KR101542069B1 - 고정 코드북 검색 방법 및 장치와 그를 이용한 음성 신호의부호화/복호화 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CELP(Code Excited Linear Prediction) 알고리즘을 이용하여 음성 신호를 부호화하거나 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 기본계층의 고정 코드북 및 향상계층의 고정 코드북을 복수개의 공간으로 나누고 향상계층의 고정 코드북을 검색함에 있어서 기본계층에서 왜곡이 가장 작은 공간으로 결정된 공간을 제외한 공간에 대하여 검색함으로써, CELP를 기반으로 하는 향상 계층에서 성능을 저하시키지 않고 비트 전송률을 줄일 수 있다.

Description

고정 코드북 검색 방법 및 장치와 그를 이용한 음성 신호의 부호화/복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for searching fixed codebook, and method and apparatus encoding/decoding speech signal using method and apparatus for searching fixed codebook}
도 1은 본 발명에 의한 음성 신호의 부호화 장치의 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 음성 신호의 복호화 장치의 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 음성 신호의 부호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 음성 신호의 복호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 고정 코드북(fixed codebook)의 검색 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 6은 기본 계층(core layer) 및 향상 계층(enhancement layer)의 고정 코드북에 대하여 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합을 제1 공간과 제2 공간으로 분류되어 마련된 일 실시예를 개념도로 도시한 것이다.
도 7a는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우 향상 계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다.
도 7b는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우 향상 계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다.
도 8a는 본 발명에 의한 기본 계층의 고정 코드북에 할당되는 비트를 도시한 것이다.
도 8b는 본 발명에 의한 향상 계층의 고정 코드북에 할당되는 비트를 도시한 것이다.
도 8c는 G.729 고정 코드북에서 기본 계층의 고정 코드북에 할당되는 비트를 도시한 것이다.
도 8d는 G.729 고정 코드북에서 향상 계층의 고정 코드북에 할당되는 비트를 도시한 것이다.
도 9a는 본 발명에 의한 기본 계층의 고정 코드북에 할당되는 비트를 도시한 것이다.
도 9b는 본 발명에 의한 향상 계층의 고정 코드북에 할당되는 비트를 도시한 것이다.
도 9c는 3GPP2 VMR-WB rate set-1에서 기본 계층의 고정 코드북에 할당되는 비트를 도시한 것이다.
도 9d는 3GPP2 VMR-WB rate set-1에서 향상 계층의 고정 코드북에 할당되는 비트를 도시한 것이다.
도 10a은 본 발명과 종래 기술을 PESQ에 의하여 비교한 결과를 그래프로 도시한 것이다.
도 10b는 서브 프레임(sub-frame) 당 고정 코드북에서 사용된 비트를 본 발명과 종래 기술에 대하여 비교한 결과를 도시한 것이다.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
100: 기본계층 생성부 120: 고정 코드북
122: 코드북 검색부 130: 공간 결정부
132: 식별자 생성부 150: 향상계층 생성부
156: 코드북 검색부 160: 고정 코드북
190: 다중화부 200: 역다중화부
220: 기본계층 복호화부 222: 고정 코드북
224: 고정 코드북 복호화부 230: 향상계층 복호화부
232: 고정 코드북 234: 고정 코드북 복호화부
본 발명은 CELP(Code Excited Linear Prediction) 알고리즘을 이용하여 음성 신호를 부호화하거나 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CELP를 기반으로 하는 향상 계층에서 성능을 저하시키지 않고 비트 전송률(bit rate)을 줄이는 고정 코드북(fixed codebook)을 검색하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
CELP 알고리즘을 이용하는 음성 코덱(codec)은 이동 통신 시스템에서 널리 사용되는 코덱으로서 선형 예측 부호화(LPC, Linear Prediction Coding)를 기본으로 한다.
이러한 CELP 알고리즘을 이용하는 음성 코덱은 최소한의 음질을 복원할 수 있는 부호화 정보를 포함하는 기본 계층(core layer)과 복원되는 음질을 향상시키기 위하여 기본 계층에서 제공되는 비트 이외에 추가적인 비트를 향상 계층(enhancement layer)으로 구성하여 음성을 부호화하거나 복호화한다.
여기서, 기본 계층과 향상 계층은 동일한 고정 코드북(fixed codebook)의 공간(space)을 공유하여 사용한다. 이와 같이 기본 계층과 향상 계층이 같은 고정 코드북의 공간을 공유함으로써 표현해야 하는 코드(code)의 수가 증가하여 비트 전송률이 증가하는 문제점을 갖는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, CELP를 기반으로 하는 향상 계층에서 성능을 저하시키지 않고 비트 전송률을 줄이기 위하여 기본계층의 고정 코드북 및 향상계층의 고정 코드북을 복수개의 공간으로 나누고 향상계층의 고정 코드북을 검색함에 있어서 기본 계층에서 왜곡이 가장 작은 공간으로 결정된 공간을 제외한 공간에 대하여 검색하는 고정 코드북 검색 방법 및 장치와 그를 이용한 음성 신호 의 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고정 코드북 검색 장치는, 복수의 공간으로 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련된 기본계층 코드북, 상기 기본계층 코드북의 각 공간에 대하여 검색하고, 상기 기본계층 코드북의 공간 가운데 가장 왜곡이 작은 공간을 결정하는 기본계층 검색부, 상기 기본계층 코드북에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련된 향상계층 코드북 및 상기 결정된 공간을 제외한 상기 향상계층 코드북의 공간에 대하여 검색하는 향상계층 검색부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 음성 신호의 부호화 장치는, 복수의 공간으로 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련된 기본계층 코드북, 상기 기본계층 코드북의 각 공간에 대해 검색하고, 상기 기본계층 코드북의 공간 가운데 가장 왜곡이 작은 공간을 결정하여 기본 계층을 생성하는 기본계층 생성부, 상기 기본계층 코드북에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련된 향상계층 코드북, 상기 결정된 공간을 제외한 상기 향상계층 코드북의 공간에 대해 검색하여 향상 계층을 생성하는 향상계층 생성부 및 상기 기본 계층 및 상기 향상 계층을 포함하여 부호화하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 음성 신호의 