하여 양자화된다. 분할-대역 오디오 복호화는 반전 또는 "분석" 필터 뱅크를 사용하여 원 신호의 복제물을 재현하는 것을 포함한다. 필터 뱅크의 필터의 대역폭 및 부대역 신호의 양자화 정밀도가 적절하게 선택된다면, 재현 복제물은 원 신호와 감각으로 식별불가능할 수 있다.
두 개의 이런 코딩기술은 부대역 코딩(subband coding) 및 변환 코딩(transform coding)이다. 부대역 코딩은 필터 뱅크들을 실현시키기 위해 다양한 아날로그 및/또는 디지털 필터링 기술들을 사용할 수 있다. 변환 코딩은 필터 뱅크를 실현시키기 위해 주파수-영역으로의 다수의 시간-영역 변환을 사용한다. 인접 주파수-영역 변환 계수들은 개개의 변환 계수 대역폭의 합인 효과적인 대역폭을 가지는 "부대역"을 한정하도록 그룹화될 수 있다.
이하 전체 기술을 통해, 용어 "분할-대역 코딩" 및 유사 용어는 유용한 신호 대역폭의 부분들에 작용하는 부대역 부호화 및 복호화, 변환 부호화 및 복호화, 및 다른 부호화 및 복호화 기술을 칭한다. 참(true) 부대역 코더, 변환 코더 또는 다른 기술에 의해 실현되는지에 관계없이, 용어 "부대역"은 유용한 신호 대역폭의 이 부분들을 칭한다. 용어 "부대역 신호"는 개개의 부대역내의 분할-대역 필터링된 신호 재현물을 칭한다.
로시 압축은 스케일링을 포함할 수 있다. 다수의 코딩 기술은 제한된 비트수로 나타나는 부호화 정보의 동적 범위를 연장시키기 위해 스케일링된 재현물을 사용하는 분할-대역 코딩 전송 신호를 포함하고 있다. 스케일링된 재현물은 부호 화 신호의 성분들에 상응하는 "스케일링된 값"과 관련된 하나 이상의 "스케일링 인자"를 포함한다. 많은 형태의 스케일링된 재현물이 공지되어 있다. 스케일링된 값들에서 다소의 정밀도를 희생시키므로서, 보다 더 작은 비트들도 "블록-스케일링된 재현물"을 사용하여 정보를 전송하는데 사용될 수 있다. 블록-스케일링된 재현물은 공통 스케일링 인자와 결합된 스케일링된 값들의 그룹 또는 블록을 포함한다.
로스리스 유형의 압축은 중복되는 신호의 성분들을 감소시키거나 또는 제거시켜 감쇄없이 정보 용량 요건을 감소시킨다. 상보 압축해제 기술은 압축동안 제거된 중복 성분을 제공하여 원 신호를 완벽하게 복원할 수 있다. 로스리스 압축 기술은 실예로, 런-랭쓰 부호화(run-length encoding), 차동 코딩(differential coding), 선형 예측 코딩(linear predictive coding) 및 변환 코딩(transform coding)을 포함한다. 이런 압축 기법들의 변형, 조합 및 적합한 형태들이 또한 공지되어 있다.
로스리스 및 로시 압축 기법을 결합시키는 하이브리드 기법이 또한 공지되어 있다. 실예로, 분할-대역 코딩은 변환-기초 필터 뱅크(transform-based filter bank)를 사용하여 로스리스 변환 코딩을 로시로스리스음향 감각 코딩과 결합시킨다.
상기와 같은 단일-채널 코딩 기술은 다중 채널의 고품질 오디오가 실시간 재생을 위해 저-대역폭 경로 실예로, 종래의 전화 선로를 통해 전송되도록 하기에 충분한 정보 요건들의 감소를 제공하지 못한다. 다양한 고-성능 코딩 시스템은 15kHz의 대역폭을 가지는 오디오 신호를 실시간에 전송하기 위해 초당 64k-비트 정 도 또는 그 이상을 필요로 한다. 이런 비트율의 복합이 다중 오디오 채널들을 전송하는데 필요하기 때문에, 단일-채널 코딩 시스템 성능의 불가능하게 큰 개선이 종래의 가정용 전화 선로 같은 제한-대역폭 통신 경로를 통해 다중 채널의 오디오가 실시간에 전송되도록 하는데 필요로 된다. 정보 용량 요건에 필요한 부가적인 감축은 본문에 공간 코딩 기술로 칭해지는 다중-채널 코딩 기술로 어드레스된다.
공간 코딩의 한가지 형태는 부호화 매트릭스에 따라 다중 신호들을 조합시키며 상보적인 복호화 매트릭스를 사용하여 원 신호들의 복제물을 복원시킨다. 다수의 4:2:4 매트리싱 기술은 전송 또는 저장을 위해 네개의 신호를 두 신호로 조합시켜 이 두 부호화 신호들로부터 네개의 원 신호들의 복제물을 복원시키는 것으로 공지된다. 이런 코딩 기술은 신호들 사이의 고 수준의 누화를 겪게 된다. 다수의 적절한 매트리싱 기술이 누화의 수준을 감소시키기 위해 개발되었지만 누화의 감소와 정보 용량 요건의 감소 모두 충분하지 못하다.
다른 형태의 공간 코딩은 다중 입력신호를 부대역 신호로 분할하고, 각 부대역의 채널 스펙트럼 수준을 나타내는 스티어링 정보(steering information)의 벡터를 발생시키며, 부대역 신호들을 주어진 주파수 부대역의 모든 채널들에 대해 조합시켜 합(summation) 또는 복합 부대역 신호(composite subband signal)를 생성시키고, 복합 부대역 신호들을 감각으로 부호화하며, 부호화 복합 부대역 신호들 및 스티어링 벡터들을 부호화 신호에 조립시킨다. 상보 복호기는 그 부대역에 대한 스티어링 벡터에 따라 적절한 복합 부대역 신호를 스케일링하여 개개의 주파수 부대역에서 각 출력신호에 대해 부대역 신호를 발생시키며 스케일링된 부대역 신호를 반전 필터 뱅크를 통과시켜 출력신호를 발생시킨다. 이런 코딩 시스템의 두가지 실예는 데이비스 등에게 허여된 미국 특허 제 5,583,962호 및 "Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media At Up To About 1.5 Mbit/s"에 기술된다. 국제 표준화 기구(International Organization for Standardization), CD 11172-3, 3부(오디오), 부록 3-G(조인트 스테레오 코딩), pp. G-1 내지 G-4.
불행하게, 이런 공간 코딩 기술은, 심지어 감각 코딩과 조합될 때조차, 다중 채널의 고품질 오디오가 실시간 재생을 위해 충분히 저 비트율로 저 대역폭 경로를 통해 전송되도록 하지 못한다. 비트율이 충분히 감소되는 경우, 이 기술들은 개방 또는 폐쇄되는 지퍼("지퍼 잡음(zipper noise)")와 유사한 처프(chirp), 클릭(click) 및 음향 같은 바람직하지 않은 인공물을 가지는 원 입력신호의 복제물을 재생시킨다.
발명의 개시
본 발명의 목적은 다중 오디오 신호를 저 비트율 부호화 신호로 부호화하며 부호화 신호를 복호화하여 다중 오디오 신호의 고품질 복제물을 생성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 양상의 교시에 따라, 부호기는 다수의 주파수 부대역의 다수의 입력신호로부터 다수의 채널 부대역 신호를 발생시키며, 입력신호의 적어도 일부 대역폭을 나타내는 복합신호를 발생시키고, 주파수 부대역의 개개의 채널 부대역 신호들에 응답하여 음장의 공간 특성을 나타내며 개개의 채널 부대역 신호의 신호 수준을 나타내는 정보를 전송하여 신호 수준을 나타내는 정보 값의 감소가 인간 청각기관의 시간적 사후-마스킹 특성(temporal post-masking characteristics)의 감소와 상응하도록 제한되게 하는 공간-특성 신호를 발생시키며, 복합신호 및 공간-특성 신호를 부호화 신호에 조립한다.
