KR101556227B1 - 고주파수 신호 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

고주파수 신호 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

저주파수 신호를 이용하여 고주파수 신호를 부호화하거나 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출하고 부호화하고 추출된 계수와 저주파수 신호를 이용하여 신호를 생성하며 고주파수 신호와 상기 생성된 신호의 에너지 값에 대한 비율을 계산하여 부호화함으로써 고주파수 신호를 부호화할 수 있고, 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수와 저주파수 신호를 복호화하여 이용함으로써 신호를 생성하고 생성된 신호와 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 복호화하여 상기 생성된 신호를 조절함으로써 고주파수 신호를 복호화할 수 있다.

Description

고주파수 신호 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for decoding high frequency signal}
본 발명은 오디오 신호(audio signal)를 부호화하거나 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적은 비트를 이용하여 오디오 신호와 음성 신호 모두에 대해 효율적으로 부호화하고 복호화할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
음성 신호(speech signal) 또는 음악 신호(music signal) 등과 같은 오디오 신호를 소정의 주파수를 기준으로 분할하여 소정의 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호와 소정의 주파수 보다 큰 영역에 마련된 고주파수 신호로 분류할 수 있다.
이 가운데 고주파수 신호는 저주파수 신호에 비하여 인간의 청각 특성상 인지하는 데 상대적으로 중요하지 않기 때문에 오디오 신호를 부호화함에 있어서 적은 비트만 할당하는 것이 일반적이다. 이러한 개념을 이용하여 오디오 신호를 부호화/복호화하는 기술의 예로 SBR(Spectral Band Replication)이 있다. 부호화기에서 저주파수 신호의 경우 SBR은 일반적으로 부호화하는 방식에 따라 부호화하고 고주파수 신호의 경우 저주파수 신호를 이용하여 일부 정보만 부호화한다. 그리고 복호화기에서 SBR은 저주파수 신호의 경우 일반적으로 복호화하는 방식에 따라 복호화하고 고주파수 신호의 경우 부호화기에서 부호화된 소정의 정보를 적용하여 복호화된 저주파수 신호를 이용함으로써 고주파수 신호를 복호화한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 저주파수 신호를 이용하여 고주파수 신호를 부호화하거나 복호화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법은, 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출하고 부호화하는 단계; 상기 추출된 계수와 저주파수 신호를 이용하여 신호를 생성하는 단계; 및 상기 고주파수 신호와 상기 생성된 신호의 에너지 값에 대한 비율을 계산하여 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법은, 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수와 저주파수 신호를 복호화하여 이용함으로써 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 신호와 상기 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 복호화하여 상기 생성된 신호를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 장치는, 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출하고 부호화하는 선형 예측부; 상기 추출된 계수와 저주파수 신호를 이용하여 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 고주파수 신호와 상기 생성된 신호의 에너지 값에 대한 비율을 계산하여 부호화하는 이득값 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 장치는, 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수와 저주파수 신호를 복호화하여 이용함으로써 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 생성된 신호와 상기 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 복호화하여 상기 생성된 신호를 조절하는 이득값 적용부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법은, 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출하고 부호화하는 단계; 상기 추출된 계수로 제1 신호를 생성하고 주파수 도메인으로 변환한 후 정규화하는 단계; 저주파수 신호를 주파수 도메인으로 변환하여 이용함으로써 제2 신호를 생성하는 단계; 상기 정규화된 제1 신호와 상기 생성된 제2 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 제3 신호를 생성하고 시간 도메인으로 역변환하는 단계; 및 상기 역변환된 제3 신호와 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 계산하여 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법은, 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출하고 부호화하는 단계; 상기 추출된 계수로 제1 신호를 생성하고 주파수 도메인으로 변환한 후 정규화하는 단계; 저주파수 신호를 선형 예측하여 여기 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 여기 신호를 주파수 도메인으로 변환하여 이용함으로써 제2 신호를 생성하는 단계; 상기 정규화된 제1 신호와 상기 생성된 제2 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 제3 신호를 생성하고 시간 도메인으로 역변환하는 단계; 및 상기 역변환된 제3 신호와 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 계산하여 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법은, 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수와 저주파수 신호를 복호화하는 단계; 상기 복호화된 계수로 제1 신호를 생성하고 주파수 도메인으로 변환한 후 정규화하는 단계; 상기 복호화된 저주파수 신호를 주파수 도메인으로 변환하여 이용함으로써 제2 신호를 생성하는 단계; 상기 정규화된 제1 신호와 상기 생성된 제2 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 제3 신호를 생성하고 시간 도메인으로 역변환하는 단계; 및 상기 생성된 제3 신호와 상기 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 복호화하여 상기 역변환된 제3 신호를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법은, 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수와 저주파수 신호를 복호화하는 단계; 상기 복호화된 계수를 이용하여 제1 신호를 생성하고 주파수 도메인으로 변환한 후 정규화하는 단계; 상기 복호화된 저주파수 신호를 선형 예측하여 여기 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 여기 신호를 주파수 도메인으로 변환하여 이용함으로써 제2 신호를 생성하는 단계; 상기 정규화된 제1 신호와 상기 생성된 제2 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 제3 신호를 생성하고 시간 도메인으로 역변환하는 단계; 및 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수와 저주파수 신호를 이용하여 생성된 신호와 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 복호화하여 상기 역변환된 제3 신호를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법은, 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출하고 부호화하는 단계; 저주파수 신호를 선형 예측하여 여기 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 여기 신호에 상기 추출된 계수를 합성하는 단계; 상기 합성된 여기 신호와 상기 고주파수 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 여기 신호와 상기 변환된 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 계산하여 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법은, 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수와 저주파수 신호를 복호화하는 단계; 상기 복호화된 저주파수 신호를 선형 예측하여 여기 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 여기 신호에 상기 복호화된 계수를 합성하는 단계; 상기 합성된 여기 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 단계; 상기 변환된 여기 신호와 상기 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 복호화하여 상기 합성된 여기 신호를 조정하는 단계; 및 상기 조정된 여기 신호를 시간 도메인으로 역변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 기록매체는, 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출하고 부호화하는 단계; 상기 추출된 계수와 저주파수 신호를 이용하여 신호를 생성하는 단계; 및 상기 고주파수 신호와 상기 생성된 신호의 에너지 값에 대한 비율을 계산하여 부호화하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 기록매체는, 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수와 저주파수 신호를 복호화하여 이용함으로써 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 신호와 상기 고주파수 신호의 에너지 값에 대한 비율을 복호화하여 상기 생성된 신호를 조절하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있다.
고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수와 저주파수 신호를 이용하여 고주파수 신호를 생성함으로써, 적은 비트를 이용하여 오디오 신호와 음성 신호 모두에 대해 효율적으로 부호화하고 복호화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 12는 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고주파수 신호 부호화 및 복호화 방법 및 장치의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 고주파수 신호 부호화 장치는 선형 예측부(100), 합성 필터(105), 제1 변환부(110), 정규화부(115), 제2 변환부(120), 고주파수신호 생성부(125), 연산부(130), 역변환부(135), 제1 에너지 계산부(140), 제2 에너지 계산부(145), 이득값 계산부(150), 이득값 부호화부(155) 및 다중화부(160)를 포함하여 이루어진다.
선형 예측부(100)는 입력단자 IN을 통하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 신호인 고주파수 신호를 선형 예측(Linear Prediction)하여 계수를 추출한다. 예를 들어 상세하게 설명하면, 선형 예측부(100)는 고주파수 신호에 대하여 LPC(Linear Predictive Coding) 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 보간(interpolation)을 수행한다.
