KR101438388B1

KR101438388B1 - 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화/복호화 방법 및시스템

Info

Publication number: KR101438388B1
Application number: KR1020070109158A
Authority: KR
Inventors: 오은미; 성호상; 주기현; 이강은
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2014-09-12
Also published as: KR20080046089A

Abstract

본 발명은 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법에 관한 것으로, 입력 신호를 저주파수 밴드 신호 및 고주파수 밴드 신호로 분할하고, 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 계층적으로 부호화하고, 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층을 복호화하며, 저주파수 밴드 신호와 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 에러 신호를 생성하고, 에러 신호 및 고주파수 밴드 신호를 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 계층 및 대역폭 향상 계층으로 부호화한다.

Description

오디오/스피치 신호의 계층적 부호화/복호화 방법 및 시스템{Method and System of Scalable Encoding/Decoding Audio/Speech Signal}

본 발명은 오디오/스피치 신호의 부호화/복호화 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대역폭 향상 계층과 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 계층을 이용하여 오디오/스피치 신호의 계층적으로 부호화/복호화 방법 및 시스템에 관한 것이다.

오디오 통신의 응용 분야가 다양해지고 네트워크의 전송 속도가 향상됨에 따라 고품질의 오디오 통신에 대한 필요성이 부각되고 있다.

계층 구조는 비트스트림의 데이터 부분이 복수의 계층으로 생성된 구조를 나타낸다. 예를 들어, 최소로 필요한 데이터를 기본 계층으로 구성하고, 기본 계층의 음질을 향상시킬 수 있는 데이터를 적어도 하나의 향상 계층으로 구성할 수 있다. 이와 같이 구성된 비트스트림은 필요에 따라 단말 또는 네트워크 상의 비트스트림 절단 모듈에서 소정의 하위 계층들은 절단되고 상위 계층들만 전송될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 오디오/스피치 신호를 계층적으로 부호화 하여 음질을 향상시킬 수 있는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법 및 시스템, 및 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 오디오/스피치 신호의 부호화 결과를 계층적으로 복호화하여 음질을 향상시킬 수 있는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법 및 시스템, 및 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법은 입력 신호를 기 설정된 주파수 보다 낮은 저주파수 밴드 신호 및 상기 기 설정된 주파수 보다 높은 고주파수 밴드 신호로 분할하는 단계; 상기 분할된 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 계층적으로 부호화하고, 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층을 복호화하는 단계; 상기 분할된 저주파수 밴드 신호, 및 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 에러 신호를 생성하는 단계; 및 상기 에러 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호를 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 계층 및 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 과제는 입력 신호를 기 설정된 주파수 보다 낮은 저주파수 밴드 신호 및 상기 기 설정된 주파수 보다 높은 고주파수 밴드 신호로 분할하는 단계; 상기 분할된 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 계층적으로 부호화하고, 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층을 복 호화하는 단계; 상기 분할된 저주파수 밴드 신호, 및 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 에러 신호를 생성하는 단계; 및 상기 에러 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호를 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 계층 및 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 단계를 포함하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 의해 달성된다.

또한, 상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법은 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 계층적으로 복호화하는 단계; 상기 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 SNR 향상 계층 및 대역폭 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, SNR 향상 신호 및 대역폭 향상 신호를 복원하는 단계; 상기 복원된 SNR 향상 신호, 및 상기 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복원된 신호를 가산함으로써 가산 신호를 생성하는 단계; 및 상기 가산 신호 및 상기 대역폭 향상 신호를 합성하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 다른 과제는 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 계층적으로 복호화하는 단계; 상기 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 SNR 향상 계층 및 대역폭 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, SNR 향상 신호 및 대역폭 향상 신호를 복원하는 단계; 상기 복원된 SNR 향상 신호, 및 상기 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복원된 신호를 가산함으로써 가산 신호를 생성하는 단계; 및 상기 가산 신호 및 상기 대역폭 향상 신호를 합성하는 단계를 포함하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 의해 달성된다.

또한, 상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 시스템은 입력 신호를 기 설정된 주파수 보다 낮은 저주파수 밴드 신호 및 상기 기 설정된 주파수 보다 높은 고주파수 밴드 신호로 분할하는 밴드 분할부; 상기 분할된 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 계층적으로 부호화하고, 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층을 복호화하는 확장 부호화/복호화 장치; 상기 분할된 저주파수 밴드 신호, 및 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 에러 신호를 생성하는 에러 신호 생성부; 및 상기 에러 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호를 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 계층 및 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 향상 계층 부호화부를 포함한다.

또한, 상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 시스템은 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 계층적으로 복호화하는 확장 복호화부; 상기 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 SNR 향상 계층 및 대역폭 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, SNR 향상 신호 및 대역폭 향상 신호를 복원하는 향상 계층 복호화부; 상기 복원된 SNR 향상 신호, 및 상기 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복원된 신호를 가산함으로써 가산 신호를 생성하는 가산부; 및 상기 가산 신호 및 상기 대역폭 향상 신호를 합성하는 밴드 합성부를 포함한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 계층적 부호화 시스템(100)은 밴드 분할부(Band Splitting Unit, 110), 에러 신호 생성부(Error Signal Generating Unit, 120), 변환부(Converting Unit, 130), 제(N-1) 향상 계층 부호화부(Enhancement Layer Encoding Unit, 140), 및 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치((N-2)th Extension Encoder/Decoder, 200)를 포함한다.

밴드 분할부(110)는 입력된 신호를 소정의 주파수보다 낮은 저주파수 밴드에 해당하는 제0 내지 제(N-2) 밴드, 및 소정의 주파수보다 높은 고주파수 밴드에 해당하는 제(N-1) 밴드로 분할한다.

도 2는 샘플링 주파수에 따라 분할된 주파수 밴드의 일 예를 나타낸다. 이하에서는 도 1 및 2를 참조하여, 밴드 분할부(110)의 동작을 구체적으로 살펴보기로 한다.

밴드 분할부(110)는 입력된 신호를 샘플링 주파수(sampling frequency, Fs)에 따라 소정의 대역폭(bandwidth) 별로 분할할 수 있다. 보다 상세하게는, 샘플링 주파수가 F_N-2일 때, 밴드 분할부(110)는 입력된 신호를 주파수 0 내지 F_N-2에 해당하는 제0 내지 제(N-2) 밴드, 및 주파수 F_N-2내지 F_N-1에 해당하는 제(N-1) 밴드로 분할할 수 있다. 예를 들어, 밴드 분할부(110)는 QMF(Quadrature Mirror Filterbank)를 이용하여 입력된 신호를 저주파수 밴드 및 고주파수 밴드로 분할할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 밴드 분할부는 입력된 신호를 계층적 부호화 시스템에 포함된 모든 확장 부호화 장치들에 필요한 주파수 밴드 별로 미리 분할하여 복수 개의 밴드 신호를 출력할 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치(200)는 밴드 분할부(110)에서 분할된 제0 내지 제(N-2) 밴드의 신호를 부호화한다.

