KR101220621B1 - 부호화 장치 및 부호화 방법 - Google Patents

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Abstract

원(原)신호를 제 1 레이어와 제 2 레이어에서 부호화하는 스케일러블 부호화에 있어서, 제 2 레이어부 또는 그보다 상위의 레이어부에서 저비트레이트의 부호화를 행해도 고품질의 복호 신호가 얻어지는 부호화 장치, 복호화 장치, 부호화 방법 및 복호화 방법을 제공한다. 부호화 장치에 있어서, 스펙트럼 잔차 형상 코드북(305)은 복수의 스펙트럼 잔차 형상 벡터의 후보를 저장하고, 스펙트럼 잔차 게인 코드북(307)은 복수의 스펙트럼 잔차 게인의 후보를 저장하여, 이들은 탐색부(306)로부터의 지시에 따라 그 후보 중에서 순차적으로, 스펙트럼 잔차 형상 벡터, 스펙트럼 잔차 게인을 출력한다. 곱셈기(308)는 스펙트럼 잔차 형상 벡터의 후보와 스펙트럼 잔차 게인의 후보를 곱하여 필터링부(303)에 출력한다. 필터링부(303)는 필터 상태 설정부(302)에서 설정된 피치 필터의 내부 상태, 래그 설정부(304)로부터 출력되는 래그 T, 및 게인 조정된 스펙트럼 잔차 형상 벡터를 이용하여 필터링을 행한다.

Description

부호화 장치 및 부호화 방법{ENCODER AND ENCODING METHOD}
본 발명은 음성 신호, 오디오 신호 등을 부호화/복호화하는 부호화 장치, 복호화 장치, 부호화 방법 및 복호화 방법에 관한 것이다.
이동 통신 시스템에 있어서의 전파 자원 등의 유효 이용을 위해서, 음성 신호를 저(低) 비트레이트로 압축하는 것이 요구되고 있다. 그런 한편, 사용자로부터는 통화 음성의 품질 향상이나 현장감 높은 통화 서비스의 실현이 희망되고 있다. 이 실현에는 음성 신호의 고품질화뿐만이 아니라, 보다 대역이 넓은 오디오 신호 등의 음성 이외의 신호도 고품질로 부호화할 수 있는 것이 바람직하다.
이러한 상반되는 요구에 대해서, 복수의 부호화 기술을 계층적으로 통합하는 어프로치가 유망시되고 있다. 구체적으로는 음성 신호에 적합한 모델로 입력 신호를 저비트레이트로 부호화하는 제 1 레이어부와, 입력 신호와 제 1 레이어 복호 신호의 잔차 신호를 음성 이외의 신호에도 적합한 모델로 부호화하는 제 2 레이어부를 계층적으로 조합시키는 구성을 취한다. 이러한 계층 구조를 가지는 부호화 방 식은 부호화부로부터 얻어지는 비트스트림에 스케일러빌리티성(scalability 性)(비트스트림의 일부 정보로부터도 복호 신호가 얻어지는 것)을 가지기 때문에, 스케일러블 부호화라고 불린다. 스케일러블 부호화는 그 성질로 인해, 비트레이트가 다른 네트워크 간의 통신에도 유연하게 대응할 수 있다. 이 특징은 IP 프로토콜로 다양한 네트워크가 통합되어 가는 향후의 네트워크 환경에 적합한 것이라고 말할 수 있다.
종래의 스케일러블 부호화로서는 예를 들면 비특허 문헌 1에 기재된 것이 있다. 이 문헌에서는 MPEG-4(Moving Picture Experts Group phase-4)로 규격화된 기술을 이용하여 스케일러블 부호화를 구성하는 방법에 대해 설명되어 있다. 구체적으로는 제 1 레이어부(기본 레이어부)에서는 CELP(Code Excited Linear Prediction：부호 여기 선형 예측)를 이용하여 음성 신호 즉 원(原)신호를 부호화하고, 제 2 레이어부 (확장 레이어부)에서는 예를 들면 AAC(Advanced Audio Coder)나 TwinVQ(Transform Domain Weighted Interleave Vector Quantization：주파수 영역 보정 인터리브 벡터 양자화)와 같은 변환 부호화를 이용하여 잔차(殘差) 신호를 부호화한다. 여기서, 잔차 신호는 제 1 레이어부에서 얻어진 부호화 코드를 복호한 것(제 1 레이어 복호 신호)을 원신호로부터 감산함으로써 얻어지는 신호이다.
비특허 문헌 1 : 미키 스케이치(三木弼一) 편저, 「MPEG-4의 전모」, 초판, (주) 공업 조사회, 1998년 9월 30일, p.126-127
그렇지만, 상기 종래 기술에 있어서는 제 2 레이어부에서의 변환 부호화는 원신호로부터 제 1 레이어 복호 신호를 감(減)하여 얻어지는 잔차 신호에 대해서 행해진다. 따라서, 원신호에 포함되는 주요한 정보의 일부가 제 1 레이어부를 경유함으로 인해 제거되는 수가 있다. 이 경우, 잔차 신호의 특성이, 잡음 계열에 가까운 특성이 된다. 따라서, 예를 들면 AAC나 TwinVQ와 같이 악음(樂音) 신호를 효율적으로 부호화하도록 설계된 변환 부호화를 제 2 레이어부에 이용하는 경우, 상기 특성을 가지는 잔차 신호를 부호화하여 복호 신호의 고품질화를 도모하기에는 많은 비트를 배분할 필요가 있다. 그 결과, 비트레이트가 커져 버린다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로서, 제 2 레이어부 또는 그보다 상위 레이어부에서 저비트레이트의 부호화를 행해도 고품질 복호 신호를 얻을 수 있는 부호화 장치, 복호화 장치, 부호화 방법 및 복호화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 부호화 장치는 원신호로부터, 저주파 대역의 부호화 정보와 고주파 대역의 부호화 정보를 생성하는 부호화 장치로서, 상기 저주파 대역의 부호화 정보의 복호 신호로부터 저주파 대역의 제 1 스펙트럼을 산출하는 제 1 스펙트럼 산출 수단과, 상기 원신호로부터 제 2 스펙트럼을 산출하는 제 2 스펙트럼 산출 수단과, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사(類似)상태를 나타내는 제 1 파라미터를 산출하는 제 1 파라미터 산출 수단과, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터를 산출하는 제 2 파라미터 산출 수단과, 산출된 제 1 파라미터와 제 2 파라미터를 상기 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화하는 부호화 수단을 가지는 구성을 취한다.
본 발명의 부호화 장치는 원신호로부터, 저주파 대역의 부호화 정보와 고주파 대역의 부호화 정보를 생성하는 부호화 장치로서, 상기 저주파 대역의 부호화 정보의 복호 신호로부터 저주파 대역의 제 1 스펙트럼을 산출하는 제 1 스펙트럼 산출 수단과, 상기 원신호로부터 제 2 스펙트럼을 산출하는 제 2 스펙트럼 산출 수단과, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출 수단과, 산출된 파라미터를 상기 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화하는 파라미터 부호화 수단과, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 저주파 대역부의 잔차 성분을 부호화하는 잔차 성분 부호화 수단을 가지며, 상기 파라미터 산출 수단은 상기 잔차 성분 부호화 수단에 의해 부호화된 잔차 성분을 이용하여 상기 제 1 스펙트럼의 품질을 향상시킨 후에, 상기 파라미터를 산출하는 구성을 취한다.
본 발명의 복호화 장치는 저주파 대역에 대응하는 제 1 스펙트럼을 취득하는 스펙트럼 취득 수단과, 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화된 제 1 파라미터이며, 상기 제 1 스펙트럼과 원신호에 대응하는 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 제 1 파라미터와, 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화된 제 2 파라미터이며, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터를 각각 취득하는 파라미터 취득 수단과, 취득된 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터를 이용하여 상기 제 2 스펙트럼을 복호하는 복호 수단을 가지는 구성을 취한다.
본 발명의 부호화 방법은 원신호로부터, 저주파 대역의 부호화 정보와 고주파 대역의 부호화 정보를 생성하는 부호화 방법으로서, 상기 저주파 대역의 부호화 정보의 복호 신호로부터 저주파 대역의 제 1 스펙트럼을 산출하는 제 1 스펙트럼 산출 단계와, 상기 원신호로부터 제 2 스펙트럼을 산출하는 제 2 스펙트럼 산출 단계와, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 제 1 파라미터를 산출하는 제 1 파라미터 산출 단계와, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터를 산출하는 제 2 파라미터 산출 단계와, 산출된 제 1 파라미터와 제 2 파라미터를 상기 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화하는 부호화 단계를 가지도록 했다.
본 발명의 복호화 방법은 저주파 대역에 대응하는 제 1 스펙트럼을 취득하는 스펙트럼 취득 단계와, 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화된 제 1 파라미터이며, 상기 제 1 스펙트럼과 원신호에 대응하는 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 제 1 파라미터와, 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화된 제 2 파라미터이며, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터를 각각 취득하는 파라미터 취득 단계와, 취득된 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터를 이용하여 상기 제 2 스펙트럼을 복호하는 복호 단계를 가지도록 했다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 제 2 레이어부 또는 그보다 상위 레이어부에서 저비트레이트의 부호화를 행해도 고품질 복호 신호를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 제 2 레이어 부호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 확장 대역 부호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 확장 대역 부호화부의 필터링부에서 처리되는 생성 스펙트럼 버퍼를 나타내는 모식도,
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 부호화 장치의 다중화부로부터 출력되는 비트스트림의 내용을 나타내는 모식도,
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 제 2 레이어 복호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 확장 대역 복호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 제 2 레이어 부호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 제 1 스펙트럼 부호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 제 2 레이어 복호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 제 1 스펙트럼 복호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 13은 본 발명의 실시예 2에 따른 확장 대역 부호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 14는 본 발명의 실시예 2에 따른 확장 대역 복호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 15는 본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 레이어 부호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 16은 본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 스펙트럼 부호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 17은 본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 스펙트럼 부호화부의 구성의 변형예를 나타내는 블록도,
도 18은 본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 레이어 복호화부의 구성을 나타내는 블록도,
도 19는 본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 스펙트럼 복호화부의 구성의 변형 예를 나타내는 블록도,
도 20은 본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 레이어 부호화부의 구성의 변형예를 나타내는 블록도,
도 21은 본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 레이어 복호화부의 구성의 변형예를 나타내는 블록도.
