KR101676477B1 - 컨텍스트 기반의 무손실 부호화 장치 및 방법, 그리고 복호화 장치 및 방법 - Google Patents

컨텍스트 기반의 무손실 부호화 장치 및 방법, 그리고 복호화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

컨텍스트 기반의 무손실 부호화 장치 및 방법, 그리고 복호화 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 상위 비트의 심볼을 정렬하여 코딩함으로써 코딩 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 상위 비트의 심볼의 주변에 위치한 심볼을 이용하여 초기 스케일링 정보를 추정함으로써 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

컨텍스트 기반의 무손실 부호화 장치 및 방법, 그리고 복호화 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS LOSSLESS ENCODING AND DECODING BASED ON CONTEXT}
본 발명의 일실시예들은 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 컨텍스트에 기초하여 부호화/복호화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
오디오(audio) 신호는 주로 주파수 도메인에서 부호화 및 복호화를 수행한다. 대표적인 예로 AAC(Advanced Audio Coding)를 들 수 있다. AAC 코덱이 그 예인데, AAC 코덱은 주파수 도메인으로 변환하기 위한 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform)을 수행하고, 심리음향 관점에서 신호의 마스킹 정도를 이용하여 주파수 스펙트럼 양자화를 수행한다. 수행된 양자화 결과를 더 압축하기 위해서 무손실 압축 방식을 적용하는데, AAC에서는 Huffman coding을 사용한다. 무손실 압축 방식으로 Huffman coding 방식 대신에 Arithmetic coding을 적용한 BSAC (Bit-sliced Arithmetic Coding) 코덱도 사용될 수 있다.
무손실 부호화의 대상을 좀 더 구체적으로 살펴보면 양자화된 스펙트럼 계수의 양자화 된 값을 한 개의 심볼로 보고 무손실 부호화를 수행할 수 있다. 그리고 양자화된 스펙트럼 계수의 값을 비트플레인 상에서 매핑시켜서 비트를 묶는 방법으로 부호화 하는 경우도 있다. Context 기반 무손실 부호화를 수행하는 경우에 이전 frame의 정보를 사용하여 무손실 부호화를 수행하는 것이 가능하다. 이러한 무손실 부호화를 효과적으로 수행할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화하는 것으로, 상기 상위 비트의 심볼을 재배치하는 재배치부; 및 상기 상위 비트의 심볼 간 순서 정보를 부호화하는 순서 정보 부호화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화하는 것으로, 부호화된 상위 비트의 심볼을 복호화하는 MSB 복호화부; 상기 복호화된 상위 비트의 심볼에 기초하여 심볼 간 순서 정보를 복호화하는 순서 정보 복호화부; 및 상기 순서 정보에 기초하여 상기 상위 비트의 심볼을 정렬하는 정렬부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 부호화 장치는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화하는 것으로, 상기 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정하는 스케일링 정보 추정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 복호화 장치는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화하는 것으로, 상기 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정하는 스케일링 정보 추정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 부호화 방법은 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화하는 것으로, 상기 상위 비트의 심볼을 값이 증가하는 순서로 재배치하는 단계; 및 상기 상위 비트의 심볼의 값이 서로 다른 경우 심볼 간 순서 정보를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복호화 방법은 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화하는 것으로 부호화된 상위 비트의 심볼을 복호화하는 단계; 상기 복호화된 상위 비트의 심볼에 기초하여 심볼 간 순서 정보를 복호화하는 단계; 및 상기 순서 정보에 기초하여 상기 상위 비트의 심볼을 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 부호화 방법은 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화하는 것으로, 상기 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 복호화 방법은 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화하는 것으로, 상기 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상위 비트의 심볼의 순서를 재배치하고 순서 정보를 코딩함으로써 코딩 대상이 되는 상위 비트의 심볼 수를 감소시켜 코딩 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 초기 스케일링 정보를 추정함으로써 탈출 코드를 부호화할 때 소비되는 비트의 수를 감소시킬 수 있어 코딩 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 부호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 복호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 계수로 구성된 벡터를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 컨텍스트 모드와 관련된 주변 심볼을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 상위 비트의 심볼을 재배치하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 방법의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 방법의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 부호화 방법의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 복호화 방법의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 방법은 부호화 장치에 의해 수행될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 방법은 복호화 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 1을 참고하면, 부호화 장치(100)는 탈출코드 부호화부(101), 재배치부(102), MSB 부호화부(103), 순서 정보 부호화부(104) 및 LSB 부호화부(105)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치(100)는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화할 수 있다.
