KR100943214B1 - 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치 및 그 방법 - Google Patents

프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 오디오 복호화 장치(디코더)의 각각의 기능 블록 간(예를 들면, 비트스트림 파서와 필터뱅크, 필터뱅크와 PCM 데이터 버퍼 등)에 독립적인 제어 프로토콜을 이용하여 데이터 전달을 수행함으로써, 모든 기능 블록들이 거의 동시에(Concurrently) 동작하게 되고, 이로 인하여 하드웨어 자원을 매우 효율적으로 사용할 수 있으며 또한 오디오 복호화 장치의 동작 주파수를 낮출 수 있어 전력 소비량을 절감시킬 수 있는, 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치에 있어서, 입력 오디오 신호를 파싱하여 저장하며, 제1제어신호에 의거하여 상기 파싱된 오디오 신호를 출력하는 파싱 수단과, 상기 파싱된 오디오 신호를 수신하여 서브밴드 샘플 데이터를 생성하여 출력하는 서브밴드 샘플 데이터 생성 수단과, 상기 서브밴드 샘플 데이터를 저장하며, 제2제어신호에 의거하여 상기 저장된 서브밴드 샘플 데이터를 출력하며, 상기 서브밴드 샘플 데이터 출력 시 상기 파싱된 오디오 신호의 출력을 요구하는 상기 제1제어신호를 생성하는 필터 버퍼 수단과, 상기 필터 버퍼 수단으로부터 출력된 상기 서브밴드 샘플 데이터를 PCM 데이터로 변환하는 필터 코어 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 오디오 복호화 장치 등에 이용됨.
Figure R1020070055466
오디오 디코더, 프로세스 간 통신, 블록 간 통신, 서브밴드 샘플 데이터, PCM 데이터

Description

프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUDIO DECODING USING INTER-PROCESS COMMUNICATION}
도 1은 본 발명에 따른 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치의 일실시예 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 오디오 복호화 장치에서의 각 기능블록 간의 신호처리 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 3은 MPEG1-계층2의 비트 스트림의 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 필터 뱅크의 동작에 대한 상태 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
10: 오디오 복호화 장치 11: 비트스트림 버퍼
12: 비트스트림 파서 13: 서브밴드샘플데이터 생성부
14: 필터 뱅크(PCM데이터 생성부) 141: 필터 버퍼
142: 필터 코어 15: PCM 데이터 버퍼
16: 코덱 인터페이스부 20: 코덱(CODEC)
본 발명은 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오디오 복호화 장치(디코더)의 각각의 기능 블록 간에 독립적인 제어 프로토콜을 이용하여 데이터 전달을 수행함으로써, 모든 기능 블록들이 거의 동시에(Concurrently) 동작하게 되고, 이로 인하여 하드웨어 자원을 매우 효율적으로 사용할 수 있으며 또한 오디오 복호화 장치의 동작 주파수를 낮출 수 있어 전력 소비량을 절감시킬 수 있는, 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
오디오 복호화 장치(Audio Decoder)는, 일반적으로, 오디오 비트 스트림의 구조를 파악하고 해석하여 그 오디오 비트 스트림에서 서브밴드 샘플(Sub Band Sample)을 구성하기 위한 데이터를 추출하는 역할을 수행하는 '비트스트림 파서'(Parser), 서브밴드 샘플(Sub Band Sample)에 대한 역 양자화를 수행하는 '역 양자화기'(De-Quantizer), 스케일 팩터(Scale Factor)에 대한 역 정규화를 수행하는 '역 정규화기'(De-Normalizer), 서브밴드 샘플 데이터를 이용하여 PCM 데이터를 생성하는 '필터 뱅크'(Filter bank) 등으로 구성된다.
그리고, 오디오 복호화 장치(Audio Decoder)는 완전한 복호화 장치의 기능을 위해서, 재구성(Reconstruction)된 PCM 데이터를 CODEC(DAC: Digial to Analog Converter) 칩과 연결해주는 '코덱 인터페이스부'(Codec Interface Block), 디코딩 을 위한 외부로부터 입력되는 오디오 비트 스트림을 버퍼링하는 '비트스트림 버퍼'(Bit-Stream Buffer), 디코딩된 PCM 데이터를 저장하는 'PCM 데이터 버퍼' 등과 같은 기능블록들을 부가적으로 포함한다.
오디오 인코더는 24ms 또는 8ms 등의 실시간 동안 소리를 내기 위한 데이터들을 한 개의 오디오 프레임(Audio Frame) 단위로 모으고, 이러한 오디오 프레임(Audio Frame)을 반복적으로 인코딩(Encoding)하는 것이고, 오디오 복호화 장치는 이러한 오디오 프레임(Audio Frame) 단위로 반복하여 디코딩하게 된다.
정리하면, 종래의 오디오 복호화 장치에서는 한 개의 오디오 프레임(Audio Frame)에 대해, 비트스트림 버퍼(Bit-Stream Buffer), 비트스트림 파서(Bit-Stream Parser), 역 양자화기(De-Quantizer), 역 정규화기(De-Normalizer), 필터 뱅크(Filter Bank), PCM 데이터 버퍼(PCM Data Buffer), 코덱 인터페이스부(Codec Serial Interface Block) 등의 기능 블록들이 '순차적으로' 동작했다.