삭제
본 발명의 다른 양상의 교시에 따라,복호기는 부호화 신호로부터 하나 이상의 복합 신호 및 개개의 복합 부대역 신호와 각각 결합되며 개개의 복합 부대역 신호에 상응하는 개개의 음장의 공간 특성을 나타내는, 다수의 공간-특성 신호를 얻고 하나 이상의 복합 신호로부터 다수의 복합 부대역 신호를 유도하며, 다수의 이득 인자를 공간-특성 신호로부터 유도하는데, 여기서 이득 인자 값들의 감소가 인간 청각기관의 시간적 사후-마스킹 특성의 감소와 상응하도록 제한되고, 개개의 복합 부대역 신호를 개개의 이득 인자에 따라 하나 이상의 중간 부대역 신호에 매핑시키며, 하나 이상의 반전 필터 뱅크를 중간 부대역 신호에 적용시켜 다수의 출력신호를 발생시킨다.
본 발명의 다양한 특징 및 그 바람직한 실시예들이 여러 도면들에서 동일 도면부호들이 동일 요소들로 참고되는 이하의 기술 및 첨부도면을 참고로하여 보다 잘 이해될 수 있다. 이하 기술 및 도면들의 내용은 실시예로만 기술되는 것이지 본 발명의 범위를 나타내는 것으로 이해되지 말아야 한다.
삭제
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 다중-채널 부호기의 두 실시예의 기능 블록 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 신호 발생기의 일 실시예의 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중-채널 부호기의 다른 실시예의 기능 블록도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 다중-채널 복호기의 두 실시예의 기능 블록도이다.
부호기
도 1은 본 발명에 따른 다중-채널 부호기의 일 실시예를 예시한다. 부대역 신호 발생기(10)는 경로(1)로부터 입력신호를 수신받아, 이 입력신호에 응답하여 경로(11,12)를 따라 채널 부대역 신호를 생성시킨다. 유사하게, 부대역 신호 발생기(20)는 경로(2)로부터 수신된 입력신호에 응답하여 채널 부대역 신호를 경로(21,22)를 따라 발생시키며 부대역 신호 발생기(30)는 경로(3)로부터 수신된 입력신호에 응답하여 채널 부대역 신호를 경로(31,32)를 따라 발생시킨다. 다수의 실제적인 실시예에 있어, 두개 이상의 채널 부대역 신호들이 각각의 부대역 신호 발생기에 의해 발생된다.
다수의 적용을 위해, 각각의 부대역 신호 발생기가 각각의 입력신호의 유용한 대역폭을 측정하는 주파수 부대역을 나타내는 채널 부대역 신호를 발생시킬 것이 예측되는데; 그러나, 이것은 본 발명을 실행하기 위해 요구되지 않는다. 실예로, 하나 이상의 부대역 신호 발생기들은 일부 유용한 대역폭만을 나타내는, 즉 약 1.5kHz 이하 대역폭 부분만을 일컷는 채널 부대역 신호를 발생시킬 수 있다. 일반 적으로, 채널 부대역 신호들은 공간 코더(40)에 의해 분석되어 음장 공간 특성을 결정할 스펙트럼부의 모든 입력신호들에 대해 발생되어야 한다.
공간 코더(40)는 부대역 신호 발생기로부터 수신된 채널 부대역 신호에 응답하여 경로(41,42)를 따라 공간-특성 신호를 발생시킨다. 각각의 이런 공간-특성 신호가 개개의 주파수 부대역의 하나 이상의 부대역 신호에 해당하는 음장의 공간 특성을 나타낸다. 복합 신호 발생기(60)는 경로(1,2,3)로부터 수신된 입력신호들을 조합시켜 경로를 따라 복합신호를 발생시킨다.
본 발명이 지각 코딩 같은 몇 유형의 데이터 압축과 결합하는데 사용될 것으로 예상될 지라도, 데이터 압축은 본 발명을 실행하는데 필요로되지 않는다. 데이터 압축이 사용되는 경우, 필수적으로 어떤 형태의 데이터 압축이라도 경로(61)를 따라 발생된 복합신호에 적용될 수 있다.
포맷터(50)는 경로(41,42)로부터 수신된 공간-특성 신호 및 경로(61)로부터 수신된 복합 신호를 경로(51)를 따라 전송 및 저장을 위해 전달되는 출력신호를 조립한다. 복합 신호가 데이터 압축 또는 부호화되는 경우, 부호화 형태는 복합신호 자체보다는 오히려 출력신호에 조립될 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 다중-채널 부호기의 다른 실시예를 예시한다. 이런 실시예는 경로(61)로부터 수신된 복합신호에 응답하여 경로(71 내지 73)를 따라 복합 부대역 신호들을 발생시키는 부대역 신호 발생기(70)의 부가를 제외하면 도 1에 예시된 실시예와 동일하다.
데이터 압축이 이 제 2 실시예에 사용된다면, 이것은 이런 복합 부대역 신호 들에 적용될 수 있다. 특히, 감각 코딩 기술은 복합 부대역 신호들의 대역폭이 임계 대역폭에 상응한다면 우수한 장점으로 적용될 수 있다. 부대역 신호 발생기(70)에 의해 발생된 복합 부대역 신호의 대역폭이 부대역 신호 발생기(10,20,30)에 의해 발생된 채널 부대역 신호의 대역폭과 동일할 필요가 없는 것이 지적되어야 한다. 게다가, 부대역 신호 발생기(10,20,30)에 의해 발생된 채널 부대역 신호의 대역폭도 동일할 필요가 없다.
다양한 기술들이 여러 부대역 신호 발생기를 실현하는데 사용될 수 있다. 실예로, 비재귀형(nonrecursive), 재귀형(recursive), 또는 격자형(lattice) 필터들이 사용될 수 있다. 여러 비재귀형 필터들은 다항 필터들 또는 변환물을 사용하여 실현될 수 있다. 실예로, 특정 필터 설계는 이산 퓨리에 변환(DFT) 및 이산 코사인 변환(DCT), 직교 미러 필터(QMF), 및 이른바 짝수-스택 및 홀수-스택 잠정-영역 앨리어싱 소거(TDAC) 변환 같은 다양한 변환들을 포함한다. 변환의 분석 특성은 변환의 적용 이전에 신호 샘플들의 블록을 변조하는데 사용되는 어떤 윈도우 함수의 형태에 의해서도 영향받는다.
어떤 실시예에든 사용된 다양한 부대역 신호 발생기의 분석 특성은 동일할 필요가 없다. 실예로, 부대역 신호 발생기(10,20,30)는 바람직하게 스펙트럼 분해능을 최적화하도록 설계되며 부대역 신호 전력의 정밀한 측정치를 제공하는 동일한 필터 뱅크를 도입한다. 그러나, 부대역 신호 발생기(70)에서, 필터 뱅크는 임계 샘플링을 제공하고 스펙트럼 분해능과 잠정 분해능 사이의 트레이드오프를 밸런스시켜 데이터 압축을 최적화하도록 선택될 수 있다.
