KR19980043493A - Scalable Multichannel ADPCM Transcoder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음성 신호를 압축 및 복원하는 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation : 적응 차분 펄스 부호 변조) 트랜스 코더(Trans Coder)에 관한 것으로, 특히 음량 조절과 μ-법칙(law)과 A-법칙(law) 음성 신호의 상호 호환을 가능하도록 하면서 다채널 서비스시 확장이 용이하도록 한 CCITT(Consultative Committee for International Telegraphy and Telephony : 국제 전신 전화 자문 위원회) 권고에 따라 구현된 확장가능한 다채널 ADPCM 트랜스 코더에 관한 것이다.The present invention relates to an adaptive differential pulse code modulation (ADPCM) trans coder for compressing and reconstructing a speech signal, and in particular, volume control, μ-law and A-law. A scalable multichannel ADPCM transcoder implemented in accordance with the Recommendation of the Consultative Committee for International Telegraphy and Telephony (CCITT) to enable interoperability of voice signals and to facilitate expansion in multichannel services. .
본 발명의 목적은 TI(Texas Instruments)사의 TMS320C32 DSP(Digital Signal Processor)를 이용하여 다채널 접속을 가능하도록 하면서 음량 조절도 동시에 가능하도록 하고, 또한 μ-법칙과 A-법칙의 상호 호환이 가능하도록 하는 ADPCM 트랜스 코더를 제공함으로써 음성 신호의 환경에 제약을 받지 않도록 하면서 다채널 서비스 확장이 용이하도록 하는 것이다.An object of the present invention is to enable simultaneous adjustment of the volume while enabling multi-channel connection using TMS320C32 DSP (Digas Instruments) of TI (Texas Instruments), and to enable mutual compatibility of μ-law and A-law. By providing an ADPCM transcoder, the multi-channel service can be easily extended without being restricted by the environment of the voice signal.
이에 따라, 음성 신호를 압축 복원하는 여러 분야, 즉 예를 들면 음성 메세지 장치나 음성 인식 장치 등에 다채널 서비스로서 용이하게 적용 가능하고, 특히 μ-법칙, A-법칙 호환을 가지기에 환경에 따른 제약이 없으며, 음량 조절기를 가지고 있어 서비스 중 사용자나 시스템의 요구에 따라 서비스 음성의 음량을 자유자재로 변화시킬 수 있게 된다.Accordingly, it can be easily applied as a multi-channel service in various fields of compressing and decompressing a voice signal, for example, a voice message device or a voice recognition device, and in particular, it is compatible with the μ-law and A-law, so that it is restricted by the environment. There is no volume control, and the volume of the service voice can be changed freely according to the user's or system's request.
Description
본 발명은 음성 신호를 압축 및 복원하는 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation : 적응 차분 펄스 부호 변조) 트랜스 코더(Trans Coder)에 관한 것으로, 특히 음량 조절과 μ-법칙(law)과 A-법칙(law) 음성 신호의 상호 호환을 가능하도록 하면서 다채널 서비스시 확장이 용이하도록 한 CCITT(Consultative Committee for International Telegraphy and Telephony : 국제 전신 전화 자문 위원회) 권고에 따라 구현된 확장가능한 다채널 ADPCM 트랜스 코더에 관한 것이다.The present invention relates to an adaptive differential pulse code modulation (ADPCM) trans coder for compressing and reconstructing a speech signal, and in particular, volume control, μ-law and A-law. A scalable multichannel ADPCM transcoder implemented in accordance with the Recommendation of the Consultative Committee for International Telegraphy and Telephony (CCITT) to enable interoperability of voice signals and to facilitate expansion in multichannel services. .
일반적인 ADPCM 트랜스 코더는 도 1에 도시한 바와 같이, 64Kbps μ-법칙 PCM 데이타를 32Kbps ADPCM 전용 칩(1)을 통해서 ADPCM으로 압축하고, ADPCM을 32Kbps ADPCM 전용 칩(1)을 통해서 64Kbps μ-법칙 PCM 데이타로 복원을 한 후 음량 조절기(2)를 통해 적절한 크기의 64Kbps μ-법칙 PCM으로 변환하도록 구성된다.A typical ADPCM transcoder compresses 64 Kbps μ-law PCM data into ADPCM via a 32 Kbps ADPCM dedicated chip (1) and 64 Kbps μ-law PCM through a 32 Kbps ADPCM dedicated chip (1), as shown in FIG. After restoration to the data, it is configured to convert to an appropriate size 64 Kbps μ-law PCM via volume control (2).
