KR101029077B1 - 스테레오 신호 생성 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복호화기에서 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 이용하여 3D 스테레오 신호를 생성하는 것에 관한 것으로, QMF 도메인에서 HRTF(Head Related Transfer Function)를 적용함으로써 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 이용하여 3D 스테레오 신호를 생성한다.

Description

스테레오 신호 생성 방법 및 장치{Method and apparatus for synthesizing stereo signal}
도 1은 종래의 스테레오 신호 생성 장치를 블록도로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치의 일 실시예를 블록도로 도시한 것
도 4는 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법에 대한 다른 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치의 다른 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법에 대한 또 다른 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치의 또 다른 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
700: 역다중화부 710: 도메인 변환부
720: 디코릴레이터 730: 스테레오신호 생성부
733: 파라미터 변환부 736: 계산부
740: 도메인 역변환부
본 발명은 오디오 코딩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복호화기에서 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 이용하여 3D 스테레오 신호를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 스테레오 신호 생성 장치를 블록도로 도시한 것이다. QMF 분석 필터뱅크(100, QMF analysis filterbank)는 다운믹스 신호를 입력받아 시간 도메인에서 QMF 도메인으로 변환한다. 써라운드 복호화부(110)는 QMF 분석 필터뱅크(100)에서 QMF 도메인으로 변환된 다운믹스 신호를 복호화함으로써 업믹싱한다. QMF 합성 필터뱅크(120, QMF synthesis filterbank)는 업믹싱부(110)에서 업믹싱된 멀티 채널 신호를 QMF 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다. 퓨리에 변환부(130)는 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하여 QMF 합성 필터뱅크(120)에서 시간 도메인으로 역변환된 신호에 대해 퓨리에 변환(fourier transform)을 수행한다. 바이노럴 처리부(140, binaural processing unit)는 퓨리에 변환부(130)에서 주파수 도메인으로 변환된 멀티 채널 신호에 대해 HRTF(Head Related Transfer Function)를 적용하여 다운믹스함으로써 스테레오 신호를 출력한다. 퓨리에 역변 환부(150)는 바이노럴 처리부(140)에서 출력된 스테레오 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다.
써라운드 복호화부(110)는 QMF 도메인에서 처리되는 반면에, 일반적으로 바이노럴 처리부(140)에서 적용되는 HRTF 파라미터는 주파수 도메인으로 표현된다. 이와 같이 써라운드 복호화부(110)와 바이노럴 처리부(140)는 각각 다른 도메인을 이용하므로 입력된 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하여 써라운드 복호화부(110)에서 처리한 후 시간 도메인으로 역변환하고, 다시 주파수 도메인으로 변환하여 바이노럴 처리부(140)에서 HRTF를 적용한 후 시간 도메인으로 역변환한다. QMF 도메인과 주파수 도메인 각각에 대하여 모두 변환과 역변환을 수행하여야 하므로 복호화기에서 복호화를 수행함에 있어서 복잡도가 높아지며 모바일 환경에 적합하지 않은 문제점을 같는다. 또한, QMF 도메인에서 시간 도메인으로 역변환하는 과정, 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 과정 및 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환하는 과정과 같이 도메인의 변환 또는 역변환을 반복하는 과정에서 음질이 저하되는 문제점을 갖는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, QMF 도메인에서 HRTF(Head Related Transfer Function)를 적용함으로써 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 이용하여 3D 스테레오 신호를 생성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법은, 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계, 공간 정보 및 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법은, 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계, 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계, 상기 공간 정보 및 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호 및 상기 생성된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법은, 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계, HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 단계, 공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법은, 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계, HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 단계, 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계, 상기 공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호 및 상기 생성된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계, 공간 정보 및 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체인 것을 특징으로 한다.
다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계, 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계, 상기 공간 정보 및 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호 및 상기 생성된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체인 것을 특징으로 한다.
다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계, HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 단계, 공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체인 것을 특징으로 한다.