도 3은 도 1의 계층적 부호화 시스템의 계층 구조의 일 예를 나타낸다.

이하에서는 도 1 및 3을 참조하여, 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치(200)의 동작을 구체적으로 살펴보기로 한다.

제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치(200)는 밴드 분할부(110)에서 분할된 제0 내지 제(N-2) 밴드의 신호를 대역폭 및 SNR에 대한 확장성을 이용하여 기본 계층(1000), 및 제1 내지 제(N-2) 확장 계층(1010 내지 1050)으로 계층적으로 부호화한다. 또한, 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치(200)는 상기 부호화를 수행한 후, 기본 계층(1000) 및 제1 내지 제(N-2) 확장 계층(1010 내지 1050)의 부호화 결과를 복호화한다. 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치(200)의 구체적인 동작은 도 4를 참조하여 상술하기로 한다.

여기서, 기본 계층(1000)은 입력된 신호에서 소정의 주파수 밴드에 해당한다.

또한, 제1 확장 계층(1010)은 제1 저 SNR 향상 계층(1011, lower SNR Enhancement Layer), 제1 고 SNR 향상 계층(1012, higher SNR Enhancement Layer), 및 제1 대역폭 향상 계층(1013, Bandwidth Enhancement Layer)을 포함한다.

여기서, 제1 대역폭 향상 계층(1013)은 기본 계층(1000)보다 높은 주파수 밴드에 해당한다. 이와 같이, 제1 대역폭 향상 계층(1013)을 이용할 경우 대역폭을 확장시켜 출력될 신호의 음질을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 저 SNR 향상 계층(1011)은 기본 계층(1000)의 신호로부터 기본 계층(1000)의 부호화 결과를 복호화한 신호를 감산한 에러 신호에 해당한다. 그리고, 제1 고 SNR 향상 계층(1012)은 제1 대역폭 향상 계층(1013)의 신호로부터 제1 대역폭 향상 계층(1013)의 신호의 부호화 결과를 복호화한 신호를 감산한 에러 신호에 해당한다. 이와 같이, 제1 저 SNR 향상 계층(1011) 및 제1 고 SNR 향상 계층(1013)을 이용할 경우 양자화 노이즈를 줄일 수 있으므로 SNR을 향상시켜 출력될 신호의 음질을 향상시킬 수 있다.

마찬가지로, 제2 확장 계층(1020)은 제2 저 SNR 향상 계층(1021), 제2 고 SNR 향상 계층(1022), 및 제2 대역폭 향상 계층(1023)을 포함한다. 또한, 제(N-3) 확장 계층(1040)은 제(N-3) 저 SNR 향상 계층(1041), 제(N-3) 고 SNR 향상 계층(1042), 및 제(N-3) 대역폭 향상 계층(1043)을 포함한다. 제(N-2) 확장 계층(1050)은 제(N-2) 저 SNR 향상 계층(1051), 제(N-2) 고 SNR 향상 계층(1052), 및 제(N-2) 대역폭 향상 계층(1053)을 포함한다. 제(N-1) 확장 계층(1060)은 제(N-1) 저 SNR 향상 계층(1061), 제(N-1) 고 SNR 향상 계층(1022), 및 제(N-1) 대역폭 향상 계층(1063)을 포함한다.

다시 도 1을 참조하면, 에러 신호 생성부(120)는 밴드 분할부(110)에서 분할된 제0 내지 제(N-2) 밴드의 신호, 및 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치(200)에서 기본 계층(1000) 및 제1 내지 제(N-2) 확장 계층(1010 내지 1050)이 복호화된 결과 를 이용하여 제(N-1) 에러 신호를 추출한다. 보다 상세하게는, 에러 신호 생성부(120)는 밴드 분할부(110)에서 분할된 제1 내지 제(N-2) 밴드의 신호로부터 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치(200)에서 기본 계층(1000) 및 제1 내지 제(N-2) 확장 계층(1010 내지 1050)이 복호화된 결과를 감산함으로써 제(N-1) 에러 신호를 추출할 수 있다.

변환부(130)는 밴드 분할부(110)에서 분할된 제(N-1) 밴드 신호, 및 에러 신호 생성부(120)에서 추출된 제(N-1) 에러 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 예를 들어, 변환부(130)는 밴드 분할부(110)에서 분할된 제(N-1) 밴드 신호, 및 에러 신호 생성부(120)에서 추출된 제(N-1) 에러 신호에 대하여 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform)을 수행하여 밴드 분할부(110)에서 분할된 제(N-1) 밴드 신호, 및 에러 신호 생성부(120)에서 추출된 제(N-1) 에러 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환할 수 있다.

제(N-1) 향상 계층 부호화부(140)는 변환부(130)에서 변환된 제(N-1) 밴드 신호를 제(N-1) 고 SNR 향상 계층(1062, Higher SNR Enhancement layer) 및 제(N-1) 대역폭 향상 계층(1063, Bandwidth Enhancement layer)으로 부호화하고, 변환부(130)에서 변환된 제(N-1) 에러 신호를 제(N-1) 저 SNR 향상 계층(1061, lower SNR Enhancement layer)으로 부호화한다. 보다 상세하게는, 제(N-1) 향상 계층 부호화부(140)는 변환부(130)에서 변환된 제(N-1) 에러 신호를 이용하여 제(N-1) 고 SNR 향상 계층(1062) 및 제(N-1) 대역폭 향상 계층(1063)을 부호화할 수 있다. 여기서, 제(N-1) 향상 계층 부호화부(140)는 제(N-1) 저 SNR 향상 계층(1061) 및 제(N-1) 고 SNR 향상 계층(1062)의 부호화 결과를 포함한 제(N-1) SNR 향상 계층의 부호화 결과((N-1)th SNR_ELB(Enhancement Layer Bitstream)), 및 제(N-1) 대역폭 향상 계층(1063)의 부호화 결과((N-1)th BW(BandWidth)_ELB)를 비트스트림으로 출력한다.

도 4는 도 1에 포함된 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.

도 4를 참조하면, 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치(200)는 제(N-2) 밴드 분할부(210), 제(N-2) 에러 신호 생성부(220), 제(N-2) 변환부(230), 제(N-2) 향상 계층 부호화부(240), 제(N-2) 향상 계층 복호화부(250), 제(N-2) 역변환부(260), 제(N-2) 밴드 합성부(270), 및 제(N-3) 확장 부호화/복호화 장치(280)를 포함한다.

제(N-2) 밴드 분할부(210)는 입력된 신호를 소정의 주파수보다 낮은 저주파수 밴드에 해당하는 제0 내지 제(N-3) 밴드, 및 소정의 주파수보다 높은 고주파수 밴드에 해당하는 제(N-2) 밴드로 분할한다. 여기서, 입력된 신호는 도 1의 제(N-1) 밴드 분할부(110)에서 분할된 제0 내지 제(N-2) 밴드의 신호이다.

