KR19980072836A - 엠펙 오디오의 스케일팩터 구성방법 및 그에 따른 디코딩방법 - Google Patents

엠펙 오디오의 스케일팩터 구성방법 및 그에 따른 디코딩방법

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:엠펙 오디오에서 정의된 스케일팩터 디코딩에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:엠펙 오디오 디코더에 있어서 스케일팩터가 저장되는 메모리의 손실을 방지하기 위한 스케일팩터 구성방법 및 그에 따른 스케일팩터 디코딩방법을 제공함에 있다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지:국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 스케일팩터중 다수개의 스케일팩터(sf[i])가 저장되어 있는 제1메모리와, 상기 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 인덱스(i)와 그에 대응하는 스케일팩터를 2진값으로 표현한 테이블이 저장되어 있는 제2메모리를 구비하는 엠펙 오디오 디코더에 있어서, 엠펙 오디오 스트림으로부터 추출된 인덱스(i)정보에 대응되는 스케일팩터 2진값을 상기 제2메모리로부터 독출하고, 상기 독출된 2진값중 지정된 위치의 비트값에 따라 상기 제1메모리에 저장된 다수개의 스케일팩터(sf[i])중 하나를 선택출력하는 과정과, 상기 선택출력된 스케일팩터(sf[i])를 상기 지정된 위치의 비트값을 제외한 2진값에 따라 쉬프트연산하여 스케일팩터를 디코딩함을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도:엠펙 오디오에서 정의된 스케일팩터 구성 및 디코딩에 사용할 수 있다.

