KR100740807B1 - Method for obtaining spatial cues in Spatial Audio Coding - Google Patents

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서정일
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본 발명은 공간정보기반 오디오 부호화(SAC: Spatial Audio Coding) 방식을 이용한 멀티채널 오디오 신호의 부호화 및 복호화하는 과정에서 부가정보로 사용되는 공간정보 (spatial cue)를 추출 및 적용하는 방법에 관한 것이다. The present invention is a spatial information-based audio coding: relates to a method for extracting and applying (SAC Spatial Audio Coding) spatial information (spatial cue) which is used as additional information in the process of encoding and decoding a multi-channel audio signal using a method. 본 발명의 일특징에 따르면, 멀티채널 오디오 신호의 공간정보 오디오 부호화시에 각 서브밴드별 공간 정보를 추출하는 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, a method is provided for extracting each sub-band by the spatial information to the spatial information when the audio coding of multi-channel audio signal. 상기 공간정보 추출 방법은, 좌우 비대칭적이고 동일한 최대치를 지니며 이웃한 창함수와 중첩되는 부분에서 그 합이 일정 상수로 표현되도록 서브밴드별 창함수를 선정하는 단계와, 상기 선정된 창함수를 이용하여 공간정보를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The spatial information extracting method, the left and right that the sum using a window function; and the selection to select the sub-band by a window function to be represented by a certain constant in the portion that is asymmetric and superposed with the window function neighboring said Genie the same maximum value and it characterized by including the step of extracting spatial information. 일실시예에서, 상기 공간 정보는 채널간 에너지비(Inter-Channel Level Difference: ICLD)이다. In one embodiment, the spatial information, the inter-channel energy ratio: I (Inter-Channel Level Difference ICLD).
공간정보 기반 오디오 부호화(spatial audio coding:SAC), ICLD(Inter Channel Level Difference) A spatial information-based audio coding (spatial audio coding: SAC), (Inter Channel Level Difference) ICLD

Description

공간정보기반 오디오 부호화에서의 공간정보 추출 방법{Method for obtaining spatial cues in Spatial Audio Coding} A spatial information extracting method in the spatial information based audio encoding {Method for obtaining spatial cues in Spatial Audio Coding}

도 1은 본 발명이 적용되는 일반적인 SAC 코딩 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a typical SAC coding system to which the present invention is applied.

도 2는 본 발명에 따라 공간 정보의 추출 및 적용에 이용되는 창 함수의 일실시예를 도시한다. Figure 2 illustrates one embodiment of a window function used for the extraction and application of the spatial information in accordance with the present invention.

본 발명은 공간정보기반 오디오 부호화(Spatial Audio Coding: SAC) 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 공간정보기반 오디오 부호화시에 이용되는 공간 정보 추출 방법에 관한 것이다. The present invention is a spatial information-based audio coding: relates to (Spatial Audio Coding SAC) method, particularly to a spatial information extracting method which is used during the spatial information-based audio coding.