복호화 장치는, 복수의 공간으로 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련된 기본계층 코드북, 부호화된 음성 신호에 포함된 식별자에 대응하는 상기 기본계층 코드북의 공 간에서 검색하여 기본 계층을 복호화하는 기본계층 복호화부, 상기 기본계층 코드북에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련된 향상계층 코드북 및 상기 식별자에 대응하는 공간을 제외한 상기 향상계층 코드북의 공간에서 검색하여 향상 계층을 복호화하는 향상계층 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고정 코드북 검색 방법은, 기본계층 코드북의 각 공간에 대해 검색하는 단계, 상기 기본계층 코드북의 공간 가운데 가장 왜곡이 작은 공간을 결정하여 기본 계층을 생성하는 단계, 상기 결정된 공간을 제외한 향상계층 코드북의 공간에 대해 검색하여 향상계층을 생성하는 단계 및 상기 기본 계층 및 상기 향상 계층을 포함하여 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 기본계층 코드북은 복수의 공간으로 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련되고, 상기 향상계층 코드북은 상기 기본계층 코드북에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 음성 신호의 부호화 방법은, 부호화된 음성 신호에 포함된 식별자에 대응하는 기본계층 코드북의 공간에서 검색하여 기본 계층을 복호화하는 단계 및 상기 식별자에 대응하는 공간을 제외한 상기 향상계층 코드북의 공간에서 검색하여 향상 계층을 복호화하는 단계를 포함하고, 상기 기본계층의 코드북은 복수의 공간으로 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련되고, 상기 향상계층 코드북은 상기 기본계층 코드북에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 음성 신호의 복호화 방법은, 부 호화된 음성 신호에 포함된 식별자가 나태내는 기본계층 코드북의 공간에서 검색하여 기본 계층을 복호화하는 단계 및 상기 검색된 공간을 제외한 상기 향상계층 코드북의 공간에서 검색하여 향상 계층을 복호화하는 단계를 포함하고, 상기 기본계층의 코드북은 복수의 공간으로 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련되고, 상기 향상계층 코드북은 상기 기본계층 코드북에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련되는 것을 특징으로 한다.
전술된 발명을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고정 코드북 검색 방법 및 장치와 그를 이용한 음성 신호의 부호화/복호화 방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 음성 신호의 부호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 상기 음성신호의 부호화 장치는 기본계층 생성부(100), 향상계층 생성부(150) 및 다중화부(190)를 포함하여 이루어진다.
기본계층 생성부(100)는 최소한의 음질을 복원할 수 있는 부호화 정보를 포함하는 기본 계층(core layer)을 생성한다. 여기서, 기본계층 생성부(100)는 입력되는 음성 신호를 선형 예측 부호화(LPC, Linear Prediction Coding)에 의해 필터링하여 음성 신호에 대응되는 여기 신호(excitation signal)를 생성한다.
이러한 기본계층 생성부(100)는 전처리부(102), LPC 분석부(104), 제1 합성 필터(108), 가산기(110), 제1 감산기(112), 제1 인지가중필터(114), 피치 분석 부(116), 피치기여도 제거부(118), 고정 코드북(120), 코드북 검색부(122), 적응 코드북(124), 공간 결정부(130), 식별자 생성부(132), 이득값 양자화부(140), 제1 승산기(141) 및 제2 승산기(142)를 포함하여 이루어진다.
전처리부(102)는 입력단자 IN을 통하여 입력받은 음성 신호에서 직류(DC) 성분을 제거한다. 여기서, 전처리부(102)는 하이패스 필터(high pass filter)를 사용하여 음성 신호를 필터링(filtering)함으로써 저주파 대역의 노이즈 성분을 제거한다.
LPC 분석부(104, LPC analysis)는 전처리부(102)에서 직류 성분이 제거된 음성 신호로부터 LPC 계수를 추출한다.
LPC계수 양자화부(106)는 LPC 분석부(104)에서 추출된 LPC 계수를 벡터 양자화한다.
제1 합성 필터(108, synthesis filter)는 LPC계수 양자화부(106)에서 벡터 양자화된 결과를 이용하여 가산기(110)로부터 출력된 여기 신호에 대응되는 합성 신호를 출력한다.
제1 감산기(112)는 전처리부(102)에서 출력된 신호에서 제1 합성 필터(108)에서 출력된 신호를 감산한다.
제1 인지가중필터(114)는 인체 청각 구조의 마스킹(masking) 효과를 이용하기 위하여 양자화 잡음이 마스킹 임계치 이하로 되도록 제1 감산기(112)에서 감산된 결과를 필터링한다. 여기서, 제1 인지가중필터(114)는 제1 감산기(112)에서 출력된 신호의 양자화 잡음이 최소화되도록 가중치를 포함하는 신호를 생성한다.
피치 분석부(116)는 제1 인지가중필터(114)로부터 출력되는 신호를 복수의 서브 프레임(sub-frame)으로 나누고, 각 서브 프레임의 피치(pitch)를 분석하여 적응 코드북(124)의 인텍스(index)와 이득값을 출력한다.
피치기여도 제거부(118)는 적응 코드북(124, adaptive codebook)의 인덱스(index)를 이용하여 제1 인지가중필터(114)에서 출력되는 신호에 대응하는 고정 코드북 벡터를 고정 코드북(120)에서 검색하기 위하여 필요한 대상 신호를 검출한다.
고정 코드북(120, fixed codebook)은 복수의 공간(space)으로 펄스(pulse)가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련된다.
여기서, 고정 코드북(120)은 도 6에 도시된 바와 같이 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합을 제1 공간(610)과 제2 공간(620)으로 분류되어 마련되는 것이 바람직하다. 제1 공간(610)은 기본 계층에서 검색될 가능성이 높은 펄스가 가질 수 있는 위치를 기준으로 분류되어 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 공간(610)과 제2 공간(620)을 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 분류하여 마련할 수 있다. 도 7a는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7a를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 기수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 도 7b는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당 할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7b를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 우수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 그러므로 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다. 또는, 도 6에 도시된 바와 같이 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다.