다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계, HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 단계, 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계, 상기 공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호 및 상기 생성된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체인 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치는, 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 도메인 변환부, 공간 정보 및 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 스테레오신호 생성부 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 도메인 역변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치는, 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 도메인 변환부, 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성하는 디코릴레이터, 상기 공간 정보 및 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호 및 상기 생성된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 스테레오신호 생성부 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 도메인 역변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치는, 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 도메인 변환부, HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 HRTF파라미터 변환부, 공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 스테레오신호 생성부 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 도메인 역변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치는, 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 도메인 변환부, HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 HRTF파라미터 변환부, 공간 정보를 이용하여 디 코릴레이트된 신호를 생성하는 디코릴레이터, 상기 공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호 및 상기 생성된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 스테레오신호 생성부 및 상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 역변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 스테레오 신호 생성 방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 다운믹스(downmix) 신호 및 공간 정보(spatial parameter)를 포함하는 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 부호화기로부터 전송받아 역다중화하여 출력한다(제200단계). 여기서, 다운믹스 신호는 모노(mono) 또는 스테레오(stereo)를 기초로 하여 이루어진다.
제200단계에서 출력된 다운믹스 신호를 시간 도메인에서 QMF 도메인(Quadrature Mirror Filter domain)으로 변환한다(제210단계).
제210단계에서 QMF 도메인으로 변환된 다운믹스 신호를 입력받아 복호화함으로써 공간 정보를 이용하여 멀티 채널 신호로 업믹싱한다(제220단계). 예를 들어, 5.1 채널의 경우, 제220단계에서는 FL(Front Left), FR(Front Right), BL(Back Left), BR(Back Right), C(Center), LFE(Low Frequency Enhancement)의 6개 멀티 채널 신호로 업믹싱한다.
제220단계 후에, QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환되어 기 설정된 HRTF 파라미터를 이용하여 제220단계에서 출력된 멀티 채널 신호로 3D 스테레오 신호를 생성한다(제230단계). 제230단계에서는 일반적으로 시간 도메인에서 표현되는 HRTF 파라미터를 이용하지 않고, QMF 도메인으로 적용할 수 있도록 변환하여 기 설정된 HRTF 파라미터를 이용한다. 여기서, HRTF 파라미터는 HRTF의 시간 리스폰스(response)를 QMF 도메인으로 변환하여 각 서브밴드 별로 임펄스 리스폰스(impulse response)를 계산함으로써 변환할 수 있다. 또한, 제230단계에서는 복잡도를 경감시키기 위하여 LFE 채널을 이용하지 않을 수 있다. 여기서, 제230단계는 다음 기재된 수학식을 이용하여 QMF 도메인에 해당하는 3D 스테레오 신호를 생성할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112007048669701-pat00001
여기서, x_left[sb][timeslot]은 QMF 도메인으로 표현된 L 채널의 신호이고, x_right[sb][timeslot]은 QMF 도메인으로 표현된 R 채널의 신호이고, a11, a12, a13, a14, a15, a16, a21, a22, a23, a24, a25 및 a26는 상수이며, x_FL[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 FL 채널의 신호이고, x_FR[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 FR 채널의 신호이며, x_BL[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 BL 채널의 신호이고, x_BR[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 BR 채널의 신호이며, x_C[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 C 채널의 신호이고, x_LEF[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 LEF 채널의 신호이며, HRTF1[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 FL 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF2[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 FR 채널에 대한 HRTF 파라미터이며, HRTF3[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 BL 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF4[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 BR 채널에 대한 HRTF 파라미터이며, HRTF5[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 C 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF6[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 LEF 채널에 대한 HRTF 파라미터이다.
제230단계에서와 같이 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환되어 기 설정된 HRTF 파라미터를 이용하여 실시할 수도 있지만, 일반적으로 이용되는 시간 도메인으로 표현된 HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 단계를 별도로 마련하여 실시할 수도 있다.
제230단계에서 생성된 3D 스테레오 신호를 QMF 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다(제240단계).