최근에 소개된 SAC 기술은 멀티채널 신호나 여러 독립된 신호를 다운믹스된 모노 또는 스테레오 신호와 공간정보로 표현 전송 및 복원하는 기술로서, 낮은 비트율에서도 고품질의 멀티채널 신호를 전송할 수 있는 기술이다. Recently introduced the SAC technique is a technique in which a technique for representing transmitting and restoring the multi-channel signal and the number of independent signals to the mono or stereo down-mix signal and spatial information, the low bit rate to transfer a high-quality multi-channel signal. SAC 기술의 핵심은 멀티채널 신호를 서브밴드별로 분석하여 각 밴드별 공간정보를 추정하고 이것과 다운믹스된 신호로부터 다채널 원 신호를 복원한다는 것이다. The core of the SAC technique is that the estimate for each band by the spatial information by analyzing the multi-channel signal for each sub-band, and then restore the original channel signal from the down-mixed signals with it. 따라서, 공간정보는 원래 신호를 복원하는데 중요한 요소로서, SAC의 재생 오디오 신호의 음질을 좌우하는 큰 요인이 된다. Thus, the spatial information is an important factor in restoring the original signal, it is a big factor that influences the quality of the reproduced audio signal of the SAC. 대표적인 SAC 기술로서, 바이노럴 큐 코딩(Binaural Cue Coding: BCC)이 최근에 소개되었으며, 이는 채널간 에너지비(Inter-Channel Level Difference: ICLD), 채널간 시간 지연(Inter Channel Time Difference: ICTD) 및 채널간 코히런스(Inter Channel Coherence: ICC) 및 가상음원 위치정보(Virtual Source Location Information)를 공간정보로 이용한다. As a typical SAC technology, binaural cue coding (Binaural Cue Coding: BCC) has been introduced in recent years, this inter-channel energy ratio (Inter-Channel Level Difference: ICLD), inter-channel time delay (Inter Channel Time Difference: ICTD) and inter-channel coherence (inter channel coherence: ICC) and utilizes a virtual sound source position information (virtual source location information) with the spatial information. ICLD는 원 신호의 주파수 정보를 복원하는데 가장 중요한 공간정보이다. ICLD are the most important spatial information to recover the frequency information of the original signal. 각 공간 정보는 다운믹스된 신호의 서브밴드별로 적용하게 되는데, 각 서브밴드마다 각각 하나의 공간정보가 대표적으로 적용됨에 따라 밴드 내 혹은 밴드 경계에서 주파수 왜곡이 발생하게 된다. Each spatial information is down there is applied for each subband of the mixed signal, each is each sub-band, each one of the spatial frequency distortion in a band or bands in accordance with the exemplary boundary applied to. 따라서, 이러한 왜곡현상을 방지하기 위한 공간정보의 평탄화(smoothing)가 필요하다. Thus, the flattening (smoothing) of the spatial information to prevent such distortion are required.

따라서, 본 발명은 공간정보기반 오디오 부호화 방식에서 공간 정보를 추출 및 적용시에, 창 함수를 이용한 공간정보의 평탄화를 제공함으로써 복원되는 신호의 주파수 왜곡 및 불연속성을 최소화하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to minimize the frequency distortions and discontinuities of the signal to be restored by providing a spatial information-based audio coding method of planarizing a spatial information using, a window function from the extraction and application of the spatial information.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일특징에 따르면, 멀티채널 오디오 신호의 공간정보 오디오 부호화시에 각 서브밴드별 공간 정보를 추출하는 방법이 제공된다. In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a method is provided for extracting each sub-band by the spatial information to the spatial information when the audio coding of multi-channel audio signal. 상기 공간정보 추출 방법은, 좌우 비대칭적이고 동일한 최대치를 지니며 이웃한 창함수와 중첩되는 부분에서 그 합이 일정 상수로 표현되도록 서브밴드별 창함수를 선정하는 단계와, 상기 선정된 창함수를 이용하여 공간정보를 추출 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The spatial information extracting method, the left and right that the sum using a window function; and the selection to select the sub-band by a window function to be represented by a certain constant in the portion that is asymmetric and superposed with the window function neighboring said Genie the same maximum value and it characterized by including the step of extracting spatial information. 일실시예에서, 상기 공간 정보는 채널간 에너지비(Inter-Channel Level Difference: ICLD), 채널간 시간 지연(Inter Channel Time Difference: ICTD) 및 채널간 코히런스(Inter Channel Coherence: ICC) 및 가상음원 위치정보(Virtual Source Location Information)를 포함한다. In one embodiment, the spatial information, the inter-channel energy ratio (Inter-Channel Level Difference: ICLD), inter-channel time delay (Inter Channel Time Difference: ICTD) and inter-channel coherence (Inter Channel Coherence: ICC), and virtual sound sources and a location information (Virtual Source location information).