보다 상세하게는, 도 2 및 4를 참조하면, 제(N-2) 밴드 분할부(210)는 샘플링 주파수가 F_N-3일 때, 입력된 신호를 주파수 0 내지 F_N-3에 해당하는 제0 내지 제(N-3) 밴드, 및 주파수 F_N-3내지 F_N-2에 해당하는 제(N-2) 밴드로 분할할 수 있다. 예를 들어, 제(N-2) 밴드 분할부(210)는 QMF를 이용하여 입력된 신호를 저주파수 밴드 및 고주파수 밴드로 분할할 수 있다.

제(N-3) 확장 부호화/복호화 장치(280)는 제(N-2) 밴드 분할부(210)에서 분할된 제0 내지 제(N-3) 밴드의 신호를 기본 계층(1000) 및 제1 내지 제(N-3) 확장 계층(1010 내지 1040)으로 부호화한다. 또한, 제(N-3) 확장 부호화/복호화 장치(280)는 상기 부호화를 수행한 후, 기본 계층(1000) 및 제1 내지 제(N-3) 확장 계층(1010 내지 1040)의 부호화 결과를 복호화한다.

제(N-2) 에러 신호 생성부(220)는 제(N-2) 밴드 분할부(210)에서 분할된 제0 내지 제(N-3) 밴드의 신호와 제(N-3) 확장 부호화/복호화 장치(280)에서 기본 계층(1000) 및 제1 내지 제(N-3) 확장 계층(1010 내지 1040)이 복호화된 결과를 이용하여 제(N-2) 에러 신호를 추출한다. 보다 상세하게는, 제(N-2) 에러 신호 생성부(220)에서 제(N-2) 밴드 분할부(210)에서 분할된 제0 내지 제(N-3) 밴드의 신호로부터 제(N-3) 확장 부호화/복호화 장치(280)에서 기본 계층(1000) 및 제1 내지 제(N-3) 확장 계층(1010 내지 1040)이 복호화된 결과를 감산함으로써 제(N-2) 에러 신호를 추출할 수 있다.

제(N-2) 변환부(230)는 제(N-2) 밴드 분할부(210)에서 분할된 제(N-2) 밴드 신호, 및 제(N-2) 에러 신호 생성부(220)에서 추출된 제(N-2) 에러 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다.

제(N-2) 향상 계층 부호화부(240)는 제(N-2) 변환부(230)에서 변환된 제(N-2) 밴드 신호를 제(N-2) 고 SNR 향상 계층(1052) 및 제(N-2) 대역폭 향상 계층(1053)으로 부호화하고, 제(N-2) 변환부(230)에서 변환된 제(N-2) 에러 신호를 제(N-2) 저 SNR 향상 계층(1051)으로 부호화한다. 보다 상세하게는, 제(N-2) 향상 계층 부호화부(240)는 제(N-2) 변환부(230)에서 변환된 제(N-2) 에러 신호를 이용하여 제(N-2) 고 SNR 향상 계층(1052) 및 제(N-2) 대역폭 향상 계층(1053)을 부호화할 수 있다. 여기서, 제(N-2) 향상 계층 부호화부(240)는 제(N-2) 저 SNR 향상 계층(1051) 및 제(N-2) 고 SNR 향상 계층(1052)의 부호화 결과를 포함한 제(N-2) SNR 향상 계층의 부호화 결과((N-2)th SNR_ELB), 및 제(N-2) 대역폭 향상 계층(1053)의 부호화 결과((N-2)th BW_ELB)를 비트스트림으로 출력한다.

제(N-2) 향상 계층 복호화부(250)는 제(N-2) 향상 계층 부호화부(240)에서 출력된 제(N-2) SNR 향상 계층의 부호화 결과((N-2)th SNR_ELB) 및 제(N-2) 대역폭 향상 계층의 부호화 결과((N-2)th BW_ELB)를 복호화한다.

제(N-2) 역변환부(260)는 제(N-2) 향상 계층 복호화부(250)에서 복호화된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다.

제(N-2) 밴드 합성부(270)는 제(N-3) 확장 부호화/복호화 장치(280)에서 복호화된 신호와 제(N-2) 역변환부(260)에서 역변환된 신호를 합성한다. 예를 들어, 제(N-2) 밴드 합성부(270)는 IQMF(Inverse Quadrature Mirror Filterbank)를 이용하여 밴드를 합성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 확장 부호화/복호화 장치를 나타내는 블록도이다.

도 5를 참조하면, 제2 확장 부호화/복호화 장치(300)는 제2 밴드 분할부(310), 제2 에러 신호 생성부(320), 제2 변환부(330), 제2 향상 계층 부호화부(340), 제2 향상 계층 복호화부(350), 제2 역변환부(360), 제2 밴드 합성 부(370), 및 제1 확장 부호화/복호화 장치(400)를 포함하여 이루어진다.

제2 밴드 분할부(310)는 입력된 신호를 소정의 주파수 보다 낮은 저주파수 밴드에 해당하는 제0 및 제1 밴드, 및 소정의 주파수 보다 높은 고주파수 밴드에 해당하는 제2 밴드로 분할한다. 여기서, 입력된 신호는 제3 밴드 분할부(미도시)에서 분할된 제0 내지 제2 밴드의 신호이다.

보다 상세하게는, 도 2 및 5를 참조하면, 제2 밴드 분할부(310)는 샘플링 주파수가 F₁일 때, 입력된 신호를 주파수 0 내지 F₁에 해당하는 제0 및 제1 밴드, 및 주파수 F₁ 내지 F₂에 해당하는 제2 밴드로 분할할 수 있다. 예를 들어, 제2 밴드 분할부(310)는 QMF를 이용하여 입력된 신호를 저주파수 밴드 및 고주파수 밴드로 분할할 수 있다.

제1 확장 부호화/복호화 장치(400)는 제2 밴드 분할부(310)에서 분할된 제0 및 제1 밴드의 신호를 기본 계층(1000) 및 제1 확장 계층(1010)으로 부호화한다. 또한, 제1 확장 부호화/복호화 장치(400)는 상기 부호화를 수행한 후, 기본 계층(1000) 및 제1 확장 계층(1010)의 부호화 결과를 복호화한다.

제2 에러 신호 생성부(320)는 제2 밴드 분할부(310)에서 분할된 제0 및 제1 밴드의 신호와 제1 확장 부호화/복호화 장치(400)에서 기본 계층(1000) 및 제1 확장 계층(1010)이 복호화된 결과를 이용하여 제2 에러 신호를 추출한다. 보다 상세하게는, 제2 에러 신호 생성부(320)는 제2 밴드 분할부(310)에서 분할된 제0 및 제1 밴드의 신호로부터 제1 확장 부호화/복호화 장치(400)에서 기본 계층(1000) 및 제1 확장 계층(1010)이 복호화된 결과를 감산함으로써 제2 에러 신호를 추출할 수 있다.

제2 변환부(330)는 제2 밴드 분할부(310)에서 분할된 제2 밴드 신호, 및 제2 에러 신호 생성부(320)에서 추출된 제2 에러 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다.