또한, 고정 코드북(120)은 코드북 검색부(122)에서 검색된 인덱스를 이용하여 고정 코드북 벡터를 출력한다.
코드북 검색부(122)는 피치기여도 제거부(118)에서 검출된 대상신호에 대응하는 고정 코드북 벡터를 고정 코드북(120)에서 검색하여 인덱스와 이득값(gain)을 출력한다. 여기서, 코드북 검색부(122)는 대상 신호의 MSE(Mean Square Error)를 최소화하는 고정 코드북 벡터를 검색한다.
이러한 코드북 검색부(122)에서 고정 코드북 벡터를 검색함에 있어서, 고정 코드북(120)에 마련된 복수의 각 공간에 대하여 검색한다. 고정 코드북(120)을 제1 공간(610)과 제2 공간(620)으로 분류하여 마련한 경우 제1 공간(610)에서도 대상 신호의 MSE를 최소화하는 고정 코드북 벡터를 검색하고, 제2 공간(620)에서도 대상 신호의 MSE를 최소화하는 고정 코드북 벡터를 검색한다.
공간 결정부(130)는 코드북 검색부(122)에서 각 공간에 대하여 검색된 고정 코드북 벡터 가운데 가장 왜곡이 작은 고정 코드북 벡터를 검출하고, 검출된 고정 코드북 벡터가 속하는 공간을 출력한다.
식별자 생성부(132)는 공간 결정부(130)에서 결정된 공간을 나타내는 식별자를 생성한다. 예를 들어, 도 8a 및 9a에 도시된 offset 비트가 공간 결정부(130)에서 출력된 공간을 나타내는 식별자에 해당한다.
적응 코드북(124)은 피치 분석부(116)에서 출력된 인덱스에 대응하는 적응 코드북 벡터를 출력한다.
이득값 양자화부(140)는 코드북 검색부(122)에서 출력되는 고정 코드북(120)의 이득값과 피치 분석부(116)에서 출력되는 적응 코드북(124)의 이득값을 각각 양자화하여 출력한다. 이득값 양자화부(140)에서 양자화된 고정 코드북(120)의 이득값(Gc)을 제1 승산기(141)로 출력하고, 이득값 양자화부(140)에서 양자화된 적응 코드북(124)의 이득값(Gp)을 제2 승산기(142)로 출력한다.
제1 승산기(141)는 고정 코드북(120)에서 출력되는 고정 코드북 벡터와 이득값 양자화부(140)에서 양자화된 고정 코드북(120)의 이득값(Gc)을 승산한다.
제2 승산기(142)는 적응 코드북(124)에서 출력되는 적응 코드북 벡터와 이득값 양자화부(140)에서 양자화된 적응 코드북(124)의 이득값(Gp)을 승산한다.
가산기(110)는 제1 승산기(141)에서 승산된 결과와 제2 승산기(142)에서 승산된 결과를 가산한다.
향상계층 생성부(150)는 복원되는 음질을 향상시키기 위하여 기본 계층(100) 에서 제공되는 비트 이외에 추가적인 비트로서 향상 계층(enhancement layer)을 생성한다. 예를 들어, 기본 계층이 8kbps의 비트율을 제공할 때, 향상 계층이 4kbps의 추가 비트율을 제공할 수 있다.
여기서, 향상계층 생성부(150)는 제2 감산기(152), 제2 인지가중필터(154), 코드북 검색부(156), 이득값 차 양자화부(158), 고정 코드북(160), 제3 승산기(162) 및 제2 합성 필터(164)를 포함하여 이루어진다.
제2 감산기(152)는 제1 감산기(112)에서 출력된 결과에서 제2 합성 필터(164)에서 출력된 결과를 감산한다.
제2 인지가중필터(154)는 인체 청각 구조의 마스킹 효과를 이용하기 위하여 양자화 잡음이 마스킹 임계치 이하로 되도록 필터링한다. 여기서, 제2 인지가중필터(154)는 제2 감산기(152)에서 출력된 신호의 양자화 잡음이 최소화되도록 가중치를 포함하는 신호를 생성한다.
고정 코드북(160)은 코드북 검색부(156)에서 검색된 인덱스에 대응하는 고정 코드북 벡터를 출력한다. 여기서, 향상계층 생성부(150)의 고정 코드북(160)은 기본계층 생성부(100)의 고정 코드북(120)에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련된다.
코드북 검색부(156)는 제2 인지가중필터(154)에서 필터링된 결과에 대응하는 고정 코드북 벡터를 고정 코드북(160)에서 검색하여 인덱스와 이득값을 출력한다.
이러한 코드북 검색부(156)에서 고정 코드북 벡터를 검색함에 있어서, 공간 결정부(130)에서 결정된 공간을 제외한 고정 코드북(160)의 각 공간에 대해 고정 코드북 벡터를 검색한다. 그러므로 기본계층 생성부(100)의 고정 코드북(120) 및 향상계층 생성부(150)의 고정 코드북(160)을 제1 공간과 제2 공간으로 분류하여 마련한 경우 공간 결정부(130)에서 제1 공간(610)으로 결정된 경우 코드북 검색부(156)는 제2 공간(620)에서 고정 코드북 벡터를 검색하고, 공간 결정부(130)에서 제2 공간(620)으로 결정된 경우 코드북 검색부(156)는 제1 공간(610)에서 고정 코드북 벡터를 검색한다.
이득값 차 양자화부(158)는 코드북 검색부(156)에서 출력된 고정 코드북(160)의 이득값과 이득값 양자화부(140)에서 양자화된 고정 코드북(120)의 이득값(Gc) 간의 차를 구하여 양자화한다. 이득값 차 양자화부(158)에서 양자화된 이득값 간의 차(Gce)는 제3 승산기(162) 및 다중화부(190)로 출력된다.