탈출코드 부호화부(101)는 탈출 코드를 부호화할 수 있다. 부호화 장치(100)는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수의 값이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 메모리의 제약을 고려하여 양자화된 주파수 스펙트럼 계수의 값을 상기 범위 내에 포함될 수 있도록 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 스케일링할 수 있다. 이 때, 탈출 코드는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 스케일링 했는 지 여부를 나타내는 정보를 의미한다.
탈출 코드는 상위 비트의 심볼과 같은 레벨로 확률 모델로 구성될 수 있다. 그리고, 탈출 코드는 상위 비트를 부호화할 때 동시에 부호화되거나 또는 따로 부호화될 수 있다. 탈출 코드 부호화부(101)는 스케일링이 필요한 횟수에 따라 탈출 코드를 부호화할 수 있다. 더 이상 스케일링이 필요하지 않는 경우, 양자화된 주파수 스펙트럼 계수에서 상위 비트의 심볼을 구성하여 상위 비트의 심볼을 부호화할 수 있다.
재배치부(102)는 상위 비트의 심볼을 재배치할 수 있다. 구체적으로, 재배치부(102)는 상위 비트의 심볼을 심볼의 값이 증가하는 순서로 재배치할 수 있다. 그러면, 부호화해야 할 상위 비트의 심볼이 줄어들기 때문에 코딩 효율이 향상될 수 있다. 재배치부(102)의 구체적인 동작은 도 8에서 설명된다.
MSB 부호화부(103)는 재배치된 상위 비트의 심볼을 산술 부호화할 수 있다. 일례로, MSB 부호화부(103)는 부호화하고자 하는 상위 비트의 현재 심볼을 중심으로 이전 프레임 또는 현재 프레임의 이전 주파수 영역에 대응하는 주변 심볼을 컨텍스트로 사용하여 현재 심볼에 대해 컨텍스트 기반의 부호화를 수행할 수 있다. 그러면, MSB 부호화부(103)는 컨텍스트에 대응하는 복수의 확률 모델 중 1개를 선택하여 상위 비트의 심볼을 부호화할 수 있다. MSB 부호화부(103)에 대해서는 도 5 내지 도 7에서 구체적으로 설명하기로 한다.
순서 정보 부호화부(104)는 상위 비트의 심볼 간 순서 정보를 부호화할 수 있다. 일례로, 순서 정보 부호화부(104)는 상위 비트의 심볼의 값이 서로 다른 경우 심볼 간 순서 정보를 부호화할 수 있다. 만약, 상위 비트의 심볼이 값이 증가한 순서대로 배치되어 있는 경우, 순서 정보는 0으로 설정되고, 상위 비트의 심볼이 값이 감소하는 순서대로 배치되어 있는 경우, 순서 정보는 1로 설정될 수 있다. 그리고, 상위 비트의 심볼 값이 동일한 경우 심볼 간 순서 정보가 부호화될 필요가 없다. 순서 정보도 상위 비트의 심볼을 부호화하는 방식과 동일하게 부호화될 수 있다.
탈출 코드를 통해 스케일링된 이후 잔여 비트가 발생할 수 있다. 그러면, LSB 부호화부(105)는 잔여 비트인 하위 비트의 심볼을 부호화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2는 도 1의 부호화 장치(100)에 대응되는 복호화 장치(200)이다. 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치(200)는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화할 수 있다. 도 2를 참고하면, 복호화 장치(200)는 MSB 복호화부(201), 순서 정보 복호화부(202), 정렬부(203) 및 LSB 복호화부(204)를 포함할 수 있다.