제2 향상 계층 부호화부(340)는 제2 변환부(330)에서 변환된 제2 밴드 신호를 제2 고 SNR 향상 계층(1022) 및 제2 대역폭 향상 계층(1023)으로 부호화하고, 제2 변환부(330)에서 변환된 제2 에러 신호를 제2 저 SNR 향상 계층(1021)으로 부호화한다. 보다 상세하게는, 제2 향상 계층 부호화부(340)는 제2 변환부(330)에서 변환된 제2 에러 신호를 이용하여 제2 고 SNR 향상 계층(1022) 및 제2 대역폭 향상 계층(1023)을 부호화할 수 있다. 여기서, 제2 향상 계층 부호화부(340)는 제2 저 SNR 향상 계층(1021) 및 제2 고 SNR 향상 계층(1022)의 부호화 결과를 포함한 제2 SNR 향상 계층의 부호화 결과(2^nd SNR_ELB), 및 제2 대역폭 향상 계층(1023)의 부호화 결과(2^nd BW_ELB)를 비트스트림으로 출력한다.

제2 향상 계층 복호화부(350)는 제2 향상 계층 부호화부(340)에서 출력된 제2 SNR 향상 계층의 부호화 결과(2^nd SNR_ELB) 및 제2 대역폭 향상 계층의 부호화 결과(2^nd BW_ELB)를 복호화한다.

제2 역변환부(360)는 제2 향상 계층 복호화부(350)에서 복호화된 신호를 주 파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다.

제2 밴드 합성부(370)는 제1 확장 부호화/복호화 장치(400)에서 복호화된 신호와 제2 역변환부(360)에서 역변환된 신호를 합성한다. 예를 들어, 제2 밴드 합성부(370)는 IQMF(Inverse Quadrature Mirror Filterbank)를 이용하여 밴드를 합성할 수 있다.

도 6는 도 5에 포함된 제1 확장 부호화/복호화 장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.

도 6을 참조하면, 제1 확장 부호화/복호화 장치(400)는 제1 밴드 분할부(410), 제1 에러 신호 생성부(420), 제1 변환부(430), 제1 향상 계층 부호화부(440), 제1 향상 계층 복호화부(450), 제1 역변환부(460), 제1 밴드 합성부(470), 및 기본 계층 부호화/복호화부(Core Layer Encoding/Decoding Unit, 480)를 포함한다.

제1 밴드 분할부(410)는 입력된 신호를 소정의 주파수 보다 낮은 저주파수 밴드에 해당하는 제0 밴드, 및 소정의 주파수 보다 높은 고주파수 밴드에 해당하는 제1 밴드로 분할한다. 여기서, 입력된 신호는 도 5에 포함된 제2 밴드 분할부(310)에서 분할된 제0 및 제1 밴드의 신호이다.

보다 상세하게는, 도 2 및 6을 참조하면, 제1 밴드 분할부(410)는 샘플링 주파수가 F₀일 때, 입력된 신호를 주파수 0 내지 F₀에 해당하는 제0 밴드, 및 주파수 F₀ 내지 F₁에 해당하는 제1 밴드로 분할할 수 있다. 예를 들어, 제1 밴드 분할 부(410)는 QMF를 이용하여 입력된 신호를 저주파수 밴드 및 고주파수 밴드로 분할할 수 있다. 예를 들어, F₀은 8kHz이고, F₁은 16kHz일 수 있으며, 이 경우 제0 밴드는 주파수 0 내지 8kHz이고, 제1 밴드는 주파수 8 내지 16kHz이다.

기본 계층 부호화/복호화부(480)는 제1 밴드 분할부(410)에서 분할된 제0 밴드의 신호를 기본 계층(1000)으로 부호화하여 기본 계층의 부호화 결과(CLB, Core Layer Bitstream)를 비트스트림으로 출력한다. 또한, 기본계층 부호화/복호화부(415)는 상기 기본 계층 부호화를 수행한 후, 기본 계층(1000)의 부호화 결과(CLB)를 복호화한다.

제1 에러 신호 생성부(420)는 제1 밴드 분할부(410)에서 분할된 제0 밴드의 신호와 기본 계층 부호화/복호화부(480)에서 기본 계층(1000)이 복호화된 결과를 이용하여 제1 에러 신호를 추출한다. 보다 상세하게는, 제1 에러 신호 생성부(420)에서 제1 밴드 분할부(410)에서 분할된 제0 밴드의 신호로부터 기본 계층 부호화/복호화부(480)에서 기본 계층(1000)이 복호화된 결과를 감산함으로써 제1 에러 신호를 추출할 수 있다.

제1 변환부(430)는 제1 밴드 분할부(410)에서 분할된 제1 밴드 신호, 및 제1 에러 신호 생성부(420)에서 추출된 제1 에러 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다.

제1 향상 계층 부호화부(440)는 제1 변환부(430)에서 변환된 제1 밴드 신호를 제1 고 SNR 향상 계층(1012) 및 제1 대역폭 향상 계층(1013)으로 부호화하고, 제1 변환부(430)에서 변환된 제1 에러 신호를 제1 저 SNR 향상 계층(1011)으로 부호화한다. 보다 상세하게는, 제1 향상 계층 부호화부(440)는 제1 변환부(430)에서 변환된 제1 에러 신호를 이용하여 제1 고 SNR 향상 계층(1012) 및 제1 대역폭 향상 계층(1013)을 부호화할 수 있다. 여기서, 제1 향상 계층 부호화부(440)에서는 제1 저 SNR 향상 계층(1011) 및 제1 고 SNR 향상 계층(1012)의 부호화 결과를 포함한 제1 SNR 향상 계층의 부호화 결과(1^st SNR_ELB), 및 제1 대역폭 향상 계층(1013)의 부호화 결과(1^st EW_ELB)를 비트스트림으로 출력한다.

제1 향상 계층 복호화부(450)는 제1 향상 계층 부호화부(440)에서 출력된 제1 SNR 향상 계층의 부호화 결과(1^st SNR_ELB) 및 제1 대역폭 향상 계층의 부호화 결과(1^st BW_ELB)를 복호화한다.

제1 역변환부(460)는 제1 향상 계층 복호화부(450)에서 복호화된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다.

제1 밴드 합성부(470)는 기본 계층 부호화/복호화부(415)에서 복호화된 신호와 제1 역변환부(460)에서 역변환된 신호를 합성한다. 예를 들어, 제1 밴드 합성부(470)는 IQMF를 이용하여 밴드를 합성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 시스템은 밴드 분할부, 확장 부호화/복호화 장치, 에러 신호 생성부, 변환부, 향상 계층 부호화부를 포함한다. 이 경우, 확장 부호화/복호화 장치는 밴드 분할부에서 분할된 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 복수 개의 확장 계층으로 부호화할 수 있으므로, 도 4, 5 및 6과 같은 구조를 계층적으로 가질 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 시스템에서 출력되는 비트스트림의 일 예를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 계층적 부호화 시스템에서 출력되는 비트스트림은 헤더 정보(Header Information), 기본 계층의 부호화 결과(CLB), 제1 대역폭 향상 계층의 부호화 결과(1^st BE_ELB), 제1 SNR 향상 계층의 부호화 결과(1^st SNR_ELB), …, 제(N-1) 대역폭 향상 계층의 부호화 결과((N-1)th BW_ELB), 및 제(N-1) SNR 향상 계층의 부호화 결과((N-1)th SNR_ELB)를 포함하며, 도 7에 도시된 순서대로 구성될 수 있다.