이때, 디코딩하는 오디오 스트림의 종류에 따라서 PNS(Perceptual Noise Shaping), 호프만 디코더(Huffman Decoder) 등과 같은 부가적인 툴(Tool)이 더 필요할 수도 있음은 물론이다.
상기와 같은 구성을 가지는 종래의 오디오 복호화 장치(Audio Decoder)에서는 별도의 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor)를 사용하여 전반적인 복호화 과정을 제어하는데, 이때에는 DSP의 소프트웨어 특성상 위에서 언급한 각각의 기능 블록들이 '순차적 흐름'(Sequential Flow)으로 동작을 진행함으로써 '고성능 DSP'를 사용하거나 DSP에 처리속도의 증가를 위한 '가속모듈'의 추가 등이 요구되고 있으며, 이로 인하여 오디오 복호화 장치의 소형화 및 저비용 구현이 곤란하고 또한 소모 전력도 상당하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 오디오 복호화 장치(디코더)의 각각의 기능 블록 간(예를 들면, 비트스트림 파서와 필터뱅크, 필터뱅크와 PCM 데이터 버퍼 등)에 독립적인 제어 프로토콜을 이용하여 데이터 전달을 수행함으로써, 모든 기능 블록들이 거의 동시에(Concurrently) 동작하게 되고, 이로 인하여 하드웨어 자원을 매우 효율적으로 사용할 수 있으며 또한 오디오 복호화 장치의 동작 주파수를 낮출 수 있어 전력 소비량을 절감시킬 수 있는, 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치에 있어서, 입력 오디오 신호를 파싱하여 저장하며, 제1제어신호에 의거하여 상기 파싱된 오디오 신호를 출력하는 파싱 수단과, 상기 파싱된 오디오 신호를 수신하여 서브밴드 샘플 데이터를 생성하여 출력하는 서브밴드 샘플 데이터 생성 수단과, 상기 서브밴드 샘플 데이터를 저장하며, 제2제어신호에 의거하여 상기 저장된 서브밴드 샘플 데이터를 출력하며, 상기 서브밴드 샘플 데이터 출력 시 상기 파싱된 오디오 신호의 출력을 요구하는 상기 제1제어신호를 생성하는 필터 버퍼 수단과, 상기 필터 버퍼 수단으로부터 출력된 상기 서브밴드 샘플 데이터를 PCM 데이터로 변환하는 필터 코어 수단을 포함한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 방법에 있어서, 입력 오디오 신호를 파싱하여 저장하는 파싱 수단이 제1제어신호에 의거하여 상기 파싱된 오디오 신호를 출력하는 파싱 과정과, 서브밴드 샘플 데이터 생성 수단이 상기 파싱된 오디오 신호를 수신하여 서브밴드 샘플 데이터를 생성하여 출력하는 서브밴드 샘플 데이터 생성 과정과, 상기 서브밴드 샘플 데이터를 저장하며, 상기 서브밴드 샘플 데이터 출력 시 상기 파싱된 오디오 신호의 출력을 요구하는 상기 제1제어신호를 생성하는 필터 버퍼 수단이 제2제어신호에 의거하여 상기 저장된 서브밴드 샘플 데이터를 출력하는 과정과, 필터 코어 수단이 상기 필터 버퍼 수단으로부터 출력된 상기 서브밴드 샘플 데이터를 PCM 데이터로 변환하는 PCM 데이터 생성 과정을 포함한다.
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상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치의 일실시예 구성도이다.
본 발명에 따른 오디오 복호화 장치(10)는, 비트스트림 버퍼(Bit-Stream Buffer)(11), 비트스트림 파서(Bit-Stream Parser)(12), 서브밴드샘플데이터 생성부(13), 필터 뱅크(Filter Bank)(14), PCM 데이터 버퍼(15), 코덱 인터페이스부(CODEC Interface Part)(16)를 포함하여 이루어지는 것으로서, 각각의 기능 블록 간에 독립적인 제어 프로토콜을 이용하여 데이터 전달을 수행함으로써, 모든 기능 블록들이 거의 동시에(Concurrently) 동작하게 하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 기능 블록(모듈) 간의 독립적인 통신을 통하여 복호화 과정을 수행하는 바, 일종의 프로세스 간 통신(Inter-Process Communication)을 이용한 오디오 복호화 장치라 할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 복호화 장치에서의 블록 간의 데이터의 흐름은, (1) 첫째, 비트스트림 버퍼(11)와 비트스트림 파서(12) 간의 데이터 흐름, (2) 둘째, 비트스트림 파서(12)와 필터 뱅크(14) 간의 데이터 흐름, (3) 셋째, 필터 뱅크(14)와 PCM 데이터 버퍼(15) 간의 데이터 흐름, (4) 넷째, PCM 데이터 버퍼(15)와 코덱 인터페이스부(16) 간의 데이터 흐름, (5) 다섯째, 코덱 인터페이스부(16)와 코덱(20) 간의 데이터 흐름 등으로 구분될 수 있다. 이에 대해서는 특히, 도 2에서 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 각각의 기능 블록(구성수단)들은, 전/후단 블록 간의 독립적인 제어 프로토콜을 통해 통신함으로써 데이터를 송수신하되, 후단 블록에 대해서는 요청에 대한 응답으로 데이터를 전송해 주고 전단 블록에 대해서는 처리할 양(이는 실시예에 따라 다양하게 설정할 수 있음)만큼의 데이터를 요청하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 오디오 복호화 장치의 각각의 구성요소(기능 블록)에 대하여 설명하면, 다음과 같다.