MSB 복호화부(201)는 산술 복호화를 통해 탈출 코드인지 또는 상위 비트의 심볼인지 여부를 판별하는 복호화를 수행할 수 있다.
탈출 코드와 상위 비트의 심볼이 동일한 레벨의 심볼로 구성된 경우, MSB 복호화부(201)는 복호화하고자 하는 상위 비트의 현재 심볼을 중심으로 이전 프레임 또는 현재 프레임의 이전 주파수 영역에 대응하는 주변 심볼을 컨텍스트로 사용하여 현재 심볼에 대해 컨텍스트 기반의 복호화를 수행할 수 있다.
반대로, 탈출 코드와 상위 비트의 심볼이 다른 레벨의 심볼로 구성된 경우, 복호화 장치(200)는 탈출 코드를 복호화하고, 탈출 코드를 복호화한 횟수만큼 상위 비트의 심볼을 스케일링할 수 있다. 그러면, MSB 복호화부(201)는 스케일링된 상위 비트의 심볼을 복호화할 수 있다.
순서 정보 복호화부(202)는 상위 비트의 심볼에 기초하여 심볼 간 순서 정보를 복호화할 수 있다. 이 때, 순서 정보 복호화부(202)는 상위 비트의 심볼이 서로 다른 경우에 심볼 간 순서 정보를 복호화할 수 있다. 반대로, 상위 비트의 심볼이 동일한 경우 심볼 간 순서 정보가 복호화되는 과정이 생략될 수 있다.
일례로, 순서 정보 복호화부(202)는 상위 비트의 심볼이 복호화되는 방식과 동일한 방식으로 복호화될 수 있다. 즉, 순서 정보 복호화부(202)는 주변에 양자화된 스펙트럼 계수를 기반으로 컨텍스트를 구성하고, 상기 컨텍스트를 기반으로 복수 개의 확률 모델 중 1개를 선택하여 순서 정보를 복호화할 수 있다.
정렬부(203)는 복호화된 순서 정보에 기초하여 상위 비트의 심볼을 정렬할 수 있다. 탈출 코드의 복호화 횟수만큼 상위 비트의 심볼이 스케일링되면, LSB 복호화부(204)는 하위 비트의 심볼을 복호화한 후 스케일링된 상위 비트의 심볼에 추가할 수 있다. 그러면, 최종적인 주파수 스펙트럼 계수가 복원될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 부호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3을 참고하면, 부호화 장치(300)는 스케일링 정보 추정부(301), 탈출 코드 부호화부(302), MSB 부호화부(303) 및 LSB 부호화부(304)를 포함할 수 있다. 이 때, 부호화 장치(300)는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화할 수 있다.
스케일링 정보 추정부(301)는 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다.
일례로, 스케일링 정보 추정부(301)는 현재 부호화하고자 하는 상위 비트의 심볼을 중심으로 주변에 위치한 심볼의 상대적인 위치 정보인 컨텍스트 모드를 이용하여 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다. 이 때, 주변에 위치한 심볼은 현재 부호화하고자 하는 상위 비트의 심볼에 대응하는 현재 프레임을 중심으로 이전 프레임 또는 현재 프레임의 이전 주파수 영역에 대응하는 심볼일 수 있다.
그리고, 컨텍스트 모드는 초기 스케일링 정보를 추정하는 데 사용될 주변 심볼과 현재 부호화하고자 하는 심볼 간의 상대적인 위치 정보를 의미한다. 그리고, 컨텍스트 모드는 프레임당 1번 전송될 수 있다. 또한, 컨텍스트 모드는 저주파수 영역 및 고주파수 영역에 각각 할당되고, 이를 묶어서 한 번에 전송될 수 있다.