제3 승산기(162)는 고정 코드북(160)에서 출력된 고정 코드북 벡터와 이득값 차 양자화부(158)에서 양자화된 이득값 간의 차(Gce)를 승산한다.
제2 합성 필터(164)는 LPC계수 양자화부(106)에서 벡터 양자화된 결과를 이용하여 제3 승산기(162)에서 승산된 결과에 대응되는 합성된 신호를 출력한다.
다중화부(190)는 LPC계수 양자화부(106) 피치 분석부(116), 코드북 검색부(122), 식별자 생성부(132), 이득값 양자화부(140), 코드북 검색부(156) 및 이득값 차 양자화부(158)로부터 출력된 결과를 비트스트림(bitstream)으로 생성하여 출력단자 OUT을 통해 출력한다.
도 2는 본 발명에 의한 음성 신호의 복호화 장치의 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 상기 음성신호의 복호화 장치는 역다중화부(200), LPC계수 복호화 부(210), 기본계층 복호화부(220), 향상계층 복호화부(230) 및 이득값 복호화부(240), 이득값 차 복호화부(250), 제1 가산기(260), 제1 승산기(262), 제2 승산기(264), 제2 가산기(266), 제3 가산기(268), 제1 스위칭부(270), 제2 스위칭부(275), 합성 필터(280) 및 후처리부(290)를 포함하여 이루어진다.
역다중화부(200)는 입력단자 IN을 통하여 수신된 비트스트림을 입력받아 분석하여 출력한다. 여기서, 역다중화부(200)는 LPC계수 복호화부(210)로 LPC 계수 양자화 정보를 출력하고, 고정코드북 복호화부(224)로 고정 코드북(222)의 인덱스 및 식별자를 출력하며, 적응코드북 복호화부(228)로 적응 코드북(226)의 인덱스를 출력하고, 고정코드북 복호화부(234)로 고정 코드북(232)의 인덱스 및 식별자를 출력하고, 이득값 복호화부(240)로 이득값 양자화 정보를 출력하며, 이득값 차 복호화부(250)로 이득값 차 양자화 정보를 출력한다.
LPC계수 복호화부(210)는 역다중화부(200)에서 출력된 LPC 계수 양자화 정보를 이용하여 LPC 계수를 복호화한다.
기본계층 복호화부(220)는 기본 계층을 복호화한다. 여기서, 기본계층 복호화부(220)는 고정 코드북(222), 고정코드북 복호화부(224), 적응 코드북(226) 및 적응코드북 복호화부(228)를 포함하여 이루어진다.
고정 코드북(222)은 도 1의 고정 코드북(120) 및 고정 코드북(160)과 동일하게 복수의 공간으로 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련된다.
여기서, 고정 코드북(222)은 도 6에 도시된 바와 같이 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합을 제1 공간(610)과 제2 공간(620)으로 분류되어 마련되는 것이 바람직 하다. 제1 공간(610)은 기본 계층에서 검색될 가능성이 높은 펄스가 가질 수 있는 위치를 기준으로 분류되어 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 공간(610)과 제2 공간(620)을 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 분류하여 마련할 수 있다. 도 7a는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7a를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 기수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 도 7b는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7b를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 우수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 그러므로 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다. 또는, 도 6에 도시된 바와 같이 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다.
고정코드북 복호화부(224)는 역다중화부(200)에서 출력된 식별자를 이용하여 고정 코드북(222)에서 검색할 공간을 결정하고, 역다중화부(200)에서 출력된 인덱 스에 대응하는 코드워드를 결정된 공간에서 검색하여 복호화한다. 여기서, 식별자는 도 8a 및 9a에 도시된 offset 비트를 말한다.
적응코드북 복호화부(228)는 역다중화부(200)에서 출력된 인덱스에 대응하는 코드워드를 적응 코드북(226)에서 검색하여 복호화한다.
향상계층 복호화부(230)는 향상 계층을 복호화한다. 여기서, 향상계층 복호화부(230)는 고정 코드북(232) 및 고정코드북 복호화부(234)를 포함하여 이루어진다.
고정 코드북(232)은 기본계층 복호화부(220)의 고정 코드북(222)에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련된다.
고정코드북 복호화부(234)는 기본 계층의 고정코드북 복호화부(224)에서 결정된 공간을 제외한 공간에서 인덱스에 대응하는 코드워드를 검색하여 복호화한다. 그러므로 기본계층 복호화부(220)의 고정 코드북(222) 및 향상계층 복호화부(230)의 고정 코드북(232)을 제1 공간과 제2 공간으로 분류하여 마련한 경우 식별자에 의해 고정코드북 복호화부(224)에서 제1 공간(610)으로 결정된 경우 고정코드북 복호화부(234)는 제2 공간(620)에서 코드워드를 검색하고, 고정코드북 복호화부(224)에서 제2 공간(620)으로 결정된 경우 고정코드북 복호화부(234)는 제1 공간(610)에서 코드워드를 검색한다.
이득값 복호화부(240)는 고정 코드북 이득값과 적응 코드북 이득값이 포함된 역다중화부(200)에서 출력된 이득값 양자화 정보를 복호화하여 기본 계층의 고정 코드북 이득값(Gc)와 적응 코드북 이득값(Gp)을 출력한다.
이득값 차 복호화부(250)는 역다중화부(200)에서 출력된 기본계층의 고정 코드북의 이득값과 향상계층의 고정 코드북의 이득값 간의 차를 복호화하여 출력한다.
제1 가산부(260)는 고정코드북 복호화부(224)에서 출력된 결과와 고정코드북 복호화부(234)에서 출력된 결과를 가산한다.
제1 스위칭부(270)는 고정코드북 복호화부(224)에서 출력된 결과와 제1 가산부(260)에서 가산된 결과를 제어 신호에 따라 선택적으로 스위칭(switching)한다.
제3 가산부(268)는 이득값 복호화부(240)에서 출력된 기본 계층의 고정 코드북 이득값(Gc)와 이득값 차 복호화부(250)에서 출력된 결과를 가산한다.
