KR100736608B1 - 오디오 출력 장치 및 오디오 출력 방법 - Google Patents

오디오 출력 장치 및 오디오 출력 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오디오 신호에 에러가 포함된 경우 이를 검출하여 출력하는 오디오 출력 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 부호화된 오디오 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부로부터 수신 오디오 신호를 입력받아 상기 신호를 프레임 단위로 복호화하는 복호화부; 상기 복호화부가 하나의 프레임을 복호화하는 시간을 확인하여 복호화 에러 발생 여부를 판단하는 에러 검출기; 상기 에러 검출기에서 복호화 에러가 판단되지 않은 경우 상기 복호화부로부터 복호화된 PCM 신호를 입력받고, 상기 PCM 신호를 하나의 프레임 단위로 저장하는 PCM 신호 저장부; 상기 PCM 신호 저장부에 저장된 PCM 신호의 가청 범위의 오디오 신호로 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 장치를 제공한다. 또한 상기 장치를 이용하여 오디오 신호의 에러를 검출하고 출력하는 방법을 제공한다. 본 발명에 의한 오디오 출력 장치 및 방법에 의하면 오디오 스트림의 에러를 검출할 수 있고, 그 에러로 인한 잡음 발생을 줄일 수 있다.
오디오, 잡음, 에러

Description

오디오 출력 장치 및 오디오 출력 방법{Audio apparatus and method for outputting sound}
도 1은 종래의 오디오 출력 장치의 구성을 나타내는 구조도
도 2는 종래의 오디오 출력 장치의 PCM 신호 저장부에 두 개의 뱅크가 포함된 경우 오디오 신호를 복호화하여 출력하는 과정을 나타낸 도면
도 3은 종래의 오디오 출력 장치에서 에러가 포함된 오디오 신호를 복호화하여 잡음이 발생하는 일 예을 나타낸 도면
도 4는 종래의 오디오 출력 장치에서 에러가 포함된 오디오 신호를 복호화하여 잡음이 발생하는 다른 예을 나타낸 도면
도 5에 나타난 본 발명에 의한 오디오 출력 장치의 일 실시예를 나타낸 구조도
도 6은 본 발명에 의한 오디오 출력 장치에서 에러가 포함되지 않은 오디오 신호를 복호화하는 일 예를 나타낸 도면
도 7은 본 발명에 의한 오디오 출력 장치에서 에러가 포함된 오디오 신호를 복호화하는 일 예를 나타낸 도면
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 수신부 200 : 복호화부
300 : 2개의 뱅크를 포함하는 PCM 신호 저장부
400 : 오디오 신호 출력부
500 : 에러검출기
본 발명은 오디오 표출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털 오디오 신호를 수신할 경우 상기 오디오 신호에 에러가 포함된 경우 오디오의 에러를 피하고 표출할 수 있는 오디오 표출 방법 및 장치에 관한 것이다.
디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting; 이하 DMB) 은 아날로그 TV나 라디오를 잇는 차세대 방송수단으로서, 상기 방송 시스템은 고품질의 영상 및 오디오을 수신할 수 있고 각종 정보와 데이터 서비스 등의 양방향성의 통신기능을 갖추고 있다. DMB 에는 VHF(Very High Frequency) 채널을 사용한 지상파 DMB와 2.6GHz의 대역을 사용한 위성 DMB 가 있다. DMB 수신기는 가정에서나 보행 중에는 물론 자동차나 기차 등의 고속 이동 중에도 방송 수신이 가능하여 언제 어디서나 고품질의 영상과 오디오을 감상할 수 있게 해 주는 미래 이동 방송의 시대를 제시한다.
도 1을 참조하여, 종래의 DMB 수신기에서 오디오 신호를 표출하는 장치를 설명하면 다음과 같다. 오디오를 표출하는 DMB 수신기는 수신부(100), 복호화부(200), 2이상의 뱅크를 포함하는 PCM 신호 저장부(300), 출력부(400)로 구성된다.
상기 수신부(100)는 부호화된 압축 DMB 신호를 수신하여 엘리멘트리 스트림(Elementary stream ; ES)으로 출력한다.
상기 복호화부(200)는 상기 출력된 오디오 스트림을 입력받아 복호화하여 PCM(Pulse Code Modulation) 신호로 출력한다. 상기 PCM 신호는 2이상의 뱅크를 포함하는 PCM 신호 저장부(300)에 입력되고, 상기 저장된 신호는 출력부(400)를 통해 가청 범위의 오디오 신호로 출력된다.