합성 필터(105, synthesis filter)는 선형 예측부(100)에서 추출된 계수를 필터 계수로 하여 임펄스 리스폰스(impulse response)를 생성한다.
제1 변환부(110)는 합성 필터(105)에서 생성된 임펄스 리스폰스를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 제1 변환부(110)에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼(transform)으로도 실시할 수 있다.
정규화부(115, normalization unit)는 제1 변환부(110)에서 변환된 신호의 에너지가 급격하게 변하지 않도록 제1 변환부(110)에서 변환된 신호의 에너지 레벨(energy level)을 정규화한다. 그러나 본 발명의 실시예에서 정규화부(115)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
제2 변환부(120)는 입력단자 IN 2를 통해 기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 입력받아 제1 변환부(110)와 동일한 트랜스폼에 의해 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 여기서, 제2 변환부(120)는 제1 변환부(110)와 동일한 포인트로 변환하고, 제2 변환부(120)에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT가 있다.
고주파수신호 생성부(125)는 제2 변환부(120)에서 변환된 저주파수 신호를 이용하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역인 고주파수 영역에 신호를 생성한다. 고주파수신호 생성부(125)에서 고주파수 영역에 신호를 생성하는 실시예로 제2 변환부(120)에서 변환된 저주파수 신호를 고주파수 영역에 그대로 복사하거나 기 설정된 주파수를 기준으로 하여 대칭적으로 고주파수 영역에 폴딩(folding)함으로써 신호를 생성할 수 있다.
연산부(130)는 정규화부(115)에서 정규화된 신호와 고주파수신호 생성부(125)에서 생성된 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 신호를 생성한다. 여기서, 기 설정된 방식의 예로 도 1에 도시된 바와 같이 승산할 수 있지만 이에 한정하여 실시하여야 하는 것은 아니며 승산, 제산 및 승산과 제산을 복합적으로 수행하는 연산과 같이 모든 연산을 미리 설정하여 실시할 수 있다.
역변환부(135)는 제1 변환부(110) 및 제2 변환부(120)의 역과정으로써 연산부(130)에서 생성된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다. 여기서, 역변환부(135)는 제1 변환부(110) 및 제2 변환부(120)와 동일한 포인트로 역변환하고, 역변환부(135)에서 역변환하는 실시예로 64-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 있다.
제1 에너지 계산부(140)는 역변환부(135)에서 역변환된 신호를 기 설정된 단위 별로 에너지 값을 계산한다. 기 설정된 단위의 예로 서브-프레임(sub-frame)이 있다.
제2 에너지 계산부(145)는 입력단자 IN을 통해 고주파수 신호를 입력받아 기 설정된 단위 별로 에너지 값을 계산한다. 기 설정된 단위의 예로 서브-프레임이 있다.
이득값 계산부(150)는 제1 에너지 계산부(140)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값과 제2 에너지 계산부(145)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값에 대한 비율을 계산함으로써 기 설정된 단위 별 이득값(gain)을 계산한다. 이득값 계산부(150)에서 이득값을 계산하는 실시예로 도 1에 도시된 바와 같이 제2 에너지 계산부(145)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값을 제1 에너지 계산부(140)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값으로 제산함으로써 이득값을 계산할 수 있다.
이득값 부호화부(155)는 이득값 계산부(150)에서 계산된 기 설정된 단위 별 이득값을 부호화한다.
다중화부(160)는 선형 예측부(100)에서 추출된 계수 및 이득값 부호화부(155)에서 부호화된 이득값들을 포함하여 다중화함으로써 비트스트림을 생성하여 출력단자 OUT을 통해 출력한다.
도 2는 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 고주파수 신호 복호화 장치는 역다중화부(200), 계수 복호화부(205), 합성 필터(210), 제1 변환부(215), 정규화부(220), 제2 변환부(225), 고주파수신호 생성부(230), 제1 연산부(235), 역변환부(240), 이득값 복호화부(245), 이득값 조절부(250), 이득값 적용부(255) 및 에너지 스무딩부(260)를 포함하여 이루어진다.
역다중화부(200)는 입력단자 IN을 통해 비트스트림을 입력받아 역다중화한다. 역다중화부(200)에서는 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수 및 기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 이용하여 생성된 신호를 조절할 이득값들을 포함하여 역다중화한다.
계수 복호화부(205)는 부호화하는 과정에서 고주파수 신호를 선형 예측함으로써 추출하여 부호화한 계수를 역다중화부(200)로부터 입력받아 복호화한다. 예를 들어 상세하게 설명하면, 계수 복호화부(205)에서는 고주파수 신호에 대한 LPC(Linear Predictive Coding) 계수를 복호화하고 보간(interpolation)을 수행한다.
합성 필터(210, synthesis filter)는 계수 복호화부(210)에서 복호화된 계수를 필터 계수로 하여 임펄스 리스폰스(impulse response)를 생성한다.
제1 변환부(215)는 합성 필터(210)에서 생성된 임펄스 리스폰스를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 제1 변환부(215)에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼(transform)으로도 실시할 수 있다.
정규화부(220, normalization unit)는 제1 변환부(215)에서 변환된 신호의 에너지가 급격하게 변하지 않도록 제1 변환부(215)에서 변환된 신호의 에너지 레벨(energy level)을 정규화한다. 그러나 본 발명의 실시예에서 정규화부(220)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
제2 변환부(225)는 입력단자 IN 2를 통해 복호화된 저주파수 신호를 입력받아 제1 변환부(215)와 동일한 트랜스폼에 의해 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 여기서, 제2 변환부(225)는 제1 변환부(215)와 동일한 포인트로 변환하고, 제2 변환부(225)에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT가 있다.
고주파수신호 생성부(230)는 제2 변환부(225)에서 변환된 저주파수 신호를 이용하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역인 고주파수 영역에 신호를 생성한다. 고주파수신호 생성부(230)에서 고주파수 영역에 신호를 생성하는 실시예로 제2 변환부(225)에서 변환된 저주파수 신호를 고주파수 영역에 그대로 복사하거나 기 설정된 주파수를 기준으로 하여 대칭적으로 고주파수 영역에 폴딩(folding)함으로써 신호를 생성할 수 있다.
제1 연산부(235)는 정규화부(220)에서 정규화된 신호와 고주파수신호 생성부(230)에서 생성된 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 신호를 생성한다. 여기서, 기 설정된 방식의 예로 도 2에 도시된 바와 같이 승산할 수 있지만 이에 한정하여 실시하여야 하는 것은 아니며 승산, 제산 및 승산과 제산을 모두 복합적으로 수행한 연산과 같이 모든 연산을 미리 설정하여 실시할 수 있다.
역변환부(240)는 제1 변환부(215) 및 제2 변환부(225)에서 수행하는 변환의 역과정으로서 제1 연산부(235)에서 생성된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다. 여기서, 역변환부(240)는 제1 변환부(215) 및 제2 변환부(225)와 동일한 포인트로 역변환하고, 역변환부(240)에서 역변환하는 실시예로 64-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 있다.
이득값 복호화부(245)는 역다중화부(200)에서 역다중화된 기 설정된 단위 별 이득값을 복호화한다. 기 설정된 단위의 실시예로 서브-프레임(sub-frame)이 있다.