비트스트림 버퍼(11)는 외부로부터 입력되는 오디오 비트스트림을 저장하고 있다가 비트스트림 파서(12)의 요청(Data_Req)에 따라 출력하는 것으로서, 저장된 오디오 비트스트림이 기설정된 레벨 이상으로 저장된 경우에 한하여 비트스트림 파 서(12)의 요청에 응답한다. 또한, 실시예에 따라서, 비트스트림 버퍼(11)는 비트스트림 파서(12)로부터 요청된 데이터 비트의 전송을 완료하면, 전송완료 통지 신호(DO_Valid)를 비트스트림 파서(12)에 송신할 수도 있다.
비트스트림 파서(12)는 비트스트림 버퍼(11)에서 출력되는 오디오 비트스트림을 파싱하고 있다가 필터 버퍼(141)의 요청(Fill_Req)(이하, '제1제어신호'라 한다.)에 따라 서브밴드샘플데이터 생성부(13)에 데이터 비트를 출력한다. 즉, 비트스트림 파서(12)는 오디오 비트 스트림을 해석하여 서브밴드 샘플 데이터를 구성하기 위하여 필요한 데이터 비트를 추출하여 출력하는 것이다. 또한, 실시예에 따라서, 비트스트림 파서(12)는 필터 버퍼(141)의 제1제어신호(Fill_Req)에 따른 데이터 비트 전송을 완료하면, 전송완료 통지 신호(Fill_End)를 필터 버퍼(141)에 송신하는 기능을 더 수행할 수도 있다.
서브밴드샘플데이터 생성부(13)는 비트스트림 파서(12)에서 출력되는 데이터 비트를 이용하여 서브밴드 샘플 데이터를 생성하는 기능을 수행하는 것으로서, 역 양자화기로 구성될 수 있으며, 실시예에 따라서는 역 정규화기, 호프만 디코더 등을 포함할 수 있다.
필터 뱅크(14)는 PCM데이터 생성 수단에 해당하는 것으로서, 서브밴드샘플데이터 생성부(13)에서 출력되는 서브밴드 샘플 데이터를 저장하고 있다가 PCM 데이터 버퍼(15)의 요청(PCM_Req)(이하, 제2제어신호'라 한다.)에 따라 PCM(Pulse Code Modulation) 데이터를 생성하여 전송하고, PCM 데이터의 생성 및 전송에 따라 빈 저장공간이 생기면 서브밴드 샘플 데이터를 채우기 위한 제1제어신호(Fill_Req)를 비트스트림 파서(12)로 전송한다.
보다 상세하게 필터 뱅크(14)를 살펴보면, 필터 뱅크(14)는 필터 버퍼(141)와 필터 코어(142)로 이루어진다. 여기서, 필터 버퍼(141)는 서브밴드샘플데이터 생성부(13)에서 출력되는 서브밴드 샘플 데이터를 저장하고 있다가 제2제어신호(PCM_Req)에 따라 필터 코어(142)의 구동을 제어하고, 빈 저장공간이 생기면 비트스트림 파서(12)에 데이터 비트의 출력을 요청하는 제1제어신호(Fill_Req)를 전송하여 빈 저장공간을 채운다. 필터 코어(142)는 필터 버퍼(141)에 저장된 서브밴드 샘플 데이터를 이용하여 PCM 데이터를 생성하여 PCM데이터 버퍼(15)에 전송하는 것으로서, 실시예에 따라서는 DCT, MDCT, PNS 등을 추가적으로 수행할 수 있다. 또한, 필터 코어(142)는 PCM 데이터의 생성 및 전송을 완료하면, 이를 알리는 전송완료 통지 신호(PCM_Valid)를 PCM데이터 버퍼(15)에 송신하는 기능을 더 수행할 수 있다.
다음으로, PCM 데이터 버퍼(15)는 필터 코어(142)에서 출력되는 PCM 데이터를 저장하고 있다가 코덱 인터페이스부(16)의 요청(Next PCM_Req)(이하 '제3제어신호'라 한다.)에 따라 전송하고, 필터 버퍼(141)에 제2제어신호(PCM_Req)를 전송하여 빈 저장공간을 채운다. 여기서, PCM 데이터 버퍼(15)는, 제3제어신호(Next PCM_Req)에 따라 PCM 데이터를 전달함에 있어서, 다음번 PCM 데이터의 요청이 있을 때까지 이전 PCM 데이터의 출력 상태를 유지한다.
마지막으로, 코덱 인터페이스부(16)는, PCM데이터 버퍼(15)에서 전송되는 PCM 데이터를 기설정된 샘플 속도에 맞게 코덱(CODEC)(20)으로 전달하는데, 그 구체적인 과정은 기설정된 샘플 속도와 배수관계에 있는 하위의 샘플 속도에 대해서는 해당 PCM 데이터의 반복 전송을 통하여 상기 기설정된 샘플 속도를 구현하는 것이다.