도 3은 도 1에 예시되는 것 같은 부호기에 도입될 수 있는 복합 신호 발생기의 실시예를 예시한다. 이런 실시예에서, 부대역 신호 발생기(170)는 경로(1)로부터 수신된 입력신호에 응답하여 부대역 신호를 경로(171 내지 173)를 따라 발생시킨다. 유사하게, 부대역 신호 발생기(180)는 경로(2)로부터 수신된 입력신호에 응답하여 경로(181 내지 183)를 따라 부대역 신호를 발생시키며 부대역 신호 발생기(190)는 경로(3)로부터 수신된 입력신호에 응답하여 경로(191 내지 193)를 따라 부대역 신호를 발생시킨다. 부대역 신호 발생기(260)는 경로(171,181,191)로부터 수신된 부대역 신호에 응답하여 경로(261)를 따라 복합 부대역 신호들을 발생시킨다. 유사하게, 부대역 신호 발생기(270)는 경로(172,182,192)로부터 수신된 부대역 신호에 응답하여 경로(271)를 따라 복합 부대역 신호를 발생시키며 부대역 신호 발생기(280)는 경로(173,183,193)로부터 수신된 부대역 신호에 응답하여 경로(281)를 따라 복합 부대역 신호를 발생시킨다. 한 실시예에서, 부대역 신호 발생기(260,270,280)는 부대역 신호 발생기(170,180,190)로부터 수신된 부대역 신호의 합을 형성시켜 복합 부대역 신호를 발생시킨다. 복합 부대역 신호를 형성하는 대체 방법은 이하에 기술된다. 복합 부대역 신호가 발생되는 방식은 본 발명의 실행에 중요하지 않으며 이들은 몇가지 형태의 데이터 압축을 받을 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 다중-채널 부호기의 다른 실시예를 예시한다. 이 실시예는 부대역 신호 발생기(10,20,30)에 의해 발생된 채널 부대역 신호에 응답하여 복합 신호 발생기(160)가 경로(161)를 따라 하나 이상의 복합 신호를 발생시키는 것을 제외하면 도 1에 예시된 실시예와 동일하다. 하나의 실시예에 있어, 복합 신 호 발생기(160)는 채널 부대역 신호를 각각의 입력신호에 대한 해당 주파수 부대역에 조합시켜 그 주파수 부대역에 대한 복합 부대역 신호를 발생시킨다. 경로(161)를 따라 발생된 하나 이상의 복합 신호들은 몇가지 형태의 데이터 압축을 받을 수 있다.
복호기
도 5는 본 발명에 따른 다중-채널 복호기의 일 실시예를 예시한다. 디포맷터(510)는 경로(501)로부터 수신된 부호화 신호로부터 하나 이상의 복합 신호 및 공간-특성 신호를 추출한다. 도시된 실시예에서, 복합 신호는 경로(511)를 따라 전달되며 공간-특성 신호는 경로(515,516)를 따라 전달된다. 부대역 신호 발생기(520)는 경로(511)로부터 수신된 복합 신호에 응답하여 경로(521,522)를 따라 복합 부대역 신호들을 발생시킨다. 공간 복호기(530)는 경로(515,516)로부터 수신된 공간-특성 신호로부터 다수의 이득 요소들을 유도하며 이들 이득 요소들을 사용하여 복합 부대역 신호들을 하나 이상의 중간(interim) 부대역 신호에 매핑한다. 중간 신호 발생기(540)는 경로(541,542,543)를 따라 중간 부대역 신호를 발생시키며 중간 신호 발생기(550)는 경로(551,552,553)를 따라 중간 부대역 신호를 발생시킨다. 출력신호 발생기(560)는 경로(541,551)로부터 수신된 중간 부대역 신호들에 응답하여 경로(561)를 따라 출력신호를 발생시킨다. 유사하게, 출력신호 발생기(570)는 경로(542,552)로부터 수신된 중간 부대역 신호에 응답하여 경로(571)를 따라 출력신호를 발생시키며 출력신호 발생기(580)는 경로(543,553)로부터 수신된 중간 부대역 신호에 응답하여 경로(581)를 따라 출력신호를 발생시킨다.
도면에 도시된 복호기의 모든 실시예에 있어, 각각의 중간 부대역 신호는 모든 출력신호들에 매핑되지만, 그러나 이것은 필요하지 않다. 주어진 중간 부대역 신호는 모든 출력신호들에 매핑될 필요가 없다.
부호화 신호로부터 추출된 복합신호가 데이터 압축을 받았었다면, 상보적인 형태의 데이터 확장이 경로(511)를 따라 전달된 신호 및/또는 경로(521,522)를 따라 전달된 부대역 신호에 필요에 따라 적용될 수 있다.
상기와 같은 다양한 필터링 및 변환 기술은 부대역 신호 발생기(520)를 실현하는데 사용될 수 있다. 상보 또는 반전 기술은 출력신호 발생기를 실현하는데 사용된다.
도 6은 본 발명에 따른 다중-채널 복호기의 다른 실시예를 예시한다. 이 실시예는 디포맷터(510)가 부호화 신호로부터 복합 부대역 신호를 직접 추출하며 경로(512,513)를 따라 이 신호들을 전달한다. 데이터 확장은 필요에 따라 복합 부대역 신호들에 적용될 수 있다. 출력신호 발생기를 실현하는데 사용된 반전 필터링 또는 반전 변환 기술은 부호화 신호에 조립되는 복합 부대역 신호들을 발생시키는데 사용된 필터링 또는 변환 기술에 상보적이어야 한다.
공간-특성 신호의 생성
본 발명에 따른 부호기는 제 1형태 및 가능하게는 부가적인 제 2형태로 공간-특성 신호를 발생시킬 수 있다. 유형I 신호로 본문에 참고되는 일 실시예의 제 1 형태는 음장의 원인이 되는 각각의 채널 부대역 신호에 대한 신호 수준의 임의의 측정값을 나타낸다. 실예로, 신호수준의 측정치는 피크 진폭, 평균 진폭 또는 제곱평균(RMS)일 수 있다. 다른 실시예에 있어, 유형I 신호는 음장의 원인이 되는 각각의 "가상" 채널 부대역 신호에 대한 신호 수준의 임의의 측정치를 나타낸다. 가상 채널은 실질적인 존재물로 존재할 필요는 없지만 실예로, 두 개 이상의 실질적 채널로부터의 신호의 가중 합 또는 다른 조합을 나타내는 개념 존재물일 수 있다. 공간-특성 신호의 요소들의 갯수가 음장의 원인이 되는 실제 실질적인 채널의 갯수와 동일할 필요가 없는것은 매우 중요한 양상이다.
유형II 신호로 본문에 참고되는 제 2 형태는 음장에 대한 하나 이상의 명백한 방향, 가능하게는 방향에 대한 음장 폭 또는 분산 특성중 일부 표시을 나타낸다. 실예로, 방향은 3-차원 또는 2-차원 공간의 벡터로 표시될 수 있다.
실예로, 5개의 입력 채널을 나타내는 복합 신호를 부호화하는 시스템에서, 개개의 주파수 부대역에 대한 유형I 공간 특성 신호는 신호 수준의 5개의 측정치, 말하자면 그 주파수 부대역의 각각의 입력 채널에 대한 측정치인 전력을 포함한다. 그 동일한 시스템에서, 개개의 주파수 부대역에 대한 유형II 공간-특성 신호는 하나 이상의 방향들의 표시를 포함한다. 실예로, 각각의 주파수 부대역의 한 방향만을 나타내는 실시예에서, 각각의 부대역에 대한 유형II 신호는 2-차원 또는 3-차원 공간에 대한 데카르트 좌표 또는 극 좌표의 벡터로 표현될 수 있다.
유형II 신호의 정보 용량 요건이 입력 채널 수와 무관한데; 그러나, 이런 유형의 공간-특성 신호를 발생시키는 처리는 음장 방향이 정확하게 설정될 수 있도록 각각의 입력 채널에 의해 표시되는 음원에 대한 갯수 및 위치를 정보제공 받아야 한다.