현재 지상파 DMB의 오디오 복호화에 사용하는 BSAC(Bit Sliced Arithmetic Coding) 오디오 복호화 방법은 프레임 단위로 복호화하고, 한 프레임은 1024의 PCM 오디오 샘플을 포함하므로 복호화 된 PCM 오디오 샘플은 1024 샘플 단위로 PCM 신호 저장부(300)에 저장된다. 통상 PCM 신호 저장부(300)는 2개 이상의 뱅크로 구성이 되어 있는데, 복호화부(200)에서 복호화 된 PCM 신호는 현재 출력 중이지 않은 뱅크로 저장이 되게 된다.
상기 PCM 신호 저장부(300)는 상기 출력된 신호 하나의 뱅크에 저장하고, 지정된 샘플링 주파수에 따른 일정한 간격으로 오디오 신호를 출력한다. 바람직하게 뱅크는 2개로 구성되고, 하나의 뱅크가 오디오 신호를 출력하면 다른 하나의 뱅크는 복호화부(200)로 부터 복호화된 오디오 신호를 저장한다.
도 2을 참조하여, PCM 신호 저장부에 두 개의 뱅크가 포함되어 있는 수신기에서 오디오 신호의 복호화 과정을 설명하면 다음과 같다.
제 1 프레임에 포함된 1024개의 오디오 샘플을 복호화하면 상기 복호화된 PCM 신호는 하나의 뱅크(제 1 뱅크)에 저장된다. 그 후, 제 2 프레임에 포함된 1024개의 샘플이 복호화되고 상기 복호화된 PCM 신호는 다른 뱅크(제 2뱅크)에 저장되며, 상기 복호화 및 제 2 뱅크에 신호를 저장하는 과정이 진행되는 동안 제 1 뱅크에 저장된 PCM 신호는 출력부를 통해 가청범위의 오디오 신호로 출력된다.
제 1 뱅크에 저장된 PCM 신호의 출력이 끝나는 시점에서 제 3프레임에 저장된 1024개의 샘플이 복호화되고 상기 복호화된 PCM 신호는 제 1 뱅크에 저장된다. 상기 복호화 및 제 1뱅크에 신호를 저장하는 과정이 진행되는 동안 제 2뱅크에 저장된 PCM 신호는 출력부를 통해 가청범위의 오디오 신호로 출력된다.
이상, 상기의 방식이 반복되어 오디오 신호가 연속적으로 출력된다.
이동 방송 수신 시스템은 다양한 환경에서 고품질의 영상 및 오디오 서비스를 제공하거나 제공받아야 하기 때문에 에러에 강인한 기술이 적용되어야 한다. 에러 강인 기술을 복호화기에서 효과적으로 활용하기 위해서는 정확한 에러검출이 선행되어야 하기 때문에 패러티(parity) 방식, 체크섬(checksum) 방식, 주기적 중복 검사 방식(CRC:Cyclic Redundancy Check) 등의 다양한 방식의 에러검출 방법을 사용하여 에러를 검출하며, 에러가 발견될 경우 다양한 에러 은닉방법을 사용한다.
그러나, 현재 지상파 DMB의 오디오 복호화에 사용하는 BSAC(Bit Sliced Arithmetic Coding) 복호화 방식은 이러한 에러 검출 방법을 사용하지 않고 있어 수신환경이 좋지 않은 음영 지역에서 신호를 수신하거나 이동하며 방송을 수신하는 경우에 복호화 과정에서 오디오 잡음이 발생할 수 있다.
수신 오디오 신호에 잡음이 있는 경우 오디오의 출력 과정을 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 오디오 디코더는 1024개의 샘플링 데이터단위로 신호를 출력 하기 때문에 한 프레임을 디코딩 할 수 있는 시간은 1024/샘플링주파수이고, 48kHz의 샘플링 주파수를 갖는 스트림의 경우 이 시간은 1024sample/48kHz(=21.3333ms)이다. 따라서 한 프레임의 복호화 과정은 1024/샘플링주파수의 시간 안에 종료되어야 다음 출력을 위한 준비를 마치게 되고 출력부에서 정상적인 오디오 출력이 가능하다.
복호화 과정이 1024/샘플링주파수의 시간안에 완료되지 못한다면 출력시 오디오에 잡음이 발생하거나 이미 복호화된 샘플이 출력되는 뱅크에 데이터를 겹쳐 쓰게 되므로 계속 반복하여 같은 오디오 샘플이 출력되는 등 잡음이 심하게 발생한다.