도 1에 도시된 기능 블록(구성요소)은 오디오 복호화 장치의 일반적인 구성을 나타내는 것으로서, 제어 흐름의 주체가 아닌 제어 흐름에 따른 데이터의 이동을 수행하는 블록들은 오디오 비트 스트림의 종류에 따라서, 본 발명의 사상을 변경하지 않고도 추가/변경될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 블록들은, 오디오 디코더에서의 대표적인 블록들만을 나타낸 것으로서, 오디오 비트 스트림의 종류에 따른 부가적인 툴(Tool)들은 도 1의 블록들 간의 프로토콜을 그대로 유지한 상태에서 도 1의 블록들에 함께 합쳐서 구현하여도 충분히 적용이 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 오디오 복호화 장치에서의 각 기능블록 간의 신호처리 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 오디오 복호화 장치(디코더)의 각각의 기능 블록 간에 데이터 전달을 위하여 송수신하는 제어신호를 나타낸다.
먼저, 비트스트림 버퍼(Bit-Stream Buffer)(11)에 대하여 설명하기로 한다.
비트스트림 버퍼(11)는 외부에서 전달되는 오디오 비트스트림(Audio Bit- Stream)을 입력받아 버퍼링하는 기능 블록으로서, 입력 비트 스트림을 버퍼링하여 일정 레벨(Level) 이상이 저장되면(201) 비트스트림 파서(12)로부터의 데이터 요청 신호(Data_Req)에 반응한다(202). 즉, 비트스트림 버퍼(11)는 일정 레벨(Level) 이상이 버퍼링 되면(201), 비트스트림 파서(12)로부터의 데이터 요청 신호(Data_Req)에 따라 출력데이터(DO)와 그 출력데이터(DO)에 대한 Valid 신호(DO_Valid)를 함께 출력하게 된다(202). 여기서, 실시예에 따라서는 출력데이터(DO)만 출력할 수도 있다. 한편, 비트스트림 버퍼(11)는 일정 레벨(Level) 이상이 버퍼링 되기 전에는 비트스트림 파서(12)로부터의 데이터 요청 신호(Data_Req)를 무시한다.
여기서, 데이터 요청 신호(Data_Req)는 비트스트림 파서(12)가 현재 비트스트림(Bit-Stream)을 파싱(Parsing)할 필요가 있어서 비트스트림 버퍼(11)에 데이터를 요청한다는 의미를 나타낸다.
다음은, 비트스트림 파서(Bit-Stream Parser)(12)에 대하여 설명하기로 한다.
비트스트림 파서(12)는 입력 비트스트림(오디오 비트스트림)을 파싱하고, 제1제어신호(Fill_Req)에 따라 서브밴드샘플데이터 생성부(13)에서 서브밴드 샘플 데이터를 생성하는데 필요한 데이터 비트를 출력하는 기능을 수행한다.
즉, 비트스트림 파서(12)는 입력 비트스트림에서 동기 워드(Syncword)를 검색하여 오디오 프레임(Audio Frame)의 시작 위치를 찾은 후, 헤더 정보(Header Information)(301), CRC(302), 비트 할당 정보(Bit-Allocation Information)(303), SCFSI(Scale Factor Select Information)(304), 스케일 팩터(SCF: Scale Factor)(305)를 읽는다(도 3 참조)(211). 이때, 헤더 정보(Header Information)(301)와 CRC(Cyclic Redundancy Check) 정보(302)를 체크하여, 해당 정보에 이상이 없으면 읽은 데이터들을 이용하여 내부적으로 각 서브밴드 별로 비트 할당(Bit-Allocation), 양자화 스텝(Quantization Step), 스케일 팩터(Scale Factor) 등에 대한 데이터베이스(DataBase)를 구축한다(211). 그리고 나서, 필터 버퍼(141)로부터의 제1제어신호(Fill_Req)를 기다리게 된다(212).
여기서, 제1제어신호(Fill_Req)는 필터 버퍼(141)가 비트스트림 파서(12)에 보내는 요청 신호로서, 필터 버퍼(141) 내부에 빈 저장 공간이 마련되어 새로운 데이터를 받을 준비가 되어 있다는 것을 나타낸다. 즉, 제1제어신호(Fill_Req)는 필터 버퍼(141) 내부에 빈 저장 공간이 남아 있어 데이터를 더 채울 수 있으니 비트 스트림(Bit-Stream)을 해석하여 서브밴드 샘플(sub-band sample)에 대한 데이터 비트 값을 출력하라고 요청하는 신호이다.
비트스트림 파서(12)는 필터 버퍼(141)로부터 제1제어신호(Fill_Req)를 받으면, 비트스트림 버퍼(11)에 Data_Req 신호를 보내서「필터 버퍼(Filter Buffer)(141)의 빈 저장 공간을 채울 만큼의 데이터 비트」를 수신하고, 그 수신된 데이터를 파싱(Parsing)하여 서브밴드샘플데이터 생성부(13)로 전달한다. 이때, 서브밴드샘플데이터 생성부(13)는 비트스트림 파서(12)로부터 전달받은 데이터 비트를 이용하여 서브밴드 샘플 데이터를 생성하여 필터 뱅크(14)(보다 정확하게는, 필터 버퍼(Filter Buffer)) 측으로 출력하는 기능 블록으로서, 역 양자화기(De-Quantizer), 역 정규화기(De-Normalizer), 호프만 디코더 등을 포함하여 이루어진다.