제2 스위칭부(275)는 이득값 복호화부(240)에서 출력된 기본 계층의 고정 코드북 이득값(Gc)과 제3 가산부(268)에서 가산된 결과를 제어 신호에 따라 선택적으로 스위칭한다.
제2 승산부(264)는 제1 스위칭부(270)에서 출력된 결과와 제2 스위칭부(275)에서 출력된 결과를 승산한다.
제1 승산부(228)는 적응코드북 복호화부(228)에서 복호화된 결과와 이득값 복호화부(240)에서 출력된 적응 코드북 이득값(Gp)를 승산한다.
제2 가산부(266)는 제1 승산부(262)에서 승산한 결과와 제2 승산부(264)에서 승산한 결과를 가산한다.
합성 필터(280)는 LPC계수 복호화부(210)에서 복호화된 LPC 계수를 이용하여 제2 가산부(266)에서 가산된 결과를 합성함으로써 음성 신호를 복원한다.
후처리부(290)는 합성 필터(280)에서 복원된 음성 신호의 음질을 향상시켜 출력단자 OUT을 통해 복호화된 음성 신호를 출력한다. 여기서, 후처리부(290)는 합성 필터(280)에서 복원된 음성 신호의 음질을 향상시키기 위해 LPC계수 복호화부(210)에서 복호화된 LPC 계수를 이용하여 하이 패스 필터를 사용함으로써 필터링한다.
본 발명의 의한 코드북 검색 장치는 본 발명에 의한 음성 신호의 부호화 장치 및 음성 신호의 복호화 장치에 포함되어 실시된다.
도 3은 본 발명에 의한 음성 신호의 부호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 입력받은 음성 신호에서 직류 성분을 제거한다(제302단계). 제302단계에서는 하이패스 필터를 사용하여 음성 신호를 필터링함으로써 저주파 대역의 노이즈 성분을 제거한다.
제302단계에서 직류 성분이 제거된 음성 신호로부터 LPC 계수를 추출한다(제304단계).
제304단계에서 추출된 LPC 계수를 벡터 양자화한다(제306단계).
제302단계에서 직류 성분이 제거된 음성 신호에서 기본 계층의 합성 필터에서 출력된 신호를 감산기는 감산한다(제308단계).
제308단계 후에, 인체 청각 구조의 마스킹 효과를 이용하기 위하여 기본 계층의 인지가중필터는 양자화 잡음이 마스킹 임계치 이하로 되도록 제308단계에서 감산한 결과를 필터링한다(제310단계). 제310단계에서는 제308단계에서 출력된 신 호의 양자화 잡음이 최소화되도록 가중치를 포함하는 신호를 생성한다.
제310단계에서 필터링된 신호를 복수의 서브 프레임으로 나누고, 각 서브 프레임의 피치를 분석하여 적응 코드북의 인덱스와 이득값을 출력한다(제312단계).
제312단계에서 출력된 적응 코드북의 인덱스를 이용하여 제310단계에서 필터링된 신호에 대응하는 고정 코드북 벡터를 고정 코드북에서 검색하기 위하여 필요한 대상 신호를 검출한다(제314단계).
제314단계에서 검출된 대상신호에 대응하는 고정 코드북 벡터를 고정 코드북에서 검색한다(제316단계). 제316단계에서는 대상 신호의 MSE를 최소화하는 고정 코드북 벡터를 검색한다.
여기서, 기본계층의 고정 코드북은 복수의 공간으로 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련된다.
여기서, 고정 코드북은 도 7에 도시된 바와 같이 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합을 제1 공간(610)과 제2 공간(620)으로 분류되어 마련되는 것이 바람직하다. 제1 공간(610)은 기본 계층에서 검색될 가능성이 높은 펄스가 가질 수 있는 위치를 기준으로 분류되어 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 공간(610)과 제2 공간(620)을 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 분류하여 마련할 수 있다. 도 7a는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7a를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 기수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 도 7b는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7b를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 우수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 그러므로 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다. 또는, 도 6에 도시된 바와 같이 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다.
제316단계에서 고정 코드북 벡터를 검색함에 있어서, 고정 코드북에 마련된 복수의 각 공간에 대하여 검색한다. 그러므로 고정 코드북을 제1 공간(610)과 제2 공간(620)으로 분류하여 마련한 경우 제1 공간(610)에서도 대상 신호의 MSE를 최소화하는 고정 코드북 벡터를 검색하고, 제2 공간(620)에서도 대상 신호의 MSE를 최소화하는 고정 코드북 벡터를 검색한다.
제316단계에서 고정 코드북의 각 공간에 대하여 검색된 고정 코드북 벡터 가운데 가장 왜곡이 작은 고정 코드북 벡터를 검출하고, 검출된 고정 코드북 벡터가 속하는 공간을 출력한다(제318단계). 또한, 제318단계에서는 결정된 공간에 속하는 고정 코드북의 인덱스와 이득값을 출력한다.
제318단계에서 결정된 공간을 나타내는 식별자를 생성한다(제320단계). 예를 들어, 도 8a 및 9a에 도시된 offset 비트가 제318단계에서 결정된 공간을 나타내는 식별자에 해당한다.
제318단계에서 출력되는 고정 코드북의 이득값과 제312단계에서 출력되는 적응 코드북의 이득값을 각각 양자화하여 Gc와 Gp를 출력한다(제322단계).
제318단계에서 검출된 고정 코드북 벡터와 제322단계에서 양자화된 고정 코드북의 이득값(Gc)을 승산한다(제324단계).
제312단계에서 출력되는 적응 코드북 벡터와 제322단계에서 양자화된 적응 코드북의 이득값(Gp)을 승산한다(제326단계).
제324단계에서 승산한 결과와 제326단계에서 승산한 결과를 가산한다(제328단계).
제306단계에서 벡터 양자화된 결과를 이용하여 제328단계에서 가산되어 출력된 여기 신호에 대응되는 합성 신호를 합성 필터에서 출력한다(제330단계).