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전술한 공간 정보 추출 방법을 수행하여 추출된 공간 정보를 이용하여 다운믹스 신호로부터 원래의 멀티채널 신호를 복원하는 방법이 제공된다. In accordance with another feature of the invention, a method for restoring the original multi-channel signal is provided from the downmix signal by using the extracted spatial information to perform a spatial information extracting method described above. 상기 복원 방법은, 상기 공간 정보를 이용하여 각 채널 신호의 서브밴드별 이득값을 구하는 단계와, 상기 이득값을 상기 다운믹스 신호에 적용하여 서브밴드별 각 채널 신호를 복원하는 단계를 포함한다. The restoration method includes the step of applying to the method to obtain the sub-band-specific gain values ​​for each channel signal using the spatial information, down-mix signal with the said gain restore each channel signal per sub-band.

이하에서는 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 실시예들과 관련하여 예시적으로 상세히 설명하겠다. Hereinafter will be described in detail by way of example in conjunction with the embodiment shown in the attached drawings of the invention. 그러나, 이하의 상세한 설명은 단지 예시적인 목적으로 제공되는 것이며 본 발명의 개념을 임의의 특정된 물리적 구성에 한정하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. However, the following description are provided for illustrative purposes only to be construed as limiting the inventive concept to any particular physical configuration will not.

도 1은 본 발명이 적용되는 SAC 코딩 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the SAC coding system to which the present invention is applied to the block. 도 1에 도시된 바와 같이, SAC 부호화기(110)측의 다운믹스부(110)는 입력된 멀티채널 신호들을 다운믹스된 (모노/스테레오) 신호로 변환하고, 분석부(120)는 입력된 멀티채널 신호들로부터 서브밴드별 공간정보를 추출한다. As shown in Figure 1, SAC encoder 110 side of a down-mix unit 110 of the conversion of the input multi-channel signal into a down-mixed (mono / stereo) signal and analyzing unit 120 is inputted multi and it extracts the subbands by the spatial information from the channel signals. 다운믹스된 신호 및 공간 정보를 수신하는 SAC 복호화기(120)측의 합성부(121)는 수신된 다 운믹스 신호와 공간정보를 이용하여 멀티채널 신호를 각 서브밴드 별로 합성 및 재생한다. The downmix signal and the SAC decoder 120, combining section 121 of the side that receives the spatial information is received by the operating-mix signal and the spatial information to synthesize and reproduce a multichannel signal for each subband.

구체적으로, 분석부(120)는 공간 정보를 추출하는 과정에서 본 발명에서 제안하는 서브밴드별 창함수(window function)를 이용한다. Specifically, the analyzing unit 120 is used in a sub-band by a window function (window function) proposed by the present invention in the process of extracting spatial information. 도 2는 본 발명에 따라 공간 정보의 추출 및 적용에 이용되는 창 함수(H b [k], 여기서, b는 서브밴드 인덱스를 k는 주파수 빈 인덱스를 나타냄)의 일실시예를 도시한다. Figure 2 is a window function that is used to extract and apply the spatial information in accordance with the present invention illustrating one embodiment of a (where H b [k],, b k is the subband index represents a frequency bin index). 도시된 창 함수는 삼각창 함수의 일예이다. The window function shown is an example of a triangular window function. 본 발명에 따라 공간정보 추출에 이용되는 창함수의 조건은 좌우 비대칭적이고 이웃한 창함수와 중첩(overlap)되는 구간에서 그 합이 상수가 되며 각각의 창함수의 최대치(h i )가 동일하도록 선정된다. Conditions of the window function to be used in the spatial information extracted in accordance with the present invention are asymmetrical and the neighboring window function and the overlap (overlap) the sum is a constant in the interval is selected to have the same maximum values (h i) of the respective window function, do. 각 창 함수의 최대치 h i 는 각 서브밴드의 중간지점에서 산출된다. The maximum value of each window function h i is calculated from the mid-point of each sub-band. 예를 들어, 도 2에서와 같이 임의의 인접한 서브밴드 b와 b+1의 경계를 A b , A b+1 라고 정의할 때 창 함수의 최대치 h i 를 산출하는 주파수 f i 는 수학식 1과 같이 표현한다. For example, the frequency of calculating the arbitrary adjoining boundaries of the sub-bands b and b + 1, A b, A b a maximum value of the window function, when defined as a + 1, h i, as shown in the 2 f i is equation (1) and appear like.