여기서, 기본 계층의 부호화 결과(CLB)는 도 6의 제1 확장 부호화/복호화 장치에 포함된 기본 계층 부호화/복호화부(480)에서 출력될 수 있고, 제1 대역폭 향상 계층의 부호화 결과(1^st BE_ELB) 및 제1 SNR 향상 계층의 부호화 결과(1^st SNR_ELB)는 도 6의 제1 확장 부호화/복호화 장치에 포함된 제1 향상 계층 부호화부(440)에서 출력될 수 있다. 또한, 제(N-1) 대역폭 향상 계층의 부호화 결과((N-1)th BW_ELB) 및 제(N-1) SNR 향상 계층의 부호화 결과((N-1)th SNR_ELB)는 도 1의 계층적 부호화 시스템에 포함된 제(N-1) 향상 계층 부호화부(140)에서 출력될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 시스템에서 출력되는 SNR 향상 계층의 부호화 결과에 대한 구성을 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 계층적 부호화 시스템에서 출력되는 비트스트림에는 제1 SNR 향상 계층의 부호화 결과(1^st SNR_ELB) 내지 제(N-1) SNR 향상 계층의 부호화 결과((N-1)th SNR_ELB)가 포함된다. 이와 같은 SNR 향상 계층의 부호화 결과는 도 8에 도시된 바와 같이, 복수 개의 서브 레이어(sub-layer)로 분할하여 다양한 조합으로 구성될 수 있다. 여기서, 서브 레이어는 SNR 향상 계층 내에 포함된 데이터를 주파수 밴드 별로 분할한 것을 나타낸다.

도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 시스템에서 출력되는 SNR 향상 계층의 부호화 결과에 대한 구성의 예들을 각각 나타낸다.

도 9a를 참조하면, SNR 향상 계층은 저 SNR 향상 계층에서 고 SNR 향상 계층의 순으로 구성될 수 있다. 도 9b를 참조하면, SNR 향상 계층은 고 SNR 향상 계층에서 저 SNR 향상 계층의 순으로 구성할 수 있다.

도 10a 내지 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 시스템에서 출력되는 SNR 향상 계층의 부호화 결과에 포함된 저 SNR 향상 계층 및 고 SNR 향상 계층의 부호화 결과 각각에 대한 구성의 예들을 나타낸다.

도 10a를 참조하면, 저 SNR 향상 계층 및 고 SNR 향상 계층 각각은 낮은 주파수 밴드에 해당하는 서브 레이어부터 높은 주파수 밴드에 해당하는 서브 레이어의 순으로, 예를 들어, 제0 서브 레이어, 제1 서브 레이어, …, 제(N-1) 서브 레이어의 순으로 구성될 수 있다.

도 10b를 참조하면, 저 SNR 향상 계층 및 고 SNR 향상 계층 각각은 높은 주파수 밴드에 해당하는 서브 레이어부터 낮은 주파수 밴드에 해당하는 서브 레이어의 순으로, 예를 들어, 제(N-1) 서브 레이어, 제(N-2) 서브 레이어, …, 제0 서브 레이어의 순으로 구성될 수 있다.

도 10c를 참조하면, 상대적으로 낮은 주파수 밴드에 해당하는 확장 부호화/복호화 장치에서 전송된 정보를 이용하는 경우, 예를 들어, 제1 확장 부호화/복호화 장치에서 전송된 정보를 이용하는 경우 저 SNR 향상 계층 및 고 SNR 향상 계층 각각은 제1 서브 레이어, 제0 서브 레이어, …, 제(N-1) 서브 레이어의 순으로 구성될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 확장 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.

도 11을 참조하면, 제1 확장 복호화 장치(500)는 기본 계층 복호화부(505), 제1 향상 계층 복호화부(510), 제1 역변환부(520), 제1 가산부(530), 및 제1 밴드 합성부(540)를 포함한다.

기본 계층 복호화부(505)는 기본 계층(1000)의 부호화 결과(CLB)를 복호화함으로써, 복원된 기본 계층의 신호(OUT_3)를 출력한다. 예를 들어, 기본 계층(1000)이 0 내지 8kHz에 해당하는 경우, 복원된 기본 계층의 신호(OUT_3)는 0 내지 8kHz에 해당하는 신호일 수 있다.

제1 향상 계층 복호화부(510)는 제1 향상 계층(1010)에 포함되는 제1 저 SNR 향상 계층(1011), 제1 고 SNR 향상 계층(1012)의 부호화 결과(1^st SNR_ELB) 및 제1 대역폭 향상 계층(1013)의 부호화 결과(1^st BW_ELB)를 복호화함으로써, 제1 SNR 향상 신호 및 제1 대역폭 향상 신호를 출력한다.

제1 역변환부(520)는 제1 향상 계층 복호화부(510)에서 복호화된 신호, 즉, 제1 SNR 향상 신호 및 제1 대역폭 향상 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다.

제1 가산부(530)는 제1 역변환부(520)에서 역변환된 제1 SNR 향상 신호와 기본 계층 복호화부(505)에서 복원된 기본 계층의 신호를 가산함으로써, 제1 가산 신호(OUT_2)를 출력한다. 예를 들어, 기본 계층(1000)이 0 내지 8kHz에 해당하는 경우, 제1 가산 신호(OUT_2)는 0 내지 8kHz에 해당하는 SNR이 향상된 신호일 수 있다.

제1 밴드 합성부(540)는 제1 역변환부(520)에서 역변환된 제1 대역폭 향상 신호, 및 제1 가산부(530)에서 출력된 제1 가산 신호를 합성함으로써 제1 향상 신호(OUT_1)를 출력한다. 예를 들어, 제1 대역폭 향상 계층이 8 내지 16kHz에 해당하는 경우, 제1 향상 신호(OUT_1)는 0 내지 16kHz에 해당하는 대역폭 및 SNR이 향상된 신호일 수 있다. 예를 들어, 제1 밴드 합성부(540)는 IQMF(Inverse Quadrature Mirror Filterbank)를 이용하여 밴드를 합성할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 확장 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.

도 12를 참조하면, 제2 확장 복호화 장치(600)는 제1 확장 복호화 장치(500), 제2 향상 계층 복호화부(610), 제2 역변환부(620), 제2 가산부(630), 및 제2 밴드 합성부(640)를 포함한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제1 확장 복호화 장치(500)는 기본 계층(1000)의 부호화 결과(CLB) 및 제1 향상 계층(1010)의 부호화 결과를 복호화한다. 예를 들어, 제1 확장 복호화 장치(500)는 0 내지 16kHz에 해당하는 대역폭 및 SNR이 향상된 신호일 수 있다.