이득값 조절부(250)는 저주파수 신호와 고주파수 신호의 경계에서 신호가 급격하게 방지하기 위해 이득값 복호화부(245)에서 복호화된 이득값을 조절한다. 이득값 조절부(250)에서 이득값을 조절함에 있어서, 입력단자 IN 3을 통해 입력받은 저주파수 신호를 선형 예측하여 추출한 계수와 계수 복호화부(205)에서 복호화된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수를 이용할 수 있다. 예를 들어, 이득값 조절부(250)에서는 이득값을 조절하기 위해 승산할 값을 계산하여 이득값 복호화부(245)에서 복호화된 이득값에 제산함으로써 이득값을 조절할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 이득값 조절부(250)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
이득값 적용부(255)는 역변환부(240)에서 역변환된 신호에 이득값 조절부(250)에서 조절된 이득값을 적용한다. 예를 들어, 이득값 적용부(255)에서는 이득값 조절부(250)에서 조절된 각 단위 별 이득값을 역변환부(240)에서 역변환된 신호에 승산함으로써 이득값을 적용한다.
에너지 스무딩부(260, energy smoothing unit)는 기 설정된 단위 별 에너지 값이 급격하게 변화되는 것을 방지하기 위하여 기 설정된 단위 별 에너지 값을 스무딩함으로써 고주파수 신호를 복원하고 출력단자 OUT을 통해 복원된 고주파수 신호를 복원한다. 그러나 본 발명의 실시예에서 에너지 스무딩부(260)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 고주파수 신호 부호화 장치는 선형 예측부(300), 계수 부호화부(305), 합성 필터(310), 제1 변환부(315), 정규화부(320), 여기신호 추출부(325), 제2 변환부(330), 고주파수신호 생성부(335), 연산부(340), 역변환부(345), 제3 변환부(350), 제1 에너지 계산부(355), 제4 변환부(360), 제2 에너지 계산부(365), 이득값 계산부(370), 이득값 조절부(375), 이득값 부호화부(380) 및 다중화부(385)를 포함하여 이루어진다.
선형 예측부(300)는 입력단자 IN을 통하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 신호인 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출한다. 예를 들어 상세하게 설명하면, 선형 예측부(300)는 고주파수 신호에 대하여 LPC(Linear Predictive Coding) 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 보간(interpolation)을 수행한다.
계수 부호화부(305)는 선형 예측부(300)에서 추출된 계수를 기 설정된 계수로 변환하여 부호화한다. 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 선형 예측부(300)에서 추출된 LPC 계수를 LSF(Line Spectrum Frequency) 계수로 변환하여 벡터 양자화(vector quantization)를 수행할 수 있다. 그러나 LSF에 한정하여 실시할 수 있는 것이 아니며 LSP(Line Spectral Pair), ISF(Immittance Spectral Frequencies) 및 ISP(Immittance Spectral Pair)로도 실시할 수도 있다.
합성 필터(310, synthesis filter)는 선형 예측부(300)에서 추출된 계수를 필터 계수로 하여 임펄스 리스폰스(impulse response)를 생성한다.
제1 변환부(315)는 합성 필터(310)에서 생성된 임펄스 리스폰스를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 제1 변환부(315)에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼(transform)으로도 실시할 수 있다.
정규화부(320, normalization unit)는 제1 변환부(315)에서 변환된 신호의 에너지가 급격하게 변하지 않도록 제1 변환부(315)에서 변환된 신호의 에너지 레벨(energy level)을 정규화한다. 그러나 본 발명의 실시예에서 정규화부(320)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
여기신호 추출부(325)는 입력단자 IN 2를 통해 기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 입력받아 선형 예측하여 여기 신호(residual signal)를 추출한다. 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 여기신호 추출부(325)는 저주파수 신호에 대해 LPC 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 저주파수 신호에서 LPC 계수의 성분을 제외한 나머지 신호인 여기 신호를 추출한다.
제2 변환부(330)는 제1 변환부(315)와 동일한 트랜스폼에 의해 여기신호 추출부(325)에서 추출된 여기 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 여기서, 제2 변환부(330)는 제1 변환부(315)와 동일한 포인트로 변환하고, 제2 변환부(330)에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT가 있다.
고주파수신호 생성부(335)는 제2 변환부(330)에서 변환된 여기 신호를 이용하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역인 고주파수 영역에 신호를 생성한다. 고주파수신호 생성부(335)에서 고주파수 영역에 신호를 생성하는 실시예로 제2 변환부(330)에서 변환된 여기 신호를 고주파수 영역에 그대로 복사하거나 기 설정된 주파수를 기준으로 하여 대칭적으로 고주파수 영역에 폴딩(folding)함으로써 신호를 생성할 수 있다.
연산부(340)는 정규화부(320)에서 정규화된 신호와 고주파수신호 생성부(335)에서 생성된 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 신호를 생성한다. 여기서, 기 설정된 방식의 예로 도 3에 도시된 바와 같이 승산할 수 있지만 이에 한정하여 실시하여야 하는 것은 아니며 승산, 제산 및 승산과 제산을 복합적으로 수행하는 연산과 같이 모든 연산을 미리 설정하여 실시할 수 있다.
역변환부(345)는 연산부(340)에서 생성된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다. 여기서, 역변환부(345)는 제1 변환부(315) 및 제2 변환부(330)와 동일한 포인트로 역변환하고, 역변환부(345)에서 역변환하는 실시예로 64-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 있다.
제3 변환부(350)는 역변환부(345)에서 역변환된 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 여기서, 제3 변환부(350)는 역변환부(345)와 다른 포인트로 변환할 수 있고, 제3 변환부(350)에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT가 있다. 그 외에도 MDCT, MDST 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼 또는 QMF, FV-MLT 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
제1 에너지 계산부(355)는 제3 변환부(350)에서 변환된 신호를 기 설정된 단위 별로 에너지 값을 계산한다. 기 설정된 단위의 예로 서브-밴드(sub-band)가 있다.
제4 변환부(360)는 입력단자 IN 1을 통해 고주파수 신호를 입력받아 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 여기서, 제4 변환부(360)는 제3 변환부(350)와 동일한 포인트로 변환하고, 제4 변환부(360)에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT가 있다.
제2 에너지 계산부(365)는 제4 변환부(360)에서 변환된 신호를 기 설정된 단위 별로 에너지 값을 계산한다. 기 설정된 단위의 예로 서브-밴드가 있다.
이득값 계산부(370)는 제1 에너지 계산부(355)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값과 제2 에너지 계산부(365)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값에 대한 비율을 계산함으로써 기 설정된 단위 별 이득값(gain)을 계산한다. 이득값 계산부(370)에서 이득값을 계산하는 실시예로 도 3에 도시된 바와 같이 제2 에너지 계산부(365)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값을 제1 에너지 계산부(355)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값으로 제산함으로써 이득값을 계산할 수 있다.
이득값 조절부(375)는 저주파수 신호와 고주파수 신호의 특성이 다른 경우 복호화단에서 생성된 고주파수 신호에 노이즈가 더 발생되는 것을 방지하기 위하여 이득값 계산부(370)에서 계산된 이득값을 조절한다. 예를 들어, 이득값 조절부(375)에서는 저주파수 신호의 토널리티(tonality)에 대한 고주파수 신호의 토널리티의 비율을 이용하여 상기 계산된 각 비율을 조정할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 이득값 조절부(375)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
이득값 부호화부(380)는 이득값 조절부(375)에서 조절된 기 설정된 단위 별 이득값을 부호화한다.
다중화부(385)는 계수 부호화부(305)에서 부호화된 계수 및 이득값 부호화부(380)에서 부호화된 이득값들을 포함하여 다중화함으로써 비트스트림을 생성하여 출력단자 OUT을 통해 출력한다.
도 4는 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 고주파수 신호 복호화 장치는 역다중화부(400), 계수 복호화부(405), 합성 필터(410), 제1 변환부(415), 정규화부(420), 여기신호 추출부(425), 제2 변환부(430), 고주파수신호 생성부(435), 연산부(440), 제1 역변환부(445), 제3 변환부(450), 이득값 복호화부(455), 이득값 스무딩부(460), 이득값 조절부(465), 이득값 적용부(470) 및 제2 역변환부(475)를 포함하여 이루어진다.