제308단계 후에, 인체 청각 구조의 마스킹 효과를 이용하기 위하여 양자화 잡음이 마스킹 임계치 이하로 되도록 제308단계에서 감산된 결과를 필터링한다(제354단계). 제354단계에서는 제308단계에서 감산된 신호의 양자화 잡음이 최소화되도록 가중치를 포함하는 신호를 생성한다.
제354단계에서 필터링된 결과에 대응하는 고정 코드북 벡터를 고정 코드북에서 검색한다(제356단계). 또한, 제356단계에서는 검색된 고정 코드북 벡터의 인덱스와 이득값을 출력한다.
여기서, 향상계층의 고정 코드북은 기본계층의 고정 코드북에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련된다.
이러한 제354단계에서 고정 코드북 벡터를 검색함에 있어서, 제318단계에서 결정된 공간을 제외한 고정 코드북의 각 공간에 대해 고정 코드북 벡터를 검색한다. 그러므로 기본계층의 고정 코드북 및 향상계층의 고정 코드북을 제1 공간과 제2 공간으로 분류하여 마련한 경우 제318단계에서 제1 공간(610)으로 결정된 경우 제356단계에서는 제2 공간(620)에서 고정 코드북 벡터를 검색하고, 제318단계에서 제2 공간(620)으로 결정된 경우 제356단계에서는 제1 공간(610)에서 고정 코드북 벡터를 검색한다.
제356단계에서 출력된 고정 코드북의 이득값과 제322단계에서 양자화된 고정 코드북의 이득값(Gc) 간의 차를 구해 양자화하여 Gce를 출력한다(제358단계).
제356단계에서 출력된 고정 코드북 벡터와 제358단계에서 양자화된 이득값 간의 차(Gce)를 승산한다(제360단계).
제360단계 후에, 제306단계에서 벡터 양자화된 결과를 이용하여 제360단계에서 승산된 결과에 대응되는 합성 신호를 합성 필터는 출력한다(제362단계).
제306단계, 제312단계, 제318단계, 제320단계, 제322단계, 제356단계 및 제358단계에서 출력된 결과를 비트스트림으로 생성한다(제380단계).
도 4는 본 발명에 의한 음성 신호의 복호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 음성 신호의 부호화 장치로부터 송신된 비트스트림을 입력받아 분석하 여 출력한다(제400단계). 제400단계에서는 비트스트림을 분석함으로써 LPC 계수 양자화 정보, 기본계층의 고정 코드북의 인덱스 및 식별자, 기본계층의 적응 코드북의 인덱스를 출력하고, 향상계층의 고정 코드북의 인덱스, 이득값 양자화 정보 및 이득값 차 양자화 정보를 출력한다.
제400단계에서 출력된 LPC 계수 양자화 정보를 이용하여 LPC 계수를 복호화한다(제405단계).
제400단계에서 출력된 식별자를 이용하여 기본계층의 고정 코드북에서 검색할 공간을 결정하고, 제400단계에서 출력된 인덱스에 대응하는 코드워드를 결정된 공간에서 검색하여 복호화한다(제415단계). 여기서, 식별자는 도 8a 및 9a에 도시된 offset 비트와 같은 기본계층의 고정 코드북에 마련된 특정 공간을 나타내는 것이다.
여기서, 기본계층의 고정 코드북은 향상계층의 고정 코드북과 동일하게 복수의 공간으로 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 분류되어 마련된다.
여기서, 기본계층의 고정 코드북은 도 6에 도시된 바와 같이 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합을 제1 공간(610)과 제2 공간(620)으로 분류되어 마련되는 것이 바람직하다. 제1 공간(610)은 기본 계층에서 검색될 가능성이 높은 펄스가 가질 수 있는 위치를 기준으로 분류되어 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 공간(610)과 제2 공간(620)을 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 분류하여 마련할 수 있다. 도 7a는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7a를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 기수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 도 7b는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7b를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 우수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 그러므로 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다. 또는, 도 6에 도시된 바와 같이 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다.
제400단계에서 출력된 기본계층의 적응 코드북의 인덱스에 대응하는 코드워드를 기본계층의 적응 코드북에서 검색하여 복호화한다(제420단계).
제415단계에서 결정된 공간을 제외한 공간에서 인덱스에 대응하는 코드워드를 향상계층의 고정 코드북에서 검색하여 복호화한다(제425단계). 그러므로 기본계층의 고정 코드북 및 향상계층의 고정 코드북을 제1 공간과 제2 공간으로 분류하여 마련한 경우 식별자에 의해 제415단계에서 제1 공간(610)으로 결정된 경우 제425단계에서는 제2 공간(620)에서 코드워드를 검색하고, 제415단계에서 제2 공 간(620)으로 결정된 경우 제425단계에서는 제1 공간(610)에서 코드워드를 검색한다.
여기서, 향상계층의 고정 코드북은 기본계층의 고정 코드북에 대응되는 공간들로 동일하게 분류되어 마련된다.
제400단계에서 출력된 기본계층의 고정 코드북 이득값과 기본계층의 적응 코드북 이득값을 복호화한다(제430단계).
제400단계에서 출력된 기본계층의 고정 코드북 이득값과 향상계층의 고정 코드북 이득값 간의 차를 복호화한다(제435단계).
제415단계 내지 제435단계에서 복호화된 결과에 대하여 소정의 연산을 수행한다(제440단계).
제405단계에서 복호화된 LPC 계수를 이용하여 제440단계에서 연산이 수행된 결과를 합성 필터에서 합성함으로써 음성 신호를 복원한다(제445단계).
제445단계에서 복원된 음성 신호의 음질을 향상시켜 복호화된 음성 신호를 출력한다(제450단계). 제450단계에서는 제445단계에서 복원된 음성 신호의 음질을 향상시키기 위해 제405단계에서 복호화된 LPC 계수를 이용하여 하이 패스 필터를 사용함으로써 필터링한다.
본 발명의 의한 코드북 검색 방법은 본 발명에 의한 음성 신호의 부호화 방법 및 음성 신호의 복호화 방법에 포함되어 실시된다.