여기서, 제210단계에서 QMF 분석 필터뱅크(analysis filter bank)를 이용하여 다운믹스 신호를 변환하고, 제240단계에서 QMF 합성 필터뱅크(synthesis filter bank)를 이용하여 제230단계에서 생성된 스테레오 신호를 역변환함으로써, 하이브리드 서브밴드 도메인(hybrid subband domain)에서 실시할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치의 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 상기 스테레오 신호 생성 장치는 역다중화부(300), 도메인 변환부(310), 업믹싱부(320), 스테레오신호 생성부(330) 및 도메인 역변환부(340)를 포함하여 이루어진다.
역다중화부(300)는 다운믹스(downmix) 신호 및 공간 파라미터(spatial parameter)를 포함하는 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 입력단자 IN 1을 통해 부호화기로부터 전송받아 역다중화하여 출력한다. 여기서, 다운믹스 신호는 모노(mono) 또는 스테레오(stereo)를 기초로 하여 이루어진다.
도메인 변환부(310)는 역다중화부(300)에서 출력된 다운믹스 신호를 시간 도메인에서 QMF 도메인(Quadrature Mirror Filter domain)으로 변환한다.
업믹싱부(320)는 도메인 변환부(310)에서 QMF 도메인으로 변환된 다운믹스 신호를 입력받아 복호화하여 멀티 채널 신호로 업믹싱한다. 예를 들어, 5.1 채널의 경우, 업믹싱부(320)는 FL(Front Left), FR(Front Right), BL(Back Left), BR(Back Right), C(Center), LFE(Low Frequency Enhancement)의 6개 멀티 채널 신호로 업믹싱한다.
스테레오신호 생성부(330)는 업믹싱부(320)에서 업믹싱된 멀티 채널 신호로 QMF 도메인 상에서 3D 스테레오 신호를 생성한다. 스테레오신호 생성부(330)는 스테레오 신호를 생성함에 있어서, 입력단자 IN 2를 통해 입력받은 HRTF 파라미터를 이용한다. 여기서, 스테레오 생성부(330)는 파라미터 변환부(333) 및 계산부(336)를 포함하여 이루어진다.
파라미터 변환부(333)는 시간 도메인으로 표현된 HRTF 파라미터를 입력단자 IN 2를 통해 입력받아 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환한다. 파라미터 변환부(333)는 HRTF의 시간 리스폰스(response)를 QMF 도메인으로 변환하여 각 서브밴드 별로 임펄스 리스폰스(impulse response)를 계산함으로써 변환한다.
그러나 파라미터 변환부(333)를 별도의 구성요소로 반드시 구비하여 실시하여야 하는 것은 아니다. 파라미터 변환부(333)를 구비하지 않고 시간 도메인으로 표현된 HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하여 기 설정해 둠으로써 기 설정된 HRTF 파라미터를 독출하여 실시할 수도 있다.
공간 합성부(336)는 파라미터 변환부(333)에서 QMF 도메인으로 변환된 HRTF 파라미터 또는 기 설정된 HRTF 파라미터를 이용하여 업믹싱부(320)에서 출력된 멀티 채널 신호로 3D 스테레오 신호를 생성한다. 공간 합성부(336)는 복잡도를 경감시키기 위하여 LFE 채널을 이용하지 않을 수 있다. 여기서, 공간 합성부(336)는 다음 기재된 수학식을 이용하여 QMF 도메인에 해당하는 3D 스테레오 신호를 생성할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112007048669701-pat00002
여기서, x_left[sb][timeslot]은 QMF 도메인으로 표현된 L 채널의 신호이고, x_right[sb][timeslot]은 QMF 도메인으로 표현된 R 채널의 신호이고, a11, a12, a13, a14, a15, a16, a21, a22, a23, a24, a25 및 a26는 상수이며, x_FL[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 FL 채널의 신호이고, x_FR[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 FR 채널의 신호이며, x_BL[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 BL 채널의 신호이고, x_BR[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 BR 채널의 신호이며, x_C[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 C 채널의 신호이고, x_LEF[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 LEF 채널의 신호이며, HRTF1[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 FL 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF2[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 FR 채널에 대한 HRTF 파라미터이며, HRTF3[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 BL 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF4[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 BR 채널에 대한 HRTF 파라미터이며, HRTF5[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 C 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF6[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 LEF 채널에 대한 HRTF 파라미터이다.