일례로, 스케일링 정보 추정부(301)는 컨텍스트 모드를 통해 결정된 주변에 위치한 심볼의 크기에 기초하여 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다. 구체적으로, 스케일링 정보 추정부(301)는 컨텍스트 모드를 기초로 초기 스케일링 정보를 추정할 스펙트럼 계수를 결정하고, 결정된 스펙트럼 계수의 크기에 기초하여 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다. 예를 들어, 벡터를 1개의 주파수 스펙트럼 계수로 구성한 경우, 컨텍스트 모드는 2가지가 사용될 수 있다. 만약, 컨텍스트 모드가 0인 경우, 스케일링 정보 추정부(301)는 이전 프레임의 동일 주파수 영역에 대응하는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 이용할 수 있다. 그리고, 컨텍스트 모드가 1인 경우, 스케일링 정보 추정부(301)는 현재 프레임의 이전 주파수 영역에 대응하는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 이용할 수 있다.
일례로, 스케일링 정보 추정부(301)는 이하의 Pesudo code를 이용하여 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다.
lev_ctx=0;
　　if(ctx>7)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　do {
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ctx>>=2;
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　lev_ctx++;
　　　　　　　　　　　　　　} while(ctx>7);
　　　　　　　　}
　if (lev_ctx>=2)
lev=1;
여기에서 ctx는 컨텍스트 모드에 기초하여 결정된 양자화된 주파수 스펙트럼 계수의 값을 의미하며, lev_ctx는 ctx를 상위 비트의 심볼이 되도록 변경하기 위해서는 몇 번 스케일링해야 하는 지 여부를 나타내는 정보이다. 이 때 lev_ctx 값이 2 이상인 경우, 초기 스케일링 정보를 1로 추정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 초기 스케일링 정보를 추정함으로써 탈출 코드를 부호화할 때 소비되는 비트의 수를 감소시킬 수 있어 코딩 효율이 향상될 수 있다.
탈출 코드 부호화부(302)는 초기 스케일링 정보에 따라 스케일링된 양자화된 주파수 스펙트럼 계수가 상위 비트의 심볼이 미리 설정된 범위를 벗어나는 지 여부를 판단하여 탈출 코드를 부호화할 수 있다. 그러면, 주파수 스펙트럼 계수는 탈출 코드의 부호화 횟수만큼 스케일링된다.
더 이상 스케일링이 필요하지 않는 경우, MSB 부호화부(303)는 스케일링된 상위 비트의 심볼을 부호화할 수 있다. MSB 부호화부(303)의 구체적인 동작은 도 1에서 설명된 MSB 부호화부(103)와 동일하다.
그리고, 스케일링 과정에서 발생된 잔여 비트인 하위 비트는 LSB 부호화부(304)를 통해 부호화될 수 있다. LSB 부호화부(304)의 구체적인 동작은 도 1에서 설명된 LSB 부호화부(105)와 동일하다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 복호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 4를 참고하면, 복호화 장치(400)는 스케일링 정보 추정부(401), MSB 복호화부(402) 및 LSB 복호화부(403)를 포함할 수 있다. 도 4에서 복호화 장치(400)는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화할 수 있다.
스케일링 정보 추정부(401)는 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다. 스케일링 정보 추정부(401)의 구체적인 동작은 도 3의 스케일링 정보 추정부(301)와 동일하다. 추정된 초기 스케일링 정보는 상위 비트의 심볼을 스케일링하는 데 사용될 수 있다.
예를 들어, 초기 스케일링 정보가 1로 추정되면 복호화된 상위 비트의 심볼은 1만큼 스케일링된다. 초기 스케일링 정보는 부호화 장치(300) 및 복호화 장치(400) 간의 약속에 의해 결정되는 값이다.
MSB 복호화부(402)는 상위 비트의 심볼을 복호화할 수 있다. MSB 복호화부(402)는 도 2의 MSB 복호화부(201)와 동일하게 동작한다. 복호화된 상위 비트의 심볼은 탈출 코드의 복호화 횟수만큼 스케일링된다.