도 5는 본 발명에 의한 코드북의 검색 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
기본계층의 고정 코드북과 향상계층의 코드북은 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합을 제1 공간(610)과 제2 공간(620)으로 분류되어 마련할 수 있다. 이러한 기본계층의 고정 코드북과 향상계층의 코드북에 마련되는 제1 공간(610)과 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합이 동일하게 분류되어 마련된다.
제1 공간(610)은 기본 계층에서 검색될 가능성이 높은 펄스가 가질 수 있는 위치를 기준으로 분류되어 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 공간(610)과 제2 공간(620)을 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 분류하여 마련할 수 있다. 도 7a는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7a를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 우수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 기수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 도 7b는 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우 향상계층의 고정 코드북에서 각 펄스의 위치가 선택될 확률에 대한 그래프를 도시한 것이다. 도 7b를 살펴보면, 기본 계층의 고정 코드북에서 펄스의 위치가 기수에 해당할 경우, 향상계층의 고정 코드북에서는 우수에 해당하는 펄스의 위치가 선택될 확률이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 그러므로 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다. 또는, 도 6에 도시된 바와 같이 기본계층의 코드북 및 향상계층의 코드 북을 제1 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 우수인 것으로 분류하고, 제2 공간은 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인 것으로 분류하여 마련할 수 있다.
먼저, 기본계층의 고정 코드북에 마련된 제1 공간(610)과 제2 공간(620) 각각에 대하여 MSE를 최소화하는 고정 코드북 벡터를 검색한다(제500단계).
제500단계에서 검색된 제1 공간(610)에서 선택된 고정 코드북 벡터의 왜곡값(D0)로부터 제500단계에서 검색한 제2 공간(620)에서 선택된 고정 코드북 벡터의 왜곡값(D1)을 감산한다(제510단계).
제510단계에서 감산된 값에 해당하는 (D0-D1)의 값이 0' 보다 큰지 여부를 판단한다(제520단계).
제520단계에서 (D0-D1)의 값이 0' 보다 크다고 판단되면, 제1 공간(610)을 나타내는 식별자를 생성한다(제530단계). 여기서, 식별자는 도 8a 및 9a에 도시된 offset 비트와 같은 기본계층의 고정 코드북에 마련된 특정 공간을 나타내는 것이다.
제530단계 후에, 향상계층의 고정 코드북에 마련된 제2 공간(620)에 대하여만 고정 코드북 벡터를 검색한다(제540단계).
제520단계에서 (D0-D1)의 값이 0' 보다 크지 않다고 판단되면, 제2 공간(620)을 나타내는 식별자를 생성한다(제550단계).
제550단계 후에, 향상계층의 고정 코드북에 마련된 제1 공간(610)에 대하여만 고정 코드북 벡터를 검색한다(제560단계).
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖 는 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 고정 코드북 검색 방법 및 장치와 그를 이용한 음성 신호의 부호화/복호화 방법 및 장치에 의하면, CELP를 기반으로 하는 향상 계층에서 성능을 저하시키지 않고 비트 전송률을 줄이기 위하여 기본계층의 고정 코드북 및 향상계층의 고정 코드북을 복수개의 공간으로 나누고, 향상계층의 고정 코드북을 검색함에 있어서 기본 계층에서 왜곡이 가장 작은 공간으로 결정된 공간을 제외한 공간에 대하여 검색한다.
이렇게 함으로써 본 발명에 의한 도 8a, 8b, 9a 및 9b에서 고정 코드북에 할당되는 비트는 적색으로 표시된 부분이 필요하지 않으므로 도 8c 및 8d에 도시된 G.729 고정 코드북에서 기본 계층의 고정 코드북에 할당되는 비트와 도 9d 및 9d에 도시된 3GPP2 VMR-WB rate set-1에서 고정 코드북에 할당되는 비트에 비하여 적은 비트를 사용할 수 있다. 이는 도 10a에 도시된 PESQ 결과 및 도 10b에 도시된 서브 프레임 당 고정 코드북에서 사용된 비트에서도 본 발명이 고정 코드북에 할당되는 비트를 적게 사용함을 알 수 있다. 그러므로 본 발명은 성능을 저하시키지 않고 적은 비트를 사용하여 음성 신호를 부호화하거나 복호화 할 수 있는 효과를 거둘 수 있다.

Claims (33)

  1. 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 기본계층 코드북;
    상기 기본계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간에 대하여 검색하고, 검색결과 상기 제1 및 제2 공간중 왜곡이 작게 발생한 공간을 기본계층의 검색공간으로 결정하는 기본계층 검색부;
    상기 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 상기 기본계층 코드북에 포함된 상기 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 향상계층 코드북; 및
    상기 향상계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간이 아닌 나머지 공간을 향상계층의 검색공간으로 결정하여 검색하는 향상계층 검색부를 포함하며,
    상기 기본계층의 검색공간과 상기 향상계층의 검색공간에서 각각 검색된 펄스의 위치가 서로 다른 것을 특징으로 하는 고정 코드북 검색 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 기본계층 코드북 및 상기 향상계층 코드북은
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 상기 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 하여 분류되어 마련되는 것을 특징으로 하는 고정 코드북 검색 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기본계층 검색부는
    상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간을 나타내는 식별자를 생성하는 것을 특징으로 하는 고정 코드북 검색 장치.