본 발명은 스케일러블 부호화의 상위 레이어에 적합한 변환 부호화에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해당 변환 부호화에 있어서의 스펙트럼의 효율적인 부호화 방법에 관한 것이다.
그 주된 특징의 하나는 제 1 레이어 복호 신호를 주파수 분석하여 얻어지는 스펙트럼(제 1 레이어 복호 스펙트럼)을 내부 상태(필터 상태)로서 가지는 필터를 이용하여 필터링 처리를 행하고, 그 출력 신호를 원스펙트럼의 고역부의 추정값으로 한다. 여기서, 원스펙트럼이란, 지연 조정된 원신호를 주파수 분석하여 얻어지는 스펙트럼을 말한다. 그리고, 원스펙트럼의 고역부에 가장 유사한 출력 신호를 생성할 때의 필터 정보를 부호화하여 복호화부에 전송한다. 필터 정보만을 부호화하면 되기 때문에, 저비트레이트화를 도모할 수 있다.
본 발명을 적용한 실시예에서는 스펙트럼 잔차의 후보가 복수 기록되어 있는 스펙트럼 잔차 형상 코드북을 이용하여, 전술한 필터에 스펙트럼 잔차를 주어서 필터링 처리를 행한다. 또, 다른 실시예에서는 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 필터의 내부 상태로 저장하기 전에 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 오차 성분을 부호화하여, 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 품질을 향상시킨 뒤, 필터링 처리에 의한 원스펙트럼의 고역부의 추정을 행한다. 또, 더 다른 실시예에서는 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 오차 성분을 부호화할 때에, 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 부호화 성능과 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 사용한 고역 스펙트럼의 추정 성능이 양쪽 모두 높아지도록 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 오차 성분의 부호화를 행한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 각 실시예에서는 복수의 레이어로 이루어지는 계층 구조를 가지는 스케일러블 부호화를 행한다. 또, 각 실시예에서는 일례로서, (1) 스케일러블 부호화의 계층 구조는 제 1 레이어(기본 레이어 또는 하위 레이어)와 제 1 레이어보다 상위에 있는 제 2 레이어(확장 레이어 또는 상위 레이어)의 2 계층으로 함, (2) 제 2 레이어의 부호화에서는 주파수 영역에서 부호화(변환 부호화)를 행함, (3) 제 2 레이어의 부호화에 있어서의 변환 방식에는 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform;변형 이산 코사인 변환)를 사용함, (4) 제 2 레이어의 부호화에서는 전(全)대역을 복수의 서브 밴드로 분할할 경우, 전대역을 바크 스케일(bark scale)로 등간격으로 분할하고 각 서브 밴드를 각 임계 대역에 대응화시킴, (5) 제 1 레이어의 입력 신호의 샘플링 레이트 F1와 제 2 레이어의 입력 신호의 샘플링 레이트 F2에서는 F2는 F1이상(F1≤F2)인 관계가 있는 것으로 한다.
(실시예 1)
도 1은 예를 들면 음성 부호화 장치 등을 형성하는 부호화 장치(100)의 구성을 나타내는 블록도이다. 부호화 장치(100)는 다운 샘플링부(101), 제 1 레이어 부호화부(102), 제 1 레이어 복호화부(103), 다중화부(104), 제 2 레이어 부호화부(105) 및 지연부(106)를 가진다.
도 1에 있어서, 샘플링 레이트가 F2인 음성 신호나 오디오 신호(원신호)는 다운 샘플링부(101)에 주어져서, 다운 샘플링부(101)에 의해 샘플링 변환 처리가 행해져, 샘플링 레이트가 F1인 신호가 생성되어서, 제 1 레이어 부호화부(102)에 주어진다. 제 1 레이어 부호화부(102)는 샘플링 레이트가 F1인 신호를 부호화하여 얻어지는 부호화 코드를 제 1 레이어 복호화부(103) 및 다중화부(104)에 출력한다.
제 1 레이어 복호화부(103)는 제 1 레이어 부호화부(102)로부터 출력된 부호화 코드로부터 제 1 레이어 복호 신호를 생성하여 제 2 레이어 부호화부(105)에 출력한다.
지연부(106)는 원신호에 대해서 소정 길이의 지연을 부여하여 제 2 레이어 부호화부(105)에 출력한다. 이 지연은 다운 샘플링부(101), 제 1 레이어 부호화부(102) 및 제 1 레이어 복호화부(103)에서 발생하는 시간 지연을 조정하기 위한 것이다.
제 2 레이어 부호화부(105)는 지연부(106)로부터 출력된 원신호를, 제 1 레이어 복호화부(103)로부터 출력된 제 1 레이어 복호 신호를 이용하여 부호화를 행한다. 그리고, 이 부호화에 의해 얻어지는 부호화 코드를 다중화부(104)에 출력한 다.
다중화부(104)는 제 1 레이어 부호화부(102)로부터 출력된 부호화 코드와 제 2 레이어 부호화부(105)로부터 출력된 부호화 코드를 다중화하여, 비트스트림으로서 출력한다.
이어서, 제 2 레이어 부호화부(105)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 제 2 레이어 부호화부(105)의 구성을 도 2에 나타낸다. 제 2 레이어 부호화부(105)는 주파수 영역 변환부(201), 확장 대역 부호화부(202), 주파수 영역 변환부(203) 및 청각 마스킹 산출부(204)를 가진다.
도 2에 있어서, 주파수 영역 변환부(201)는 제 1 레이어 복호화부(103)로부터 출력된 제 1 레이어 복호 신호를 MDCT 변환을 이용해 주파수 분석하여 MDCT 계수(제 1 레이어 복호 스펙트럼)를 산출한다. 그리고, 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 확장 대역 부호화부(202)에 출력한다.
주파수 영역 변환부(203)는 지연부(106)로부터 출력된 원신호를 MDCT 변환에 의해 주파수 분석하여 MDCT 계수(원스펙트럼)를 산출한다. 그리고, 원스펙트럼을 확장 대역 부호화부(202)에 출력한다.
청각 마스킹 산출부(204)는 지연부(106)로부터 출력된 원신호를 이용해 대역마다의 청각 마스킹을 산출하고, 이 청각 마스킹을 확장 대역 부호화부(202)에 통지한다.
여기서, 인간의 청각 특성에는 어떤 신호가 들리고 있을 때 그 신호와 주파수가 가까운 소리가 귀에 들려와도 그 소리가 들리기 어렵다고 하는 청각 마스킹 특성이 있다. 상기 청각 마스킹은 효율적인 스펙트럼 부호화를 실현하기 위해 이용된다. 이 스펙트럼 부호화에서는 인간의 청각 마스킹 특성을 이용하여 청감상 허용되는 양자화 왜곡을 정량화(定量化)하여, 그 허용되는 양자화 왜곡에 따른 부호화 방법을 적용한다.
확장 대역 부호화부(202)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 진폭 조정부(301), 필터 상태 설정부(302), 필터링부(303), 래그 설정부(304), 스펙트럼 잔차 형상 코드북(305), 탐색부(306), 스펙트럼 잔차 게인 코드북(307), 곱셈기(308), 확장 스펙트럼 복호화부(309) 및 스케일 팩터 부호화부(310)를 가진다.
진폭 조정부(301)에는 주파수 영역 변환부(201)로부터 제 1 레이어 복호 스펙트럼{S1(k);0≤k<Nn}, 주파수 영역 변환부(203)로부터 원스펙트럼{S2(k);0≤k<Nw}이 주어진다. 여기서, 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 스펙트럼 점수를 Nn, 원스펙트럼의 스펙트럼 점수를 Nw라고 표시하면, Nn<Nw인 관계가 있다.
진폭 조정부(301)는 제 1 레이어 복호 스펙트럼{S1(k); 0≤k<Nn}의 최대 진폭 스펙트럼과 최소 진폭 스펙트럼의 비(比) (다이내믹 레인지)가, 원스펙트럼의 고역부{S2(k);Nn≤k<Nw}의 다이내믹 레인지에 가까워지도록 진폭 조정을 행한다. 구체적으로는 다음의 식 (1)에 나타내는 바와 같이, 진폭 스펙트럼의 거듭 제곱을 취한다.
Figure 112007033562145-pct00001
여기서, sign()은 양호(+)/음호(-)를 되돌리는 함수, γ는 0≤γ≤1 의 범위 에 있는 실수를 나타낸다. 진폭 조정부(301)는 진폭 조정 후의 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 다이내믹 레인지가 원스펙트럼의 고역부{S2(k);Nn≤k<Nw}의 다이내믹 레인지에 가장 가까워질 때의 γ(진폭 조정 계수)를, 미리 준비된 복수의 후보 중에서 선택하고, 그 부호화 코드를 다중화부(104)에 출력한다.
필터 상태 설정부(302)는 진폭 조정 후의 제 1 레이어 복호 스펙트럼{S1'(k);0≤k<Nn}을 후술하는 피치 필터의 내부 상태로 설정한다. 구체적으로는 진폭 조정 후의 제 1 레이어 복호 스펙트럼{S1'(k);0≤k<Nn}을 생성 스펙트럼 버퍼{S(k);0≤k<Nn}에 대입하여, 필터링부(303)에 출력한다. 여기서, 생성 스펙트럼 버퍼 S(k)는 0≤k<Nw의 범위로 정의되는 배열 변수이다. 후술하는 필터링 처리에 의해 (Nw-Nn)점의 원스펙트럼의 추정값(이하 「추정 원스펙트럼」이라고 함)의 후보가 생성된다.