도 3과 도 4를 참조하여 상기의 오디오 잡음이 발생하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 도 3은 잡음 발생의 한 예로서, 제 2 프레임의 복호화 과정이 1024/샘플링주파수의 시간에 종료되지 않을 경우 출력 오디오에 잡음이 발생하는 과정을 나타낸다. 제 1 뱅크에서 오디오 신호가 출력되는 동안 제 2 프레임의 복호화 과정이 진행된다. 만약 제 2프레임의 복호화 과정이 끝나기 전에 제 1 뱅크에 있던 신호가 모두 출력되면 제 2프레임의 복호화된 신호가 제 2뱅크에 저장되는 동시에 상기 제 2 뱅크에 저장된 PCM 신호가 출력된다. 따라서, 기존에 있던 신호와 새로 저장되는 신호사이의 불일치에 의해 잡음이 발생되고, 이후 동일한 과정으로 잡음의 발생 과정이 반복된다.
도 4에서는 나타내는 잡음 발생과정은 다음과 같다. 제 n프레임의 복호화된 신호가 제 1 뱅크에 저장되고 상기 저장된 PCM 신호가 출력되면, 상기 신호의 출력 시작과 동시에 제 n+1프레임의 복호화과정이 진행된다. 만약 제 n+1프레임의 복호화과정이 뱅크의 신호출력과 관계없이 계속된다면, 그 후에 제 2 뱅크와 제 1 뱅크에 저장된 PCM 신호는 갱신되지 않고 출력되어 반복적인 오디오 신호가 출력되게 된다.
따라서, 현재 지상파 DMB의 오디오 복호화에 사용하는 BSAC(Bit Sliced Arithmetic Coding) 복호화 방법 등은 복호화 과정에서 오디오 잡음이 발생할 수도 있고 심한 경우 복호화를 더 이상 진행할 수 없는 경우가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 그 이외의 방식에서도 미리 오디오 에러를 검출하여 상기 에러를 은닉하지 않으면 오디오 신호에 포함된 오디오 에러가 그대로 표출되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다른 에러 검출 방법이 없는 복호화 방식에서 미리 에러를 검출하고 이를 피해 수신된 오디오를 표출하는 오디오 표출 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 부호화된 오디오 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부로부터 수신 오디오 신호를 입력받아 상기 신호를 프레임 단위로 복호화하는 복호화부; 상기 복호화부가 하나의 프레임을 복호화하는 시간을 확인하여 복호화 에러 발생 여부를 판단하는 에러 검출기; 상기 에러 검출기에서 복호화 에러가 판단되지 않은 경우 상기 복호화부로부터 복호화된 PCM 신호를 입력받 고, 상기 PCM 신호를 하나의 프레임 단위로 저장하는 PCM 신호 저장부; 상기 PCM 신호 저장부에 저장된 PCM 신호의 가청 범위의 오디오 신호로 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 오디오 출력 장치는 DMB 수신기내에 구비되어 DMB 수신 오디오 신호를 출력하는 장치인 것이 바람직하며, 상기 복호화기의 복호화 방법은 SAC 복호화 방법인 것이 바람직하다. 또한 상기 에러검출기는 DSP(Digital Signal Processor)나 MPU(Micro Processor Unit)일 수도 있으며 별도의 장치일 수도 있다.
또한, 본 발명은 (a) 오디오 출력 장치의 에러 판단 신호를 초기화하는 단계; (b) 프레임 단위로 부호화된 오디오 신호를 PCM 신호로 복호화 하는 단계; (c) 하나의 프레임 단위의 오디오 신호를 정상적으로 복호화하는 시간내에 상기 복호화 단계가 종료되는지 확인하고, 그 결과 정상시간내에 종료되었으면 에러 판단 신호를 변경하는 단계; (d) 상기 에러 판단 신호가 변경되었는지 판단하는 단계; (e) 상기 판단 결과 에러 판단 신호가 변경된 경우 상기 복호화된 프레임 단위의 PCM 신호를 PCM 신호 저장부에 저장하는 단계; 및 (e) 상기 저장단계가 완료되면 상기 저장부에 저장된 신호를 오디오 신호로 출력하는 동시에 (a) 단계로 되돌아 가는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) 오디오 출력 장치의 에러 판단 신호를 초기화하는 단계; (b) 프레임 단위로 부호화된 오디오 신호를 PCM 신호로 복호화 하는 단계; (c) 하나의 프레임 단위의 오디오 신호를 정상적으로 복호화하는 시간내에 상기 복호화 단계가 종료되는지 확인하고, 그 결과 정상시간내에 종료되었으면 에러 판단 신호 를 변경하는 단계; (d) 상기 에러 판단 신호가 변경되었는지 판단하는 단계; (e) 상기 판단 결과 에러 판단 신호가 변경되지 않은 경우 에러를 은닉하고 오디오 신호를 출력하는 동시에 (a)단계로 되돌아 가는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 방법을 제공한다.