  6. 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 기본계층 코드북을 포함하며, 상기 제1 및 제2 공간에 대하여 검색하고, 검색결과 상기 제1 및 제2 공간중 왜곡이 작게 발생된 공간을 기본계층의 검색공간으로 결정하고, 상기 기본계층의 검색공간에서 검색된 펄스를 이용하여 상기 기본 계층을 생성하는 기본계층 생성부;
    상기 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 상기 기본계층 코드북에 포함된 상기 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 향상계층 코드북을 포함하며, 상기 향상계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간이 아닌 나머지 공간을 향상계층의 검색공간으로 결정하여 검색하고, 검색된 펄스를 이용하여 상기 향상 계층을 생성하는 향상계층 생성부; 및
    상기 기본 계층 및 상기 향상 계층을 다중화하여 비트스트림을 생성하는 다중화부를 포함하며,
    상기 기본계층의 검색공간과 상기 향상계층의 검색공간에서 각각 검색된 펄스의 위치가 서로 다른 것을 특징으로 하는 음성 신호의 부호화 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서, 상기 기본계층 코드북 및 상기 향상계층 코드북은
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 상기 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 하여 분류되어 마련되는 것을 특징으로 하는 음성 신호의 부호화 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 기본계층 생성부는
    상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간을 나타내는 식별자를 생성하는 것을 특징으로 하는 음성 신호의 부호화 장치.
  11. 기본 계층과 향상 계층으로 부호화된 음성 신호로 이루어진 비트스트림을 역다중화하는 역다중화부;
    펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 기본계층 코드북을 포함하며, 상기 기본계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간 중, 상기 비트스트림에 포함된 식별자가 나타내는 기본계층의 검색공간에서 검색하고, 검색된 펄스를 이용하여 상기 기본 계층을 복호화하는 기본계층 복호화부; 및
    상기 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 상기 기본계층 코드북에 포함된 상기 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 향상계층 코드북을 포함하며, 상기 향상계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간이 아닌 나머지 공간을 향상계층의 검색공간으로 결정하여 검색하고, 검색된 펄스를 이용하여 상기 향상 계층을 복호화하는 향상계층 복호화부를 포함하며,
    상기 기본계층의 검색공간과 상기 향상계층의 검색공간에서 각각 검색된 펄스의 위치가 서로 다르며, 상기 기본계층의 검색공간은 상기 제1 및 제2 공간 중 왜곡이 작게 발생된 공간인 것을 특징으로 하는 음성 신호의 복호화 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서, 상기 기본계층 코드북 및 상기 향상계층 코드북은
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 상기 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 하여 분류되어 마련되는 것을 특징으로 하는 음성 신호의 복호화 장치.
  16. 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 기본계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간에 대하여 검색하고, 검색결과 상기 제1 및 제2 공간 중 왜곡이 작게 발생한 공간을 기본계층의 검색공간으로 결정하는 단계; 및
    상기 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 상기 기본계층 코드북에 포함된 상기 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 향상계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간이 아닌 나머지 공간을 향상계층의 검색공간으로 결정하여 검색하는 단계를 포함하고,
    상기 기본계층의 검색공간과 상기 향상계층의 검색공간에서 각각 검색된 펄스의 위치가 서로 다른 것을 특징으로 하는 고정 코드북 검색 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제16항에 있어서, 상기 기본계층 코드북 및 상기 향상계층 코드북은
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 상기 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 하여 분류되어 마련되는 것을 특징으로 하는 고정 코드북 검색 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 결정하는 단계는
    상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간을 나타내는 식별자를 생성하는 것을 특징으로 하는 고정 코드북 검색 방법.
  21. 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 기본계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간에 대하여 검색하고, 검색결과 상기 제1 및 제2 공간중 왜곡이 작게 발생된 공간을 기본계층의 검색공간으로 결정하는 단계;
    상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간로부터 검색된 펄스를 이용하여 상기 기본 계층을 생성하는 단계;
    상기 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 상기 기본계층 코드북에 포함된 상기 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 향상계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간이 아닌 나머지 공간을 향상계층의 검색공간으로 결정하여 검색하고, 검색된 펄스를 이용하여 상기 향상계층을 생성하는 단계; 및
    상기 기본계층 및 상기 향상계층을 포함하여 부호화하는 단계를 포함하고,
    상기 기본계층의 검색공간과 상기 향상계층의 검색공간에서 각각 검색된 펄스의 위치가 서로 다른 것을 특징으로 하는 음성 신호의 부호화 방법.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 제21항에 있어서, 상기 기본계층 코드북 및 상기 향상계층 코드북은
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 상기 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 하여 분류되어 마련되는 것을 특징으로 하는 음성 신호의 부호화 방법.
  25. 제21항에 있어서, 상기 결정하는 단계는
    상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간을 나타내는 식별자를 생성하는 것을 특징으로 하는 음성 신호의 부호화 방법.
  26. 기본 계층과 향상 계층으로 부호화된 음성 신호를 복호화하는 음성 신호의 복호화 방법에 있어서,
    펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 기본계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간 중, 비트스트림에 포함된 식별자가 나타내는 기본계층의 검색공간에서 검색하고, 검색된 펄스를 이용하여 상기 기본 계층을 복호화하는 단계; 및
    상기 펄스가 가질 수 있는 위치의 조합들이 상기 기본계층 코드북에 포함된 상기 제1 및 제2 공간으로 분류되어 있는 향상계층 코드북의 상기 제1 및 제2 공간 중 상기 기본계층의 검색공간으로 결정된 공간이 아닌 나머지 공간을 향상계층의 검색공간으로 결정하여 검색하고, 검색된 펄스를 이용하여 상기 향상 계층을 복호화하는 단계를 포함하고,
    상기 기본계층의 검색공간과 상기 향상계층의 검색공간에서 각각 검색된 펄스의 위치가 서로 다르며, 상기 기본계층의 검색공간은 상기 제1 및 제2 공간 중 왜곡이 작게 발생된 공간인 것을 특징으로 하는 음성 신호의 복호화 방법.
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 제26항에 있어서, 상기 기본계층 코드북 및 상기 향상계층 코드북은
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 상기 펄스가 가질 수 있는 위치가 기수인지 우수인지 여부를 기준으로 하여 분류되어 마련되는 것을 특징으로 하는 음성 신호의 복호화 방법.
  31. 제16항, 제19항 또는 제20항 중 어느 한 항에 기재된 고정 코드북 검색 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  32. 제21항, 제24항 또는 제25항 중 어느 한 항에 기재된 음성신호의 부호화방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  33. 제26항 또는 제30항 중 어느 한 항에 기재된 음성신호의 복호화방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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