래그 설정부(304)는 탐색부(306)로부터의 지시에 따라, 래그 T를 미리 정해진 탐색 범위 TMIN~TMAX 중에서 점차적으로 조금씩 변화시키면서, 필터링부(303)에 순차적으로 출력한다.
스펙트럼 잔차 형상 코드북(305)은 복수의 스펙트럼 잔차 형상 벡터의 후보를 저장하고 있다. 또, 탐색부(306)로부터의 지시에 따라, 모든 후보 중에서, 또는 미리 한정된 후보 중에서, 스펙트럼 잔차 형상 벡터를 순차적으로 출력한다.
마찬가지로, 스펙트럼 잔차 게인 코드북(307)은 복수의 스펙트럼 잔차 게인의 후보를 저장하고 있다. 또, 탐색부(306)로부터의 지시에 따라, 모든 후보 중에서, 또는 미리 한정된 후보 중에서, 스펙트럼 잔차 게인을 순차적으로 출력한다.
곱셈기(308)는 스펙트럼 잔차 형상 코드북(305)으로부터 출력되는 스펙트럼 잔차 형상 벡터와 스펙트럼 잔차 게인 코드북(307)으로부터 출력되는 스펙트럼 잔차 게인를 곱하여, 스펙트럼 잔차 형상 벡터를 게인 조정한다. 그리고, 게인 조정된 스펙트럼 잔차 형상 벡터를 필터링부(303)에 출력한다.
필터링부(303)는 필터 상태 설정부(302)에서 설정된 피치 필터의 내부 상태와, 래그 설정부(304)로부터 출력되는 래그(T)와, 게인 조정된 스펙트럼 잔차 형상 벡터를 이용해 필터링 처리를 행하여, 추정 원스펙트럼을 산출한다. 여기서, 피치 필터의 전달 함수는 다음의 식 (2)에 표시된다. 또, 이 필터링 처리는 다음의 식 (3)과 같이 표시된다.
Figure 112007033562145-pct00002
Figure 112007033562145-pct00003
여기서, C(i, k)는 제 i 번째의 스펙트럼 잔차 형상 벡터, g(j)는 제 j 번째 스펙트럼 잔차 형상 게인을 나타낸다. 범위 Nn≤k<Nw에 포함되는 생성 스펙트럼 버퍼 S(k)가 필터링부(303)의 출력 신호(즉, 추정 원스펙트럼)로서 탐색부(306)에 출력된다. 도 4에, 생성 스펙트럼 버퍼, 진폭 조정 후의 제 1 레이어 복호 스펙트럼, 필터링부(303)의 출력 신호의 상호 관계를 나타낸다.
탐색부(306)는 래그 설정부(304), 스펙트럼 잔차 형상 코드북(305) 및 스펙 트럼 잔차 게인 코드북(307)에 래그, 스펙트럼 잔차 형상 및 스펙트럼 잔차 게인의 출력을 각각 지시한다.
또, 탐색부(306)는 원스펙트럼의 고역부{S2(k); Nn≤k<Nw}와 필터링부(303)의 출력 신호{S(k); Nn≤k<Nw} 사이의 왜곡 E을 산출한다. 그리고, 합성에 의한 분석 수법(AbS; Analysis by Synthesis)에 의해 가장 왜곡이 작아질 때의 래그, 스펙트럼 잔차 형상 벡터 및 스펙트럼 잔차 게인의 조합을 결정한다. 이 때, 청각 마스킹 산출부(204)로부터 출력된 청각 마스킹을 이용해, 청감적으로 가장 왜곡이 작은 조합을 선택한다. 이 왜곡을 E라고 하면, 왜곡 E는 예를 들면 청각 마스킹에 의해 결정되는 가중치 함수 w(k)를 이용하여 식(4)에 의해 표시된다. 여기서, 가중치 함수 w(k)는 청각 마스킹이 큰(왜곡이 들리기 어렵다) 주파수에서는 작은 값을 취하고, 청각 마스킹이 작은(왜곡이 들리기 쉽다) 주파수에서는 큰 값을 취한다.
Figure 112007033562145-pct00004
탐색부(306)에 의해 결정된 래그의 부호화 코드, 스펙트럼 잔차 형상 벡터의 부호화 코드 및 스펙트럼 잔차 게인의 부호화 코드는 다중화부(104) 및 확장 스펙트럼 복호화부(309)에 출력된다.
상기 AbS에 의한 부호화 코드 결정법에 있어서는 래그, 스펙트럼 잔차 형상 벡터 및 스펙트럼 잔차 게인을 동시에 결정해도 되고, 또는 연산량을 삭감하기 위 해서 각 파라미터를 순차적으로(예를 들면, 래그, 스펙트럼 잔차 형상 벡터, 스펙트럼 잔차 게인의 순으로) 결정해도 된다.
확장 스펙트럼 복호화부(309)는 진폭 조정부(301)로부터 출력되는 진폭 조정 계수의 부호화 코드 및 탐색부(306)로부터 출력되는 래그의 부호화 코드, 스펙트럼 잔차 형상 벡터의 부호화 코드 및 스펙트럼 잔차 게인의 부호화 코드를 복호하여, 원스펙트럼의 추정값(추정 원스펙트럼)을 생성한다.
구체적으로는 우선, 복호된 진폭 조정 계수(γ)를 이용하여 전술한 식 (1)에 따라 제 1 레이어 복호 스펙트럼{S1(k);0≤k<Nn}의 진폭 조정을 행한다. 다음으로, 진폭 조정된 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 필터의 내부 상태로서 이용함과 아울러, 각각 복호된 래그, 스펙트럼 잔차 형상 벡터 및 스펙트럼 잔차 게인을 이용하여, 전술한 식 (3)에 따라 필터링 처리를 행하여, 추정 원스펙트럼{S(k);Nn≤k<Nw}을 생성한다. 생성된 추정 원스펙트럼은 스케일 팩터 부호화부(310)에 출력된다.
스케일 팩터 부호화부(310)는 주파수 영역 변환부(203)로부터 출력되는 원스펙트럼의 고역부{S2(k);Nn≤k<Nw}와 확장 스펙트럼 복호화부(309)로부터 출력되는 추정 원스펙트럼{S(k);Nn≤k<Nw}을 이용하여, 청각 마스킹을 이용해 청감상 가장 적합한 추정 원스펙트럼의 스케일 팩터(스케일링 계수)를 부호화하고, 그 부호화 코드를 다중화부(104)에 출력한다.
즉, 제 2 레이어 부호화 코드는 진폭 조정부(301)로부터 출력되는 부호화 코드(진폭 조정 계수), 탐색부(306)로부터 출력되는 부호화 코드(래그, 스펙트럼 잔 차 형상 벡터, 스펙트럼 잔차 게인) 및 스케일 팩터 부호화부(310)로부터 출력되는 부호화 코드(스케일 팩터)의 조합으로 된다.
또한, 본 실시예에서는 대역 Nn~Nw에 대해서 확장 대역 부호화부(202)를 적용하여 1조의 부호화 코드(진폭 조정 계수, 래그, 스펙트럼 잔차 형상 벡터, 스펙트럼 잔차 게인, 스케일 팩터)를 결정하는 구성에 대해 설명하고 있지만, 대역 Nn~Nw를 복수의 대역으로 분할하고 각 대역에 대해서 확장 대역 부호화부(202)를 적용하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 대역마다 부호화 코드(진폭 조정 계수, 래그, 스펙트럼 잔차 형상 벡터, 스펙트럼 잔차 게인, 스케일 팩터)를 결정하여, 다중화부(104)에 출력하게 된다. 예를 들면, 대역 Nn~Nw를 M개의 대역으로 분할하고 각 대역에서 확장 대역 부호화부(202)를 적용하면, M조의 부호화 코드(진폭 조정 계수, 래그, 스펙트럼 잔차 형상 벡터, 스펙트럼 잔차 게인, 스케일 팩터)가 얻어지게 된다.
또, 복수 대역에서 각각 독립된 부호화 코드를 보내지않고, 인접하는 대역끼리 일부의 부호화 코드를 공유해도 된다. 예를 들면, 대역 Nn~Nw를 M개의 대역으로 분할하고, 인접하는 2개의 대역에서 공통된 진폭 조정 계수를 이용할 경우, 진폭 조정 계수의 부호화 코드의 수는 M/2개가 되고, 그 이외의 부호화 코드의 수는 각각 M개가 된다.
그리고, 본 실시예는 1차 AR형 피치 필터를 이용한 경우에 대해 설명해 왔다. 그렇지만, 본 발명을 적용할 수 있는 필터는 1차 AR형 피치 필터로 한정되지 않으며, 전달 함수가 다음의 식(5)에 표시되는 필터에도 본 발명을 적용할 수 있 다. 필터 차수를 규정하는 파라미터 L 및 M이 큰 피치 필터를 이용할수록 다양한 특성을 표현할 수 있어, 품질이 향상할 가능성이 있다. 다만, 차수가 커질수록 필터 계수의 부호화 비트를 많이 배분할 필요가 생기기때문에, 실용적인 비트 배분 하에서 적절한 피치 필터의 전달 함수를 결정해 둘 필요가 있다.
Figure 112007033562145-pct00005
또한, 본 실시예에서는 청각 마스킹을 이용하는 것을 전제로 하고 있지만, 청각 마스킹을 이용하지 않는 구성이어도 된다. 이 경우, 도 2의 청각 마스킹 산출부(204)를 제 2 레이어 부호화부(105)에 구비할 필요가 없어져서, 장치 전체의 연산량을 삭감할 수 있다.