한 실시예에서, 부호기는 제 1유형 및 가능하게는 부가적인 제 2유형으로 공간-특성 신호를 발생시킬 수 있다. 선택은 필요한 오디오 품질, 출력 채널 대역폭 및/또는 명백한 방향의 수 같은 어떤 특징이라도 필수적으로 기초로 할 수 있다. 유형II 신호는 유형I 신호를 부호화하는데 필요한 수의 비트와 대조적으로 보다 작은 비트가 유형II신호를 부호화하는데 일반적으로 필요하기 때문에 보다 낮은 채널 대역폭을 가지는 다중-채널 시스템에 사용될 수 있다. 그러나, 개개의 부대역에 대한 음장이 임의의 임계값 수보다 큰 다수의 방향들을 가지는 것으로 간주되는 경우, 유형I 신호는 보다 적은 비트를 필요로할 수 있다.
실예로, 큰 오케스트라를 나타내는 여러 채널의 오디오 정보가 고 품질로 재생되고 오케스트라 주변을 날아다니는 한마리 모기를 나타내는 다른 채널의 오디오 정보는 저 품질로 재생될 수 있는 것으로 가정하면, 오케스트라를 나타내는 부대역 신호들에 대한 공간-특성 신호는 제 1 형태로 형성될 수 있으며 모기를 나타내는 부대역 신호들에 대한 공간 특성 신호들은 제 2 형태로 형성될 수 있다.
음장에 대한 명백한 방향의 갯수가 증가함에 따라, 유형II 신호를 전송하는데 필요한 비트수가 증가하는데; 그러므로, 유형I 공간-특성 신호는 그 부대역의 음장에 대한 명백한 방향의 갯수로 부대역에 대해 일반적으로 바람직하다. 한 채널만이 주파수 부대역에서 중요(significant) 스펙트럼 에너지를 가지는 경우, 그 부대역의 음장에 대한 명백한 방향의 갯수는 하나가 되는 것으로 간주된다. 한 채널 이상이 그 부대역의 채널의 진폭 및 위상이 단일 음원을 나타내도록 상관된다면 각 부대역의 큰 에너지를 가지는 경우, 명백한 방향의 갯수는 또한 하나인 것으로 생각된다.
채널 부대역 신호와 공간-특성 신호 사이의 관계는 모든 주파수 부대역에 대해 동일할 필요는 없다. 더욱이, 그 관계가 고정될 필요는 없지만 입력신호 특성 또는 출력 채널 대역폭 같은 다양한 고려항목들에 응답하여 변동될 수 있다. 단순한 실시예에 있어, 개개의 공간-특성 신호가 각각의 주파수 부대역에 대해 발생되며 그 부대역의 모든 채널 부대역 신호에 상응하는 음장의 공간 특성을 나타낸다.
도 1, 2, 및 4에 도시된 실시예에 대한 다른 실시에에서, 경로(41)를 따라 발생된 공간-특성 신호는 경로(11,21,31)로부터 수신된 채널 부대역 신호에 상응하는 음장의 공간 특성을 나타내며 경로(42)를 따라 발생된 공간-특성 신호는 경로(12,32)로부터 수신된 채널 부대역 신호에 상응하는 음장의 공간 특성을 나타낸다. 이런 실시예의 변형에 있어, 다른 공간-특성 신호는 경로(22)로부터 수신된 채널 부대역 신호에 상응하는 음장의 공간 특성을 나타내도록 발생된다.
더 다른 실시예에서, 부호기는 상기 제 1형태 및 가능하게는 부가적인 제 2형태로 공간-특성 신호를 발생시킬 수 있다. 적합물은 주파수 부대역을 나타내는 것으로 간주되는 명백한 방향의 갯수, 명백한 방향의 감각된 폭 및/또는 공간 특성 신호를 전송하는데 이용가능한 비트수에 기초할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어, 공간-특성 신호를 나타내도록 선택된 형태는 정보 용량 요건과 청각 품질 사이에 최량의 트레이드오프(tradeoff)를 제공한다.
몇 적용에 있어, 공간-특성 신호의 정보 용량 요건은 신호가 변할 수 있는 잠정 비율을 제한시켜 감소될 수 있다. 유형I 신호에 대해, 시간 평활화는 스펙트럼 수준 측정치가 변할 수 있는 비율을 제한하기 위해 적용된다. 시간 평활화는 이런 측정치의 증가 및 감소 둘 모두를 제한하기 위해 적용될 수 있는데; 그러나, 일반적으로 감소의 시간 평활화가 증가의 시간 평활화보다 더 유효하고 덜 강요되는 것이 예상된다. 유형II 신호에 대해, 시간 평활화는 방향 벡터가 공간에서 방위를 변경할 수 있는 비율을 제한하도록 적용된다. 정보 용량 요건은 다수의 방식으로 감소될 수 있다.
시간 평활화를 적용하므로서, 공간-특성 신호는 이런 신호들의 요소가 자주 덜 부호화되고 전송될 수 있기 때문에 보다 적은 비트로 부호화될 수 있다. 복호기는 보간(interpolation) 또는 몇 다른 형태의 필터링을 사용하여 생략된 요소들을 복구할 수 있다. 더욱이, 차동 코딩이 사용되는 때, 신호들을 나타내는데 필요한 비트의 갯수는 시간 평활화가 연속값들 사이의 차분의 동적 범위를 제한시키기 때문에 감소될 수 있는데; 그래서 보다 작은 비트가 차동 코드를 나타내는데 필요하다.
일반적으로, 시간 평활화가 사용되는 범위는 인간 청각 기관의 시간적 사후-마스킹 특성을 기초로 한다. 실예로, 감소 수준을 시간적 사후-마스킹 임계값 이하로 떨어지도록 하는 변화율이, 결과 수준이 그 마스킹 임계값을 초과하지 않는다면, 감지가능한 효과 없이 감소될 수 있다. 몇 실시예에서, 변화율은 초당 약 120 내지 140dB를 초과하지 않도록 제한된다. 다른 실시예에서, 증가율에 대한 제한은 과도적인 것으로 간주되는 경우에 대해서 완화된다.
과도물은 여러 방식으로 감지될 수 있다. 실예로, 과도물은 단 시간 간격, 말하자면 10msec.내에 다양한 신호들의 진폭의 증가가 임계값, 말하자면 10dB를 초 과하는 경우 발생되는 것으로 간주될 수 있다. 실예로, 이런 신호들은 입력신호, 복합신호, 하나 이상의 채널 부대역 신호 또는 복합 부대역 신호 특히, 보다 고주파수 부대역을 위한 부대역 신호를 포함한다. 연속적인 시간 간격에 대한 스펙트럼 내용물의 다양한 측정치는 또한 비교될 수 있다. 실예로, 보다 고주파수 계수를 엠퍼사이즈시키는 변환 계수의 가중 합은 인접 변환 블록에 대해 비교될 수 있다.
몇 실시예에서, 공간-특성 신호의 정보 용량 요건은 신호들이 스펙트럼을 가로질러 상이한 스펙트럼 비율을 제한시켜 감소될 수 있다. 유형I 신호에 대해, 스펙트럼 평활화가 인접 부대역의 개개의 신호 수준 측정치 사이의 차이를 제한하도록 적용된다. 이 기술은 부대역을 가로질러 공간-특성 신호를 나타내도록 차동코딩을 사용하는 실시예에 우수한 효과를 미치도록 사용될 수 있다. 얼마나 많은 정보가 한 부대역으로부터 다른 부대역으로 변할 수 있는지에 제한을 부과하여, 값들 사이의 변화의 동적 범위는 보다 작은 비트들이 차동 코드를 나타내는데 요구되는 포인트 까지 감소될 수 있다. 다수의 실시예들에서, 변화량의 제한은 채널 부대역 신호를 발생시키기 위해 사용된 필터 뱅크 또는 변환의 인접 부대역들 사이의 스펙트럼 누설에 의해 본질적으로 부과된다. 스펙트럼 포락선의 부호화에 적용되는 것 같은 스펙트럼 평활화의 보다 상세한 기술은 미국 특허 제 5,581,653호로부터 얻을 수 있다.