또한, 비트스트림 파서(12)는 필터 버퍼(141)의 요청에 따라 필터 버퍼(141)의 빈 저장 공간을 모두 채울 수 있을 정도의 데이터 비트를 서브밴드샘플데이터 생성부(13)로 출력한 후, 이를 알리는 Fill_End 신호를 필터 버퍼(141)에 보낸다(213). 한 개의 오디오 프레임(Audio Frame)을 처리하는 동안에 필터 버퍼(141)로부터의 제1제어신호(Fill_Req)는 여러 번 발생될 수 있으며, 이때마다 비트스트림 파서(12)는 미리 약속된 량(이는 필터 버퍼의 버퍼크기에 따라 다양하게 설정 가능하고, 하나의 실시예로는 하나의 오디오 프레임에 포함되는 모든 서브밴드 샘플 데이터를 12번 분할하여 전송할 수 있는 데이터 양)만큼의 서브밴드 샘플 데이터 비트를 서브밴드샘플데이터 생성부(13)에 전송해준다.
한편, 비트스트림 파서(12)는 '현재 오디오 프레임'의 서브밴드 샘플(sub-band sample) 데이터 비트를 모두 읽어낸 후에는, 곧바로 '다음 오디오 프레임'의 비트스트림을 비트스트림 버퍼(11)에 요청하여 헤더 정보(301), 비트 할당 정보(303), SCFSI(304), SCF(305)를 읽어 들이고 해석하여 데이터베이스를 갱신하고, 다시 필터 버퍼(141)로부터의 제1제어신호(Fill_Req)를 기다리게 된다.
다음은, 필터 뱅크(Filter Bank)(14)에 대하여 설명하기로 한다. 여기서, 필터 뱅크(14)는 필터 버퍼(Filter Buffer)(141) 및 필터 코어(Filter Core)를 포함하여 이루어지는 것으로서, 서브밴드샘플데이터 생성부(13)에서 생성되어 출력된 서브밴드 샘플 데이터를 이용하여 PCM 데이터를 생성하되, 비트스트림 파서(12)에 제1제어신호(Fill_Req)를 전송하여 다음 PCM 데이터의 생성에 필요한 서브밴드 샘플 데이터(서브밴드샘플데이터 생성부의 출력)를 미리 저장하고 있는 기능을 수행하는 바, 'PCM데이터 생성부'라 할 수 있다.
필터 버퍼(141)는, 제1제어신호(Fill_Req)를 이용하여 비트스트림 파서(12)에 서브밴드 샘플(sub-band sample) 데이터(306)를 요청하고(221), 그 요청에 따라 서브밴드샘플데이터 생성부(13)로부터 입력되는 서브밴드 샘플 데이터(306)를 Fill_End 신호(이는 비트스트림 파서(12)가 필터 버퍼(141)의 요청에 따라 해당 데이터 비트의 전송을 완료했음을 알리는 신호로서, 비트스트림 파서(12)가 송신하는 신호)가 수신될 때까지 저장한 후, PCM 데이터 버퍼(15)로부터 PCM 데이터를 요청하는 제2제어신호(PCM_Req)를 기다린다. 하나의 오디오 프레임을 처리하는 동안, 필터 버퍼(141)는 제1제어신호(Fill_Req)를 여러 번 발생시킬 수 있으며, 이때마다 비트스트림 파서(12)는 정해진 량의 서브밴드 샘플(sub-band sample) 데이터(306)를 서브밴드샘플데이터 생성부(13)로 출력해 준다.
한편, 제2제어신호(PCM_Req)를 기다라고 있던 필터 버퍼(141)가, PCM 데이터 버퍼(15)로부터 제2제어신호(PCM_Req)를 수신하면, 필터 코어(Filter Core)(142)에 제어 신호를 보내서 필터 코어(Filter Core)(142)를 구동시킨다(222).
그러면, 필터 코어(142)는 필터 버퍼(141)에 저장되어 있는 데이터(서브밴드 샘플 데이터)를 이용하여 PCM 데이터(PCM_Data)를 생성하여 PCM 데이터 버퍼(15)에 출력한다(223, 224). 또한, 필터 코어(142)는 PCM 데이터 버퍼(15)에 PCM 데이터를 전송한 후, PCM 데이터의 전송을 완료하였음을 알리는 신호(PCM_Valid 신호)도 부가적으로 송신할 수 있다.
상기와 같은 필터 버퍼(Filter Buffer)(141)에서의 보다 상세한 동작은 도 4에서 설명하기로 한다.
다음은, PCM 데이터 버퍼(15)에 대하여 설명하기로 한다.
PCM 데이터 버퍼(15)는 이용가능한 빈 슬롯이 검사(check)되면 PCM 데이터의 전송을 요청하는 제2제어신호(PCM_Req)를 필터 버퍼(141)에 송신하며, 그에 대한 응답으로 필터 코어(142)로부터 PCM 데이터(PCM_Data)와 PCM_Valid 신호(요청한 PCM 데이터의 전송을 완료했음을 알리는 제어신호)를 받는다(231).