LSB 복호화부(403)는 하위 비트의 심볼을 복호화할 수 있다. LSB 복호화부(403)는 도 2의 LSB 복호화부(204)와 동일하게 동작한다. 그러면, 스케일링된 상위 비트의 심볼에 하위 비트의 심볼이 추가되어 최종적으로 복호화된 주파수 스펙트럼 계수가 복원된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 계수로 구성된 벡터를 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 주파수 인덱스(frequency index)와 비트 깊이(bit-depth)에 따른 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)가 도시되어 있다. 이 때, 상위 비트는 부호 정보를 포함하는 비트를 의미할 수 있다.
도 5를 살펴보면, 상위 비트와 하위 비트는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수가 주파수 인덱스에 따라 하나 이상의 단위로 그룹화되어 벡터를 구성할 수 있다. 각각의 단위가 심볼을 구성하며, 상위 비트와 하위 비트는 심볼 단위로 코딩될 수 있다. 그리고, 도 5에서 하위 비트의 깊이 N은 레벨을 의미하며, 상위 비트의 스케일링 횟수에 따라 조절된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 컨텍스트 모드와 관련된 주변 심볼을 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상위 비트의 심볼(604)을 부호화하기 위해 상위 비트의 심볼(604) 주변에 위치한 주변 심볼들(601, 602, 603, 605)이 활용될 수 있다. 이 때, 주변 심볼(601, 603, 605)은 상위 비트의 심볼(604)의 이전 프레임에 대응하는 심볼로서, 이미 부호화된 심볼을 의미한다. 그리고, 주변 심볼(602)은 상위 비트의 심볼(604)의 현재 프레임의 이전 주파수 영역에 대응하는 심볼로서, 이미 부호화된 심볼을 의미한다.
이와 같은 주변 심볼들(601, 602, 603, 605)은 컨텍스트를 구성하여 상위 비트의 심볼(604)을 부호화할 때 사용된다. 구체적으로, 주변 심볼들(601, 602, 603, 605)은 상대적인 위치에 따라 컨텍스트 모드로 설정된다. 그리고, 컨텍스트 모드에 대응하는 주변 심볼들을 기반으로 초기 스케일링 정보에 사용할 심볼을 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 상위 비트의 심볼을 재배치하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, 양자화된 주파수 스펙트럼 계수는 2개의 심볼로 구성됨을 알 수 있다. 즉, 벡터는 2개의 양자화된 주파수 스펙트럼 계수로 구성된 것을 의미한다. 다만, 본 발명은 2개의 심볼에 한정되지 않고, 2개 이상의 심볼에 동일하게 적용될 수 있다.
만약, 첫 번째 심볼은 x로 설정되고, 두 번째 심볼을 y로 설정되며, x,y의 절대값이 4이하인 경우를 가정한다. 그러면, 벡터의 종류는 탈출 코드를 포함하여 총 26가지(5*5+1)로 표현된다. 본 발명의 일실시예에 따른 재배치부(102)는 상위 비트의 심볼을 재배치할 수 있다. 구체적으로, 재배치부(102)는 상위 비트의 심볼을 값이 증가하는 순서로 재배치할 수 있다.
도 7을 참고하면, 상위 비트의 심볼이 (3,1)인 경우, 즉, 상위 비트의 심볼이 값이 감소하는 순서로 배치되어 있는 경우, 재배치부(102)는 상위 비트의 심볼을 (1,3)으로 재배치할 수 있다. 만약, 상위 비트의 심볼이 값이 증가하는 순서로 배치되어 있거나, 동일한 값을 가지는 경우 재배치부(102)는 상위 비트의 심볼을 재배치할 필요가 없다.
이 경우, 상위 비트의 심볼이 증가하는 순서로 배치되어 있는 경우, 순서 정보는 0으로 설정되고, 상위 비트의 심볼이 감소하는 순서로 배치되어 있는 경우, 순서 정보는 1로 설정될 수 있다. 순서 정보도 상위 비트의 심볼과 마찬가지로 부호화될 수 있다. 재배치 과정을 통해 부호화 대상이 되는 상위 비트의 심볼은 (0,0), (0,1), (0,2), (0,3), (0,4), (1,1), (1, 2), (1,3), (1,4), (2,2), (2,3), (2,4), (3,3), (3,4), (4,4)로 구성된다. 결국, 25개의 상위 비트의 심볼을 모두 부호화하지 않고도, 순서 정보와 15가지의 상위 비트의 심볼을 부호화함으로써 동일한 결과를 도출할 수 있다. 다시 말해서, 상위 비트의 심볼의 구성 방식을 변경함으로써 코딩한 결과를 저장하기 위한 메모리를 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 방법의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치(100)는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화할 수 있다.