도메인 역변환부(340)는 공간 합성부(336)에서 생성된 3D 스테레오 신호를 QMF 도메인에서 시간 도메인으로 역변환하여 출력단자 OUT 1 및 OUT 2를 통해 L 채널 신호 및 L 채널 신호를 출력한다.
여기서, 도메인 변환부(310)에서는 QMF 분석 필터뱅크(analysis filter bank)를 이용하여 다운믹스 신호를 변환하고, 도메인 역변환부(340)에서는 QMF 합 성 필터뱅크(synthesis filter bank)를 이용하여 공간 합성부(336)에서 생성된 3D 스테레오 신호를 역변환함으로써, 하이브리드 서브밴드 도메인(hybrid subband domain)에서 실시할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법에 대한 다른 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 다운믹스(downmix) 신호 및 공간 정보(spatial parameter)를 포함하는 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 부호화기로부터 전송받아 역다중화하여 출력한다(제400단계). 여기서, 다운믹스 신호는 모노(mono) 또는 스테레오(stereo)를 기초로 하여 이루어진다.
제400단계에서 출력된 다운믹스 신호를 시간 도메인에서 QMF 도메인(Quadrature Mirror Filter domain)으로 변환한다(제410단계).
제410단계에서 변환된 다운믹스 신호를 입력받아 복호화함으로써 공간 정보를 이용하여 다운믹스 신호를 업믹싱한다(제420단계). 제420단계에서는 도 2에서 개시된 실시예와 달리 모든 멀티 채널을 업믹싱하여 출력하는 것이 아니라, 5.1 채널의 경우 6개의 멀티 채널 가운데 2개의 채널만을 출력하고, 7.1 채널의 경우 8개의 채널 가운데 2개의 채널만을 출력한다. 예를 들어, 5.1 채널에서 FL(Front Left), FR(Front Right), BL(Back Left), BR(Back Right), C(Center), LFE(Low Frequency Enhancement)의 6개 멀티 채널 신호 가운데 FL 및 FR의 채널 신호만을 출력한다.
제400단계에서 출력된 공간 정보 및 QMF 도메인으로 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 제420단계에서 출력된 2개의 채널 신호로 3D 스테레오 신호를 생성한다(제430단계). 제430단계에서는 일반적으로 시간 도메인에서 표현되는 HRTF 파라미터를 이용하지 않고, QMF 도메인으로 적용할 수 있도록 변환하여 기 설정된 HRTF 파라미터를 이용한다. HRTF 파라미터는 HRTF의 시간 리스폰스(response)를 QMF 도메인으로 변환하여 각 서브밴드 별로 임펄스 리스폰스(impulse response)를 계산함으로써 구할 수 있다. 또한, 제430단계에서는 복잡도를 경감시키기 위하여 LFE 채널을 이용하지 않을 수 있다. 제420단계에서 출력된 FL 및 FR의 채널 신호를 입력받아 공간 정보 및 HRTF 파라미터를 이용하여 3D 스테레오 신호를 생성하는 일 실시예에서 이용되는 수학식은 다음과 같다.
[수학식 3]
Figure 112007048669701-pat00003
여기서, x_left[sb][timeslot]은 QMF 도메인으로 표현된 L 채널의 신호이고, x_right[sb][timeslot]은 QMF 도메인으로 표현된 R 채널의 신호이고, a11, a12, a13, a14, a15, a16, a21, a22, a23, a24, a25 및 a26는 상수이며, x_FL[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 FL 채널의 신호이고, CLD 3, CLD 4 및 CLD 5는 MPEG 써라운드 스펙에 기재된 Channel Level Difference를 말하며, HRTF1[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 FL 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF2[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 FR 채널에 대한 HRTF 파라미터이며, HRTF3[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 BL 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF4[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 BR 채널에 대한 HRTF 파라미터이며, HRTF5[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 C 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF6[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 LEF 채널에 대한 HRTF 파라미터이다.