여기서, 다중화부(104)로부터 출력되는 비트스트림의 구성에 대해, 도 5를 이용해 설명한다. 비트스트림의 MSB(Most Significant Bit)부터 차례로, 제 1 레이어 부호화 코드, 제 2 레이어 부호화 코드가 저장되어 있다. 또, 제 2 레이어 부호화 코드는 스케일 팩터, 진폭 조정 계수, 래그, 스펙트럼 잔차 게인, 스펙트럼 잔차 형상 벡터의 순으로 저장되어 후자 정보일수록 LSB(Least Significant Bit)에 가까운 위치에 배치되고 있다. 이 비트스트림의 구성은 각 부호화 코드의 부호 결락(缺落)에 대한 감도(부호화 코드가 결락했을 때에 어느 정도 복호 신호의 품질을 열화 시킬 것인가)에 대해서, 부호 오류 감도가 높은(크게 열화함) 것일수록 MSB에 가까운 위치에 배치되고 있다. 이 구성에 의하면, 전송로상에서 비트스트림을 부분적으로 파기할 경우에 LSB부터 차례로 파기함으로써, 파기에 의한 열화를 최소한으로 억제할 수 있다. LSB쪽에서부터 우선적으로 비트스트림을 파기하는 네트워크 구성의 일례로는 도 5와 같이 단락지어진 각 부호화 코드를 각각 다른 패킷으로 전송하고, 각 패킷에 우선 순위를 매겨, 우선 제어가 가능한 패킷망을 사용하는 구성을 들 수 있다. 다만, 네트워크 구성은 전술한 것으로 한정되지 않는다.
또, 도 5와 같이 부호 오류 감도가 높은 부호화 파라미터일수록 MSB에 가까운 위치에 배치되는 비트스트림 구성에 있어서, MSB에 가까운 비트일수록 강한 오류 검출 및 오류 정정이 가해지는 등의 채널 부호화를 적용하면, 복호 품질의 열화를 최소한으로 억제하게 된다는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 오류 검출, 오류 정정의 수법으로서는 CRC 부호나 RS부호 등을 적용할 수 있다.
도 6은 예를 들면 음성 복호화 장치 등을 형성하는 복호화 장치(600)의 구성을 나타내는 블록도이다.
복호화 장치(600)는 부호화 장치(100)로부터 출력된 비트스트림을 제 1 레이어 부호화 코드와 제 2 레이어 부호화 코드로 분리하는 분리부(601), 제 1 레이어 부호화 코드를 복호하는 제 1 레이어 복호화부(602) 및 제 2 레이어 부호화 코드를 복호하는 제 2 레이어 복호화부(603)를 가진다.
분리부(601)는 부호화 장치(100)로부터 송출된 비트스트림을 수신하여, 제 1 레이어의 부호화 코드와 제 2 레이어의 부호화 코드로 분리하고, 제 1 레이어 복호화부(602)와 제 2 레이어 복호화부(603)에 각각 출력한다.
제 1 레이어 복호화부(602)는 제 1 레이어 부호화 코드로부터 제 1 레이어 복호 신호를 생성하여, 제 2 레이어 복호화부(603)에 출력한다. 또, 생성된 제 1 레이어 복호 신호를, 필요에 따라서, 최저한의 품질이 담보된 복호 신호(제 1 레이어 복호 신호)로서 출력한다.
제 2 레이어 복호화부(603)는 제 1 레이어 복호 신호와 제 2 레이어 부호화 코드를 이용하여, 고품질 복호 신호(여기에서는 제 2 레이어 복호 신호라고 함)를 생성하고, 필요에 따라서 이 복호 신호를 출력한다.
이와 같이, 제 1 레이어 복호 신호에 의해 재생 음성의 최저한의 품질이 담보되고, 제 2 레이어 복호 신호에 의해 재생 음성의 품질을 높일 수 있다. 또, 출력하는 신호를 제 1 레이어 복호 신호 또는 제 2 레이어 복호 신호 중 어느 쪽으로 할지는 네트워크 환경(패킷 로스의 발생 등)에 의해 제 2 레이어 부호화 코드를 얻을 수 있는 지 여부 또는 애플리케이션이나 사용자의 설정 등에 의존한다.
제 2 레이어 복호화부(603)의 구성을 도 7을 이용하여 상세히 설명한다. 도 7에 있어서, 제 2 레이어 복호화부(603)는 확장 대역 복호화부(701), 주파수 영역 변환부(702) 및 시간 영역 변환부(703)을 가진다.
주파수 영역 변환부(702)는 제 1 레이어 복호화부(602)로부터 입력된 제 1 레이어 복호 신호를 주파수 영역의 파라미터(예를 들면 MDCT 계수 등)로 변환하고, 그 파라미터를 스펙트럼 점수가 Nn인 제 1 레이어 복호 스펙트럼으로서 확장 대역 복호화부(701)에 출력한다.
확장 대역 복호화부(701)는 분리부(601)로부터 입력된 제 2 레이어 부호화 코드(이 구성에서는 확장 대역 부호화 코드와 동일)로부터 각종 파라미터(진폭 조정 계수, 래그, 스펙트럼 잔차 형상 벡터, 스펙트럼 잔차 게인, 스케일 팩터)를 복호한다. 또, 복호된 각종 파라미터와 주파수 영역 변환부(702)로부터 출력된 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 이용하여 대역 확장된 제 2 의 복호 스펙트럼이며 스펙트럼 점수가 Nw인 제 2 의 스펙트럼을 생성한다. 그리고, 제 2 의 복호 스펙트럼을 시간 영역 변환부(703)에 출력한다.
시간 영역 변환부(703)는 제 2 의 복호 스펙트럼을 시간 영역의 신호로 변환한 후, 필요에 따라서 적절한 윈도윙(windowing) 및 중첩 가산 등의 처리를 행하여, 프레임 간에 생기는 불연속을 회피하고, 제 2 레이어 복호 신호를 출력한다.
다음으로, 확장 대역 복호화부(701)의 상세한 설명을, 도 8을 이용하여 행한다. 도 8에 있어서, 확장 대역 복호화부(701)는 분리부(801), 진폭 조정부(802), 필터 상태 설정부(803), 필터링부(804), 스펙트럼 잔차 형상 코드북(805), 스펙트럼 잔차 게인 코드북(806), 곱셈기(807), 스케일 팩터 복호화부(808), 스케일링부(809) 및 스펙트럼 합성부(810)를 가진다.
분리부(801)는 분리부(601)로부터 입력되는 확장 대역 부호화 코드를 진폭 조정 계수 부호화 코드, 래그 부호화 코드, 잔차 형상 부호화 코드, 잔차 게인 부호화 코드, 스케일 팩터 부호화 코드로 분리한다. 또, 진폭 조정 계수 부호화 코드를 진폭 조정부(802)에, 래그 부호화 코드를 필터링부(804)에, 잔차 형상 부호화 코드를 스펙트럼 잔차 형상 코드북(805)에, 잔차 게인 부호화 코드를 스펙트럼 잔차 게인 코드북(806)에, 스케일 팩터 부호화 코드를 스케일 팩터 복호화부(808)에, 각각 출력한다.
진폭 조정부(802)는 분리부(801)로부터 입력된 진폭 조정 계수 부호화 코드를 복호하고, 복호된 진폭 조정 계수를 이용하여, 별도 주파수 영역 변환부(702)로부터 입력된 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 진폭을 조정하고, 진폭 조정 후의 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 필터 상태 설정부(803)에 출력한다. 진폭 조정은 전술한 식 (1)에서 표시된 방법으로 행한다. 여기서, S1(k)는 제 1 레이어 복호 스펙트럼, S1'(k)는 진폭 조정 후의 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 나타낸다.
필터 상태 설정부(803)는 전술한 식 (2)에 표시된 전달 함수의 피치 필터의 필터 상태에 진폭 조정 후의 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 설정한다. 구체적으로는 진폭 조정 후의 제 1 레이어 복호 스펙트럼{S1'(k);0≤k<Nn}을 생성 스펙트럼 버퍼 S(k)에 대입하여, 필터링부(804)에 출력한다. 여기서, T는 피치 필터의 래그이다. 또, 생성 스펙트럼 버퍼 S(k)는 k=0~Nw-1 의 범위로 정의되는 배열 변수로서, 본 필터링 처리에 의해 (Nw-Nn)점의 스펙트럼이 생성된다.
필터링부(804)는 분리부(801)로부터 입력된 래그 T를 복호하고, 복호된 래그 T를 이용하여, 필터 상태 설정부(803)로부터 입력된 생성 스펙트럼 버퍼 S(k)에 대해서 필터링 처리를 행한다. 구체적으로는 전술한 식 (3)에 표시되는 방법에 따라 출력 스펙트럼{S(k);Nn ≤k<Nw}을 생성한다. 여기서, g(j)는 잔차 게인 부호화 코드 j에 의해 표시되는 스펙트럼 잔차 게인, C(i, k)는 잔차 형상 부호화 코드 i에 의해 표시되는 스펙트럼 잔차 형상 벡터를 각각 나타내고 있으며 g(j)·C(i, k)는 곱셈기(807)로부터 입력된다. 생성된 필터링부(804)의 출력 스펙트럼 {S(k);Nn≤ k<Nw}은 스케일링부(809)에 출력된다.
스펙트럼 잔차 형상 코드북(805)은 분리부(801)로부터 입력된 잔차 형상 부호화 코드를 복호하고, 복호 결과에 대응하는 스펙트럼 잔차 형상 벡터 C(i, k)를 곱셈기(807)에 출력한다.
스펙트럼 잔차 게인 코드북(806)은 분리부(801)로부터 입력된 잔차 게인 부호화 코드를 복호하고, 복호 결과에 대응하는 스펙트럼 잔차 게인 g(j)을 곱셈기(807)에 출력한다.