제2 향상 계층 복호화부(610)는 제2 향상 계층(1020)에 포함되는 제2 저 SNR 향상 계층(1021) 및 제2 고 SNR 향상 계층(1022)의 부호화 결과(2^nd SNR_ELB) 및 제2 대역폭 향상 계층(1023)의 부호화 결과(2^nd BW_ELB)를 복호화함으로써, 제2 SNR 향상 신호 및 제2 대역폭 향상 신호를 출력한다.

제2 역변환부(620)는 제2 향상 계층 복호화부(610)에서 복호화된 신호, 즉, 제2 SNR 향상 신호 및 제2 대역폭 향상 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다.

제2 가산부(630)는 제2 역변환부(620)에서 역변환된 제2 SNR 향상 신호, 및 제1 확장 복호화 장치(500)에서 복원된 신호를 가산하여, 제2 가산 신호(OUT_2)를 출력한다. 예를 들어, 제1 확장 복호화 장치(500)가 0 내지 16kHz에 해당하는 신호를 출력하는 경우, 제2 가산 신호(OUT_2)는 0 내지 16kHz에 해당하는 SNR이 더 향상된 신호일 수 있다.

제2 밴드 합성부(640)는 제2 역변환부(620)에서 역변환된 제2 대역폭 향상 신호, 및 제2 가산부(630)에서 출력된 제2 가산 신호를 합성함으로써 제2 향상 신호(OUT_1)를 출력한다. 예를 들어, 제2 대역폭 향상 계층이 16 내지 32kHz에 해당하는 경우, 제1 향상 신호(OUT_1)는 0 내지 32kHz에 해당하는 대역폭 및 SNR이 향상된 신호일 수 있다. 예를 들어, 제2 밴드 합성부(640)는 IQMF를 이용하여 밴드를 합성할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제(N-2) 확장 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.

도 13을 참조하면, 제(N-2) 확장 복호화 장치(700)는 제(N-3) 확장 복호화부(705), 제(N-2) 향상 계층 복호화부(710), 제(N-2) 역변환부(720), 제(N-2) 가산부(730), 및 제(N-2) 밴드 합성부(740)를 포함한다.

제(N-3) 확장 복호화 장치(705)는 기본 계층(1000)의 부호화 결과(CLB) 및 제1 내지 제(N-3) 향상 계층(1010 내지 1040)의 부호화 결과를 복호화한다.

제(N-2) 향상 계층 복호화부(710)는 제(N-2) 향상 계층(1050)에 포함되는 제(N-2) 저 SNR 향상 계층(1051) 및 제(N-2) 고 SNR 향상 계층(1052)의 부호화 결과((N-2)th SNR_ELB) 및 제(N-2) 대역폭 향상 계층(1053)의 부호화 결과((N-2)th BW_ELB)를 복호화함으로써, 제(N-2) SNR 향상 신호 및 제(N-2) 대역폭 향상 신호를 출력한다.

제(N-2) 역변환부(720)는 제(N-2) 향상 계층 복호화부(710)에서 복호화된 신호, 즉, 제(N-2) SNR 향상 신호 및 제(N-2) 대역폭 향상 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다.

제(N-2) 가산부(730)는 제(N-2) 역변환부(720)에서 역변환된 제(N-2) SNR 향상 신호, 및 제(N-3) 확장 복호화 장치(705)에서 복원된 신호를 가산하여, 제(N-2) 가산 신호(OUT_2)를 출력한다.

제(N-2) 밴드 합성부(740)는 제(N-2) 역변환부(720)에서 역변환된 제(N-2) 대역폭 향상 신호, 및 제(N-2) 가산부(730)에서 출력된 제(N-2) 가산 신호를 합성함으로써 제(N-2) 향상 신호(OUT_1)를 출력한다. 예를 들어, 제(N-2) 밴드 합성부(740)는 IQMF를 이용하여 밴드를 합성할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 복호화 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 14를 참조하면, 계층적 복호화 시스템(800)은 제(N-2) 확장 복호화부(700), 제(N-1) 향상 계층 복호화부(810), 제(N-1) 역변환부(820), 제(N-1) 가산부(830), 및 제(N-1) 밴드 합성부(840)를 포함한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 제(N-2) 확장 복호화 장치(705)는 기본 계층(1000)의 부호화 결과(CLB) 및 제1 내지 제(N-2) 향상 계층(1010 내지 1050)의 부호화 결과를 복호화한다.

제(N-1) 향상 계층 복호화부(810)는 제(N-1) 향상 계층(1060)에 포함되는 제(N-1) 저 SNR 향상 계층(1061) 및 제(N-1) 고 SNR 향상 계층(1062)의 부호화 결과((N-1)th SNR_ELB) 및 제(N-1) 대역폭 향상 계층(1063)의 부호화 결과((N-1)th BW_ELB)를 복호화함으로써, 제(N-1) SNR 향상 신호 및 제(N-1) 대역폭 향상 신호를 출력한다.

제(N-1) 역변환부(820)는 제(N-1) 향상 계층 복호화부(810)에서 복호화된 신호, 즉, 제(N-1) SNR 향상 신호 및 제(N-1) 대역폭 향상 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다.

제(N-1) 가산부(830)는 제(N-1) 역변환부(820)에서 역변환된 제(N-1) SNR 향상 신호, 및 제(N-2) 확장 복호화 장치(700)에서 복원된 신호를 가산하여, 제(N-1) 가산 신호(OUT_2)를 출력한다.

제(N-1) 밴드 합성부(840)는 제(N-1) 역변환부(820)에서 역변환된 제(N-1) 대역폭 향상 신호, 및 제(N-1) 가산부(830)에서 출력된 제(N-1) 가산 신호를 합성함으로써 제(N-1) 향상 신호(OUT_1)를 출력한다. 예를 들어, 제(N-1) 밴드 합성부(840)는 IQMF를 이용하여 밴드를 합성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 시스템은 확장 복호화부, 향상 계층 복호화부, 역변환부, 및 밴드 합성부를 포함한다. 이 경우, 확장 복호화부는 기본 계층 및 복수 개의 확장 계층으로 복호화할 수 있으므로, 도 11, 12 및 13과 같은 구조를 계층적으로 가질 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 15를 참조하면, 본 실시예에 계층적 부호화 방법은 도 1에 도시된 계층적 부호화 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1에 도시된 계층적 부호화 시스템에 관하여 이상에서 기 술된 내용은 본 실시예에 계층적 부호화 방법에도 적용된다.

제1500 단계에서, 밴드 분할부(110)는 입력 신호를 기 설정된 주파수 보다 낮은 저주파수 밴드 신호 및 상기 기 설정된 주파수 보다 높은 고주파수 밴드 신호로 분할한다.