Description

엠펙 오디오의 스케일팩터 구성방법 및 그에 따른 디코딩방법
본 발명은 엠펙(Moving Picture Experts Group:MPEG) 오디오 디코더에 관한 것으로, 특히 엠펙 오디오에 정의된 스케일팩터(scalefactor)의 저장용량을 최소화하기 위한 스케일팩터 구성방법 및 디코딩방법에 관한 것이다.
엠펙 오디오는 고품질, 고능률 스테레오 부호화를 위한 ISO/IEC의 표준방식이다. 즉, ISO/IEC SC 29/WG 11에 설치된 엠펙내에서 동영상부호화와 병행하여 표준화되었다. 엠펙 오디오는 통칭이고, 정식표준번호는 ISO/IEC IS 11172-3(엠퍽-1 오디오)인데 1992년에 국제표준이 되었다. 압축에는 32밴드에 기초한 서브밴드 코딩(대역분할부호화)과 변형이산 여현변환(Modified Discrete Cosine Transform: MDCT)을 사용하는데, 청각심리적 특성을 이용해서 고능률의 압축이 실현되고 있다. 이러한 기술에 의해 엠펙 오디오는 종래의 압축부호화방식에 비해 뛰어난 음질을 실현하게 되었다. 그리고 엠펙 오디오는 엠펙 비디오와 조합됨으로서 고능률의 멀티미디어 정보압축을 실현할 수 있는데, 예를 들어 약 1.5Mbps의 CD를 사용하여 PCM 오디오 대신 압축된 오디오와 비디오신호를 기록하는 것이 가능하게 되었다. 이 경우에도 엠펙 오디오의 뛰어난 성능에 의해 비압축의 CD-DA(디지털 오디오)에 견주어 음질이 거의 떨어지지 않는다.
한편 엠펙 비디오나 엠펙 오디오의 부호화된 비트열, 그리고 그 밖의 비트열을 묶어 실제응용에 적용하는 경우, 동기를 포함하는 통합된 하나의 비트열로 만들어 그 비트열을 저장 미디어나 네트워크 등이 갖는 고유한 물리포맷이나 프로토콜에 적합한 형식으로 만들 필요가 있고, 응용에 따라서는 어떤 보조데이터를 부가하여 사용할 수도 있다. 이와 같이 비디오, 오디오데이터의 동기를 맞추면서 다중화하는 것이 엠펙시스템의 역할이다. 이하 도 1을 참조하여 엠펙 시스템에서의 부호화 및 복호화까지의 일련의 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 엠펙 시스템의 기본적기능을 설명하기 위한 엠펙 시스템 구성도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 우선 비디오 카메라(10), 마이크(12)와 같은 비디오 소재 및 오디오 소재를 통해 입력된 아나로그형태의 비디오/오디오 신호는 각각 비디오 인코더(14)와 오디오 인코더(16)에서 개별적으로 부호화된다. 다중화부(MUX)(18)에서는 부호화된 각각의 비트열을 전송매체(예를들면 디스크와 같은 기록매체, 케이블, 전파등)의 포맷에 적합하게 다중화를 수행하여 전송 또는 기록한다. 수신된 다중 비트열은 분리부(DMUX)(22)에서 비디오, 오디오 등의 개별 비트열로 분리되어 각각의 디코더로 전송되며, 비디오 디코더(24) 및 오디오 디코더(26)에서는 전송된 개별 비트열을 각각 복호화해서 모니터(28), 스피커(30)와 같은 출력장치를 통해 외부로 출력한다. 이하 도 2를 참조하여 오디오 디코더(26)의 기능을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1중 엠펙 오디오 디코더(26)의 기능블럭도를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 압축된 비트스트림은 디-프레이밍부(De-Framing)(32)에서 포맷팅데이타 프레임을 디코딩하기 위하여 분리되고, 역양자화부(4)에서 역양자화 맵핑하는 수식으로 역양자화되며, 재구성부(Reconstrution)(36)에서 재구성된다. 이후 재구성된 비트스트림은 서브밴드합성필터(Subband Synthesis Filter)(38)에서 합성되어 오디오신호로 출력된다. 한편 상기 역양자화동작의 마지막 단계에서는 엠펙 오디오스트림으로부터 스케일팩터(scalefactor)를 얻기 위한 정보가 추출된다. 상기 스케일팩터를 얻기 위한 정보는 인덱스를 찾기 위한 정보로서 6비트로 구성되며 상기 인덱스는 도 3의 테이블에 도시된 바와 같이 하나의 스케일팩터가 대응되어 있다. 즉, 상기 역양자화동작의 마지막 단계에서는 엠펙오디오 스트림으로부터 추출된 인덱스비트에 대응되는 스케일팩터를 도 3에 도시된 테이블로부터 구하여 이를 서브밴드샘플에 곱하여 스케일링동작을 수행한다. 통상 엠펙 오디오에 정의된 스케일링 동작을 수행하기 위해서는 스케일팩터 테이블을 저장한 메모리를 디코더(26) 내부에 갖고 있어야 한다. 그러나 종래 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3의 스케일팩터들은 그 양이 방대하여 메모리의 손실을 가져오는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 엠펙 오디오 디코더에 있어서 스케일팩터가 저장되는 메모리의 손실을 방지하기 위한 스케일팩터 구성방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스케일팩터가 저장되는 메모리의 손실을 방지하기 위해 새로이 구성된 스케일팩터를 디코딩할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 스케일팩터중 다수개의 스케일팩터(sf[i])가 저장되어 있는 제1메모리와, 상기 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 인덱스(i)와 그에 대응하는 스케일팩터를 2진값으로 표현한 테이블이 저장되어 있는 제2메모리를 구비하는 엠펙 오디오 디코더에 있어서, 엠펙 오디오 스트림으로부터 추출된 인덱스(i)정보에 대응되는 스케일팩터 2진값을 상기 제2메모리로부터 독출하고, 상기 독출된 2진값중 지정된 위치의 비트값에 따라 상기 제1메모리에 저장된 다수개의 스케일팩터(sf[i])중 하나를 선택출력하는 과정과, 상기 선택출력된 스케일팩터(sf[i])를 상기 지정된 위치의 비트값을 제외한 2진값에 따라 쉬프트연산하여 스케일팩터를 디코딩함을 특징으로 한다.
도 1은 엠펙 시스템의 기본적기능을 설명하기 위한 엠펙 시스템 구성도.
도 2는 도 1중 엠펙 오디오 디코더(26)의 기능블럭도.
도 3은 종래 엠펙 오디오 디코더(26)에서 채용되고 있는 스케일팩터 테이블 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인덱스 분해 테이블 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 바이너리(binary) 테이블 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 바이너리 테이블을 이용하여 스케일팩터를 디코딩하기 위한 장치의 구성도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 동작을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인덱스 분해 테이블 구성도를 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 바이너리(binary) 테이블 구성도를, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 바이너리 테이블을 이용하여 스케일팩터를 디코딩하기 위한 장치의 구성도를 각각 도시한 것이다.
우선 도 3에 도시된 스케일팩터 테이블의 구성을 살펴보면, 상기 테이블은 인덱스와 그에 대응하는 스케일팩터로 구성되어 있다. 상기 테이블에서 인덱스는 6비트정보로 표현할 수 있는 값으로 63개가 정의되어 있다. 그러나 테이블 구성에서 보면 스케일팩터들간에는 하기 수학식 1과 같은 일정한 규칙성이 있다.
즉, 스케일팩터는 인텍스가 증가함에 따라 감소하게 되는데 이때의 인덱스를 i라하고, i를 3으로 나눈 몫과 나머지로 표현하면 하기 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
따라서 임의의 스케일팩터 sf[i]는 하기 수학식 3과 같이 표현된다.
상기 수학식 3은 다음과 같은 의미를 갖는다. 즉 도 3에 도시된 테이블에 의한 스케일팩터 디코딩을 구현하는데 있어서 63개의 고유한 값을 갖는 스케일팩터가 아닌 3개의 고유한 스케일팩터와의 나눗셈 연산으로 구현이 가능하게 되며, 여기서 나눗셈연산은 2진시스템에서 시프트동작으로 간단히 구현할 수 있다는 것이다. 이하 상술한 특성을 이용하여 본 발명의 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선 0∼62까지의 인덱스를 3으로 나눈 몫과 나머지로 분해하면 도 4에 도시된 바와 같이 간단한 테이블로 표현할 수 있다. 도 4에서 몫은 0∼20까지의 값을 가지며, 나머지는 0, 1, 2의 값을 갖는다. 따라서 몫을 5비트, 나머지를 2비트로 할당하면 도 5에 도시된 바와 같은 2진테이블을 구성할 수 있다. 이하 상기 2진테이블을 이용하여 스케일팩터를 구하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
우선 도 6에서 제1메모리(42)(ROM을 사용)에는 도 3에 도시된 테이블의 인덱스 0, 1, 2에 대응되는 스케일팩터를 저장한다. 저장된 각각의 스케일팩터는 MUX(44)로 입력되는 2비트 나머지정보에 의해 쉬프터(46)로 선택출력된다. 제2메모리(40)(ROM을 사용)에는 도 5에 도시된 2진테이블을 저장한다. 이때 2진테이블을 구성하는 7비트 2진값은 엠펙 오디오스트림으로부터 추출된 6비트 인덱스정보에 따라 선택출력된다. 상기 7비트 2진값을 선택출력하는 방법은 제어부의 제어하에 소프트웨어적으로 선택출력될 수 있으며 하드웨어적으로도 선택출력될 수 있다. 상기 제2메모리(40)로부터 출력되는 7비트의 2진값중 나머지를 표시하는 하위 2비트는 MUX(44)로 출력되며 몫을 표시하는 상위 5비트는 쉬프터(46)로 출력된다. 즉, 상기 하위 2비트정보에 의해 제1메모리(42)에 저장된 스케일팩터(sf[0],sf[1],sf[2])중 하나가 쉬프터(46)로 출력되면 상기 쉬프터(46)에서는 입력되는 몫만큼 상기 스케일팩터를 쉬프트 레프트(shift left)하여 원하는 스케일팩터를 얻을 수 있게 된다. 예를들면 제2메모리(40)로 입력되는 6비트정보가 인덱스 5를 나타낸다고 가정했을 경우 상기 제2메모리(40)에서는 110의 7비트 2진값이 출력된다. 그중 하위 2비트정보 10은 MUX(44)로 출력됨으로서 스케일팩터 sf[2](=1.25992104989487)가 쉬프터(46)로 출력된다. 그리고 상위 5비트정보 1가 쉬프터(46)로 입력됨에 따라 상기 sf[2]에 해당하는 스케일팩터가로 나눗셈연산되어 0.62996052494744의 스케일팩터가 얻어진다. 상기 스케일팩터 0.62996052494744는 sf[5]와 동일한 값을 갖는 값이다. 따라서 본 발명은 엠펙 오디오에 정의된 스케일링 동작을 수행하기 위해 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 스케일팩터를 7비트 2진값만으로 구성할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 스케일팩터를 7비트 2진값만으로 구성할 수 있기 때문에 스케일팩터 테이블을 저장하는 메모리의 손실을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한 각 인덱스에 대응되는 스케일팩터를 하드웨어적 구성은 물론 소프트웨어적으로도 구현할 수 있어 엠펙 오디오 디코더의 유연성을 제공할 수 있는 장점도 있다.