역다중화부(400)는 입력단자 IN을 통해 비트스트림을 입력받아 역다중화한다. 역다중화부(400)에서는 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수 및 기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 이용하여 생성된 신호를 조절할 이득값들을 포함하여 역다중화한다.
계수 복호화부(405)는 부호화하는 과정에서 고주파수 신호를 선형 예측함으로써 추출하여 부호화한 계수를 역다중화부(400)로부터 입력받아 복호화한다. 예를 들어 상세하게 설명하면, 계수 복호화부(405)에서는 고주파수 신호에 대한 LPC(Linear Predictive Coding) 계수를 복호화하고 보간(interpolation)을 수행한다.
합성 필터(410, synthesis filter)는 계수 복호화부(405)에서 복호화된 계수를 필터 계수로 하여 임펄스 리스폰스(impulse response)를 생성한다.
제1 변환부(415)는 합성 필터(410)에서 생성된 임펄스 리스폰스를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 제1 변환부(415)에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
정규화부(420, normalization unit)는 제1 변환부(415)에서 변환된 신호의 에너지가 급격하게 변하지 않도록 제1 변환부(415)에서 변환된 신호의 에너지 레벨(energy level)을 정규화한다. 그러나 본 발명의 실시예에서 정규화부(420)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
여기신호 추출부(425)는 입력단자 IN 2를 통해 복호화된 저주파수 신호를 입력받아 선형 예측을 수행하여 여기 신호(residual signal)를 추출한다. 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 여기신호 추출부(425)는 복호화된 저주파수 신호에 대해 LPC 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 저주파수 신호에서 LPC 계수의 성분을 제외한 나머지 신호인 여기 신호를 추출한다.
제2 변환부(430)는 제1 변환부(415)와 동일한 트랜스폼에 의해 여기신호 추출부(425)에서 추출된 여기 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 여기서, 제2 변환부(430)는 제1 변환부(415)와 동일한 포인트로 변환하고, 제2 변환부(430)에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT가 있다.
고주파수신호 생성부(435)는 제2 변환부(430)에서 변환된 여기 신호를 이용하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역인 고주파수 영역에 신호를 생성한다. 고주파수신호 생성부(435)에서 고주파수 영역에 신호를 생성하는 실시예로 제2 변환부(430)에서 변환된 여기 신호를 고주파수 영역에 그대로 복사하거나 기 설정된 주파수를 기준으로 하여 고주파수 영역에 대칭적으로 폴딩(folding)함으로써 신호를 생성할 수 있다.
연산부(440)는 정규화부(420)에서 정규화된 신호와 고주파수신호 생성부(435)에서 생성된 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 신호를 생성한다. 여기서, 기 설정된 방식의 예로 도 4에 도시된 바와 같이 승산할 수 있지만 이에 한정하여 실시하여야 하는 것은 아니며 승산, 제산 및 승산과 제산을 모두 복합적으로 수행한 연산과 같이 모든 연산을 미리 설정하여 실시할 수 있다.
제1 역변환부(445)는 제1 변환부(415) 및 제2 변환부(430)에서 수행하는 변환의 역과정으로써 연산부(440)에서 생성된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다. 여기서, 제1 역변환부(445)는 제1 변환부(415) 및 제2 변환부(430)와 동일한 포인트로 역변환하고, 제1 역변환부(445)에서 역변환하는 실시예로 64-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 있다.
제3 변환부(450)는 제1 역변환부(445)에서 역변환된 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 여기서, 제3 변환부(450)는 제1 변환부(415), 제2 변환부(430), 제1 역변환부(445)와 다른 포인트로 변환할 수 있고, 제3 변환부(450)에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT가 있다. 그 외에도 MDCT, MDST 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼 또는 QMF, FV-MLT 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
이득값 복호화부(455)는 역다중화부(400)에서 역다중화된 각 기 설정된 단위 별 이득값을 복호화한다. 기 설정된 단위의 실시예로 서브--밴드(sub-band)가 있다.
이득값 스무딩부(460, gain smoothing unit)는 각 기 설정된 단위 별 에너지가 급격하게 변화되는 것을 방지하기 위하여 각 이득값을 스무딩(smoothing)한다. 그러나 본 발명의 실시예에서 이득값 스무딩부(460)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
이득값 조절부(465)는 저주파수 신호와 고주파수 신호의 경계에서 신호가 급격하게 방지하기 위해 이득값 스무딩부(460)에서 스무딩된 이득값을 조절한다. 이득값 조절부(465)에서 이득값을 조절함에 있어서, 입력단자 IN 3을 통해 입력받은 저주파수 신호를 선형 예측하여 추출한 계수와 계수 복호화부(405)에서 복호화된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수를 이용하여 이득값을 조절할 수 있다. 예를 들어, 이득값 조절부(465)에서는 이득값을 조절하기 위해 승산할 값을 계산하여 이득값 스무딩부(460)에서 스무딩된 이득값에 제산함으로써 이득값을 조절할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 이득값 조절부(465)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
이득값 적용부(470)는 제3 변환부(450)에서 변환된 신호에 이득값 조절부(465)에서 조절된 이득값을 적용한다. 예를 들어, 이득값 적용부(470)에서는 이득값 조절부(465)에서 조절된 각 단위 별 이득값을 제3 변환부(450)에서 변환된 신호에 승산함으로써 이득값을 적용한다.
제2 역변환부(475)는 제3 변환부(450)에서 수행되는 변환의 역과정으로써 이득값 적용부(470)에서 이득값이 적용된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 변환하고 오버랩/애드(overlap/add)를 수행함으로써 고주파수 신호를 복원하고 출력단자 OUT을 통해 출력한다. 여기서, 제2 역변환부(475)는 제3 변환부(450)와 동일한 포인트로 역변환하고, 제2 역변환부(475)에서 역변환하는 실시예로 288-포인트 IFFT가 있다.
도 5는 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 고주파수 신호 부호화 장치는 선형 예측부(500), 계수 부호화부(505), 여기신호 추출부(510), 합성 필터(515), 제1 변환부(520), 제1 에너지 계산부(525), 제2 변환부(530), 제2 에너지 계산부(535), 이득값 계산부(540), 이득값 조절부(545), 이득값 부호화부(550) 및 다중화부(555)를 포함하여 이루어진다.
선형 예측부(500)는 입력단자 IN 1을 통하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 신호인 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출한다. 예를 들어 상세하게 설명하면, 선형 예측부(500)는 고주파수 신호에 대하여 LPC(Linear Predictive Coding) 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 보간(interpolation)을 수행한다.
계수 부호화부(505)는 선형 예측부(500)에서 추출된 계수를 기 설정된 계수로 변환하여 부호화한다. 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 선형 예측부(500)에서 추출된 LPC 계수를 LSF(Line Spectrum Frequency) 계수로 변환하여 벡터 양자화(vector quantization)를 수행할 수 있다. 그러나 LSF에 한정하여 실시할 수 있는 것이 아니며 LSP(Line Spectral Pair), ISF(Immittance Spectral Frequencies) 및 ISP(Immittance Spectral Pair)로도 실시할 수도 있다.
여기신호 추출부(510)는 입력단자 IN 2를 통해 기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 입력받아 선형 예측하여 여기 신호(residual signal)를 추출한다. 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 여기신호 추출부(510)는 저주파수 신호에 대해 LPC 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 저주파수 신호에서 LPC 계수의 성분을 제외한 나머지 신호인 여기 신호를 추출한다.
합성 필터(515, synthesis filter)는 여기신호 추출부(510)에서 추출된 여기 신호에 선형 예측부(500)에서 추출된 계수를 필터 계수로 하여 합성한다.