제1510 단계에서, 제(N-2) 확장 부호화/복호화 장치(200)는 분할된 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 계층적으로 부호화하고, 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층을 복호화한다.

제1520 단계에서, 에러 신호 생성부(120)는 분할된 저주파수 밴드 신호, 및 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 에러 신호를 생성한다.

제1530 단계에서, 제(N-1) 향상 계층 부호화부(140)는 에러 신호 및 고주파수 밴드 신호를 SNR 향상 계층 및 대역폭 향상 계층으로 부호화한다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 16을 참조하면, 본 실시예에 계층적 복호화 방법은 도 14에 도시된 계층적 복호화 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 14에 도시된 계층적 복호화 시스템에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 계층적 복호화 방법에도 적용된다.

제1600 단계에서, 제(N-2) 확장 복호화부(700)은 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 계층적으로 복호화 한다.

제1610 단계에서, 제(N-1) 향상 계층 복호화부(810)은 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 SNR 향상 계층 및 대역폭 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, SNR 향상 신호 및 대역폭 향상 신호를 복원한다.

제1620 단계에서, 가산부(830)는 복원된 SNR 향상 신호, 및 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복원된 신호를 가산함으로써 가산 신호를 생성한다.

제1630 단계에서, 밴드 합성부(840)는 가산 신호 및 대역폭 향상 신호를 합성한다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

도 2는 샘플링 주파수에 따라 분할된 주파수 밴드의 일 예를 나타낸다.

Claims

입력 신호를 기 설정된 주파수 보다 낮은 저주파수 밴드 신호 및 상기 기 설정된 주파수 보다 높은 고주파수 밴드 신호로 분할하는 단계;

상기 분할된 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 계층적으로 부호화하고, 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층을 복호화하는 단계;

상기 분할된 저주파수 밴드 신호, 및 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 에러 신호를 생성하는 단계; 및

상기 에러 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호를 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 계층 및 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
제1항에 있어서,

상기 입력 신호를 상기 저주파수 밴드 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호로 분할하는 단계는 수행하는 확장의 수에 따른 복수 개의 밴드 신호로 분할하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
제1항에 있어서,

상기 분할된 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으 로 계층적으로 부호화하고, 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층을 복호화하는 단계는

상기 입력 신호를 상기 기본 계층의 주파수 밴드에 해당하는 제1 밴드 신호, 및 상기 기본 계층의 주파수 밴드 보다 높고 상기 기 설정된 주파수 보다 낮은 제2 밴드로 분할하는 단계;

상기 제1 밴드 신호를 상기 기본 계층 및 제1 확장 계층으로 부호화하고, 상기 부호화된 기본 계층 및 제1 확장 계층을 복호화하는 단계;

상기 제1 밴드 신호, 및 상기 부호화된 기본 계층 및 제1 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 제1 에러 신호를 생성하는 단계; 및

상기 제1 에러 신호 및 상기 제2 밴드 신호를 제1 SNR 향상 계층 및 제1 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
제3항에 있어서,

상기 기본 계층 및 제1 확장 계층이 복호화된 신호 및 상기 부호화된 제1 SNR 향상 계층 및 상기 제1 대역폭 향상 계층이 복호화된 신호를 합성하는 단계를 더 포함하고,

상기 에러 신호를 생성하는 단계는

상기 분할된 저주파수 밴드 신호, 및 상기 합성된 신호를 이용하여 상기 에러 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방 법.
제1항에 있어서,

상기 에러 신호를 생성하는 단계는

상기 분할된 저주파수 밴드 신호로부터 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복호화된 신호를 감산함으로써 상기 에러 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
제1항에 있어서,

상기 에러 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 단계를 더 포함하고,

상기 에러 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호를 SNR 향상 계층 및 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 단계는

상기 변환된 에러 신호 및 상기 변환된 고주파수 밴드 신호를 상기 SNR 향상 계층 및 상기 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
제6항에 있어서,

상기 변환된 에러 신호 및 상기 변환된 고주파수 밴드 신호를 상기 SNR 향상 계층 및 상기 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 단계는

상기 변환된 에러 신호를 저 SNR 향상 계층으로 부호화하는 단계; 및

상기 변환된 고주파수 밴드 신호를 고 SNR 향상 계층 및 상기 대역폭 향상으로 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
제1항에 있어서,

상기 부호화된 기본 계층, 상기 부호화된 SNR 향상 계층, 및 상기 부호화된 대역폭 향상 계층을 비트스트림으로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
제8항에 있어서,

상기 부호화된 SNR 향상 계층 및 상기 부호화된 대역폭 향상 계층은 각각 주파수 밴드 별로 분할된 복수의 서브 레이어(sub-layer)들을 포함하고, 상기 복수의 서브 레이어들의 조합 순서는 변경 가능한 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
입력 신호를 기 설정된 주파수 보다 낮은 저주파수 밴드 신호 및 상기 기 설정된 주파수 보다 높은 고주파수 밴드 신호로 분할하는 단계;

상기 분할된 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 계층적으로 부호화하고, 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층 을 복호화하는 단계;

상기 분할된 저주파수 밴드 신호, 및 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 에러 신호를 생성하는 단계; 및

상기 에러 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호를 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 계층 및 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 단계를 포함하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
입력 신호의 부호화 결과에 포함된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 계층적으로 복호화하는 단계;

상기 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 SNR 향상 계층 및 대역폭 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, SNR 향상 신호 및 대역폭 향상 신호를 복원하는 단계;

상기 복원된 SNR 향상 신호, 및 상기 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복원된 신호를 가산함으로써 가산 신호를 생성하는 단계; 및

상기 가산 신호 및 상기 대역폭 향상 신호를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법.
제11항에 있어서,

상기 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 계층적으로 복 호화하는 단계는

상기 기본 계층의 부호화 결과를 복호화하는 단계;

상기 기본 계층에서 소정의 범위만큼 대역폭이 확장된 신호에 대한 제1 대역폭 향상 계층, 상기 기본 계층 및 상기 제1 대역폭 향상 계층에 대하여 SNR에 향상된 제1 SNR 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, 제1 SNR 향상 신호 및 제1 대역폭 향상 신호를 복원하는 단계; 및

상기 복원된 제1 SNR 향상 신호, 및 상기 복원된 기본 계층의 신호를 가산함으로써 제1 가산 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1 가산 신호 및 상기 제1 대역폭 향상 신호를 합성하는 단계를 더 포함하고,

상기 가산 신호를 생성하는 단계는

상기 복원된 SNR 향상 신호, 및 상기 합성된 신호를 가산함으로써 상기 가산 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법.
제11항에 있어서,

상기 가산 신호 및 상기 대역폭 향상 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 더 포함하고,

상기 가산 신호 및 상기 대역폭 향상 신호를 합성하는 단계는

상기 역변환된 가산 신호 및 상기 역변환된 대역폭 향상 신호를 합성하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법.
제11항에 있어서,