여기서, 상기 32Kbps ADPCM 전용 칩(1)은 표준전화대역(4㎑)의 신호를 PCM의 절반인 정보량으로 부호화 하는 칩으로, CCITT에서 국제표준으로 권고화가 이루어지고 있다. 이는 양자화에 대해 선형 양자화를 사용하고 있고 스탭 크기에 관해서 적응 제어가 행해지고 있다. 적응에 관해서는 음성신호와 데이타 신호에 대해 다른 응답을 할 수 있는 메카니즘으로 되어 있다.Here, the 32 Kbps ADPCM dedicated chip 1 is a chip that encodes a signal of a standard telephone band (4 kHz) with an amount of information that is half of the PCM, and is recommended as an international standard in the CCITT. This uses linear quantization for quantization and adaptive control is performed with respect to the step size. Regarding the adaptation, a mechanism capable of giving different responses to voice signals and data signals is employed.
이에 상기 32Kbps ADPCM 전용 칩(1)에 의해서는 한 채널에 대한 음성 신호만이 압축 부호화된다.Accordingly, only the audio signal of one channel is compressed and coded by the 32 Kbps ADPCM dedicated chip 1.
즉, 다채널 구현시에는 채널의 개수 만큼의 32Kbps ADPCM 전용 칩(1)과 음량 조절기(2)가 필요하게 되는 것이다.That is, in the multi-channel implementation, 32Kbps ADPCM dedicated chip 1 and volume controller 2 as many as the number of channels are required.
그리고, 상기 32Kbps ADPCM 전용 칩(1)은 한 종류의 음성 신호, 즉 북미계의 μ-법칙의 음성 신호만을 처리하도록 되어 있기 때문에 입력되는 음성 신호도 64Kbps μ-법칙 PCM이어야 한다.In addition, since the 32 Kbps ADPCM dedicated chip 1 is configured to process only one type of voice signal, that is, a North American-based μ-law voice signal, the input voice signal must also be 64 Kbps μ-law PCM.
이에 유럽계의 A-법칙 음성 신호를 압축 부호화할 시에는 별도의 32Kbps ADPCM 전용 칩이 A-법칙에 맞게 동작할 수 있도록 하는 모드 전환 회로가 있어야 한다.Therefore, when compressing and encoding the European A-law speech signal, a mode switching circuit must be provided so that a separate 32Kbps ADPCM dedicated chip can operate according to the A-law.
따라서, 채널의 수가 많아지면 종래 ADPCM 전용 칩에 의해서는 사실상 구현이 불가능해진다.Therefore, when the number of channels increases, the implementation is virtually impossible by the conventional ADPCM dedicated chip.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 TI(Texas Instruments)사의 TMS320C32 DSP(Digital Signal Processor)를 이용하여 다채널 접속을 가능하도록 하면서 음량 조절도 동시에 가능하도록 하고, 또한 μ-법칙과 A-법칙의 상호 호환이 가능하도록 하는 ADPCM 트랜스 코더를 제공함으로써 음성 신호의 환경에 제약을 받지 않도록 하면서 다채널 서비스 확장이 용이하도록 함을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a multi-channel connection by using TI's TMS320C32 DSP (Digital Signal Processor), while simultaneously enabling volume control, and also μ- and A-laws. By providing ADPCM transcoder to enable interoperability of multi-channel services, it is aimed at facilitating multi-channel service expansion without being restricted by the environment of voice signal.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 확장가능한 다채널 ADPCM 트랜스 코더는, 음성 신호를 압축 및 복원하는 32Kbps ADPCM 트랜스 코더에 있어서, 4채널의 하이웨이를 통해 입출력되는 PCM 신호에 사용된 법칙의 종류에 따라 입력되는 64Kbps PCM 데이타를 선형 PCM 데이타로 변환시키고, 또한 선형 PCM 데이타를 64Kbps PCM 데이타로 변환시켜 출력하는 다채널 모드 전환부와; 상기 다채널 모드 전환부를 통한 선형 PCM 데이타를 32Kbps ADPCM으로 압축 부호화하는 다채널 인코더와; 압축된 32Kbps ADPCM을 선형 PCM 데이타로 복원하는 다채널 디코더와; 상기 다채널 디코더를 통해 복원된 선형 PCM 데이타의 음량을 해당 레벨에 따라 조절하여 상기 다채널 모드 전환부로 출력하는 다채널 음량 조절기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention extends the multi-channel ADPCM transcoder according to the type of law used for PCM signals input and output through four-channel highway in a 32Kbps ADPCM transcoder that compresses and decompresses a speech signal. A multi-channel mode conversion unit for converting the 64Kbps PCM data into linear PCM data, and converting the linear PCM data into 64Kbps PCM data and outputting the converted data; A multichannel encoder for compressing and encoding linear PCM data through the multichannel mode switching unit to 32 Kbps ADPCM; A multi-channel decoder for reconstructing the compressed 32 Kbps ADPCM into linear PCM data; And adjusting the volume of the linear PCM data reconstructed by the multichannel decoder according to the corresponding level, and outputting the volume to the multichannel mode switching unit.