PCM 데이터 버퍼(15)는 상기와 같은 과정을 통하여 필터 코어(14)에서 출력된 PCM 데이터를 임시로 저장하고 있다가, 코덱(CODEC) 인터페이스부(16)로부터의 요청 신호(Next_PCM_Req)(이하, '제3제어신호'라 한다.)가 전송되면, 제3제어신호(Next_PCM_Req)에 대한 응답으로 PCM 데이터(PCM 샘플 데이터)를 한번 넘겨주게 된다(232). 실시예에 따라서는 PCM 데이터 값을 24비트(bit) 또는 16비트(bit) 등의 PCM 데이터 값으로 할 수 있으며, 스테레오(stereo) 또는 다중 채널일 경우에는 채널 개수만큼의 PCM 데이터가 한번에 전달되게 할 수도 있다.
여기서, PCM_Data 신호는 PCM 데이터 버퍼(15)가 코덱 인터페이스부(16)로 출력하는 신호를 나타내며, 제3제어신호(Next_PCM_Req)가 발생하기 전까지는 이전 출력상태(이전의 PCM_Data 신호)를 계속 유지하고 있다가, 다음번 제3제어신호가 수신되면 비로소 다음번의 새로운 데이터를 출력하는 상태로 천이(transition)하게 된다. 즉, PCM 데이터 버퍼(15)는 코덱(CODEC) 인터페이스부(16)로부터 제3제어신호(Next_PCM_Req)가 수신되면, 해당 순번의 PCM 데이터를 계속해서 출력하고 있다가, 다음번 PCM 데이터에 대한 제3제어신호(Next_PCM_Req)가 수신되면 비로소 다음 순번의 PCM 데이터를 출력한다는 것이다.
요컨대, PCM 데이터 버퍼(15)는 초기에는 일단 버퍼를 완전히 채우고 그런 다음에, 코덱 인터페이스부(16)로부터 제3제어신호(Next_PCM_Req)가 올 때마다 한 개의 PCM 샘플 데이터를 코덱 인터페이스부(16)로 보내게 된다. 이러한 과정 중에, PCM 데이터 버퍼(15)는 일단 빈 저장 공간이 발생하면 제3제어신호(Next_PCM_Req) 의 수신에 관계없이 무조건 필터 버퍼(141)에 제2제어신호(PCM_Req)를 보냄으로써, 항상 PCM 데이터 버퍼(15)가 가득 채워지게 한다.
다음은, 코덱 인터페이스부(CODEC Interface Part)(16)에 대하여 설명하기로 한다.
코덱 인터페이스부(16)는 오디오 복호화 장치(10)에서 복호화한 PCM 데이터를 실제 음원 신호로 바꿔주기 위한 코덱(CODEC)(20)과의 인터페이스를 수행한다.여기서, 코덱(20)은 디지털 데이터(PCM 데이터)를 아날로그 신호(음원 신호)로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Conversion) 기능을 수행하는 칩을 의미한다.
오디오 비트 스트림은 일정한 샘플 속도(Sampling Rate)를 가지게 되는데, 코덱 인터페이스부(16)는 샘플 속도(Sampling Rate)에 맞추어서 32Khz, 44.1Khz, 48Khz, 또는 96Khz 등의 간격으로, PCM 데이터 버퍼(15)에 NextPCM_Req 신호를 이용하여 PCM 데이터를 요청한다.
코덱 인터페이스부(16)는 PCM 데이터 버퍼(15)로 전달한 제3제어신호(Next_PCM_Req)에 의하여 전달받은 PCM 데이터를 샘플 속도에 맞추어서 코덱(20)으로 전달한다.
여러 개의 샘플 속도(Sampling Rate)를 동시에 지원해야 하는 오디오 복호화 장치에 있어서는, 복수의 샘플 속도들이 배수 관계에 있으면, 하나의 샘플 속도(예를 들면, 최대 샘플 속도)만을 구현하고 나머지 다른 샘플 속도는 코덱 인터페이스부(16)에서 동일한 PCM 데이터를 반복적으로 전송함으로써 정상적으로 소리가 재생되도록 구현한다.
예를 들어, 48Khz와 24Khz 샘플 속도를 동시에 지원해야 하는 오디오 디코더가 필요하면, 샘플링 주파수가 24Khz인 경우에도 코덱(CODEC)(20)과의 인터페이스는 48Khz로 모두 동일하게 사용하고, 코덱 인터페이스부(16)에서 내부적으로 비트 스트림의 헤더 정보 등을 이용하여 샘플 속도가 24Khz인지, 48Khz인지를 파악하여 24Khz인 경우에는 48Khz 샘플링 주파수에 맞추어 동일 PCM 데이터를 2번씩(24Khz와 48Khz는 샘플 속도가 2배 차이이므로) 코덱(20)으로 전달한다.
도 3은 MPEG1-계층2의 비트스트림의 구조도이다.
MPEG1-계층 2(Layer 2)는 ISO/IEC 13818-3 및 ISO/IEC 11172-3의 표준에 나타나 있으며, 이 표준에서 제시하고 있는 '비트 스트림(Bit-Stream)'의 구조는 도 3에 도시된 바와 같다.