제430단계에서 생성된 3D 스테레오 신호를 QMF 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다(제440단계).
여기서, 제410단계에서 QMF 분석 필터뱅크(analysis filter bank)를 이용하여 다운믹스 신호를 변환하고, 제440단계에서 QMF 합성 필터뱅크(synthesis filter bank)를 이용하여 제430단계에서 생성된 스테레오 신호를 역변환함으로써, 하이브리드 서브밴드 도메인(hybrid subband domain)에서 실시할 수도 있다.
도 5는 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치의 다른 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 상기 스테레오 신호 생성 장치는 역다중화부(500), 도메인 변환부(510), 업믹싱부(520), 스테레오신호 생성부(530) 및 도메인 역변환부(540)를 포함하여 이루어진다.
역다중화부(500)는 다운믹스(downmix) 신호 및 공간 정보(spatial parameter)를 포함하는 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 입력단자 IN 1을 통해 부호화기로부터 전송받아 역다중화하여 출력한다. 여기서, 다운믹스 신호는 모노(mono) 또는 스테레오(stereo)를 기초로 하여 이루어진다.
도메인 변환부(510)는 역다중화부(500)에서 출력된 다운믹스 신호를 시간 도 메인에서 QMF 도메인(Quadrature Mirror Filter domain)으로 변환한다.
업믹싱부(520)는 도메인 변환부(510)에서 변환된 다운믹스 신호를 입력받아 복호화함으로써 공간 정보를 이용하여 다운믹스 신호를 업믹싱한다. 여기서, 업믹싱부(520)는 도 3에서 개시된 실시예와 달리 5.1 채널의 경우 6개의 채널 가운데 2개의 채널만을 출력하고, 7.1 채널의 경우 8개의 채널 가운데 2개의 채널만을 출력한다. 예를 들어, 업믹싱부(520)는 5.1 채널에서 FL(Front Left), FR(Front Right), BL(Back Left), BR(Back Right), C(Center), LFE(Low Frequency Enhancement)의 6개 멀티 채널 신호 가운데 FL의 채널 신호 및 FR의 채널 신호만을 출력한다.
스테레오신호 생성부(530)는 업믹싱부(520)로부터 출력된 2개의 채널 신호로 QMF 도메인 상에서 3D 스테레오 신호를 생성한다. 스테레오신호 생성부(530)는 3D 스테레오 신호를 생성함에 있어서 역다중화부(500)에서 출력된 공간 정보 및 입력단자 IN 2를 통해 입력받은 HRTF 파라미터를 이용한다. 여기서, 스테레오 생성부(530)는 파라미터 변환부(533) 및 계산부(536)를 포함하여 이루어진다.
파라미터 변환부(533)는 시간 도메인으로 표현된 HRTF 파라미터를 입력단자 IN 2를 통해 입력받아 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환한다. 파라미터 변환부(533)는 HRTF의 시간 리스폰스(response)를 하이브리드 서브밴드 도메인으로 변환하여 각 서브밴드 별로 임펄스 리스폰스(impulse response)를 계산함으로써 변환한다.
그러나 파라미터 변환부(533)를 별도의 구성요소로 반드시 구비하여야 실시 하여야 하는 것은 아니다. 파라미터 변환부(533)를 구비하지 않고 시간 도메인으로 표현된 HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하여 기 설정해 둠으로써 매번 변환하여 실시하지 않고 기 설정된 HRTF 파라미터를 독출하여 실시할 수도 있다.
공간 합성부(536)는 역다중화부(500)에서 출력된 공간 정보 및 파라미터 변환부(533)에서 QMF 도메인으로 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 업믹싱부(520)에서 출력된 2개의 채널 신호로 3D 스테레오 신호를 생성한다.