제1 변환부(520)는 합성 필터(515)에서 합성된 여기 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 제1 변환부(520)에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
제1 에너지 계산부(525)는 제1 변환부(520)에서 변환된 신호를 기 설정된 단위 별로 에너지 값을 계산한다. 기 설정된 단위의 예로 서브-밴드(sub-band)가 있다.
제2 변환부(530)는 제1 변환부(520)와 동일한 변환에 의해 입력단자 IN 1을 통해 고주파수 신호를 입력받아 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 여기서, 제2 변환부(530)는 제1 변환부(520)와 동일한 포인트로 변환하고, 제2 변환부(530)에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT가 있다.
제2 에너지 계산부(535)는 제2 변환부(530)에서 변환된 고주파수 신호에 대한 기 설정된 단위 별 에너지 값을 계산한다. 기 설정된 단위의 예로 서브-밴드가 있다.
이득값 계산부(540)는 제1 에너지 계산부(525)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값과 제2 에너지 계산부(535)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값에 대한 비율을 계산함으로써 단위 별 이득값(gain)을 계산한다. 이득값 계산부(540)에서 이득값을 계산하는 실시예로 도 5에 도시된 바와 같이 제2 에너지 계산부(535)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값을 제1 에너지 계산부(525)에서 계산된 각 단위 별 에너지 값로 제산함으로써 이득값을 계산할 수 있다.
이득값 조절부(545)는 저주파수 신호와 고주파수 신호의 특성이 다른 경우 복호화단에서 생성된 고주파수 신호에 노이즈가 더 발생되는 것을 방지하기 위하여 이득값 계산부(540)에서 계산된 이득값을 조절한다. 예를 들어, 이득값 조절부(545)에서는 저주파수 신호의 토널리티(tonality)에 대한 고주파수 신호의 토널리티의 비율을 이용하여 상기 계산된 각 비율을 조정할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 이득값 조절부(545)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
이득값 부호화부(550)는 이득값 조절부(545)에서 조절된 기 설정된 단위 별 이득값을 부호화한다.
다중화부(555)는 계수 부호화부(505)에서 부호화된 계수 및 이득값 부호화부(550)에서 부호화된 각 단위 별 이득값들을 포함하여 다중화함으로써 비트스트림을 생성하여 출력단자 OUT을 통해 출력한다.
도 6은 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 장치에 대한 일 실시예를 블록도로 도시한 것으로서, 고주파수 신호 복호화 장치는 역다중화부(600), 계수 복호화부(605), 여기신호 추출부(610), 합성 필터(615), 변환부(620), 이득값 복호화부(625), 이득값 스무딩부(630), 이득값 조절부(635), 이득값 적용부(640) 및 역변환부(645)를 포함하여 이루어진다.
역다중화부(600)는 입력단자 IN 1을 통해 비트스트림을 입력받아 역다중화한다. 역다중화부(600)에서는 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수 및 기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 이용하여 생성된 신호를 조절할 이득값들을 포함하여 역다중화한다.
계수 복호화부(605)는 부호화하는 과정에서 고주파수 신호를 선형 예측함으로써 추출하여 부호화한 계수를 역다중화부(600)로부터 입력받아 복호화한다. 예를 들어 상세하게 설명하면, 계수 복호화부(605)에서는 고주파수 신호에 대한 LPC(Linear Predictive Coding) 계수를 복호화하고 보간(interpolation)을 수행한다.
여기신호 추출부(610)는 입력단자 IN 2를 통해 복호화된 저주파수 신호를 입력받아 선형 예측하여 여기 신호(residual signal)를 추출한다. 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 여기신호 추출부(610)는 복호화된 저주파수 신호에 대해 LPC 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 저주파수 신호에서 LPC 계수의 성분을 제외한 나머지 신호인 여기 신호를 추출한다.
합성 필터(615, synthesis filter)는 여기신호 추출부(610)에서 추출된 여기 신호에 계수 복호화부(605)에서 복호화된 계수를 필터 계수로 하여 합성한다.
변환부(620)는 합성 필터(615)에서 합성된 여기 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 변환부(620)에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다.
이득값 복호화부(625)는 역다중화부(600)에서 역다중화된 기 설정된 단위 별 이득값을 복호화한다. 여기서, 기 설정된 단위의 예로 서브-밴드(sub-band)가 있다.
이득값 스무딩부(630, gain smoothing unit)는 각 단위 사이의 에너지가 급격하게 변화되는 것을 방지하기 위하여 이득값 복호화부(625)에서 복호화된 이득값을 스무딩(smoothing)한다. 그러나 본 발명의 실시예에서 이득값 스무딩부(630)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
이득값 조절부(635)는 저주파수 신호와 고주파수 신호의 경계에서 신호가 급격하게 방지하기 위해 이득값 스무딩부(630)에서 스무딩된 이득값을 조절한다. 이득값 조절부(635)에서 이득값을 조절함에 있어서, 입력단자 IN 3을 통해 입력된 복호화된 저주파수 신호를 선형 예측하여 추출한 계수와 계수 복호화부(605)에서 복호화된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수를 이용하여 이득값을 조절할 수 있다. 예를 들어, 이득값 조절부(635)에서는 이득값을 조절하기 위해 승산할 값을 계산하여 이득값 스무딩부(640)에서 스무딩된 이득값에 제산함으로써 이득값을 조절할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 이득값 조절부(635)를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
이득값 적용부(640)는 변환부(620)에서 변환된 신호에 이득값 조절부(635)에서 조절된 이득값을 적용한다. 예를 들어, 이득값 적용부(640)에서는 이득값 조절부(635)에서 조절된 각 단위 별 이득값을 변환부(620)에서 변환된 신호에 승산함으로써 이득값을 적용한다.
역변환부(645)는 변환부(620)에서 수행하는 변환의 역과정으로써 이득값 적용부(640)에서 이득값이 적용된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 변환하고 오버랩/애드(overlap/add)를 수행함으로써 고주파수 신호를 복원하고 출력단자 OUT을 통해 출력한다. 여기서, 역변환부(645)는 변환부(620)와 동일한 포인트로 역변환하고, 역변환부(645)에서 역변환하는 실시예로 288-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 있다.
도 7은 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 신호인 고주파수 신호를 선형 예측(Linear Prediction)하여 계수를 추출한다(제700단계). 예를 들어 상세하게 설명하면, 제700단계에서는 고주파수 신호에 대하여 LPC(Linear Predictive Coding) 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 보간(interpolation)을 수행한다.
합성 필터(synthesis filter)에 의해 제700단계에서 추출된 계수를 필터 계수로 하여 임펄스 리스폰스(impulse response)를 생성한다(제705단계).
제705단계에서 생성된 임펄스 리스폰스를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제710단계). 제710단계에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼(transform)으로도 실시할 수 있다.
제710단계에서 변환된 신호의 에너지가 급격하게 변하지 않도록 제710단계에서 변환된 신호의 에너지 레벨(energy level)을 정규화한다(제715단계). 그러나 본 발명의 실시예에서 제715단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 입력받아 제710단계와 동일한 트랜스폼에 의해 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제720단계). 제720단계에서는 제710단계와 동일한 포인트로 변환하고, 제720단계에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT가 있다.
제720단계에서 변환된 저주파수 신호를 이용하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역인 고주파수 영역에 신호를 생성한다(제725단계). 제725단계에서 고주파수 영역에 신호를 생성하는 실시예로 제720단계에서 변환된 저주파수 신호를 고주파수 영역에 그대로 복사하거나 기 설정된 주파수를 기준으로 하여 대칭적으로 고주파수 영역에 폴딩(folding)함으로써 신호를 생성할 수 있다.