곱셈기(807)는 스펙트럼 잔차 형상 코드북(805)으로부터 입력된 스펙트럼 잔차 형상 벡터 C(i, k)와, 스펙트럼 잔차 게인 코드북(806)으로부터 입력된 스펙트럼 잔차 게인 g(j)의 곱셈 결과를 필터링부 (804)에 출력한다.
스케일 팩터 복호화부(808)는 분리부(801)로부터 입력된 스케일 팩터 부호화 코드를 복호하고, 복호된 스케일 팩터를 스케일링부(809)에 출력한다.
스케일링부(809)는 필터링부(804)로부터 주어진 출력 스펙트럼{S(k);Nn≤k<Nw}에, 스케일 팩터 복호화부(808)로부터 입력된 스케일 팩터를 곱하고, 그 곱셈 결과를 스펙트럼 합성부(810)에 출력한다.
스펙트럼 합성부(810)는 주파수 영역 변환부(702)로부터 주어지는 제 1 레이어 복호 스펙트럼{S1(k);0≤k<Nn}과, 스케일링부(809)로부터 출력되는 스케일링 후의 생성 스펙트럼 버퍼의 고역부 {S(k);Nn≤k<Nw}를 결합하여 얻어지는 스펙트럼을 제 2 의 복호 스펙트럼으로서 시간 영역 변환부(703)에 출력한다.
(실시예 2)
도 9에, 본 발명의 실시예 2에 따른 제 2 레이어 부호화부(105)의 구성을 나타낸다. 도 9에 있어서 도 2와 동일 명칭을 가지는 블록은 동일한 기능을 가지므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. 도 2와 도 9의 차이는 주파수 영역 변환부(201)와 확장 대역 부호화부(202)의 사이에 제 1 스펙트럼 부호화부(901)가 존재한다는 점에 있다. 제 1 스펙트럼 부호화부(901)는 주파수 영역 변환부(201)로부터 출력되는 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 품질을 향상시키고, 이 때의 부호화 코드(제 1 의 스펙트럼 부호화 코드)를 다중화부(104)에 출력함과 아울러, 품질 향상된 제 1 레이어 복호 스펙트럼(제 1 의 복호 스펙트럼)을 확장 대역 부호화부(202)에 준다. 확장 대역 부호화부(202)는 전술한 처리를 제 1 의 복호 스펙트럼을 이용해 행하고, 그 결과로서 확장 대역 부호화 코드를 출력한다. 즉, 본 실시예의 제 2 레이어 부호화 코드는 확장 대역 부호화 코드와 제 1 의 스펙트럼 부호화 코드의 조합으로 된다. 따라서, 본 실시예에서는 다중화부(104)는 제 1 레이어 부호화 코드, 확장 대역 부호화 코드 및 제 1 의 스펙트럼 부호화 코드를 다중화하여, 비트스트림을 생성한다.
다음으로, 제 1 스펙트럼 부호화부(901)의 상세한 것을, 도 10을 이용해 설명한다. 제 1 스펙트럼 부호화부(901)는 스케일링 계수 부호화부(1001), 스케일링 계수 복호화부(1002), 미세(微細)스펙트럼 부호화부(1003), 다중화부(1004), 미세 스펙트럼 복호화부(1005), 정규화부(1006), 감산기(1007) 및 가산기(1008)를 가진다.
감산기(1007)는 원스펙트럼으로부터 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 감하고 잔차 스펙트럼을 생성하여, 잔차 스펙트럼을 스케일링 계수 부호화부(1001) 및 정규화부(1006)에 출력한다. 스케일링 계수 부호화부(1001)는 잔차 스펙트럼의 스펙트럼 개형을 나타내는 스케일링 계수를 산출하고, 해당 스케일링 계수를 부호화하여, 그 부호화 코드를 다중화부(1004) 및 스케일링 계수 복호화부(1002)에 출력한다.
스케일링 계수의 부호화에 있어서는 청각 마스킹을 이용해도 된다. 예를 들면, 청각 마스킹을 이용해 스케일링 계수의 부호화에 필요한 비트 배분을 결정하고, 그 비트 배분 정보에 기초하여 부호화를 행한다. 이 때, 전혀 비트가 배분되지 않은 대역이 있을 경우에는 그 대역의 스케일링 계수는 부호화되지 않게 된다. 이에 의해, 스케일링 계수의 부호화를 효율화할 수 있다.
스케일링 계수 복호화부(1002)는 입력된 스케일링 계수 부호화 코드로부터 스케일링 계수를 복호하고, 복호된 스케일링 계수를 정규화부(1006), 미세 스펙트럼 부호화부(1003) 및 미세 스펙트럼 복호화부(1005)에 출력한다.
정규화부(1006)는 스케일링 계수 복호화부(1002)로부터 주어지는 스케일링 계수를 이용하여, 감산기(1007)로부터 주어지는 잔차 스펙트럼의 정규화를 행하고, 정규화 후의 잔차 스펙트럼을 미세 스펙트럼 부호화부(1003)에 출력한다.
미세 스펙트럼 부호화부(1003)는 스케일링 계수 복호화부(1002)로부터 입력된 스케일링 계수를 이용해서 각 대역의 청각적 중요도를 산출하고, 각 대역에 할당될 비트수를 구하고, 이 비트수의 조건하에서 정규화 후의 잔차 스펙트럼(미세 스펙트럼)의 부호화를 행한다. 그리고, 이 부호화에 의해 얻어진 미세 스펙트럼 부호화 코드를 다중화부(1004) 및 미세 스펙트럼 복호화부(1005)에 출력한다.
또한, 정규화 후의 잔차 스펙트럼의 부호화 시에는 청각 마스킹을 이용하여 청감적인 왜곡을 작게 하도록 부호화해도 된다. 또, 청각적 중요도의 산출에 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 정보를 이용하도록 해도 된다. 그 경우, 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 미세 스펙트럼 부호화부(1003)에 입력시키도록 구성한다.
스케일링 계수 부호화부(1001) 및 미세 스펙트럼 부호화부(1003)로부터 출력되는 부호화 코드는 다중화부(1004)에서 다중화되어 제 1 스펙트럼 부호화 코드로서 다중화부(104)에 출력된다.
미세 스펙트럼 복호화부(1005)는 스케일링 계수 복호화부(1002)로부터 입력된 스케일링 계수를 이용하여 각 대역의 청각적 중요도를 산출하고, 각 대역에 할당된 비트수를 구하고, 스케일링 계수와 미세 스펙트럼 부호화부(1003)로부터 입력된 미세 스펙트럼 부호화 코드로부터 각 대역의 잔차 스펙트럼을 복호하고, 복호된 잔차 스펙트럼을 가산기(1008)에 출력한다. 또한, 청각적 중요도 산출에 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 정보를 이용하도록 해도 된다. 그 경우, 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 미세 스펙트럼 복호화부(1005)에 입력하도록 구성한다.
가산기(1008)는 복호된 잔차 스펙트럼과 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 가산하여 제 1 의 복호 스펙트럼을 생성하고, 생성된 제 1 복호 스펙트럼을 확장 대역 부호화부(202)에 출력한다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 품질을 개선한 후에, 품질 개선 후의 스펙트럼, 즉 제 1스펙트럼을 사용하여 확장 대역 부호화 부(202)에서 고역부(Nn≤k<Nw)의 스펙트럼을 생성함으로써, 대역 확장된 복호 신호의 품질을 개선할 수 있다.
본 실시예의 제 2 레이어 복호화부(603)의 구성을, 도 11을 이용하여 상세히 설명한다. 도 11에 있어서 도 7과 동일 명칭의 블록은 동일한 기능을 가지기 때문에, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. 도 11에 있어서, 제 2 레이어 복호화부(603)는 분리부(1101), 제 1 스펙트럼 복호화부(1102), 확장 대역 복호화부(701), 주파수 영역 변환부(702) 및 시간 영역 변환부(703)를 가진다.
분리부(1101)는 제 2 레이어 부호화 코드를, 제 1 스펙트럼 부호화 코드, 확장 대역 부호화 코드로 분리하고, 제 1 스펙트럼 부호화 코드를 제 1 스펙트럼 복호화부(1102)에, 확장 대역 부호화 코드를 확장 대역 복호화부(701)에, 각각 출력한다.
주파수 영역 변환부(702)는 제 1 레이어 복호화부(602)로부터 입력된 제 1 레이어 복호 신호를 주파수 영역의 파라미터(예를 들면 MDCT 계수 등)로 변환하고, 이 파라미터를 제 1 레이어 복호 스펙트럼으로서 제 1 스펙트럼 복호화부(1102)에 출력한다.
제 1 스펙트럼 복호화부(1102)는 분리부(1101)로부터 입력된 제 1 스펙트럼 부호화 코드를 복호하여 얻어지는 제 1 레이어 부호화 오차의 양자화 스펙트럼을, 주파수 영역 변환부(702)로부터 입력된 제 1 레이어 복호 스펙트럼에 더한다. 그리고, 그 가산 결과를 제 1 복호 스펙트럼으로서 확장 대역 복호화부(701)에 출력한다.
여기서, 제 1 스펙트럼 복호화부(1102)를 도 12를 이용해 상세하게 설명한다. 제 1 스펙트럼 복호화부(1102)는 분리부(1201), 스케일링 계수 복호화부(1202), 미세 스펙트럼 복호화부(1203) 및 스펙트럼 복호부(1204)를 가진다.
분리부(1201)는 입력된 제 1 스펙트럼 부호화 코드로부터, 스케일링 계수를 나타내는 부호화 코드와 미세 스펙트럼(스펙트럼 미세 구조)을 나타내는 부호화 코드를 분리하여, 스케일링 계수 부호화 코드를 스케일링 계수 복호화부(1202)에, 미세 스펙트럼 부호화 코드를 미세 스펙트럼 복호화부(1203)에, 각각 출력한다.