공간 합성부(536)에서 업믹싱부(520)로부터 FL의 채널 신호 및 FR의 채널 신호를 입력받아 공간 정보 및 HRTF 파라미터를 이용하여 3D 스테레오 신호를 생성하는 일 실시예에서 이용되는 수학식은 다음과 같다.
[수학식 4]
Figure 112007048669701-pat00004
여기서, x_left[sb][timeslot]은 QMF 도메인으로 표현된 L 채널의 신호이고, x_right[sb][timeslot]은 QMF 도메인으로 표현된 R 채널의 신호이고, a11, a12, a13, a14, a15, a16, a21, a22, a23, a24, a25 및 a26는 상수이며, x_FL[sb][timeslot]는 QMF 도메인으로 표현된 FL 채널의 신호이고, CLD 3, CLD 4 및 CLD 5는 MPEG 써라운드 스펙에 기재된 Channel Level Difference를 말하며, HRTF1[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 FL 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF2[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 FR 채널에 대한 HRTF 파라미터이며, HRTF3[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 BL 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF4[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 BR 채널에 대한 HRTF 파라미터이며, HRTF5[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 C 채널에 대한 HRTF 파라미터이고, HRTF6[sb][timeslot}는 QMF 도메인으로 표현된 LEF 채널에 대한 HRTF 파라미터이다.
도메인 역변환부(540)는 공간 합성부(536)에서 생성된 3D 스테레오 신호를 QMF 도메인에서 시간 도메인으로 역변환하여 출력단자 OUT 1 및 OUT 2를 통해 L의 채널 신호 및 R의 채널 신호를 출력한다.
여기서, 도메인 변환부(510)를 QMF 분석 필터뱅크(analysis filter bank)로 구비하고, 도메인 역변환부(540)는 QMF 합성 필터뱅크(synthesis filter bank)로 구비함으로써, 하이브리드 서브밴드 도메인(hybrid subband domain)에서 실시할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법에 대한 또 다른 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 다운믹스(downmix) 신호 및 공간 정보(spatial parameter)를 포함하는 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 부호화기로부터 전송받아 역다중화하여 출력한다(제600단계). 여기서, 다운믹스 신호는 모노(mono)를 기초로 하여 이루어진다.
제600단계에서 출력된 모노 다운믹스 신호를 시간 도메인에서 QMF 도메 인(Quadrature Mirror Filter domain)으로 변환한다(제610단계).
제610단계에서 변환된 모노 신호를 입력받아 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트(decorrelate)된 신호를 생성한다(제620단계).
HRTF 파라미터를 이용하여 제600단계에서 출력된 공간 정보를 바이노럴 3D 파라미터(binaural 3D parameter)로 변환한다(제630단계). 여기서, 바이노럴 3D 파라미터는 QMF 도메인으로 표현된 파라미터로서 모노 다운믹스 신호 및 디코릴레이트된 신호를 입력받아 3D 스테레오 신호를 생성하기 위해 계산하는 과정에서 필요한 파라미터를 말한다.
제630단계 후에, 모노 다운믹스 신호 및 디코릴레이트된 신호를 입력받아 바이노럴 3D 파라미터를 적용하여 계산함으로써 3D 스테레오 신호를 생성한다(제640단계).
제640단계에서 생성된 3D 스테레오 신호를 QMF 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다(제650단계).
여기서, 제610단계에서 QMF 분석 필터뱅크(analysis filter bank)를 이용하여 다운믹스 신호를 변환하고, 제650단계에서 QMF 합성 필터뱅크(synthesis filter bank)를 이용하여 제640단계에서 생성된 3D 스테레오 신호를 역변환함으로써, 하이브리드 서브밴드 도메인(hybrid subband domain)에서 실시할 수도 있다.
도 7은 본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 장치의 또 다른 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 상기 스테레오 신호 생성 장치는 역다중화부(700), 도메인 변환부(710), 디코릴레이터(720), 스테레오신호 생성부(730) 및 도메인 역변환 부(740)를 포함하여 이루어진다.