제715단계에서 정규화된 신호와 제725단계에서 생성된 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 신호를 생성한다(제730단계). 여기서, 기 설정된 방식의 예로 승산할 수 있지만 이에 한정하여 실시하여야 하는 것은 아니며 승산, 제산 및 승산과 제산을 복합적으로 수행하는 연산과 같이 모든 연산을 미리 설정하여 실시할 수 있다.
제710단계 및 제720단계에서 수행하는 변환의 역과정으로써 제730단계에서 생성된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다(제735단계). 제735단계에서는 제710단계 및 제720단계와 동일한 포인트로 역변환하고, 제735단계에서 역변환하는 실시예로 64-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 있다.
제735단계에서 역변환된 신호를 기 설정된 단위 별로 에너지 값을 계산한다(제740단계). 기 설정된 단위의 예로 서브-프레임(sub-frame)이 있다.
고주파수 신호의 에너지 값을 기 설정된 단위 별로 계산한다(제745단계). 기 설정된 단위의 예로 서브-프레임이 있다.
제740단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값과 제745단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값에 대한 비율을 계산함으로써 기 설정된 단위 별 이득값(gain)을 계산한다(제750단계). 제750단계에서 이득값을 계산하는 실시예로 제745단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값을 제740단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값으로 제산함으로써 이득값을 계산할 수 있다.
제750단계에서 계산된 기 설정된 단위 별 이득값을 부호화한다(제755단계).
제700단계에서 추출된 계수 및 제755단계에서 부호화된 이득값들을 포함하여 다중화함으로써 비트스트림을 생성한다(제760단계).
도 8은 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 부호화단으로부터 비트스트림을 입력받아 역다중화한다(제800단계). 제800단계에서는 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수 및 기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 이용하여 생성된 신호를 조절할 이득값들을 포함하여 역다중화한다.
부호화하는 과정에서 고주파수 신호를 선형 예측함으로써 추출하여 부호화한 계수를 복호화한다(제805단계). 예를 들어 상세하게 설명하면, 제805단계에서는 고주파수 신호에 대한 LPC(Linear Predictive Coding) 계수를 복호화하고 보간(interpolation)을 수행한다.
합성 필터(synthesis filter)에 의해 제805단계에서 복호화된 계수를 필터 계수로 하여 임펄스 리스폰스(impulse response)를 생성한다(제810단계).
제810단계에서 생성된 임펄스 리스폰스를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제815단계). 제815단계에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
제815단계에서 변환된 신호의 에너지가 급격하게 변하지 않도록 제815단계에서 변환된 신호의 에너지 레벨(energy level)을 정규화한다(제820단계). 그러나 본 발명의 실시예에서 제820단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
복호화된 저주파수 신호를 입력받아 제815단계와 동일한 트랜스폼에 의해 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제825단계). 여기서, 제825단계에서는 제815단계와 동일한 포인트로 변환하고, 제825단계에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT가 있다.
제825단계에서 변환된 저주파수 신호를 이용하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역인 고주파수 영역에 신호를 생성한다(제830단계). 제830단계에서 고주파수 영역에 신호를 생성하는 실시예로 제825단계에서 변환된 저주파수 신호를 고주파수 영역에 그대로 복사하거나 기 설정된 주파수를 기준으로 하여 대칭적으로 고주파수 영역에 폴딩(folding)함으로써 신호를 생성할 수 있다.
제820단계에서 정규화된 신호와 제830단계에서 생성된 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 신호를 생성한다(제835단계). 여기서, 기 설정된 방식의 예로 승산할 수 있지만 이에 한정하여 실시하여야 하는 것은 아니며 승산, 제산 및 승산과 제산을 모두 복합적으로 수행한 연산과 같이 모든 연산을 미리 설정하여 실시할 수 있다.
제815단계 및 제825단계에서 수행하는 변환의 역과정으로서 제835단계에서 생성된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다(제840단계). 제840단계에서는 제815단계 및 제825단계와 동일한 포인트로 역변환하고, 제840단계에서 역변환하는 실시예로 64-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 있다.
제800단계에서 역다중화된 기 설정된 단위 별 이득값을 복호화한다(제845단계). 기 설정된 단위의 실시예로 서브-프레임(sub-frame)이 있다.
저주파수 신호와 고주파수 신호의 경계에서 신호가 급격하게 방지하기 위해 제845단계에서 복호화된 이득값을 조절한다(제850단계). 제850단계에서 이득값을 조절함에 있어서, 저주파수 신호를 선형 예측하여 추출한 계수와 제805단계에서 복호화된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수를 이용할 수 있다. 예를 들어, 제850단계에서는 이득값을 조절하기 위해 승산할 값을 계산하여 제845단계에서 복호화된 이득값에 제산함으로써 이득값을 조절할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 제850단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
제840단계에서 역변환된 신호에 제850단계에서 조절된 이득값을 적용한다(제855단계). 예를 들어, 제855단계에서는 제850단계에서 조절된 각 단위 별 이득값을 제840단계에서 역변환된 신호에 승산함으로써 이득값을 적용한다.
기 설정된 단위 별 에너지 값이 급격하게 변화되는 것을 방지하기 위하여 기 설정된 단위 별 에너지 값을 스무딩함으로써 고주파수 신호를 복원한다(제860단계). 그러나 본 발명의 실시예에서 제860단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
도 9는 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 신호인 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출한다(제900단계). 예를 들어 상세하게 설명하면, 제900단계에서는 고주파수 신호에 대하여 LPC(Linear Predictive Coding) 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 보간(interpolation)을 수행한다.
제900단계에서 추출된 계수를 기 설정된 계수로 변환하여 부호화한다(제905단계). 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 제900단계에서 추출된 LPC 계수를 LSF(Line Spectrum Frequency) 계수로 변환하여 벡터 양자화(vector quantization)를 수행할 수 있다. 그러나 LSF에 한정하여 실시할 수 있는 것이 아니며 LSP(Line Spectral Pair), ISF(Immittance Spectral Frequencies) 및 ISP(Immittance Spectral Pair)로도 실시할 수도 있다.
합성 필터(synthesis filter)에 의해 제900단계에서 추출된 계수를 필터 계수로 하여 임펄스 리스폰스(impulse response)를 생성한다(제910단계).
제910단계에서 생성된 임펄스 리스폰스를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제915단계). 제915단계에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
제915단계에서 변환된 신호의 에너지가 급격하게 변하지 않도록 제915단계에서 변환된 신호의 에너지 레벨(energy level)을 정규화한다(제920단계). 그러나 본 발명의 실시예에서 제920단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 입력받아 선형 예측하여 여기 신호(residual signal)를 추출한다(제925단계). 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 제925단계에서는 저주파수 신호에 대해 LPC 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 저주파수 신호에서 LPC 계수의 성분을 제외한 나머지 신호인 여기 신호를 추출한다.
제915단계와 동일한 트랜스폼에 의해 제925단계에서 추출된 여기 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제930단계). 제930단계에서는 제915단계와 동일한 포인트로 변환하고, 제930단계에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT가 있다.
제930단계에서 변환된 여기 신호를 이용하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역인 고주파수 영역에 신호를 생성한다(제935단계). 제935단계에서 고주파수 영역에 신호를 생성하는 실시예로 제930단계에서 변환된 여기 신호를 고주파수 영역에 그대로 복사하거나 기 설정된 주파수를 기준으로 하여 대칭적으로 고주파수 영역에 폴딩(folding)함으로써 신호를 생성할 수 있다.