스케일링 계수 복호화부(1202)는 입력된 스케일링 계수 부호화 코드로부터 스케일링 계수를 복호하고, 복호된 스케일링 계수를 스펙트럼 복호부(1204) 및 미세 스펙트럼 복호화부(1203)에 출력한다.
미세 스펙트럼 복호화부(1203)는 스케일링 계수 복호화부(1202)로부터 입력된 스케일링 계수를 이용해 각 대역의 청각적 중요도를 산출하여, 각 대역의 미세 스펙트럼에 할당된 비트수를 구한다. 또, 분리부(1201)로부터 입력된 미세 스펙트럼 부호화 코드로부터 각 대역의 미세 스펙트럼을 복호하고, 복호된 미세 스펙트럼을 스펙트럼 복호부(1204)에 출력한다.
또한, 청각적 중요도의 산출에 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 정보를 이용하도록 해도 된다. 그 경우, 제 1 레이어 복호 스펙트럼을 미세 스펙트럼 복호화부(1203)에 입력하도록 구성한다.
스펙트럼 복호부(1204)는 주파수 영역 변환부(702)로부터 주어진 제 1 레이어 복호 스펙트럼과, 스케일링 계수 복호화부(1202)로부터 입력된 스케일링 계수와 미세 스펙트럼 복호화부(1203)로부터 입력된 미세 스펙트럼으로부터 제 1 의 복호 스펙트럼을 복호하고, 이 복호 스펙트럼을 확장 대역 복호화부(701)에 출력한다.
또한, 본 실시예의 확장 대역 부호화부(202)에는 스펙트럼 잔차 형상 코드북(305) 및 스펙트럼 잔차 게인 코드북(307)을 구비하지 않아도 된다. 이 경우의 확장 대역 부호화부(202)의 구성은 도 13에 표시된다.
또, 확장 대역 복호화부(701)에는 스펙트럼 잔차 형상 코드북(805) 및 스펙트럼 잔차 게인 코드북(806)을 구비하지 않아도 된다. 이 경우의 확장 대역 복호화부(701)의 구성은 도 14에 표시된다. 그리고, 도 13 및 도 14에 각각 표시되는 필터링부(1301, 1401)의 출력 신호는 다음의 식 (6)에 표시된다.
Figure 112007033562145-pct00006
본 실시예에서는 제 1 레이어 복호 스펙트럼의 품질을 개선한 후에, 이 품질 개선 후의 스펙트럼을 사용하여 확장 대역 부호화부(202)에서 고역부(Nn≤k<Nw)의 스펙트럼을 생성한다. 이 구성에 의하면, 복호 신호의 품질을 개선할 수 있다. 그 이점은 스펙트럼 잔차 형상 코드북 및 스펙트럼 잔차 게인 코드북의 유무에 관계없이 누릴 수 있다.
또한, 제 1 스펙트럼 부호화부(901)에서는 저역부(0≤k<Nn)의 스펙트럼의 부호화를 행할 때에, 전대역(0≤k<Nw)의 부호화 왜곡이 가장 작아지도록 저역부(0≤k<Nn)의 스펙트럼의 부호화를 행해도 된다. 이 경우, 확장 대역 부호화부(202)에서는 고역부(Nn≤k<Nw)의 부호화까지 행해진다. 또, 이 경우, 제 1 스펙트럼 부호 화부(901)에 있어서, 저역부의 부호화 결과가 고역부의 부호화에 미치는 영향도 고려하여 저역부의 부호화를 행하게 된다. 따라서, 전대역의 스펙트럼이 최적으로 되도록 저역부의 스펙트럼의 부호화가 되어지게 되기 때문에, 품질이 향상한다는 효과가 얻어진다.
(실시예 3)
본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 레이어 부호화부(105)의 구성을 도 15에 나타낸다. 도 15에 있어서 도 9와 동일 명칭의 블록은 동일한 기능을 가지기 때문에, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 9와의 차이는 복호 기능을 가지는 한편 확장 대역 부호화 코드를 구하는 확장 대역 부호화부(1501)와, 그 확장 대역 부호화 코드를 이용해 제 2 의 복호 스펙트럼을 생성하여 원스펙트럼으로부터 제 2 복호 스펙트럼을 감하여 구해지는 오차 스펙트럼을 부호화하는 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)가 설치되었다는 점에 있다. 전술한 오차 스펙트럼을 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)에서 부호화함으로써 보다 고품질의 복호 스펙트럼을 생성할 수 있게 되어, 복호화 장치에서 얻어지는 복호 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
확장 대역 부호화부(1501)는 도 3에 표시된 확장 대역 부호화부(202)와 마찬가지로 확장 대역 부호화 코드를 생성하여 출력한다. 또, 확장 대역 부호화부(1501)는 도 8에 표시되는 확장 대역 복호화부(701)와 동일한 구성을 내포하며, 확장 대역 복호화부(701)와 마찬가지로 제 2 의 복호 스펙트럼을 생성한다. 이 제 2 의 복호 스펙트럼은 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)에 출력된다. 즉, 본 실시예의 제 2 레이어 부호화 코드는 확장 대역 부호화 코드, 제 1 의 스펙트럼 부호화 코드 및 제 2 의 스펙트럼 부호화 코드가 된다.
또한, 확장 대역 부호화부(1501)의 구성에 있어서, 도 3 및 도 8에서 공통의 명칭을 가지는 블록은 공유화되어도 된다.
제 2 스펙트럼 부호화부(1502)는 도 16에 나타내는 바와 같이, 스케일링 계수 부호화부(1601), 스케일링 계수 복호화부(1602), 미세 스펙트럼 부호화부(1603), 다중화부(1604), 정규화부(1605) 및 감산기(1606)를 가진다.
감산기(1606)는 원스펙트럼으로부터 제 2 복호 스펙트럼을 감하여 잔차 스펙트럼을 생성하고, 잔차 스펙트럼을 스케일링 계수 부호화부(1601) 및 정규화부(1605)에 출력한다. 스케일링 계수 부호화부 (1601)는 잔차 스펙트럼의 스펙트럼 개형(槪形)을 나타내는 스케일링 계수를 산출하여, 해당 스케일링 계수를 부호화해서, 스케일링 계수 부호화 코드를 다중화부(1604) 및 스케일링 계수 복호화부(1602)에 출력한다.
여기서, 청각 마스킹을 이용해 스케일링 계수의 부호화의 효율화를 도모해도 된다. 예를 들면, 청각 마스킹을 이용하여 스케일링 계수의 부호화에 필요한 비트 배분을 결정하고, 그 비트 배분 정보에 기초하여 부호화를 행한다. 이 때, 전혀 비트가 배분되지 않은 대역이 있을 경우에는 그 대역의 스케일링 계수는 부호화되지 않게 된다.
스케일링 계수 복호화부(1602)는 입력된 스케일링 계수 부호화 코드로부터 스케일링 계수를 복호하고, 복호된 스케일링 계수를 정규화부(1605) 및 미세 스펙트럼 부호화부(1603)에 출력한다.
정규화부(1605)는 스케일링 계수 복호화부(1602)로부터 주어지는 스케일링 계수를 이용하여, 감산기(1606)로부터 주어지는 잔차 스펙트럼의 정규화를 행하고, 정규화 후의 잔차 스펙트럼을 미세 스펙트럼 부호화부(1603)에 출력한다.
미세 스펙트럼 부호화부(1603)는 스케일링 계수 복호화부(1602)로부터 입력된 복호 스케일링 계수를 이용하여 각 대역의 청각적 중요도를 산출하고, 각 대역에 할당된 비트수를 구하여, 이 비트수의 조건 하에서 정규화 후의 잔차 스펙트럼(미세 스펙트럼)의 부호화를 행한다. 그리고, 이 부호화에 의해 얻어진 부호화 코드를 다중화부(1604)에 출력한다.
또한, 정규화 후의 잔차 스펙트럼의 부호화 시에는 청각 마스킹을 이용해 청감적인 왜곡을 작게 하도록 부호화해도 된다. 또, 청각적 중요도의 산출에 제 2 레이어 복호 스펙트럼의 정보를 이용하도록 해도 된다. 그 경우, 제 2 레이어 복호 스펙트럼을 미세 스펙트럼 부호화부(1603)에 입력하도록 구성한다.
스케일링 계수 부호화부(1601) 및 미세 스펙트럼 부호화부(1603)로부터 출력되는 부호화 코드는 다중화부(1604)에 의해 다중화되어 제 2 의 스펙트럼 부호화 코드로서 출력된다.
도 17은 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)의 구성의 변형예를 나타내고 있다. 도 17에 있어서 도 16과 동일 명칭의 블록은 동일한 기능을 가지기 때문에, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
이 구성에서는 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)는 감산기(1606)로부터 주어지는 잔차 스펙트럼을 직접 부호화한다. 즉, 잔차 스펙트럼의 정규화는 행해지지 않는다. 그 때문에 본 구성에서는 도 16에 표시된 스케일링 계수 부호화부(1601), 스케일링 계수 복호화부(1602) 및 정규화부(1605)가 구비되어 있지 않다. 이 구성에 의하면, 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)에서 스케일링 계수에 비트를 배분할 필요가 없어지기 때문에, 비트레이트를 저감시킬 수 있다.
청각 중요도 및 비트 배분 산출부(1701)는 제 2 의 복호 스펙트럼으로부터 각 대역의 청각 중요도를 구하고, 청각 중요도에 따라 결정되는 각 대역에 대한 비트 배분을 구한다. 구해진 청각 중요도 및 비트 배분은 미세 스펙트럼 부호화부(1603)에 출력된다.
미세 스펙트럼 부호화부(1603)는 청각 중요도 및 비트 배분 산출부 (1701)로부터 입력된 청각 중요도 및 비트 배분에 기초하여, 잔차 스펙트럼을 부호화한다. 그리고, 이 부호화에 의해 얻어진 부호화 코드를 제 2 스펙트럼 부호화 코드로서 다중화부(104)에 출력한다. 또한, 잔차 스펙트럼의 부호화 시에는 청각 마스킹을 이용해 청감적인 왜곡을 작게 하도록 부호화해도 된다.