즉, MPEG1-계층2의 하나의 프레임은 헤더(Header)(301), CRC(Cyclic Redundancy Check)(302), 비트 할당 정보(302), SCFSI(304), 스케일 팩터(SCF: Scale Factor)(305), 서브밴드 샘플(Sub Band Samples)(306), 스터프 비트(Stuff Bit)(307), 확장 PAD(X-PAD: Extended Programme Associated Data)(308), SCF CRC(309), 고정 PAD(F-PAD: Fixed Programme Associated Data)(310) 등을 포함하여 이루어지며, 각 부분의 의미는 도 3에 도시된 바와 같다.
도 4는 본 발명에 따른 필터 뱅크(Filter Bank)의 동작에 대한 상태 흐름도이다.
필터 버퍼(141)는 리셋(Reset) 되면(40), 동작 초기에 해당 메모리를 초기화하는 상태(41)로 천이한다(401). 이후, 필터 버퍼(141)는 제1제어신호(Fill_Req)를 이용하여 비트스트림 파서(Parser)(12)에게 필터 버퍼(141)를 채울 것을 요구한다(402).
이후, 필터 버퍼(141)는 제1제어신호(Fill_Req)에 대한 응답으로 해당 버퍼가 모두 채워지고(42) 비트스트림 파서(12)로부터는 Fill_End 신호를 수신한 후에는(403), PCM 데이터 버퍼(15)로부터의 제2제어신호(PCM_Req)를 기다린다(즉, 휴지(Idle) 상태에 들어간다)(43). 필터 버퍼(141)는 휴지 상태(43)에 있다가 PCM 데이터 버퍼(15)로부터 제2제어신호(PCM_Req)를 수신하면(404), 필터 코어(142)에 해당 연산(PCM 데이터 생성)을 수행할 것을 지시하는 상태로 천이한다(44).
그러면, 필터 코어(142)는 필터 버퍼(141)의 지시에 따라, PCM 데이터 버퍼(15)의 크기에 맞게 PCM 데이터 버퍼(15)를 채우기 위해 해당하는 양만큼의 PCM 데이터를 생성해내기 위한 연산을 수행한다(44). 이때, 필터 코어(142)는, 필터 버퍼(141)의 크기와 PCM 데이터 버퍼(15)의 크기에 따라서, 한번에 필터 버퍼(141)에 채워진 데이터를 이용하여, 여러 번의 필터 코어 연산을 수행할 수도 있다.
필터 코어(142)는 해당 연산을 한번 씩 수행할 때마다 PCM 데이터 버퍼(15)를 채우기 위한 양만큼의 PCM 데이터와 PCM_Valid 신호를 출력함으로써, 현재 PCM 데이터 버퍼(15)의 요청에 의한 PCM 데이터 버퍼(15) 채우기 동작이 완료되었음을 알려 준다(406).
대기(Wait) 상태(44)에 있던 필터 버퍼(141)가 PCM 데이터 버퍼(15)로부터 제2제어신호(PCM_Req)를 수신하면, 필터 코어(142)를 동작시키는 상태(44)로 천이한다(405). 그에 따라 필터 코어(142)는 PCM 데이터와 PCM_Valid 신호를 출력하고(406) 대기 상태(45)로 천이한다(405).
도 4에서 '필터 동작 상태'(44)는, 필터 버퍼(141)가 PCM 데이터 버퍼(15)로부터 제2제어신호(PCM_Req)를 수신함에 따라 필터 코어(142)를 동작시키는 과정과, 그에 따라 필터 코어(142)가 PCM 데이터와 PCM_Valid 신호를 PCM 데이터 버퍼(15)로 출력하는 과정을 통합적으로 나타낸다.
상기와 같이 필터 뱅크(14)가 현재 오디오 프레임에 대한 처리를 완료하면, 다시 "버퍼 채움 상태(FILLBUF)"(42)로 돌아가게 된다(407).
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(CD롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 오디오 디코더 구현에 필요한 각각의 기능 블록들 사이의 데이터 전달을 위한 특별한 프로토콜을 정의하고 그 프로토콜에 기초하여 각각의 기능 블록들이 거의 동시에(Concurrently) 동작 되도록 함으로써, 하드웨어 자원의 효율적인 사용을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 하드웨어 기능 블록의 동작에 필요한 주파수(동작 주파수)를 낮출 수 있고, 이로 인하여 매우 낮은 주파수에서도 오디오 디코딩이 가능하여 소비전력을 절감시키는 효과가 있다.