Figure 112004063094707-pat00001

여기서, A b 는 서브밴드 b의 경계를 나타낸다. Here, A b represents a boundary of the sub-band b.

공간정보 추출에 적용되는 창함수가 삼각 창함수일 경우에, H b [k](0≤k≤512)는 수학식 2로부터 구할 수 있다. The spatial information when the window function to be applied to extract a function window Erlenmeyer, H b [k] (0≤k≤512 ) can be obtained from the equation (2).

Figure 112007018019796-pat00015

부호화기의 분석부(112)는 상기 수학식 2를 통해 구한 창함수(H b [k])를 이용하여 공간정보인 ICLD값(ΔL c,b )을 하기 수학식에 따라 추출할 수 있다. Analysis unit 112 of the encoder is an ICLD value (ΔL c, b) in the spatial information using a window function (H b [k]) obtained through the equation (2) can be extracted according to the following equation. 본 발명에 따라 선정된 창함수를 이용하여 추출된 ICLD는 이웃한 서브밴드와 중첩 추정되어 평탄화됨으로써 주파수 왜곡 및 불연속성을 최소화할 수 있다. ICLD extracted by using the window function chosen according to the invention it is estimated overlap the adjacent sub-bands can be flattened by being minimal distortion and frequency discontinuities.

Figure 112004063094707-pat00003

Figure 112004063094707-pat00004

여기서, 서브밴드 b의 평균에너지 P c,b (1≤c≤C: 총 채널수)는 하기 수학식 4로부터 구하고, ref는 기준 채널 인덱스를 나타낸다. Here, the average energy P c, b of the sub-bands b (1≤c≤C: total number of channels) is obtained from Equation 4, ref denotes a reference channel index.

Figure 112004063094707-pat00005

여기서, S c [k]는 각 채널 신호의 DFT 값이다. Here, S c [k] is a DFT value for each channel signal.

한편, 복호화기의 합성부(121)는 상기 분석부(112)로부터 전송된 ICLD 정보를 이용하여 각 채널의 서브밴드별로 이득(gain)을 구하고 이를 다운믹스된 신호에 적용함으로써 각 채널 신호를 복원한다. On the other hand, the synthesis unit 121 of the decoder may restore each channel signal by applying to the downmix signal it obtains the gain (gain) for each subband of each channel using the ICLD information transmitted from the analyzer (112) do. ICLD로부터 구한 각 채널의 이득값을 F c,b 라 할 때, 수학식 5로부터 서브밴드별 각 채널 신호를 복원할 수 있다. When the gain value for each channel derived from the ICLD F c, d b, it is possible to restore the signal of each channel by sub-band from the equation (5).

Figure 112004063094707-pat00006

여기서 here

Figure 112004063094707-pat00007
는 c채널의 주파수 영역 신호이다. Is the frequency-domain signals of the c-channel.

본 발명에 따라 창함수를 이용하여 공간정보를 추출함으로써, 재생된 오디오 신호의 주파수 왜곡을 최소화시키고 서브밴드 경계의 불연속성 특징을 완화하여 보다 좋은 음질의 오디오 재생 신호를 얻을 수 있다. By extracting spatial information based on a window function according to the present invention, it is possible to obtain audio reproduction signals of a better quality with a minimum of frequency distortion in the reproduced audio signal to mitigate the discontinuity characteristics of the subband boundary. 본 발명을 통하여 SAC에 사용되는 공간정보 정보의 신뢰도를 높임으로써 보다 나은 음질을 기대할 수 있으며 이는 SAC 기술의 상용화를 앞당길 수 있을 것이다. We can expect a better sound quality as through the present invention increase the reliability of the spatial information used in the SAC, which will expedite the commercialization of the SAC technology.