상기 SNR 향상 계층 및 상기 대역폭 향상 계층의 부호화 결과는 각각 주파수 밴드 별로 분할된 복수의 서브 레이어들을 포함하고, 상기 복수의 서브 레이어들의 조합 순서는 변경 가능한 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법.
입력 신호의 부호화 결과에 포함된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 계층적으로 복호화하는 단계;

상기 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 SNR 향상 계층 및 대역폭 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, SNR 향상 신호 및 대역폭 향상 신호를 복원하는 단계;

상기 복원된 SNR 향상 신호, 및 상기 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복원된 신호를 가산함으로써 가산 신호를 생성하는 단계; 및

상기 가산 신호 및 상기 대역폭 향상 신호를 합성하는 단계를 포함하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
입력 신호를 기 설정된 주파수 보다 낮은 저주파수 밴드 신호 및 상기 기 설정된 주파수 보다 높은 고주파수 밴드 신호로 분할하는 밴드 분할부;

상기 분할된 저주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 계층적으로 부호화하고, 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층을 복호화하는 확장 부호화/복호화 장치;

상기 분할된 저주파수 밴드 신호, 및 상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 에러 신호를 생성하는 에러 신호 생성부; 및

상기 에러 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호를 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 계층 및 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 향상 계층 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 시스템.
제17항에 있어서,

상기 확장 부호화/복호화 장치는

상기 입력 신호를 상기 기본 계층의 주파수 밴드에 해당하는 제1 밴드 신호, 및 상기 기본 계층의 주파수 밴드 보다 높고 상기 기 설정된 주파수 보다 낮은 제2 밴드 신호로 분할하는 제1 밴드 분할부;

상기 제1 밴드 신호를 상기 기본 계층 및 제1 확장 계층으로 부호화하고, 상기 부호화된 기본 계층 및 제1 확장 계층을 복호화하는 제1 확장 부호화/복호화 장 치;

상기 제1 밴드 신호, 및 상기 부호화된 기본 계층 및 제1 확장 계층이 복호화된 신호를 이용하여 제1 에러 신호를 생성하는 제1 에러 신호 생성부; 및

상기 제1 에러 신호 및 상기 제2 밴드 신호를 제1 SNR 향상 계층 및 제1 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 제1 향상 계층 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 시스템.
제18항에 있어서,

상기 기본 계층 및 제1 확장 계층이 복호화된 신호, 및 상기 부호화된 제1 SNR 향상 계층 및 상기 제1 대역폭 향상 계층이 복호화된 신호를 합성하는 밴드 합성부를 더 포함하고,

상기 에러 신호 생성부는 상기 분할된 저주파수 밴드 신호, 및 상기 합성된 신호를 이용하여 상기 에러 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 시스템.
제17항에 있어서,

상기 에러 신호 및 상기 고주파수 밴드 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 변환부를 더 포함하고,

상기 향상 계층 부호화부는 상기 변환된 에러 신호 및 상기 변환된 고주파수 밴드 신호를 상기 SNR 향상 계층 및 상기 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 시스템.
제17항에 있어서,

상기 부호화된 기본 계층, 상기 부호화된 SNR 향상 계층, 및 상기 부호화된 대역폭 향상 계층을 다중화하여 비트스트림으로 출력하는 다중화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 시스템.
입력 신호의 부호화 결과에 포함된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 계층적으로 복호화하는 확장 복호화부;

상기 입력 신호의 부호화 결과에 포함된 SNR 향상 계층 및 대역폭 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, SNR 향상 신호 및 대역폭 향상 신호를 복원하는 향상 계층 복호화부;

상기 복원된 SNR 향상 신호, 및 상기 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복원된 신호를 가산함으로써 가산 신호를 생성하는 가산부; 및

상기 가산 신호 및 상기 대역폭 향상 신호를 합성하는 밴드 합성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 시스템.
제22항에 있어서,

상기 확장 복호화부는

상기 기본 계층의 부호화 결과를 복호화하는 기본 계층 복호화부;

상기 기본 계층에서 소정의 범위만큼 대역폭이 확장된 신호에 대한 제1 대역폭 향상 계층, 상기 기본 계층 및 상기 제1 대역폭 향상 계층에 대하여 SNR에 향상된 제1 SNR 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, 제1 SNR 향상 신호 및 제1 대역폭 향상 신호를 복원하는 제1 향상 계층 복호화부; 및

상기 복원된 제1 SNR 향상 신호, 및 상기 복원된 기본 계층의 신호를 가산함으로써 제1 가산 신호를 생성 제1 가산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 시스템.
제23항에 있어서,

상기 제1 가산 신호 및 상기 제1 대역폭 향상 신호를 합성하는 합성부를 더 포함하고,

상기 가산부는 상기 복원된 SNR 향상 신호, 및 상기 합성된 신호를 가산함으로써 상기 가산 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 시스템.
제22항에 있어서,

상기 가산 신호 및 상기 대역폭 향상 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환하는 역변환부를 더 포함하고,

상기 밴드 합성부는 상기 역변환된 가산 신호 및 상기 역변환된 대역폭 향상 신호를 합성하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 시스템.
입력 신호를 기 설정된 주파수 보다 낮은 제1 주파수 밴드 신호 및 상기 기 설정된 주파수 보다 높은 제2 주파수 밴드 신호로 분할하는 단계;

상기 제1 주파수 밴드 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 부호화하는 단계; 및

상기 제2 주파수 밴드 신호를 대역폭 향상 계층으로 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
비트스트림에 포함된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 복호화하는 단계;

상기 비트스트림에 포함된 대역폭 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, 대역폭 향상 신호를 복원하는 단계; 및

상기 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복원된 신호와 상기 대역폭 향상 신호를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법.
입력 신호를 기 설정된 주파수 보다 낮은 제1 주파수 밴드 신호 및 상기 기 설정된 주파수 보다 높은 제2 주파수 밴드 신호로 분할하는 단계;

상기 제1 주파수 밴드 신호를 기본 계층으로 부호화하는 단계; 및

상기 제2 주파수 밴드 신호를 대역폭 향상 계층으로 부호화하여 확장 계층에 포함시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
비트스트림에 포함된 기본 계층의 부호화 결과를 복호화하는 단계;

상기 비트스트림의 확장계층에 포함된 대역폭 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, 대역폭 향상 신호를 복원하는 단계; 및

상기 기본 계층이 복원된 신호와 상기 대역폭 향상 신호를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법.
입력 신호를 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층으로 부호화하는 단계;

상기 부호화된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층을 복호화하여 상기 입력신호와의 에러 신호를 생성하는 단계; 및

상기 에러 신호를 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 계층으로 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 부호화 방법.
비트스트림에 포함된 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층의 부호화 결과를 계층적으로 복호화하는 단계;

상기 비트스트림에 포함된 SNR 향상 계층의 부호화 결과를 복호화함으로써, SNR 향상 신호를 복원하는 단계;

상기 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층이 복원된 신호와 상기 복원된 SNR 향상 신호를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오/스피치 신호의 계층적 복호화 방법.