또한, 기존의 오디오 디코더는 각각의 오디오 기능 블록들이 순차적 흐름에 따라 동작할 수 있도록 고성능 디지털 신호 처리기(DSP)나 일반 DSP에 가속 모듈을 추가하여 사용함에 반하여, 본 발명은 이러한 고성능 DSP, 가속 모듈 등과 같은 특별한 모듈을 사용할 필요가 없기 때문에 오디오 디코더의 소형화를 이룰 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 각 기능 블록 간에 해당 프로토콜을 통하여 데이터 전송을 수행함으로써, 단일 클럭만으로도 복호화 장치를 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 장치에 있어서,
    입력 오디오 신호를 파싱하여 저장하며, 제1제어신호에 의거하여 상기 파싱된 오디오 신호를 출력하는 파싱 수단과,
    상기 파싱된 오디오 신호를 수신하여 서브밴드 샘플 데이터를 생성하여 출력하는 서브밴드 샘플 데이터 생성 수단과,
    상기 서브밴드 샘플 데이터를 저장하며, 제2제어신호에 의거하여 상기 저장된 서브밴드 샘플 데이터를 출력하며, 상기 서브밴드 샘플 데이터 출력 시 상기 파싱된 오디오 신호의 출력을 요구하는 상기 제1제어신호를 생성하는 필터 버퍼 수단과,
    상기 필터 버퍼 수단으로부터 출력된 상기 서브밴드 샘플 데이터를 PCM 데이터로 변환하는 필터 코어 수단을 포함하는, 오디오 복호화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 코어 수단으로부터 출력된 상기 PCM 데이터를 저장하며, 제3제어신호에 의거하여 상기 저장된 PCM 데이터를 출력하며, 상기 PCM 데이터 출력 시 상기 서브밴드 샘플 데이터의 출력을 요구하는 상기 제2제어신호를 생성하는 PCM 데이터 버퍼 수단과,
    상기 PCM 데이터 버퍼 수단으로부터 출력된 PCM 데이터를 미리 결정된 샘플 속도에 맞춰 코덱으로 전달하며, 상기 PCM 데이터를 출력을 요구하는 상기 제3제어신호를 생성하는 코덱 인터페이스 수단
    을 더 포함하는, 오디오 복호화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 PCM데이터 버퍼 수단은,
    상기 코덱 인터페이스 수단으로부터 출력된 상기 제3제어신호에 따라 상기 PCM 데이터를 출력함에 있어서, 다음번 PCM 데이터의 요청이 있을 때까지 이전 PCM 데이터의 출력 상태를 유지하는, 오디오 복호화 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 코덱 인터페이스 수단은,
    상기 미리 결정된 샘플 속도와 배수관계에 있는 하위의 샘플 속도에 대해서는 해당 PCM 데이터의 반복 전송을 통하여 상기 미리 결정된 샘플 속도를 구현하는, 오디오 복호화 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 파싱 수단은,
    상기 서브밴드샘플데이터 생성 수단으로의 데이터비트 전송을 완료하면, 전송완료 통지 신호(Fill_End)를 상기 필터 버퍼 수단으로 송신하는 기능을 더 수행하는, 오디오 복호화 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 코어 수단은,
    상기 생성된 PCM 데이터의 전송을 완료하면, 전송완료 통지 신호(PCM_Valid)를 상기 PCM 데이터 버퍼 수단에 송신하는 기능을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 오디오 복호화 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    입력되는 오디오 신호를 저장하고 있다가 상기 파싱 수단의 요청에 따라 상기 저장된 오디오 신호를 출력하기 위한 비트스트림 저장 수단
    을 더 포함하는 오디오 복호화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비트스트림 저장 수단은,
    상기 오디오 신호가 미리 결정된 레벨 이상 저장된 경우에, 상기 파싱 수단의 요청에 응답하는 것을 특징으로 하는 오디오 복호화 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 비트스트림 저장 수단은,
    상기 파싱 수단으로부터 요청된 데이터 비트의 전송을 완료하면, 전송완료 통지 신호(DO_Valid)를 상기 파싱 수단에 송신하는 기능을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 오디오 복호화 장치.
  11. 프로세스 간 통신을 이용한 오디오 복호화 방법에 있어서,
    입력 오디오 신호를 파싱하여 저장하는 파싱 수단이 제1제어신호에 의거하여 상기 파싱된 오디오 신호를 출력하는 파싱 과정과,
    서브밴드 샘플 데이터 생성 수단이 상기 파싱된 오디오 신호를 수신하여 서브밴드 샘플 데이터를 생성하여 출력하는 서브밴드 샘플 데이터 생성 과정과,
    상기 서브밴드 샘플 데이터를 저장하며, 상기 서브밴드 샘플 데이터 출력 시 상기 파싱된 오디오 신호의 출력을 요구하는 상기 제1제어신호를 생성하는 필터 버퍼 수단이 제2제어신호에 의거하여 상기 저장된 서브밴드 샘플 데이터를 출력하는 과정과,
    필터 코어 수단이 상기 필터 버퍼 수단으로부터 출력된 상기 서브밴드 샘플 데이터를 PCM 데이터로 변환하는 PCM 데이터 생성 과정
    를 포함하는, 오디오 복호화 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    외부로부터 입력되는 상기 오디오 신호를 버퍼링하고 있다가 상기 파싱 단계에서의 요청에 따라 전달하는 과정
    을 더 포함하는 오디오 복호화 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 PCM 데이터 생성 과정의 제어를 통하여 전송대상이 되는 상기 PCM 데이터를 PCM 데이터 버퍼 수단에서 미리 저장하고 있다가, 코덱 측의 요청에 따라 미리 결정된 샘플 속도에 맞게 상기 코덱 측으로 전달하는 PCM 데이터 전송 과정
    을 더 포함하는 오디오 복호화 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 PCM데이터 전송 단계는,
    상기 미리 결정된 샘플 속도와 배수관계에 있는 하위의 샘플 속도에 대해서는 해당 PCM 데이터의 반복 전송을 통하여 상기 미리 결정된 샘플 속도를 구현하는 것을 특징으로 하는 오디오 복호화 방법.
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