Claims (5)

  1. 멀티채널 오디오 신호의 공간정보 오디오 부호화시에 각 서브밴드별 공간 정보를 추출하는 방법에 있어서, When the audio encoding spatial information of the multi-channel audio signal according to a method for extracting each sub-band-specific space information,
    좌우 비대칭적이고 동일한 최대치를 지니며 이웃한 창함수와 중첩되는 부분에서 그 합이 일정 상수로 표현되도록 서브밴드별 창함수를 선정하는 단계와, Asymmetric and the steps of the sum is selected for the subband by a window function to be represented by a predetermined constant from said part Genie the same maximum overlapping with the neighboring window function, and
    상기 선정된 창함수를 이용하여 공간정보를 추출하는 단계 Extracting spatial information using the selected window function
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보 추출 방법. A spatial information extracting method comprising: a.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공간 정보는, 채널간 에너지비(Inter-Channel Level Difference: ICLD, 채널간 지연시간(Inter-Channel Time Difference: ICTD)이나, 채널간 코히런스(Inter-Channel Coherence: ICC) 및 가상음원 위치정보(Virtual Source Location Information)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공간정보 추출 방법. The method of claim 1, wherein the spatial information, the inter-channel energy ratio (Inter-Channel Level Difference: ICLD, channel-to-channel delay time (Inter-Channel Time Difference: ICTD) or inter-channel coherence (Inter-Channel Coherence: ICC ), and virtual source location information (spatial information extracting and wherein is selected from the group comprising a virtual source location information).
  3. 제1항에 있어서, 상기 창함수는 하기 수학식 6에 근거하여 선정되는 것을 특징으로 하는 공간정보 추출방법. The method of claim 1, wherein the window function to extract spatial information characterized in that the selection on the basis of the equation (6).
    Figure 112007018019796-pat00016
    여기서, b는 서브밴드 인덱스, k는 빈 인덱스, f b 는 서브밴드 b에 적용될 창함수의 최대치를 산출하는 주파수를 나타냄. Here, b is a subband index, k is the bin index, b f denotes the frequency for calculating the maximum value of the window function to be applied to the subband b.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공간정보를 추출하는 단계는 하기 수학식 7에 근거하여 이루어지는 공간정보 추출방법. The method of claim 3, wherein the step of extracting the spatial information to spatial information extracting method comprising, based on equation (7).
    Figure 112004063094707-pat00009
    Figure 112004063094707-pat00010
    여기서, P c,b (1≤c≤C: 총 채널수)는 Here, P c, b (1≤c≤C: the total number of channels)
    Figure 112004063094707-pat00011
    (S c [k]는 각 채널 신호의 DFT 값임)에 의해 계산되고, ref는 기준채널을 나타냄. Is calculated by (S c [k] is a DFT ¹ for each channel signal), ref denotes a reference channel.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하여 추출된 공간 정보를 이용하여 다운믹스 신호로부터 원래의 멀티채널 신호를 복원하는 방법에 있어서, The method of claim 1 to claim 4. Compounds of any one way to restore the original multi-channel signal from a downmix signal using the spatial information extracted by performing a method according to wherein
    상기 공간 정보를 이용하여 각 채널 신호의 서브밴드별 이득값을 구하는 단계와, And obtaining a sub-band-specific gain values ​​for each channel signal using the spatial information,
    상기 이득값을 상기 다운믹스 신호에 적용하여 서브밴드별 각 채널 신호를 복원하는 단계를 포함하고, 상기 복원 단계는 하기 수학식 8에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티채널 신호 복원방법. The decompressing step is how to restore the multi-channel signal, characterized in that made in accordance with the equation (8) by applying the gain to the down-mix signal comprises the step of reconstructing each channel signal by subband.
    Figure 112004063094707-pat00012
    여기서, here,
    Figure 112004063094707-pat00013
    는 c채널의 주파수 영역 신호임. Im is a frequency domain signal of channel c.
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