블록 스케일링 및 변환 코딩같은 다양한 블록 코딩수단에 사용된 블록의 길이를 증가시켜 정보 요건이 또한 감소될 수 있다. 불행하게도, 블록 길이의 이런 증가가 또한 코딩 처리의 시간 분해능을 감소시키기 때문에, 공간-특성 신호와 근원적인 음장 사이의 시간 불균형이 또한 증가된다. 이런 오차의 영향은 블록에서 공간 특성의 큰 변화가 발생하는 곳의 표시를 부호화 신호에 포함시켜 감소될 수 있다. 실제로, 표시는 블록의 시작 및 공간 변화의 온셋 사이의 지연의 량을 나타낸다. 상보적인 복호화 특징은 이하에 기술된다.
복합신호 및 복합 부대역 신호
하나 이상의 복합 신호는 부호기로 형성될 수 있으며 이후 복호기에서 복합 부대역 신호로 분할된다. 상기 기술은 도 5와 결합하여 참고할 수 있다. 변형적으로, 복합 부대역 신호는 부호기에서 형성될 수 있으며 단지 복호기에 의해서 부호화 신호로부터 추출될 수 있다. 상기 기술은 도 6과 결합하여 참고할 수 있다. 어떤 방법도 본 발명의 실행에 대해 결정적이지 않다.
신호는 복합신호 및 복합 부대역 신호를 형성하기 위해 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 신호가 조합될 수 있는 한가지 방식은 단순한 합 신호를 형성하기 위해 각각의 채널로부터의 상응하는 디지털 샘플들을 부가하거나 또는 변형적으로, 보다 복잡한 합 신호를 형성하기 위해 각각의 채널로부터의 샘플들의 가중 표시를 부가하는 것이다. 다른 방식은 RMS 신호를 형성하기 위해 각각의 채널로부터의 상응하는 샘플들의 제곱근의 합을 취하는 것이다.
복합 신호를 형성하는 더 다른 방식은 미디(MIDI) 규격에 적합시키는 신호 또는 피치 주기 및 스펙트럼 포락선 또는 한세트의 필터 파라미터 및 광범위 보코더에 의해 발생되는 이들 같은 상응하는 여기 신호같은 파라메트릭 신호를 발생시 키는 것이다. 적절한 신호들은 파라메트릭 신호로부터 복호기에서 합성된다. 파라메트릭 신호의 생성이 데이터 압축의 단지 다른 형태이기 때문에, 이것은 특정 기술이 본 발명의 실행에 대해 결정적이지 않음이 이해되어야 한다.
정규화
부호기가 복합 부대역 신호를 발생시키고 부호화하는 상황에서, 복합 부대역 신호 및 상응하는 유형I 공간-공간-특성 신호의 정보 용량 요건은 개개의 공간-특성 신호의 가장 큰 성분에 따라 각각의 복합 부대역 신호를 정규화하여 감소될 수 있다.
실예로, 유형I 신호가 좌, 우 및 중심 채널로부터의 부대역 신호에 대한 특정 주파수 부대역(i)의 신호 전력의 RMS측정치를 전송하는 것을 가정할 수 있다. 이 실예에서, 좌, 우 및 중심 채널로부터의 부대역 신호에 대한 전력의 측정치가 각각 0.4, 0.8 및 0.1이고 3개의 채널로부터의 부대역 신호들을 조합시켜 얻어진 복합 부대역 신호에 대한 전력의 측정치는 1.2이다. 복합 부대역 신호는 그 특정 주파수 부대역의 가장 큰 채널 부대역 신호 대 복합 부대역 신호에 대한 측정치의 비율R로 스케일되거나 또는,
R=0.8/1.2=2/3 이다.
네트 효과는 복합 부대역 신호에 대한 신호 수준의 측정치가 실예로, 우 채널로부터의 부대역 신호인 가장 큰 채널 부대역 신호와 동일한 수준으로 스케일링되는 것이다. 스케일링된 복합 부대역 신호는 요구에 따라 부호화될 수 있다. 특정 주파수 부대역에 대한 유형I 공간-특성 신호는 최소 신호 수준으로 스케일링된 각각의 채널 부대역 신호에 대한 신호 수준을 나타내는 3개 성분의 벡터를 포함한다. 이것의 실예로, 공간-특성 신호 벡터(
Figure 111999018256215-pct00001
)는,
Figure 111999018256215-pct00002
각각 좌, 우 및 중심 채널 부대역 신호에 대한 상대적 수준을 나타내는 값들을 가진 성분들을 가진다. 이 벡터는 요구에 따라 부호화될 수 있다. 한 실시예에 있어, 벡터는 각각의 성분이 5가지: 0dB, -3dB,-7dB, -10dB 및 "오프" 수준들 중 하나를 표현하는 형태로 부호화된다. 다른 실시예에서, 벡터 성분이 다른 갯수의 수준을 표현할 수 있다.
이득 인자의 유도 및 사용
도 5 및 6에 도시된 실시예를 참고로 상기 설명된 것처럼, 공간 복호기(530)는 공간-특성 신호로부터 다수의 이득 인자를 유도한다. 이런 이득 인자들은 복합 부대역 신호를 하나 이상의 중간 부대역 신호에 매핑하는데 사용된다. 이득 인자의 유도는 어떤 유형의 공간-특성 신호가 사용되는지 및 출력 채널의 갯수와 방위에 좌우되는 다수의 방식으로 실행될 수 있다.
단순한 실예로서, 출력 채널의 갯수 및 방위가 입력 채널의 갯수 및 방위와 동일한 유형I 공간-특성 신호를 사용하는 코딩 시스템에서, 이득 인자는 공간-특성 신호로 전송된 신호 수준의 측정치로부터 간단한 방식으로 유도될 수 있다. 개개의 주파수 부대역에 대한 유형I 공간-특성 신호가 각각의 입력 채널에 대한 전력 측정치를 전송한다면, 각각의 출력 채널에 대한 이득 인자는 유형I 신호의 상응하 는 수준에 비례할 것이다.
그러나, 입력 및 출력 채널의 갯수 및 방위가 다르다면, 유도는 더 복잡하다. 특정 주파수 부대역에 대한 이득 인자의 한가지 가능한 유도는 각각의 입력 채널에 대한 벡터를 형성하는데, 여기서, 각각의 벡터는 개개의 입력 채널의 공간 방위를 나타내는 방위를 가지며 유형I 공간-특성 신호로 전송된 신호 수준의 개개의 측정치에 따른 길이를 가진다. 각각의 이들 벡터는 이후 개개의 출력 채널의 공간 방위를 나타내는 방위를 가지는 축상에 투사된다. 각각의 출력 채널에 대한 이득 인자는 상응하는 축 상으로의 투사의 합으로부터 유도된다.
유사한 이득 인자의 유도는 유형II 공간-특성 신호에 대해 실행될 수 있다. 그러나, 중요한 차이는 입력 채널의 공간 방위가 복호기에 알려질 필요가 없다는 것이다.
두가지 유형의 공간-특성 신호들 사이에서 적절하게 스위칭하는 코딩 시스템에서, 이득 인자의 유도는 또한 필요에 따라 적절하게 스위칭한다.
이득 인자가 유도된 이후, 특정 주파수 대역에 대한 하나 이상의 중간 신호들이 개개의 이득 인자를 적절한 복합 부대역 신호에 적용시켜 발생된다. 실제로, 주파수 부대역의 채널 출력을 위한 중간 부대역 신호는 적절한 이득 인자에 그 부대역의 복합 부대역 신호를 곱하여, 또는 ISij =gij
Figure 112005069502854-pct00011
XSj 로 발생되는데, 여기서,
ISij = 주파수 부대역j의 채널i에 대한 중간 부대역 신호;
gij = 주파수 부대역j의 채널i에 대해 유도된 이득 인자; 및
XSj = 주파수 부대역j의 복합 부대역 신호이다.