역다중화부(700)는 다운믹스 신호 및 공간 파라미터(spatial parameter)를 포함하는 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 입력단자 IN 1을 통해 부호화기로부터 전송받아 역다중화하여 출력한다. 여기서, 다운믹스 신호는 모노(mono)를 기초로 하여 이루어진다.
도메인 변환부(710)는 역다중화부(700)에서 출력된 모노 다운믹스 신호를 시간 도메인에서 QMF 도메인(Quadrature Mirror Filter domain)으로 변환한다.
디코릴레이터(720, decorrelator)는 도메인 변환부(710)에서 변환된 모노 신호를 입력받아 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트(decorrelate)된 신호를 생성한다.
스테레오신호 생성부(730)는 도메인 변환부(710)에서 변환된 모노 다운믹스 신호 및 디코릴레이터(720)에서 디코릴레이트된 신호로부터 3D 스테레오 신호를 생성한다. 스테레오신호 생성부(730)에서 3D 스테레오 신호를 생성함에 있어서, 역다중화부(700)에서 출력된 공간 정보 및 입력단자 IN 2를 통해 입력받은 HRTF 파라미터를 이용한다. 여기서, 스테레오 생성부(730)는 파라미터 변환부(733) 및 계산부(736)를 포함하여 이루어진다.
파라미터 변환부(733)는 HRTF 파라미터를 이용하여 공간 정보를 바이노럴 3D 파라미터(binaural 3D parameter)로 변환한다. 여기서, 바이노럴 3D 파라미터는 QMF 도메인으로 표현된 파라미터로서 모노 다운믹스 신호 및 디코릴레이트된 신호를 입력받아 3D 스테레오 신호를 생성하기 위해 계산하는 과정에서 필요한 파라미 터를 말한다.
계산부(736)는 모노 다운믹스 신호 및 디코릴레이트된 신호를 입력받아 바이노럴 3D 파라미터를 적용하여 계산함으로써 3D 스테레오 신호를 생성한다.
도메인 역변환부(740)는 계산부(736)에서 생성된 3D 스테레오 신호를 QMF 도메인에서 시간 도메인으로 역변환하여 출력단자 OUT 1 및 OUT 2를 통해 L 채널 신호 및 R 채널 신호를 출력한다.
여기서, 도메인 변환부(710)를 QMF 분석 필터뱅크(analysis filter bank)로 구비하고, 도메인 역변환부(740)는 QMF 합성 필터뱅크(synthesis filter bank)로 구비함으로써, 하이브리드 서브밴드 도메인(hybrid subband domain)에서 실시할 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장 장치 등이 있다.
이러한 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의한 스테레오 신호 생성 방법 및 장치에 의하면, QMF 도메인에서 HRTF(Head Related Transfer Function)를 적용함으로써 써라운드 데이터 스트림(surround data stream)을 이용하여 3D 스테레오 신호를 생성한다.
이렇게 함으로써 별도로 HRTF의 도메인에 따라 업믹싱된 멀티 채널 신호를 변환 및 역변환을 수행하지 않아도 되므로 복잡도를 경감시킬 수 있으며, 음질을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 거둘 수 있다.

Claims (4)

  1. 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계;
    HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 단계;
    공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오 신호 생성 방법.
  2. 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계;
    HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 단계;
    공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계;
    상기 공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호 및 상기 생성된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오 신호 생성 방법.
  3. 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계;
    HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 단계;
    공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호로부 터 스테레오 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  4. 다운믹스 신호를 QMF 도메인으로 변환하는 단계;
    HRTF 파라미터를 QMF 도메인에서 적용할 수 있도록 변환하는 단계;
    공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계;
    상기 공간 정보 및 상기 변환된 HRTF 파라미터를 이용하여 상기 변환된 신호 및 상기 생성된 신호로부터 스테레오 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 스테레오 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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