부호화 장치(100)는 탈출 코드를 부호화할 수 있다(S801). 부호화 장치(100)는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수의 값이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 메모리의 제약을 고려하여 양자화된 주파수 스펙트럼 계수의 값을 상기 범위 내에 포함될 수 있도록 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 스케일링할 수 있다. 이 때, 탈출 코드는 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 스케일링 했는 지 여부를 나타내는 정보를 의미한다. 특히, 스케일링 대상은 양자화된 주파수 스펙트럼 계수에서 상위 비트이다.
부호화 장치(100)는 상위 비트의 심볼을 재배치할 수 있다(S802). 구체적으로, 부호화 장치(100)는 상위 비트의 심볼을 심볼의 값이 증가하는 순서로 재배치할 수 있다. 그러면, 부호화해야 할 상위 비트의 심볼이 줄어들기 때문에 코딩 효율이 향상될 수 있다.
부호화 장치(100)는 재배치된 상위 비트의 심볼을 산술 부호화할 수 있다(S803). 일례로, 부호화 장치(100)는 부호화하고자 하는 상위 비트의 현재 심볼을 중심으로 이전 프레임 또는 현재 프레임의 이전 주파수 영역에 대응하는 주변 심볼을 컨텍스트로 사용하여 현재 심볼에 대해 컨텍스트 기반의 부호화를 수행할 수 있다. 그러면, 부호화 장치(100)는 컨텍스트에 대응하는 복수의 확률 모델 중 1개를 선택하여 상위 비트의 심볼을 부호화할 수 있다.
부호화 장치(100)는 상위 비트의 심볼 간 순서 정보를 부호화할 수 있다(S804). 일례로, 순서 정보 부호화부(104)는 상위 비트의 심볼의 값이 서로 다른 경우 심볼 간 순서 정보를 부호화할 수 있다. 즉, 상위 비트의 심볼 값이 동일한 경우 심볼 간 순서 정보가 부호화될 필요가 없다. 순서 정보도 상위 비트의 심볼을 부호화하는 방식과 동일하게 부호화될 수 있다.
탈출 코드를 통해 스케일링된 이후 잔여 비트가 발생할 수 있다. 그러면, 부호화 장치(100)는 잔여 비트인 하위 비트의 심볼을 부호화할 수 있다(S805).
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 방법의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
복호화 장치(200)는 산술 복호화를 통해 탈출 코드인지 또는 상위 비트의 심볼인지 여부를 판별하는 복호화를 수행할 수 있다(S901).
탈출 코드와 상위 비트의 심볼이 동일한 레벨의 심볼로 구성된 경우, 복호화 장치(200)는 복호화하고자 하는 상위 비트의 현재 심볼을 중심으로 이전 프레임 또는 현재 프레임의 이전 주파수 영역에 대응하는 주변 심볼을 컨텍스트로 사용하여 현재 심볼에 대해 컨텍스트 기반의 복호화를 수행할 수 있다.
반대로, 탈출 코드와 상위 비트의 심볼이 다른 레벨의 심볼로 구성된 경우, 복호화 장치(200)는 탈출 코드를 복호화하고, 탈출 코드를 복호화한 횟수만큼 상위 비트의 심볼을 스케일링할 수 있다. 그러면, MSB 복호화부(201)는 스케일링된 상위 비트의 심볼을 복호화할 수 있다.
복호화 장치(200)는 상위 비트의 심볼에 기초하여 심볼 간 순서 정보를 복호화할 수 있다(S902). 이 때, 복호화 장치(200)는 상위 비트의 심볼이 서로 다른 경우에 심볼 간 순서 정보를 복호화할 수 있다.