개개의 출력 채널에 대한 해당 주파수 부대역의 출력 채널 부대역 신호는 그 주파수 부대역의 모든 중간 신호를 합하여 얻어진다. 상기와 같이, 출력신호 자체가 반전 또는 합성 필터를 그 출력 채널에 대한 출력 채널 부대역 신호에 적용하여 얻어진다.
다중-채널 재생 시스템에서, 특정 채널에 대한 하나 이상의 주파수 부대역의 부대역 신호는 탈락되거나 또는 영으로 된다. 실제로, 코딩 시스템은 특정 청각 효과를 제공하기 위해 어떤 음파 에너지도 그 특정 채널 및 주파수 부대역에 필요로 되지 않는 것을 결정했다. 이런 탈락이 소정의 감각 효과를 감쇄시키지 않고 도입될 수 있는 범위까지, 발명자는 본 발명에 의해 성취되는 코딩 효율의 이득을 증명했다.
많은 경우에 시간 평활화가 복구된 신호에서 처프, 지퍼 잡음 및 다른 공간 코딩 인공물을 감소시킬 수 있는 것이 알려졌다. 바람직한 실시예에 있어, 이득 인자 값의 변화는 인간 청각기관의 시간적 마스킹 특성에 따라 제한된다. 실예로, 출력 채널 부대역 신호의 수준의 감소가 시간적 사후-마스킹 임계값 이하로 떨어지는 것을 허용하는 변화율은 결과 수준이 그 마스킹 임계값을 초과하지 못한다면 감지가능한 효과 없이도 감소될 수 있다. 몇 실시예에 있어, 변화율은 초당 약 120 내지 140dB를 초과하지 않도록 제한된다. 다른 실시예에 있어서, 증가율에 대한 제한은 과도적인 것으로 간주되는 경우에 대해 완화된다. 과도 현상은 상기 것들을 포함하는 다양한 방식으로 감지될 수 있다.
몇가지 실시예에 있어, 재생된 신호들의 품질은 이득 인자가 스펙트럼을 가로질러 변동되는 스펙트럼 비율을 제한하여 개선될 수 있다. 이런 기술은 합성 필터 뱅크의 인접 부대역의 주파수 응답 특성의 오버랩이 앨리어싱 인공물을 소거하도록 사용되는 분석/합성 필터 뱅크를 사용하는 코딩 시스템에 대해 특히 효과적이다. 몇 잘 알려진 실시예는 QMF 및 TDAC 변환이다. 이런 필터링 시스템의 앨리어싱 소거 특성은 인접 부대역의 신호가 매우 상이한 이득을 받게되는 경우 감쇄된다. 인접 부대역의 이득들이 상이하게할 수 있는 양을 제어하여, 앨리어싱 소거의 결함이 제어될 수 있다. 앨리어싱-소거 필터링 시스템을 사용하는 바람직한 실시예에 있어, 해당 출력신호에 대한 인접 부대역들 사이의 이득의 차이는 비소거 앨리어싱 인공물이 실질적으로 들리지 않게 표현되도록 제한된다.
상기와 같이, 블록-코딩 시스템의 실시예가 중요한 사고가 블록에서 발생하는 경우에 대한 표시를 또한 포함할 수 있다. 실예로, 부호기는 블록의 시작과 방향의 과도적인 또는 갑작스런 변화 같은 사고의 시작 사이의 지연의 표시를 부호화 신호에 포함할 수 있다. 이런 표시에 응답하여, 복호기가 하나 이상의 신호들에 대한 변화를 시간 영역에 적용할 수 있다. 디지털 필터를 사용하는 실시예에서, 이런 변화들은 출력신호 생성을 디포맷팅하는 신호로부터 전체 복호화 처리를 통해 어떤 신호에도 필수적으로 적용될 수 있다. 블록 변환을 사용하는 실시예에 있어, 이 변화들은 부대역 신호 생성에 선행하여 복합 신호(511)에 인가될 수 있으며 이들은 하나 이상의 반전 필터 뱅크로부터 얻어지는 출력신호들에 적용될 수 있다.

Claims (46)

  1. 개별 오디오 정보 채널을 각각 나타내는 다수의 입력 신호(1,2,3)를 부호화하여 부호화된 신호(51)를 발생시키는 방법에 있어서,
    다수의 주파수 부대역에서 상기 입력 신호를 나타내는 다수의 채널 부대역 신호(11,12,21,22,31,32)를 발생시키는 단계;
    상기 입력 신호의 대역폭의 적어도 일부분을 나타내는 복합 신호(61;161;71,72,73)를 발생시키는 단계;
    주파수 부대역의 개별 채널 부대역 신호에 응답하여 음장의 공간 특성을 나타내는 것으로서, 상기 개별 채널 부대역 신호의 신호 수준(signal level)을 나타내는 정보를 전송하는 공간-특성 신호(41,42)를 발생시키는 단계; 및
    상기 복합 신호와 상기 공간-특성 신호를 상기 부호화 신호에 조립(assembling)하는 단계;를 포함하며,
    상기 공간-특성 신호의 발생단계에서 공간-특성 신호의 변화율을 제한함으로써, 그 변화율에 의해 감소 수준(decreasing level)을 인간 청각 기관의 시간적 사후-마스킹(temporal post-masking) 임계값 아래로 떨어지게 하며 결과 수준(resultant level)이 상기 마스킹 임계값을 초과하지 않는다면 상기 변화율이 감소하는 것을 특징으로 하는 부호화 신호 발생 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 다수의 다른 채널 부대역 신호에 응답하여 다른 음장의 공간 특성을 나타내는 제 2 공간-특성 신호를 발생시키는 단계 및 상기 제 2 공간-특성 신호를 상기 부호화된 신호에 조립(assemble)하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 공간-특성 신호가 다수의 다른 채널 부대역 신호의 신호 수준 또는 상기 다른 음장의 하나 이상의 명백한 방향을 나타내는 것을 특징으로 하는 부호화 신호 발생 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다른 음장이 임계값 수 미만이거나 또는 동일한 다수의 명백한 방향을 가지면, 상기 제 2 공간-특성 신호가 상기 하나 이상의 명백한 방향을 나타내는 것을 특징으로 하는 부호화 신호 발생 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 다른 채널 부대역 신호들 중 하나만이 중요(significant) 스펙트럼 에너지를 가질 때 또는 중요 스펙트럼 에너지를 갖는 모든 상기 다른 채널 부대역 신호가 상관된 진폭 및 상관된 위상을 또한 가질 때, 상기 임계값이 하나이며 상기 다른 음장이 하나의 명백한 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 부호화 신호 발생 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공간-특성 신호가 상기 하나 이상의 명백한 방향과 명백한 방향에 대한 음장 분산의 측정치를 나타내는 것을 특징으로 하는 부호화 신호 발생 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 복합 신호(161)는 개개의 주파수 부대역의 두개 이상의 채널 부대역 신호(11,12,21,22,31,32)를 조합시켜 발생되는 것을 특징으로 하는 부호화 신호 발생 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 복합 신호(71,72,73)는 필터 뱅크 또는 변환부(transform)를 제2 복합 신호(61)에 적용하여 발생되는 복합 부대역 신호로, 상기 제2 복합 신호는 상기 입력신호(1,2,3)중 2개 이상을 조합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 부호화 신호 발생 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 복합 신호는 필터 뱅크 또는 변환부를 상기 2개 이상의 입력신호에 적용하여 얻어지는 부대역 신호를 조합시켜 발생되는 것을 특징으로 하는 부호화 신호 발생 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 복합 신호(61;161)는 파라메트릭 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 채널 부대역 신호(11,12,21,22,31,32)는 하나 이상의 이산 변환(discrete transform)을 상기 입력신호(1,2,3)에 적용하여 변환 계수(transform efficient)의 블록들로 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주파수 부대역의 대역폭이 인간 청각기관의 임계 대역폭에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 개개의 채널 부대역 신호(11,12,21,22,31,32)는 상기 입력신호(1,2,3)의 공통 시간 간격에 응답하여 발생되며, 상기 방법은 상기 공통 시간 간격에서 진폭 또는 방향의 갑작스런 변화가 상기 음장에서 발생되는 곳을 지시하는 지연 신호를 발생시키는 단계 및 상기 지연 신호를 상기 부호화 신호에 조립(assemble)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 신호(71,72,73)는 개개의 주파수 부대역에 대응하는 부대역 신호이며, 상기 방법은 가장 큰 측정치를 가지는 상기 개개의 주파수 부대역의 채널 부대역 신호에 대한 신호 수준의 측정치와 관련하여 상기 복합 신호에 의해 전송된 정보를 정규화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 인접 주파수 부대역에 대응하는 상기 공간-특성 신호의 차동-부호화 표시를 발생시키는 단계를 더 포함하며, 상기 차동-부호화 표시는 인접 주파수 부대역에서 상기 채널 부대역 신호 사이의 스펙트럼 누설 특성에 따라 제한된 동적 범위를 가지는 하나 이상의 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 하나 이상의 출력 신호(561,571,581)를 발생시키기 위해서 부호화된 신호(501)를 복호화하는 방법에 있어서,