도 1은 일반적인 1채널 ADPCM 트랜스 코더의 구성도,1 is a block diagram of a typical one-channel ADPCM transcoder,
도 2는 본 발명에 따른 다채널 ADPCM 트랜스 코더의 실시예도.2 is an embodiment of a multichannel ADPCM transcoder in accordance with the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10 : 4채널 모드 전환부 20 : 4채널 인코더10: 4-channel mode switching unit 20: 4-channel encoder
30 : 4채널 디코더 40 : 4채널 음량 조절기30: 4 channel decoder 40: 4 channel volume controller
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부 도면을 참조로 하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 다채널 ADPCM 트랜스 코더의 실시예로서, 4채널 32Kbps ADPCM 트랜스코더로 구현하였다. 이는 TI사의 TMS320C32 DSP를 4채널의 ADPCM 트랜스 코더로 프로그램하여 이루어진 것이다. 그리고, 도 2에 따른 본 발명은 도 1에서 ADPCM 전용 칩(1)을 대신하여 구성된 음량 조절과 μ-법칙, A-법칙 호환을 가지는 4채널 32Kbps ADPCM 트랜스 코더이다.Figure 2 is an embodiment of a multi-channel ADPCM transcoder according to the present invention, implemented with a four-channel 32Kbps ADPCM transcoder. This is done by programming TI's TMS320C32 DSP into a four-channel ADPCM transcoder. In addition, the present invention according to FIG. 2 is a four-channel 32 Kbps ADPCM transcoder having volume control, μ-law, and A-law compatibility configured in place of the ADPCM dedicated chip 1 in FIG. 1.
이의 구성은 4채널 모드 전환부(10)와, 4채널 인코더(20)와, 4채널 디코더(30)와, 4채널 음량 조절기(40)를 포함한다.The configuration includes a four channel mode switching unit 10, a four channel encoder 20, a four channel decoder 30, and a four channel volume controller 40.
상기 4채널 모드 전환부(10)는 4채널의 하이웨이를 통해 입출력되는 PCM 신호에 사용된 법칙의 종류에 따라 입력되는 64Kbps PCM 데이타를 선형 PCM 데이타로 변환시키고, 또한 선형 PCM 데이타를 64Kbps PCM 데이타로 변환시켜 출력하는 것으로, 64Kbps의 μ-법칙 또는 A-법칙 PCM에 대해서 상호 호환을 가지도록 하는 것이다.The four channel mode switching unit 10 converts the 64 Kbps PCM data input according to the type of law used for the PCM signal input and output through the four channel highway into linear PCM data, and converts the linear PCM data into 64 Kbps PCM data. By converting and outputting, it is mutually compatible with 64 Kbps μ-law or A-law PCM.
상기 4채널 인코더(20)는 상기 4채널 모드 전환부(10)를 통한 선형 PCM 데이타를 32Kbps ADPCM으로 압축 부호화하는 것으로, 이는 CCITT 권고안 G.721에 따른 ADPCM 압축 알고리즘을 통해 구현된다.The four channel encoder 20 compresses and encodes linear PCM data through the four channel mode switching unit 10 to 32 Kbps ADPCM, which is implemented through an ADPCM compression algorithm according to CCITT Recommendation G.721.
상기 4채널 디코더(30)는 압축된 32Kbps ADPCM을 선형 PCM 데이타로 복원하는 것으로, 이도 상기 4채널 인코더(20)와 같이 CCITT 권고안 G.721에 따른 ADPCM 복원 알고리즘을 통해 구현된다.The four-channel decoder 30 restores the compressed 32 Kbps ADPCM to linear PCM data, which is also implemented through the ADPCM reconstruction algorithm according to CCITT Recommendation G.721, like the four-channel encoder 20.
상기 4채널 음량 조절기(40)는 상기 4채널 디코더(30)를 통해 복원된 선형 PCM 데이타의 음량을 해당 레벨에 따라 조절하여 상기 4채널 모드 전환부(10)로 출력한다. 이는 사용자의 선택에 따라 그 레벨이 정해진다. 즉, 하이웨이를 통해 복원된 음성 신호를 서비스 받고 있는 사용자가 음량을 조절하면 그에 따라 선형 PCM 데이타의 음량을 조절한다는 것이다.The four-channel volume controller 40 adjusts the volume of the linear PCM data reconstructed through the four-channel decoder 30 according to the corresponding level and outputs the volume to the four-channel mode switching unit 10. This level is determined by the user's choice. That is, when the user receiving the voice signal restored through the highway adjusts the volume, the volume of the linear PCM data is adjusted accordingly.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작은 다음과 같다.Operation of the present invention having the configuration as described above is as follows.