복호화 장치(200)는 복호화된 순서 정보에 기초하여 상위 비트의 심볼을 정렬할 수 있다(S903). 탈출 코드의 복호화 횟수만큼 상위 비트의 심볼이 스케일링되면, 복호화 장치(200)는 하위 비트의 심볼을 복호화한 후(S904) 스케일링된 상위 비트의 심볼에 추가할 수 있다. 그러면, 최종적인 주파수 스펙트럼 계수가 복원될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 부호화 방법의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
부호화 장치(300)는 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다(S1001).
일례로, 부호화 장치(300)는 현재 부호화하고자 하는 상위 비트의 심볼을 중심으로 주변에 위치한 심볼의 상대적인 위치 정보인 컨텍스트 모드를 이용하여 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다. 이 때, 주변에 위치한 심볼은 현재 부호화하고자 하는 상위 비트의 심볼에 대응하는 현재 프레임을 중심으로 이전 프레임 또는 현재 프레임의 이전 주파수 영역에 대응하는 심볼일 수 있다.
일례로, 부호화 장치(300)는 컨텍스트 모드를 통해 결정된 주변에 위치한 심볼의 크기에 기초하여 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다. 구체적으로, 스케일링 정보 추정부(301)는 컨텍스트 모드를 기초로 초기 스케일링 정보를 추정할 스펙트럼 계수를 결정하고, 결정된 스펙트럼 계수의 크기에 기초하여 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다.
부호화 장치(300)는 초기 스케일링 정보에 따라 스케일링된 주파수 스펙트럼 계수가 상위 비트의 심볼이 미리 설정된 범위를 벗어나는 지 여부를 판단하여 탈출 코드를 부호화할 수 있다(S1002). 그러면, 주파수 스펙트럼 계수는 탈출 코드의 부호화 횟수만큼 스케일링된다.
부호화 장치(300)는 스케일링된 상위 비트의 심볼을 부호화할 수 있다(S1003). 그리고, 부호화 장치(300)는 스케일링 과정에서 발생된 잔여 비트인 하위 비트를 부호화할 수 있다(S1004).
도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 복호화 방법의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
복호화 장치(400)는 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다(S1101). 추정된 초기 스케일링 정보는 상위 비트의 심볼을 스케일링하는 데 사용될 수 있다. 일례로, 복호화 장치(400)는 현재 부호화하고자 하는 상위 비트의 심볼을 중심으로 주변에 위치한 심볼의 상대적인 위치 정보인 컨텍스트 모드를 이용하여 초기 스케일링 정보를 추정할 수 있다.
복호화 장치(400)는 상위 비트의 심볼을 복호화할 수 있다(S1102). 복호화된 상위 비트의 심볼은 탈출 코드의 복호화 횟수만큼 스케일링된다.
복호화 장치(400)는 하위 비트의 심볼을 복호화할 수 있다(S1103). 그러면, 스케일링된 상위 비트의 심볼에 하위 비트의 심볼이 추가되어 최종적으로 복호화된 주파수 스펙트럼 계수가 복원된다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 부호화 장치 101: 탈출코드 부호화부
102: 재배치부 103: MSB 부호화부
104: 순서 정보 부호화부 105: LSB 부호화부

Claims (21)

  1. 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화하는 부호화 장치에 있어서,
    상기 상위 비트의 심볼을 재배치하는 재배치부; 및
    상기 상위 비트의 심볼 간 순서 정보를 부호화하는 순서 정보 부호화부
    를 포함하고,
    상기 순서 정보 부호화부는,
    상기 상위 비트의 심볼의 값이 서로 다른 경우 심볼 간 순서 정보를 부호화하는 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재배치부는,
    상기 상위 비트의 심볼을 값이 증가하는 순서로 재배치하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화하는 복호화 장치에 있어서,
    부호화된 상위 비트의 심볼을 복호화하는 MSB 복호화부;
    상기 복호화된 상위 비트의 심볼에 기초하여 심볼 간 순서 정보를 복호화하는 순서 정보 복호화부; 및
    상기 순서 정보에 기초하여 상기 상위 비트의 심볼을 정렬하는 정렬부
    를 포함하고,
    상기 순서 정보 복호화부는,
    상기 복호화된 상위 비트의 심볼이 서로 다른 경우, 심볼 간 순서 정보를 복호화하는 복호화 장치.