    상기 부호화된 신호로부터 하나 이상의 복합 신호(511), 및 개개의 복합 부대역 신호와 관련되며 상기 개개의 복합 부대역 신호에 대응하는 개개의 음장의 공간 특성을 나타내는 다수의 공간-특성 신호(515,516)를 획득하고, 상기 하나 이상의 복합 신호로부터 다수의 복합 부대역 신호(521,522)를 도출하는 단계;
    상기 공간-특성 신호로부터 다수의 이득 인자(gain factor)를 도출하고, 개개의 이득 인자에 따라 개개의 복합 부대역 신호를 하나 이상의 중간 부대역 신호(541-543,551-553)로 매핑하는 단계; 및
    하나 이상의 반전 필터 뱅크를 상기 중간 부대역 신호에 적용하여 상기 다수의 출력신호를 발생시키는 단계;를 포함하며,
    상기 다수의 이득 인자의 도출단계에서 상기 이득 인자 값의 감소를 제한함으로써, 그 변화율에 의해 서브밴드 신호의 감소 수준(decreasing level)을 인간 청각 기관의 시간적 사후-마스킹 임계값 아래로 떨어지게 하며 결과 수준(resultant level)이 상기 마스킹 임계값을 초과하지 않는다면 상기 변화율이 감소하는 것을 특징으로 하는 부호화된 신호를 복호화하는 방법.
  16. 하나 이상의 출력신호(561,571,581)를 발생시키기 위해서 부호화된 신호(501)를 복호화하는 방법에 있어서,
    상기 부호화된 신호로부터 다수의 복합 부대역 신호(512,513), 및 개개의 복합 부대역 신호와 관련되며 상기 개개의 복합 부대역 신호에 대응하는 개개의 음장의 공간 특성을 나타내는 다수의 공간-특성 신호(515,516)를 획득하는 단계;
    상기 공간-특성 신호로부터 다수의 이득 인자를 도출하고, 개개의 이득 인자에 따라 개개의 복합 부대역 신호를 하나 이상의 중간 부대역 신호(541-543,551-553)에 매핑하는 단계; 및
    하나 이상의 반전 필터 뱅크를 상기 중간 부대역 신호에 적용하여 상기 다수의 출력신호를 발생시키는 단계;를 포함하며,
    상기 다수의 이득 인자의 상기 도출단계에서 상기 이득 인자 값의 감소를 제한함으로써, 그 변화율에 의해 서브밴드 신호의 감소 수준(decreasing level)을 인간 청각 기관의 시간적 사후-마스킹(temporal post-masking) 임계값 아래로 떨어지게 하며 결과 수준(resultant level)이 상기 마스킹 임계값을 초과하지 않는다면 상기 변화율이 감소하는 것을 특징으로 하는 부호화된 신호를 복호화하는 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 부호화된 신호(501)로부터 상기 공간-특성 신호(515,516)가 다수의 신호 수준을 나타내는 제 1 형태인지 또는 하나 이상의 방향을 나타내는 제 2 형태인지의 표시를 획득하며, 그리고 상기 표시에 응답하여 상기 다수의 이득 인자의 도출단계를 변형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 복합 부대역 신호(521,522)는 필터 뱅크 또는 변환부(transform)를 상기 하나 이상의 복합 신호(511)에 적용하여 도출되는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  19. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 복합 신호(511)는 파라메트릭 신호인 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  20. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 부호화된 신호(501)로부터 지연 신호를 획득하는 단계 및 상기 지연 신호에 응답하여 상기 하나 이상의 중간 부대역 신호(541-543,551-553)로의 매핑을 지연시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 중간 부대역 신호(541-543,551-553)는 인간 청각기관의 임계-대역 대역폭에 대응하는 대역폭을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 앨리어싱 소거 특성을 가지는 반전 필터 뱅크를 적용하거나 또는 앨리어싱 소거 특성을 가지는 반전 변환부(transform)를 적용하여 상기 출력 신호들(561,571,581)이 발생되며, 그리고 상기 매핑이 인접 주파수 부대역에서 상기 중간 부대역 신호(541-543,551-553)의 수준들간의 차이를 한정함으로써 불완전한 앨리어싱 소거로부터 초래되는 잡음이 들리지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 각 채널의 오디오 정보를 각각 나타내는 다수의 입력 신호(1,2,3)를 부호화하여 부호화된 신호(51)를 발생시키는 부호기에 있어서,
    다수의 주파수 부대역에서 상기 입력 신호를 나타내는 다수의 채널 부대역 신호(11,12,21,22,31,32)를 발생시키는 수단;
    상기 입력 신호의 대역폭의 적어도 일부를 나타내는 복합 신호(61;161;71,72,73)를 발생시키는 수단;
    주파수 부대역에서 개개의 채널 부대역 신호에 응답하여 음장의 공간 특성을 나타내는 것으로서, 상기 개개의 채널 부대역 신호의 신호 수준을 나타내는 정보를 전송하는 공간-특성 신호(41,42)를 발생시키는 수단; 및
    상기 복합 신호 및 상기 공간-특성 신호를 상기 부호화된 신호에 조립(assemble)하는 수단;을 포함하며,
    상기 공간-특성 신호를 발생시키는 상기 수단에서 공간-특성 신호의 변화율을 제한함으로써, 그 변화율이 의해 감소 수준(decreasing level)을 인간 청각 기관의 시간적 사후-마스킹(temporal post-masking) 임계값 아래로 떨어지게 하며 결과 수준(resultant level)이 상기 마스킹 임계값을 초과하지 않는다면 상기 변화율이 감소하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  24. 제 23 항에 있어서, 다수의 다른 채널 부대역 신호에 응답하여 다른 음장의 공간 특성을 나타내는 것으로서, 상기 다수의 다른 채널 부대역 신호의 신호 수준 또는 상기 다른 음장의 하나 이상의 명백한 방향을 나타내는 제 2 공간-특성 신호를 발생시키는 수단, 및 상기 제 2 공간-특성 신호를 상기 부호화된 신호에 조립하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 다른 음장이 임계값 수 미만이거나 또는 동일한 다수의 명백한 방향을 가지면, 상기 제 2 공간-특성 신호가 상기 하나 이상의 명백한 방향을 나타내는 것을 특징으로 하는 부호기.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 다른 채널 부대역 신호들 중 하나만이 중요(significant) 스펙트럼 에너지를 가질 때 또는 중요 스펙트럼 에너지를 가지는 모든 상기 다른 채널 부대역 신호가 또한 상관된 진폭 및 상관된 위상을 가지는 때, 상기 임계값 수가 하나이며 상기 다른 음장이 하나의 명백한 방향을 가지는 것을 특징으로하는 부호기.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 제 2 공간-특성 신호가 상기 하나 이상의 명백한 방향과 명백한 방향에 대한 음장 분산의 측정치를 나타내는 것을 특징으로 하는 부호기.