Claims (5)

  1. 엠펙 오디오 디코더에 있어서, 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 인덱스(i)와 그에 대응하는 스케일팩터중 하기 수학식에 의해 상기 스케일팩터를 2진값으로 변환하여 스케일팩터(sf[i])와 인덱스(i)를 테이블화함을 특징으로 하는 스케일팩터 구성방법.
    , (k=0∼2, j=0∼20)
  2. 제1항에 있어서, 상기 2진값으로 변환된 스케일팩터는 7비트 2진값으로 표현되고 그중 하위 2비트는 상기 인덱스를 3으로 나눈 나머지를, 상위 5비트는 상기 인덱스를 3으로 나눈 몫을 각각 나타냄을 특징으로 하는 스케일팩터 구성방법.
  3. 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 스케일팩터중 다수개의 스케일팩터(sf[i])가 저장되어 있는 제1메모리와, 상기 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 인덱스(i)와 그에 대응하는 스케일팩터를 2진값으로 표현한 테이블이 저장되어 있는 제2메모리를 구비하는 엠펙 오디오 디코더에 있어서, 엠펙 오디오 스트림으로부터 추출된 인덱스(i)정보에 대응되는 스케일팩터 2진값을 상기 제2메모리로부터 독출하고, 상기 독출된 2진값중 지정된 위치의 비트값에 따라 상기 제1메모리에 저장된 다수개의 스케일팩터(sf[i])중 하나를 선택출력하는 과정과, 상기 선택출력된 스케일팩터(sf[i])를 상기 지정된 위치의 비트값을 제외한 2진값에 따라 쉬프트연산하여 스케일팩터를 디코딩함을 특징으로 하는 스케일팩터 디코딩방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1메모리에는 국제표준방식인 ISO/IEC 11172-3에서 규정하고 있는 스케일팩터(sf[i])중 sf[0], sf[1], sf[2]가 저장됨을 특징으로 하는 스케일팩터 디코딩방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 2진값으로 표현된 스케일팩터는 7비트로 구성되고 구성되고 그중 하위 2비트는 상기 인덱스를 3으로 나눈 나머지를, 상위 5비트는 상기 인덱스를 3으로 나눈 몫을 각각 나타냄을 특징으로 하는 스케일팩터 디코딩방법.
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