  6. 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화하는 부호화 장치에 있어서,
    상기 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정하는 스케일링 정보 추정부
    를 포함하는 부호화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스케일링 정보 추정부는,
    현재 부호화하고자 하는 상기 상위 비트의 심볼을 중심으로 주변에 위치한 심볼의 상대적인 위치 정보인 컨텍스트 모드를 이용하여 초기 스케일링 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스케일링 정보 추정부는,
    상기 컨텍스트 모드를 통해 결정된 주변에 위치한 심볼의 크기에 기초하여 초기 스케일링 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  9. 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화하는 복호화 장치에 있어서,
    상기 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정하는 스케일링 정보 추정부
    를 포함하는 복호화 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스케일링 정보 추정부는,
    현재 복호화하고자 하는 상기 상위 비트의 심볼을 중심으로 주변에 위치한 심볼의 상대적인 위치 정보인 컨텍스트 모드를 이용하여 초기 스케일링 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스케일링 정보 추정부는,
    상기 컨텍스트 모드를 통해 결정된 주변에 위치한 심볼의 크기에 기초하여 초기 스케일링 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
  12. 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화하는 부호화 방법에 있어서,
    상기 상위 비트의 심볼을 값이 증가하는 순서로 재배치하는 단계; 및
    상기 상위 비트의 심볼의 값이 서로 다른 경우 심볼 간 순서 정보를 부호화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 순서 정보를 부호화하는 단계는,
    상기 상위 비트의 심볼의 값이 서로 다른 경우 심볼 간 순서 정보를 부호화하는 부호화 방법.
  13. 삭제
  14. 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화하는 복호화 방법에 있어서,
    부호화된 상위 비트의 심볼을 복호화하는 단계;
    상기 복호화된 상위 비트의 심볼에 기초하여 심볼 간 순서 정보를 복호화하는 단계; 및
    상기 순서 정보에 기초하여 상기 상위 비트의 심볼을 정렬하는 단계
    를 포함하고,
    상기 심볼 간 순서 정보를 복호화하는 단계는,
    상기 복호화된 상위 비트의 심볼이 서로 다른 경우, 심볼 간 순서 정보를 복호화하는 복호화 방법.
  15. 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 부호화하는 부호화 방법에 있어서,
    상기 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정하는 단계
    를 포함하는 부호화 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 초기 스케일링 정보를 추정하는 단계는,
    현재 부호화하고자 하는 상기 상위 비트의 심볼을 중심으로 주변에 위치한 심볼의 상대적인 위치 정보인 컨텍스트 모드를 이용하여 초기 스케일링 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 초기 스케일링 정보를 추정하는 단계는,
    상기 컨텍스트 모드를 통해 결정된 주변에 위치한 심볼의 크기에 기초하여 초기 스케일링 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  18. 양자화된 주파수 스펙트럼 계수를 1개 이상의 복수 개로 튜플을 구성하여 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리하여 복호화하는 복호화 방법에 있어서,
    상기 상위 비트의 심볼과 관련된 초기 스케일링 정보를 추정하는 단계
    를 포함하는 복호화 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 초기 스케일링 정보를 추정하는 단계는,
    현재 복호화하고자 하는 상기 상위 비트의 심볼을 중심으로 주변에 위치한 심볼의 상대적인 위치 정보인 컨텍스트 모드를 이용하여 초기 스케일링 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 초기 스케일링 정보를 추정하는 단계는,
    상기 컨텍스트 모드를 통해 결정된 주변에 위치한 심볼의 크기에 기초하여 초기 스케일링 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  21. 제12항 및 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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