제920단계에서 정규화된 신호와 제935단계에서 생성된 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 신호를 생성한다(제940단계). 여기서, 기 설정된 방식의 예로 승산할 수 있지만 이에 한정하여 실시하여야 하는 것은 아니며 승산, 제산 및 승산과 제산을 복합적으로 수행하는 연산과 같이 모든 연산을 미리 설정하여 실시할 수 있다.
제940단계에서 생성된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다(제945단계). 제945단계에서는 제915단계 및 제930단계와 동일한 포인트로 역변환하고, 제945단계에서 역변환하는 실시예로 64-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 있다.
제945단계에서 역변환된 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제950단계). 제950단계에서는 제945단계와 다른 포인트로 변환할 수 있고, 제950단계에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT가 있다. 그 외에도 MDCT, MDST 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼 또는 QMF, FV-MLT 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
제950단계에서 변환된 신호를 기 설정된 단위 별로 에너지 값을 계산한다(제955단계). 기 설정된 단위의 예로 서브-프레임(sub-frame)이 있다.
고주파수 신호를 입력받아 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제960단계). 제960단계에서는 제950단계와 동일한 포인트로 변환하고, 제960단계에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT가 있다.
제960단계에서 변환된 신호를 기 설정된 단위 별로 에너지 값을 계산한다(제965단계). 기 설정된 단위의 예로 서브-프레임이 있다.
제955단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값과 제965단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값에 대한 비율을 계산함으로써 기 설정된 단위 별 이득값(gain)을 계산한다(제970단계). 제970단계에서 이득값을 계산하는 실시예로 제965단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값을 제955단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값으로 제산함으로써 이득값을 계산할 수 있다.
기 설정된 단위 별 에너지가 급격하게 변화되는 것을 방지하기 위하여 제970단계에서 계산된 이득값을 조절한다(제975단계). 그러나 본 발명의 실시예에서 제975단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
제975단계에서 조절된 기 설정된 단위 별 이득값을 부호화한다(제980단계).
제905단계에서 부호화된 계수 및 제980단계에서 부호화된 이득값들을 포함하여 다중화함으로써 비트스트림을 생성한다(제985단계).
도 10은 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 부호화단으로부터 비트스트림을 입력받아 역다중화한다(제1000단계). 제1000단계에서는 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수 및 기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 이용하여 생성된 신호를 조절할 이득값들을 포함하여 역다중화한다.
부호화하는 과정에서 고주파수 신호를 선형 예측함으로써 추출하여 부호화한 계수를 복호화한다(제1005단계). 예를 들어 상세하게 설명하면, 제1005단계에서는 고주파수 신호에 대한 LPC(Linear Predictive Coding) 계수를 복호화하고 보간(interpolation)을 수행한다.
합성 필터(synthesis filter)에 의해 제1005단계에서 복호화된 계수를 필터 계수로 하여 임펄스 리스폰스(impulse response)를 생성한다(제1010단계).
제1010단계에서 생성된 임펄스 리스폰스를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제1015단계). 제1015단계에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
제1015단계에서 변환된 신호의 에너지가 급격하게 변하지 않도록 제1015단계에서 변환된 신호의 에너지 레벨(energy level)을 정규화한다(제1020단계). 그러나 본 발명의 실시예에서 제1020단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
복호화된 저주파수 신호를 입력받아 선형 예측을 수행하여 여기 신호(residual signal)를 추출한다(제1025단계). 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 제1025단계에서는 복호화된 저주파수 신호에 대해 LPC 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 저주파수 신호에서 LPC 계수의 성분을 제외한 나머지 신호인 여기 신호를 추출한다.
제1015단계와 동일한 트랜스폼에 의해 제1025단계에서 추출된 여기 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제1030단계). 제1030단계에서는 제1015단계와 동일한 포인트로 변환하고, 제1030단계에서 변환하는 실시예로 64-포인트 FFT가 있다.
제1030단계에서 변환된 여기 신호를 이용하여 기 설정된 주파수 보다 큰 영역인 고주파수 영역에 신호를 생성한다(제1035단계). 제1035단계에서 고주파수 영역에 신호를 생성하는 실시예로 제1030단계에서 변환된 여기 신호를 고주파수 영역에 그대로 복사하거나 기 설정된 주파수를 기준으로 하여 고주파수 영역에 대칭적으로 폴딩(folding)함으로써 신호를 생성할 수 있다.
제1020단계에서 정규화된 신호와 제1035단계에서 생성된 신호를 기 설정된 방식으로 계산하여 신호를 생성한다(제1040단계). 여기서, 기 설정된 방식의 예로 승산할 수 있지만 이에 한정하여 실시하여야 하는 것은 아니며 승산, 제산 및 승산과 제산을 모두 복합적으로 수행한 연산과 같이 모든 연산을 미리 설정하여 실시할 수 있다.
제1015단계 및 제1030단계에서 수행하는 변환의 역과정으로써 제1040단계에서 생성된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 역변환한다(제1045단계). 제1045단계에서는 제1015단계 및 제1030단계와 동일한 포인트로 역변환하고, 제1045단계에서 역변환하는 실시예로 64-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 있다.
제1045단계에서 역변환된 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제1050단계). 제1050단계에서는 제1015단계, 제1030단계, 제1045단계와 다른 포인트로 변환할 수 있고, 제1050단계에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT가 있다. 그 외에도 MDCT, MDST 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼 또는 QMF, FV-MLT 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
제1030단계에서 역다중화된 각 기 설정된 단위 별 이득값을 복호화한다(제1055단계). 기 설정된 단위의 실시예로 서브-프레임(sub-frame)이 있다.
각 기 설정된 단위 별 에너지가 급격하게 변화되는 것을 방지하기 위하여 각 이득값을 스무딩(smoothing)한다(제1060단계). 그러나 본 발명의 실시예에서 제1060단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
저주파수 신호와 고주파수 신호의 경계에서 신호가 급격하게 방지하기 위해 제1060단계에서 스무딩된 이득값을 조절한다(제1065단계). 제1065단계에서 이득값을 조절함에 있어서, 저주파수 신호를 선형 예측하여 추출한 계수와 제1005단계에서 복호화된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수를 이용하여 이득값을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1065단계에서는 이득값을 조절하기 위해 승산할 값을 계산하여 제1060단계에서 스무딩된 이득값에 제산함으로써 이득값을 조절할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 제1065단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
제1050단계에서 변환된 신호에 제1065단계에서 조절된 이득값을 적용한다(제1070단계). 예를 들어, 제1070단계에서는 제1065단계에서 조절된 각 단위 별 이득값을 제1050단계에서 변환된 신호에 승산함으로써 이득값을 적용한다.
제1050단계에서 수행되는 변환의 역과정으로써 제1070단계에서 이득값이 적용된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 변환하고 오버랩/애드(overlap/add)를 수행함으로써 고주파수 신호를 복원한다(제1075단계). 제1075단계에서는 제1050단계와 동일한 포인트로 역변환하고, 제1075단계에서 역변환하는 실시예로 288-포인트 IFFT가 있다.
도 11은 본 발명에 의한 고주파수 신호 부호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 신호인 고주파수 신호를 선형 예측하여 계수를 추출한다(제1100단계). 예를 들어 상세하게 설명하면, 제1100단계에서는 고주파수 신호에 대하여 LPC(Linear Predictive Coding) 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 보간(interpolation)을 수행한다.
제1100단계에서 추출된 계수를 기 설정된 계수로 변환하여 부호화한다(제1105단계). 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 제1100단계에서 추출된 LPC 계수를 LSF(Line Spectrum Frequency) 계수로 변환하여 벡터 양자화(vector quantization)를 수행할 수 있다. 그러나 LSF에 한정하여 실시할 수 있는 것이 아니며 LSP(Line Spectral Pair), ISF(Immittance Spectral Frequencies) 및 ISP(Immittance Spectral Pair)로도 실시할 수도 있다.