4채널의 하이웨이를 통해 4채널 모드 전환부(10)로 입력되는 64Kbps의 μ-법칙 또는 A-법칙 PCM은 μ-법칙 또는 A-법칙 PCM에 따라 선형 PCM 데이타로 변환된다.The 64 Kbps μ-law or A-law PCM input to the 4-channel mode switching unit 10 through the 4-channel highway is converted into linear PCM data according to the μ-law or A-law PCM.
이렇게 변환된 선형 PCM 데이타는 CCITT 권고안 G.721에 따른 ADPCM 압축 알고리즘을 통해 구현된 4채널 인코더(20)를 통해 32Kbps ADPCM으로 압축되어 외부 램에 저장되거나 그 밖의 연결된 회로로 전달된다.The converted linear PCM data is compressed to 32 Kbps ADPCM through a four-channel encoder 20 implemented through the ADPCM compression algorithm according to CCITT Recommendation G.721 and stored in an external RAM or forwarded to other connected circuits.
그리고, 외부에서 입력되는 압축된 32Kbps ADPCM은 CCITT권고안 G.721에 따른 PCM 복원 알고리즘을 통해 구현된 4채널 디코더(30)를 통해 선형 PCM 데이타로 복원된다.In addition, the compressed 32Kbps ADPCM input from the outside is restored to linear PCM data through a four-channel decoder 30 implemented through a PCM decompression algorithm according to CCITT Recommendation G.721.
이렇게 복원된 선형 PCM 데이타는 4채널 음량 조절기(40)를 통해 그 레벨에 적당한 크기로 음량이 증폭 또는 감쇠된다.The reconstructed linear PCM data is amplified or attenuated to a level appropriate to the level through the four-channel volume controller 40.
이후 상기 음량 조절된 선형 PCM 데이타는 4채널 모드 전환부(10)로 전해져 64kbps μ-법칙 또는 A-법칙 PCM 데이타로 변환되어 해당하는 채널의 하이웨이로 출력된다.Thereafter, the volume-controlled linear PCM data is transmitted to the four-channel mode switching unit 10 and converted into 64 kbps μ-law or A-law PCM data and output to the channel of the corresponding channel.
이와 같이 동작하는 본 발명에 따르면, μ-법칙, A-법칙 호환을 가지는 4채널 모드 전환부(10)와 음량 조절기(40)를 DSP 내부에 포함시키게 됨으로써 별도의 구성 없이도 본 발명 만으로 μ-법칙, A-법칙 호환을 가지면서 음량 조절 기능을 갖는 32Kbps ADPCM 트랜스 코더를 구성할 수 있게 된다.According to the present invention operating as described above, by including the four-channel mode switching unit 10 and the volume controller 40 having a μ-law and A-law compatibility in the DSP, the μ-law alone without the present invention without any configuration. In addition, it is possible to configure a 32Kbps ADPCM transcoder with A-law compatibility and volume control.
또, 본 발명에 의해 다채널로의 확장이 용이하게 된다.In addition, the present invention facilitates expansion to multiple channels.
예를 들어 8채널 확장시에는 종래의 기술 장치에서는 8개의 모듈이 필요했으나, 도 2에 따른 본 발명에서는 2개의 모듈 만으로 가능하게 되는 것이다.For example, when eight channels are expanded, eight modules are required in the related art device, but in the present invention according to FIG. 2, only two modules are possible.
그리고, 본 발명은 도 2에서 예를 든 것과 같이 한 ADPCM 트랜스 코더에 4채널 접속뿐 아니라 그 이상의 채널 접속도 프로그램상 구현이 가능하며, 그 구성은 상기 도 2의 구성과 그 맥락을 같이 한다.In addition, the present invention can programmatically implement not only four channel connections but also more channel connections to one ADPCM transcoder as illustrated in FIG. 2, and the configuration is in the same context as the configuration of FIG. 2.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 음성 신호를 압축 복원하는 여러 분야, 즉 예를 들면 음성 메세지 장치나 음성 인식 장치 등에 다채널 서비스로서 용이하게 적용 가능하고, 특히 μ-법칙, A-법칙 호환을 가지기에 환경에 따른 제약이 없으며, 음량 조절기를 가지고 있어 서비스 중 사용자나 시스템의 요구에 따라 서비스 음성의 음량을 자유자재로 변화시킬 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the present invention can be easily applied as a multi-channel service to various fields, such as a voice message device or a voice recognition device, for compressing and decompressing a voice signal, and in particular, μ-law and A-law compatible. There is no restriction on the environment, and it has a volume controller so that the volume of the service voice can be changed freely according to the user's or system's request.
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