본 실시예의 제 2 레이어 복호화부(603)의 구성을 도 18에 나타낸다. 제 2 레이어 복호화부(603)는 확장 대역 복호화부(701), 주파수 영역 변환부(702), 시간 영역 변환부(703), 분리부(1101), 제 1 스펙트럼 복호화부(1102) 및 제 2 스펙트럼 복호화부(1801)를 가진다. 도 18에 있어서, 도 11과 동일 명칭의 블록은 동일한 기능을 가지므로, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
제 2 스펙트럼 복호화부(1801)는 분리부(1101)로부터 입력된 제 2 스펙트럼 부호화 코드를 복호하여 얻게 되는 제 2 복호 스펙트럼의 부호화 오차를 양자화한 스펙트럼을, 확장 대역 복호화부(701)로부터 입력된 제 2 의 복호 스펙트럼에 더한다. 그리고, 이 가산 결과를 제 3 복호 스펙트럼으로서 시간 영역 변환부(703)에 출력한다.
제 2 스펙트럼 복호화부(1801)는 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)가 도 16에 표시된 구성을 취할 경우, 도 12와 동일한 구성을 취한다. 다만, 도 12에 있어서의 제 1 의 스펙트럼 부호화 코드, 제 1 레이어 복호 스펙트럼 및 제 1 의 복호 스펙트럼은 각각, 제 2 스펙트럼 부호화 코드, 제 2 복호 스펙트럼 및 제 3 복호 스펙트럼으로 대체된다.
또, 본 실시예에서는 제 2 스펙트럼 복호화부(1801)의 구성에 대해, 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)가 도 16에 나타내는 구성을 취할 경우를 예로 들어 설명했지만, 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)가 도 17에 나타내는 구성을 취할 경우, 제 2 스펙트럼 복호화부(1801)의 구성은 도 19와 같이 된다.
즉, 도 19는 스케일링 계수를 이용하지 않는 제 2 스펙트럼 부호화부(1502)에 대응하는 제 2 스펙트럼 복호화부(1801)의 구성을 나타내고 있다. 제 2 스펙트럼 복호화부(1801)는 청각 중요도 및 비트 배분 산출부(1901)와 미세 스펙트럼 복호화부(1902)와 스펙트럼 복호부(1903)를 가진다.
도 19에 있어서, 청각 중요도 및 비트 배분 산출부(1901)는 확장 대역 복호화부(701)로부터 입력된 제 2 의 복호 스펙트럼으로부터 각 대역의 청각 중요도를 구하여, 청각 중요도에 따라 결정되는 각 대역에 대한 비트 배분을 구한다. 구해진 청각 중요도와 비트 배분은 미세 스펙트럼 복호화부(1902)에 출력된다.
미세 스펙트럼 복호화부(1902)는 청각 중요도 및 비트 배분 산출부(1901)로부터 입력된 청각 중요도 및 비트 배분에 기초하여, 분리부(1101)로부터 제 2 의 스펙트럼 부호화 코드로서 입력되는 미세 스펙트럼 부호화 코드를 복호하고, 그 복호 결과(각 대역의 미세 스펙트럼)를 스펙트럼 복호부(1903)에 출력한다.
미세 스펙트럼 복호화부(1903)는 확장 대역 복호화부(701)로부터 입력된 제 2 복호 스펙트럼에, 미세 스펙트럼 복호화부(1902)로부터 입력된 미세 스펙트럼을 더하고, 그 가산 결과를 제 3의 복호 스펙트럼으로서 외부로 출력한다.
또한, 본 실시예에서는 제 1 스펙트럼 부호화부(901) 및 제 1 스펙트럼 복호화부(1102)를 포함한 구성을 예로 들어 설명했지만, 제 1 스펙트럼 부호화부(901) 및 제 1 스펙트럼 복호화부(1102)가 없어도 본 실시예의 작용 효과를 실현할 수 있다. 그 경우의 제 2 레이어 부호화부(105)의 구성을 도 20에, 제 2 레이어 복호화부(603)의 구성을 도 21에, 각각 나타낸다.
이상, 본 발명에 의한 스케일러블 복호화 장치 및 스케일러블 부호화 장치의 실시예에 대해서 설명했다.
또한, 상기 실시예에 있어서는 변환 방식으로서 MDCT를 사용하여 설명했지만 이것으로 한정되지 않으며, 다른 변환 방식, 예를 들면 푸리에 변환이나 코사인 변환, 웨이브렛(Wavelet) 변환 등을 사용했을 때에도 본 발명은 적용할 수 있다.
또, 상기 실시예에 있어서는 계층수 2를 기초로 설명했지만 이것으로 한정되 지 않으며, 2개 이상의 계층을 가지는 스케일러블 부호화/복호화에도 적용할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 부호화 장치 및 복호화 장치는 상기의 실시예 1~3에 한정되지 않으며, 여러 가지 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 각 실시예는 적절하게 조합하여 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 부호화 장치 및 복호화 장치는 이동체 통신 시스템에 있어서의 통신 단말장치 및 기지국 장치에 탑재하는 것도 가능하며, 이에 의해 상기와 같은 작용 효과를 가지는 통신 단말장치 및 기지국 장치를 제공할 수 있다.
또, 여기에서는 본 발명을 하드웨어로 구성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 소프트웨어로 실현되는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 실시예의 설명에 이용한 각 기능 블록은 전형적으로는 집적회로인 LSI로서 실현된다. 이것은 개별적으로 1칩화 되어도 좋고, 일부 또는 모두를 포함하도록 1칩화 되어도 된다.
여기에서는 LSI라고 했지만, 집적도의 차이에 의해, IC, 시스템 LSI, 슈퍼 LSI, 울트라 LSI라고 호칭되는 일도 있다.
또, 집적회로화의 수법은 LSI에 한정하는 것은 아니며, 전용 회로 또는 범용 프로세서로 실현되어도 좋다. LSI 제조 후에, 프로그램 하는 것이 가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)나, LSI 내부의 회로 셀의 접속이나 설정을 재구성 가능한 리컨피규러블 프로세서를 이용해도 된다.
또, 반도체 기술의 진보 또는 파생하는 별개 기술에 의해 LSI에 대체되는 집 적회로화의 기술이 등장하면, 당연히 그 기술을 이용하여 기능 블록의 집적화를 행해도 된다. 바이오 기술의 적응 등이 가능성으로서 있을 수 있다.
즉, 상기 실시예에 따른 스케일러블 부호화 장치는 원신호로부터, 저주파 대역의 부호화 정보와 고주파 대역의 부호화 정보를 생성하는 스케일러블 부호화 장치로서, 상기 저주파 대역의 부호화 정보의 복호 신호로부터 저주파 대역의 제 1 스펙트럼을 산출하는 제 1 스펙트럼 산출 수단과, 상기 원신호로부터 제 2 스펙트럼을 산출하는 제 2 스펙트럼 산출 수단과, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 제 1 파라미터를 산출하는 제 1 파라미터 산출 수단과, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터를 산출하는 제 2 파라미터 산출 수단과, 산출된 제 1 파라미터와 제 2 파라미터를 상기 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화하는 부호화 수단을 가지는 구성을 취한다.
또, 상기 실시예에 따른 스케일러블 부호화 장치는 상기 구성에 있어서, 상기 제 1 파라미터 산출 수단은 상기 제 1 스펙트럼을 내부 상태로서 가지는 필터를 이용하여, 상기 필터의 특성을 나타내는 파라미터를 상기 제 1 파라미터로서 출력하는 구성을 취한다.
또, 상기 실시예에 따른 스케일러블 부호화 장치는 상기 구성에 있어서, 상기 제 2 파라미터 산출 수단은 스펙트럼 잔차의 후보를 복수 기록하고 있는 스펙트럼 잔차 형상 코드북을 가지며, 상기 스펙트럼 잔차의 부호를 상기 제 2 파라미터로서 출력하는 구성을 취한다.
또, 상기 실시예에 따른 스케일러블 부호화 장치는 상기 구성에 있어서, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 저주파 대역부의 잔차 성분을 부호화하는 잔차 성분 부호화 수단을 더 가지며, 상기 제 1 파라미터 산출 수단 및 상기 제 2 파라미터 산출 수단은 상기 잔차 성분 부호화 수단에 의해 부호화된 잔차 성분을 이용하여 상기 제 1 스펙트럼의 품질을 향상시킨 후에, 상기 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터를 산출하는 구성을 취한다.
또, 상기 실시예에 따른 스케일러블 부호화 장치는 상기 구성에 있어서, 상기 잔차 성분 부호화 수단은 상기 제 1 스펙트럼의 저주파 대역부의 품질과, 상기 부호화 수단에 의해 부호화된 제 1 파라미터와 제 2 파라미터로부터 얻어지는 복호 스펙트럼의 고주파 대역부의 품질의 양쪽 모두를 향상시키는 구성을 취한다.
또, 상기 실시예에 따른 스케일러블 부호화 장치는 상기 구성에 있어서, 상기 제 1 파라미터는 래그를 포함하고, 상기 제 2 파라미터는 스펙트럼 잔차를 포함하며, 상기 래그, 상기 스펙트럼 잔차의 순으로 배치된 비트스트림을 구성하는 구성 수단을 더 가지는 구성을 취한다.