상기의 에러 판단 신호는 레지스터나 임시 저장부에 저장되는 값으로, 소정의 값으로 초기화고 상기 값을 변경하여 저장할 수 있다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5에 나타난 본 발명에 의한 오디오 출력 장치의 일 실시예는 수신부(100), 오디오 신호를 복호화 하는 복호화부(200), 복호화 된 오디오을 저장하는 PCM(Pulse code modulation) 신호 저장부(300), 저장된 PCM신호를 샘플링 주파수에 맞게 출력시켜주는 출력부(400), 및 상기 복호화부가 하나의 프레임을 복호화하는 시간을 확인하여 복호화 에러 발생 여부를 판단하는 에러 검출기(500)를 포함한다. 상기 에러 검출기(500)가 오디오 에러를 판단하는 과정은 다음과 같다.
먼저 복호화 시작시에 에러 판단 신호를 소정의 값으로 초기화시킨다. 복호화될 신호 중 어느 한 프레임에 에러가 포함된 경우 복호화기(200)는 상기 프레임을 정상적인 복호화 시간내에 복호화할 수 없다. 따라서, 상기 에러 검출기(500)는 복호화기(200)가 프레임 단위로 오디오 신호의 복호화를 완료해야 하는 시간에 에러 판단 신호를 확인하고, 상기 에러 판단 신호의 변화가 없으면 복호화중 에러가 발생한 것으로 판단한다.
도 6 및 도 7를 참조하여, 본 발명에 의한 오디오 출력 장치 및 방법의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 6를 참조하여 본 발명에 따라 에러가 포함되지 않은 정상적인 오디오 신호를 출력하는 과정을 설명한다.
먼저 에러 판단 신호를 초기화시킨다. 복호화기(200)가 제 1 프레임의 복호화작업을 종료하면 상기 복호화된 신호를 제 1 뱅크에 저장하고, 에러 판단 신호를 소정의 값으로 변경시킨다. 제 1 뱅크에 상기 복호화 신호의 저장이 완료되면 에러 검출기는 에러 판단 신호를 확인한다. 확인 결과 상기의 신호 값이 초기값과 다른 신호로 변경되었으면 제 1 뱅크에 저장된 신호가 출력된다. 동시에 에러검출기는 에러 판단 신호를 다시 초기화시키고, 복호화기는 제 2프레임의 신호를 복호화하기 시작한다.
복호화기가 제 2 프레임의 복호화 작업을 종료하면 상기 복호화된 신호를 제 2 뱅크에 저장하고, 에러 판단 신호를 소정의 값으로 변경시킨다. 제 2뱅크에 상기 복호화 신호의 저장이 완료되면 에러 검출기가 에러 판단 신호를 확인하고 상기의 신호 값이 변경되었으면 제 2뱅크에 저장된 신호가 출력된다. 동시에 에러검출기는 에러 판단 신호는를 초기화시키고, 복호화기는 제 3프레임의 신호를 복호화하기 시작한다. 이후 정상적인 오디오 신호에 대해서 상기 과정이 반복되어 오디오 출력이 진행된다.
도 7은 오디오 스트림에 에러가 포함된 경우 오디오 신호를 출력하는 과정을 나타낸다. 도 7은 오디오 스트림 신호 중 제 2 프레임에 에러가 포함된 경우 본 발 명에 따른 오디오 출력 장치 및 방법의 일실시예에 의한 복호화 과정을 나타낸 것이다.
에러 판단 신호가 초기화된 상태에서 복호화기가 정상적인 시간내에 제 2 프레임의 복호화 작업을 종료하지 못하면 상기 에러 판단 신호의 값은 변하지 않는다. 따라서, 제 1 뱅크에 저장된 신호의 출력이 끝난 후 에러가 포함된 프레임의 오디오 신호는 묵음으로 처리되는 등 소정의 에러 은닉 방법에 의해 출력된다. 그리고, 제 3프레임의 복호화 과정이 진행된다.