  28. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 개개의 주파수 부대역의 두개 이상의 채널 부대역 신호(11,12,21,22,31,32)를 조합하여 상기 복합 신호(161)를 발생시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  29. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 두개 이상의 상기 입력 신호(1,2,3)를 조합하여 제2 복합 신호(61)를 발생시키는 수단 및 필터 뱅크 또는 변환부를 상기 제2 복합 신호에 적용하여 상기 복합 신호(71,72,73)를 발생시키는 수단(70)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  30. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 필터 뱅크 또는 변환부를 두개 이상의 상기 입력신호에 적용하기 위한 수단 및 상기 필터 뱅크 또는 상기 변환부를 적용하여 획득된 부대역 신호를 조합시켜 상기 복합 신호를 발생시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  31. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 복합 신호(61;161)가 파라메트릭 신호인 것을 특징으로 하는 부호기.
  32. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 이산 변환(discrete transform)을 상기 입력신호들에 적용하여 상기 채널 부대역 신호(11,12,21,22,31,32)를 변환 계수(transform coefficient)들의 블록들로서 발생시키는 수단(10,20,30)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  33. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주파수 부대역의 대역폭이 인간 청각기관의 임계 대역폭에 대응하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  34. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 개개의 채널 부대역 신호(11,12,21,22,31,32)는 상기 입력신호(1,2,3)의 공통 시간 간격에 응답하여 각각 발생되며, 상기 부호기는 상기 공통 시간 간격에서 진폭 또는 방향의 갑작스런 변화가 상기 음장에서 발생하는 곳을 지시하는 지연 신호를 발생시키는 수단 및 상기 지연 신호를 상기 부호화 신호에 조립하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  35. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 신호(71,72,73)는 개개의 주파수 부대역에 대응하는 부대역 신호이며, 상기 부호기는 가장 큰 측정치를 가지는 상기 개개의 주파수 부대역의 채널 부대역 신호에 대한 신호 수준의 측정치와 관련하여 상기 복합 신호에 의해 전송되는 정보를 정규화시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  36. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 인접 주파수 부대역에 대응하는 상기 공간-특성 신호의 차동-부호화 표시를 발생시키는 수단을 더 포함하며, 상기 차동-부호화 표시가 인접 주파수 부대역에서 상기 채널 부대역 신호들 사이의 스펙트럼 누설 특성에 따라 제한되는 동적 범위를 갖는 하나 이상의 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호기.
  37. 하나 이상의 출력신호(561,571,581)를 발생시키기 위해서 부호화된 신호(501)를 복호화하는 복호기에 있어서,
    상기 부호화된 신호로부터 하나 이상의 복합 신호(511), 및 개개의 복합 부대역 신호와 관련되며 상기 개개의 복합 부대역 신호에 대응하는 개개의 음장의 공간 특성을 나타내는 다수의 공간-특성 신호(515,516)를 획득하고, 그리고 상기 하나 이상의 복합 신호로부터 다수의 복합 부대역 신호(521,522)를 도출하기 위한 수단(510);
    상기 공간-특성 신호로부터 다수의 이득 인자를 도출하고 개개의 이득 인자에 따라 개개의 복합 부대역 신호를 하나 이상의 중간 부대역 신호(541-543,551-553)로 매핑시키기 위한 수단(540,550); 및
    하나 이상의 반전 필터 뱅크를 상기 중간 부대역 신호들에 적용하여 상기 다수의 출력신호를 발생시키기 위한 수단(560,570,580);을 포함하며,
    상기 다수의 이득 인자의 도출 수단에서 상기 이득 인자 값의 감소를 제한함으로써, 그 변화율에 의해 감소 수준(decreasing level)을 인간 청각 기관의 시간적 사후-마스킹(temporal post-masking) 임계값 아래로 떨어지게 하며 결과 수준(resultant levle)이 상기 마스킹 임계값을 초과하지 않는다면 상기 변화율이 감소하는 것을 특징으로 하는 복호기.
  38. 하나 이상의 출력신호(561,571,581)를 발생시키기 위해서 부호화된 신호(501)를 복호화하는 복호기에 있어서,
    상기 부호화된 신호로부터 다수의 복합 부대역 신호(512,513), 및 개개의 복합 부대역 신호와 관련되며 상기 개개의 복합 부대역 신호에 대응하는 개개의 음장의 공간 특성을 나타내는 다수의 공간-특성 신호(515,516)를 획득하기 위한 수단(510);
    상기 공간-특성 신호로부터 다수의 이득 인자를 도출하고, 그리고 개개의 이득 인자에 따라 개개의 복합 부대역 신호를 하나 이상의 중간 부대역 신호(541-543,551-553)에 매핑하기 위한 수단(540,550); 및
    하나 이상의 반전 필터 뱅크를 상기 중간 부대역 신호에 적용함으로써 상기 다수의 출력신호를 발생시키기 위한 수단(550,560,570);을 포함하며,
    상기 다수의 이득 인자를 도출하는 수단에서 상기 이득 인자 값의 감소를 제한함으로써, 그 변화율에 의해 감소 수준(decreasing level)을 인간 청각 기관의 시간적 사후-마스킹(temporal post-masking) 임계값 아래로 떨어지게 하며 결과 수준(resultant level)이 상기 마스킹 임계값을 초과하지 않는다면 상기 변화율이 감소하는 것을 특징으로 하는 복호기.
    상기 공간-특성 신호의 발생단계에서 공간-특성 신호의 변화율을 제한함으로써, 그 변화율에 의해 특징으로 하는 부호화 신호 발생 방법.
  39. 제 37 또는 제 38 항에 있어서, 상기 부호화된 신호(501)로부터 상기 공간-특성 신호(515,516)가 다수의 신호 수준을 나타내는 제 1 형태인지 또는 하나 이상의 방향을 나타내는 제 2 형태인지의 표시를 획득하며, 그리고 상기 표시에 응답하여 상기 다수의 이득 인자의 도출을 변형시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 복호기.
  40. 제 37 항에 있어서, 필터 뱅크 또는 변환부를 상기 하나 이상의 복합 신호(511)에 적용하여 상기 부대역 복합 신호(521,522)를 도출하기 위한 수단(520)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복호기.
  41. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 상기 복합 신호(511)는 파라메트릭 신호인 것을 특징으로 하는 복호기.
  42. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 상기 부호화된 신호(501)로부터 지연 신호를 획득하며 상기 지연 신호에 응답하여 상기 하나 이상의 중간 부대역 신호(541-543,551-553)로의 매핑을 지연시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복호기.
  43. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 상기 중간 부대역 신호(541-543,551-553)가 인간 청각기관의 임계-대역 대역폭에 대응하는 대역폭을 가지는 것을 특징으로 하는 복호기.
  44. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 앨리어싱 소거 특성을 가지는 반전 필터 뱅크 또는 앨리어싱 소거 특성을 가지는 반전 변환부를 적용하여 상기 출력 신호(561,571,581)을 발생시키기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 매핑 수단(560,570,580)이 인접 주파수 부대역에서 상기 중간 부대역 신호(541-543,551-553)의 수준들간의 차이를 한정함으로써 불완전한 앨리어싱 소거로 초래되는 잡음이 들리지 않는 것을 특징으로 하는 복호기.
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