또, 상기 실시예에 따른 스케일러블 부호화 장치는 원신호로부터, 저주파 대역의 부호화 정보와 고주파 대역의 부호화 정보를 생성하는 부호화 장치로서, 상기 저주파 대역의 부호화 정보의 복호 신호로부터 저주파 대역의 제 1 스펙트럼을 산출하는 제 1 스펙트럼 산출 수단과, 상기 원신호로부터 제 2 스펙트럼을 산출하는 제 2 스펙트럼 산출 수단과, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출 수단과, 산출 된 파라미터를 상기 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화하는 파라미터 부호화 수단과, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 저주파 대역부의 잔차 성분을 부호화하는 잔차 성분 부호화 수단을 가지며, 상기 파라미터 산출 수단은 상기 잔차 성분 부호화 수단에 의해 부호화된 잔차 성분을 이용하여 상기 제 1 스펙트럼의 품질을 향상시킨 후에, 상기 파라미터를 산출하는 구성을 취한다.
또, 상기 실시예에 따른 스케일러블 복호화 장치는 저주파 대역에 대응하는 제 1 스펙트럼을 취득하는 스펙트럼 취득 수단과, 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화된 제 1 파라미터이며, 상기 제 1 스펙트럼과 원신호에 대응하는 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 제 1 파라미터와, 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화된 제 2 파라미터이며, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터를, 각각 취득하는 파라미터 취득 수단과, 취득된 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터를 이용해 상기 제 2 스펙트럼을 복호하는 복호 수단을 가지는 구성을 취한다.
또, 상기 실시예에 따른 스케일러블 부호화 방법은 원신호로부터, 저주파 대역의 부호화 정보와 고주파 대역의 부호화 정보를 생성하는 스케일러블 부호화 방법으로서, 상기 저주파 대역의 부호화 정보의 복호 신호로부터 저주파 대역의 제 1 스펙트럼을 산출하는 제 1 스펙트럼 산출 단계와, 상기 원신호로부터 제 2 스펙트럼을 산출하는 제 2 스펙트럼 산출 단계와, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 제 1 파라미터를 산출하는 제 1 파라미터 산출 단계와, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터를 산출하는 제 2 파라미터 산출 단계와, 산출된 제 1 파라미터와 제 2 파라미터를 상기 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화하는 부호화 단계를 가지도록 했다.
또, 상기 실시예에 따른 스케일러블 복호화 방법은 저주파 대역에 대응하는 제 1 스펙트럼을 취득하는 스펙트럼 취득 단계와, 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화된 제 1 파라미터이며, 상기 제 1 스펙트럼과 원신호에 대응하는 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 제 1 파라미터와, 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화된 제 2 파라미터이며, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터를 각각 취득하는 파라미터 취득 단계와, 취득된 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터를 이용해 상기 제 2 스펙트럼을 복호하는 복호 단계를 가지도록 했다.
특히, 본 발명에 의한 제 1 스케일러블 부호화 장치는 제 1 스펙트럼을 내부 상태로서 가지는 필터를 이용해서 제 2 스펙트럼의 고역부를 추정하여, 필터 정보를 부호화하여 보내는 스펙트럼 부호화 장치에 있어서, 스펙트럼 잔차의 후보가 복수 기록되어 있는 스펙트럼 잔차 형상 코드북을 가지고, 상기 필터의 입력 신호로서 스펙트럼 잔차를 주어 필터링을 행하여 제 2 스펙트럼의 고역부를 추정하는 것이며, 스펙트럼 잔차를 이용함으로써, 제 1 스펙트럼의 변형으로는 나타낼 수 없는 제 2 스펙트럼의 고역부의 성분을 부호화할 수 있게 되기때문에, 제 2 스펙트럼의 고역부의 추정 성능이 향상하여 고품질화가 이루어진다.
또, 본 발명에 의한 제 2 스케일러블 부호화 장치는 제 2 스펙트럼의 저역부 와 제 1 스펙트럼 간의 오차 성분을 부호화하여 제 1 스펙트럼의 고품질화를 꾀한 후에, 이 제 1 스펙트럼을 내부 상태로서 가지는 필터를 이용해 제 2 스펙트럼의 고역부를 추정하는 것이며, 제 2 스펙트럼의 저역부에 대한 제 1 스펙트럼의 품질을 개선시킨 후에, 품질 개선 후의 제 1 스펙트럼을 이용해 제 2 스펙트럼의 고역부를 추정함으로써, 추정 성능이 향상하여 고품질화가 이루어진다.
또, 본 발명에 의한 제 3 스케일러블 부호화 장치는 제 1 스펙트럼을 내부 상태로서 가지는 필터를 이용하여 제 2 스펙트럼의 고역부를 추정하고 생성되는 추정 스펙트럼과 제 2 스펙트럼의 고역부 사이의 오차 성분과, 제 2 스펙트럼의 저역부와 제 1 스펙트럼 사이의 오차 성분의 양(兩)오차 성분을 작게 하도록, 제 2 스펙트럼의 저역부와 제 1 스펙트럼 사이의 오차 성분을 부호화하는 것이며, 제 1 스펙트럼과 제 2 스펙트럼의 저역부 사이의 오차 성분을 부호화 할 때에, 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼의 고역부의 추정 스펙트럼의 양쪽 품질이 동시에 향상하는 제 1 스펙트럼의 부호화가 이루어지기 때문에, 고품질화가 실현가능하다.
또, 상기 제 1~3의 스케일러블 부호화 장치에 있어서는 부호화 장치에 의해 복호화 장치에 전송될 비트스트림을 생성할 때에, 해당 비트스트림은 최소한 스케일 팩터, 다이내믹 레인지 조정 계수, 래그를 포함하여, 이 순서대로 비트스트림을 구성하도록 해도 된다. 이에 의해, 비트스트림의 구성은 복호 신호의 품질에 미치는 영향이 큰 파라미터일수록 비트스트림의 MSB(Most Significant Bit) 의 근처에 배치되어 있기 때문에, 비트스트림의 LSB(Least Significant Bit)로부터 임의의 비트 위치에서 비트가 삭제되더라도 품질 열화가 생기기 어렵다는 효과가 얻어진다.
본 명세서는 2004년 11월 5일에 출원한 특허출원 2004- 322959에 기초하는 것이다. 이 내용은 모두 여기에 포함시켜 놓는다.
본 발명에 따른 부호화 장치, 복호화 장치, 부호화 방법 및 복호화 방법은 스케일러블 부호화/복호화 등에 적용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 원(原)신호로부터, 저주파 대역의 부호화 정보와 고주파 대역의 부호화 정보를 생성하는 부호화 장치로서,
    상기 저주파 대역의 부호화 정보의 복호 신호로부터 저주파 대역의 제 1 스펙트럼을 산출하는 제 1 스펙트럼 산출 수단과,
    상기 원신호로부터 제 2 스펙트럼을 산출하는 제 2 스펙트럼 산출 수단과,
    상기 제 1 스펙트럼을 내부 상태로서 가진 필터를 이용해서, 상기 필터의 특성을 나타내는 파라미터를, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사(類似) 상태를 나타내는 제 1 파라미터로서 출력하는 제 1 파라미터 산출 수단과,
    스펙트럼 잔차의 후보를 복수 기록하고 있는 스펙트럼 잔차 형상 코드북 중에서 하나의 스펙트럼 잔차 후보의 부호를, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터로서 출력하는 제 2 파라미터 산출 수단과,
    상기 출력된 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터 중에서 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부와 가장 유사한 추정값을 생성하는 상기 제 1 파라미터와 상기 제 2 파라미터를 동시에 결정하는 결정 수단과,
    상기 결정된 제 1 파라미터와 제 2 파라미터를 상기 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화하는 부호화 수단
    을 가지는 부호화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 저주파 대역부의 잔차 성분을 부호화하는 잔차 성분 부호화 수단을 더 가지며,
    상기 제 1 파라미터 산출 수단 및 상기 제 2 파라미터 산출 수단은
    상기 잔차 성분 부호화 수단에 의해 부호화된 잔차 성분을 이용하여 상기 제 1 스펙트럼의 품질을 향상시킨 후에, 상기 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터를 산출하는
    부호화 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 잔차 성분 부호화 수단은 상기 제 1 스펙트럼의 저주파 대역부의 품질과, 상기 부호화 수단에 의해 부호화된 제 1 파라미터와 제 2 파라미터로부터 얻어 지는 복호 스펙트럼의 고주파 대역부의 품질의, 양쪽 모두를 향상시키는 부호화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파라미터는 래그를 포함하고, 상기 제 2 파라미터는 스펙트럼 잔차를 포함하며,
    상기 래그, 상기 스펙트럼 잔차의 순서로 배치된 비트스트림을 구성하는 구성 수단을 더 가지는
    부호화 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 원신호로부터, 저주파 대역의 부호화 정보와 고주파 대역의 부호화 정보를 생성하는 부호화 방법으로서,
    상기 저주파 대역의 부호화 정보의 복호 신호로부터 저주파 대역의 제 1 스펙트럼을 산출하는 제 1 스펙트럼 산출 단계와,
    상기 원신호로부터 제 2 스펙트럼을 산출하는 제 2 스펙트럼 산출 단계와,
    상기 제 1 스펙트럼을 내부 상태로서 가진 필터를 이용해서, 상기 필터의 특성을 나타내는 파라미터를, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 유사 상태를 나타내는 제 1 파라미터로서 산출하는 제 1 파라미터 산출 단계와,
    스펙트럼 잔차의 후보를 복수 기록하고 있는 스펙트럼 잔차 형상 코드북 중에서 하나의 스펙트럼 잔차 후보의 부호를, 상기 제 1 스펙트럼과 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부의 변동 성분을 나타내는 제 2 파라미터로서 산출하는 제 2 파라미터 산출 단계와,
    상기 산출된 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터 중에서 상기 제 2 스펙트럼의 고주파 대역부와 가장 유사한 추정값을 생성하는 상기 제 1 파라미터와 상기 제 2 파라미터를 동시에 결정하는 결정 단계와,
    상기 결정된 제 1 파라미터와 제 2 파라미터를 상기 고주파 대역의 부호화 정보로서 부호화하는 부호화 단계
    를 가지는 부호화 방법.
  10. 삭제
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