기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 입력받아 선형 예측하여 여기 신호(residual signal)를 추출한다(제1110단계). 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 제1110단계에서는 저주파수 신호에 대해 LPC 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 저주파수 신호에서 LPC 계수의 성분을 제외한 나머지 신호인 여기 신호를 추출한다.
합성 필터(synthesis filter)에 의해 제1110단계에서 추출된 여기 신호에 제1100단계에서 추출된 계수를 필터 계수로 하여 합성한다(제1115단계).
제1115단계에서 합성된 여기 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제1120단계). 제1120단계에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다. 그 외에도 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform), MDST(Modified Discrete Sine Transform) 등과 같은 주파수 도메인으로 변환하는 트랜스폼(Transform) 또는 QMF(Quadrature Mirror Filter), FV-MLT(Frequency Varying Modulated Lapped Transform) 등과 같은 서브 밴드 별로 신호를 변환하는 트랜스폼으로도 실시할 수 있다.
제1120단계에서 변환된 신호를 기 설정된 단위 별로 에너지 값을 계산한다(제1125단계). 기 설정된 단위의 예로 서브-프레임(sub-frame)이 있다.
제1120단계와 동일한 변환에 의해 고주파수 신호를 입력받아 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제1130단계). 제1130단계에서는 제1120단계와 동일한 포인트로 변환하고, 제1130단계에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT가 있다.
제1130단계에서 변환된 고주파수 신호에 대한 기 설정된 단위 별 에너지 값을 계산한다(제1135단계). 기 설정된 단위의 예로 서브-프레임이 있다.
제1125단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값과 제1135단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값에 대한 비율을 계산함으로써 단위 별 이득값(gain)을 계산한다(제1140단계). 제1140단계에서 이득값을 계산하는 실시예로 제1135단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값을 제1125단계에서 계산된 각 단위 별 에너지 값로 제산함으로써 이득값을 계산할 수 있다.
기 설정된 단위 별 에너지가 급격하게 변화되는 것을 방지하기 위하여 제1140단계에서 계산된 이득값을 조절한다(제1145단계). 그러나 본 발명의 실시예에서 제1145단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
제1145단계에서 조절된 기 설정된 단위 별 이득값을 부호화한다(제1150단계).
제1105단계에서 부호화된 계수 및 제1150단계에서 부호화된 각 단위 별 이득값들을 포함하여 다중화함으로써 비트스트림을 생성한다(제1155단계).
도 12는 본 발명에 의한 고주파수 신호 복호화 방법에 대한 일 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
먼저, 부호화단으로부터 비트스트림을 입력받아 역다중화한다(제1200단계). 제1200단계에서는 기 설정된 주파수 보다 큰 영역에 마련된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수 및 기 설정된 주파수 보다 작은 영역에 마련된 저주파수 신호를 이용하여 생성된 신호를 조절할 이득값들을 포함하여 역다중화한다.
부호화하는 과정에서 고주파수 신호를 선형 예측함으로써 추출하여 부호화한 계수를 복호화한다(제1205단계). 예를 들어 상세하게 설명하면, 제1205단계에서는 고주파수 신호에 대한 LPC(Linear Predictive Coding) 계수를 복호화하고 보간(interpolation)을 수행한다.
복호화된 저주파수 신호를 입력받아 선형 예측하여 여기 신호(residual signal)를 추출한다(제1210단계). 보다 상세하게 예를 들어 설명하면, 제1210단계에서는 복호화된 저주파수 신호에 대해 LPC 분석을 수행하여 LPC 계수를 추출하고 저주파수 신호에서 LPC 계수의 성분을 제외한 나머지 신호인 여기 신호를 추출한다.
합성 필터(synthesis filter)에 의하여 제1210단계에서 추출된 여기 신호에 제1205단계에서 복호화된 계수를 필터 계수로 하여 합성한다(제1215단계).
제1215단계에서 합성된 여기 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다(제1220단계). 제1220단계에서 변환하는 실시예로 288-포인트 FFT(Fast Fourier Transform)가 있다.
제1200단계에서 역다중화된 기 설정된 단위 별 이득값을 복호화한다(제1225단계). 여기서, 기 설정된 단위의 예로 서브-프레임(sub-frame)이 있다.
각 단위 사이의 에너지가 급격하게 변화되는 것을 방지하기 위하여 제1225단계에서 복호화된 이득값을 스무딩(smoothing)한다(제1230단계). 그러나 본 발명의 실시예에서 제1230단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
저주파수 신호와 고주파수 신호의 경계에서 신호가 급격하게 방지하기 위해 제1230단계에서 스무딩된 이득값을 조절한다(제1235단계). 제1235단계에서 이득값을 조절함에 있어서, 복호화된 저주파수 신호를 선형 예측하여 추출한 계수와 제1205단계에서 복호화된 고주파수 신호를 선형 예측하여 추출된 계수를 이용하여 이득값을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1235단계에서는 이득값을 조절하기 위해 승산할 값을 계산하여 제1240단계에서 스무딩된 이득값에 제산함으로써 이득값을 조절할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 제1235단계를 반드시 포함하여 실시해야 하는 것은 아니다.
제1220단계에서 변환된 신호에 제1235단계에서 조절된 이득값을 적용한다(제1240단계). 예를 들어, 제1240단계에서는 제1235단계에서 조절된 각 단위 별 이득값을 제1220단계에서 변환된 신호에 승산함으로써 이득값을 적용한다.
제1220단계에서 수행하는 변환의 역과정으로써 제1240단계에서 이득값이 적용된 신호를 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 변환하고 오버랩/애드(overlap/add)를 수행함으로써 고주파수 신호를 복원한다(제1245단계). 제1245단계에서는 제1220단계와 동일한 포인트로 역변환하고, 제1245단계에서 역변환하는 실시예로 288-포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasform)가 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.
또한, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장 장치 등이 있다.
200 ... 역다중화부 205 ... 계수 복호화부
210 ... 합성 필터 215 ... 제1 변환부
220 ... 정규화부 225 ... 제2 변환부
230 ... 고주파수신호 생성부 235 ... 제1 연산부
240 ... 역변환부 245 ... 이득값 복호화부
250 ... 이득값 조절부 255 ... 이득값 적용부
260 ... 에너지 스무딩부

Claims (3)

  1. 비트스트림에 포함된 고대역의 선형예측계수와 이득을 복호화하는 단계;
    복호화된 저대역의 여기신호로부터 상기 고대역의 여기신호를 생성하는 단계; 및
    상기 복호화된 고대역의 선형예측계수, 상기 생성된 고대역의 여기신호와 상기 복호화된 이득에 근거하여 고대역 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파수 신호 복호화 방법.
  2. 비트스트림에 포함된 고대역의 선형예측계수와 이득을 복호화하는 복호화부;
    복호화된 저대역의 여기신호로부터 상기 고대역의 여기신호를 생성하는 제1 신호 생성부; 및
    상기 복호화된 고대역의 선형예측계수, 상기 생성된 고대역의 여기신호와 상기 복호화된 이득에 근거하여 고대역 신호를 생성하는 제2 신호생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파수 신호 복호화 장치.
  3. 비트스트림에 포함된 고대역의 선형예측계수와 이득을 복호화하는 단계;
    복호화된 저대역의 여기신호로부터 상기 고대역의 여기신호를 생성하는 단계; 및
    상기 복호화된 고대역의 선형예측계수, 상기 생성된 고대역의 여기신호와 상기 복호화된 이득에 근거하여 고대역 신호를 생성하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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