본 발명에 의한 오디오 출력 장치 및 방법은 일정단위의 프레임으로 오디오 신호를 디코딩하는 모든 오디오 출력 장치 및 방법에 적용될 수 있고, 특히 DMB 수신기에서 복호화 방법으로 BSAC 복호화 방법을 사용하는 장치에 적용될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 오디오 출력 장치 및 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 오디오 출력 장치 및 방법에 의하면 수신 오디오 스트림에서 효과적으로 에러를 검출할 수 있고, 그 에러로 인한 잡음 발생을 줄일 수 있다. 특히 DMB 수신기의 BSAC 오디오 복호화 방법은 CRC등의 에러 검출 방법을 사용하지 않고, DMB 수신기는 다양한 수신환경에서 에러에 노출되기 때문에 본 발명에 의한 오디오 출력 장치 및 방법에 의하면 상기 수신기는 에러에 강인한 특성을 가질 수 있다.

Claims (8)

  1. 부호화된 오디오 신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신부로부터 BSAC(Bit Sliced Arithmetic Coding)로 부호화된 오디오 신호를 입력받아 상기 신호를 프레임 단위로 복호화하는 복호화부;
    상기 복호화부가 하나의 프레임을 복호화하는 시간을 확인하여 복호화 에러 발생 여부를 판단하는 에러 검출기;
    상기 에러 검출기에서 복호화 에러가 판단되지 않은 경우 상기 복호화부로부터 복호화된 PCM(Pulse code modulation) 신호를 입력받고, 상기 PCM 신호를 하나의 프레임 단위로 저장하는 PCM 신호 저장부; 및
    상기 PCM 신호 저장부에 저장된 PCM 신호의 가청 범위의 오디오 신호로 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 한 프레임을 복호화하는 시간은, 1024 샘플을 상기 오디오 출력 장치의 샘플링 주파수로 나눈 시간인 오디오 출력 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 오디오 출력 장치는 DMB 수신기내에 구비되어 DMB 수신 오디오 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 에러 검출기는 DSP(Digital Signal Processor)나 MPU(Micro Processor Unit)중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 오디오 출력 장치.
  5. (a) 오디오 출력 장치의 에러 판단 신호를 초기화하는 단계;
    (b) BSAC((Bit Sliced Arithmetic Coding)에 따라 프레임 단위로 부호화된 오디오 신호를 PCM 신호로 복호화 하는 단계;
    (c) 하나의 프레임 단위의 오디오 신호를 정상적으로 복호화하는 시간내에 상기 복호화 단계가 종료되는지 확인하고, 그 결과 정상시간내에 종료되었으면 에러 판단 신호를 변경하는 단계;
    (d) 상기 에러 판단 신호가 변경되었는지 판단하는 단계;
    (e) 상기 판단 결과 에러 판단 신호가 변경된 경우 상기 복호화된 프레임 단위의 PCM 신호를 PCM 신호 저장부에 저장하는 단계; 및
    (e) 상기 저장단계가 완료되면 상기 저장부에 저장된 신호를 오디오 신호로 출력하는 동시에 (a) 단계로 되돌아 가는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 한 프레임을 복호화하는 시간은, 1024 샘플을 상기 오디오 출력 장치의 샘플링 주파수로 나눈 시간인 오디오 출력 방법.
  7. (a) 오디오 출력 장치의 에러 판단 신호를 초기화하는 단계;
    (b) BSAC((Bit Sliced Arithmetic Coding)에 따라 프레임 단위로 부호화된 오디오 신호를 PCM 신호로 복호화 하는 단계;
    (c) 하나의 프레임 단위의 오디오 신호를 정상적으로 복호화하는 시간내에 상기 복호화 단계가 종료되는지 확인하고, 그 결과 정상시간내에 종료되었으면 에러 판단 신호를 변경하는 단계;
    (d) 상기 에러 판단 신호가 변경되었는지 판단하는 단계;
    (e) 상기 판단 결과 에러 판단 신호가 변경되지 않은 경우 에러를 은닉하고 오디오 신호를 출력하는 동시에 (a)단계로 되돌아 가는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 한 프레임을 복호화하는 시간은, 1024 샘플을 상기 오디오 출력 장치의 샘플링 주파수로 나눈 시간인 오디오 출력 방법.
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