KR20000060285A - 디지탈 오디오 디코더 및 그에 따른 디코딩 방법 - Google Patents

디지탈 오디오 디코더 및 그에 따른 디코딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메모리의 효율적인 활용하는데 적당한 디지탈 오디오 디코더에 관한 것으로, 비트스트림 데이터를 불러와 디코딩하는 DSP코어부, 상기 DSP코어부의 출력 데이터를 일시 저장하는 제 1 버퍼부, 최종적으로 PCM 데이터 출력전에 상기 PCM데이터를 저장하는 제 2 버퍼부, 상기 DSP코어부가 비트스트림 데이터를 디코딩할 수 있도록 압축된 비트스트림 데이터를 저장하는 제 1 영역과 한 비트스트림에 해당하는 PCM데이터를 저장할 수 있는 용량에 상기 제 2 버퍼부의 용량 만큼을 합한 용량을 갖는 제 2 영역으로 이루어진 메모리부, 상기 메모리부에 PCM데이터의 라이트 및 리드를 위한 인터페이스를 담당하는 인터페이스부, 상기 인터페이스부를 제어하는 컨트롤부를 포함하여 구성된다.

Description

디지탈 오디오 디코더 및 그에 따른 디코딩 방법{DIGITAL AUDIO DECODER AND DECODING METHOD THEREOF}
본 발명은 디지탈 오디오 디코더에 관한 것으로 특히, 디에스피(DSP)를 내장한 디지탈 오디오 디코더에서 현재의 프레임 데이터 저장영역과 메모리에 저장된 이전 프레임 데이터 저장영역의 공유를 통해 메모리를 효율적 이용할 수 있는 디지탈 오디오 디코더 및 디코딩 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 오디오 디코더를 설명하기 위한 오디오/비디오 디코딩 시스템의 구성도이다.
오디오/비디오 디코딩 시스템은 크게 시스템 파저부(11), 메모리부(12), 오디오 디코더부(13) 및 비디오 디코더부(14)로 구성된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 프로그램 스트림(stream) 먹스(MUX) 혹은 트랜스포트(transport) 스트림 먹스(MUX)의 출력을 받아 채널 디코딩 되어진 프로그램 스트림 혹은 트랜스포트 스트림을 디멀티플렉싱(demultiplexing)하는 시스템 파저
(parser)부(11), 오디오 비트스트림 데이터를 디코딩하여 PCM데이터를 생성하기 위한 연산 동작(arithmetic operation) 및 로직 동작(logical operation)을 수행하는 DSP코어부(13a)및 생성된 PCM데이터의 외부 출력과 연관된 컨트롤 기능을 갖는 주변장치부(13b)로 이루어진 오디오 디코더부(13), 오디오 프레임 데이터 및 비디오 프레임 데이터를 저장하기 위한 메모리부(12) 그리고 비디오 디코더부(14)로 구성된다.
이와 같이 구성된 오디오/비디오 디코딩 시스템의 동작은 다음과 같다.
도 1에 도시한 바와 같이, 오디오/비디오 비트스트림 데이터는 시스템 파저부(11)를 통해 오디오 비트스트림 데이터는 메모리부(12)의 오디오 비트스트림 저장영역(21a)에 저장되고, 비디오 비트스트림 데이터는 비디오 비트스트림 저장영역
(12a)에 저장된다.
이후, 디코딩이 시작되면, 비디오 디코더부(14)를 통해 비디오 비트스트림이 디코딩되어 영상신호가 출력되며, 오디오 디코더부(13)의 DSP코어부(13a)는 상기 메모리부(12)의 오디오 비트스트림 저장영역(12a)에 저장된 오디오 비트스트림 데이터를 불러와 디코딩을 수행하여 PCM데이터를 생성한다.
상기 PCM데이터는 상기 주변장치부(13b)를 거쳐 다시 상기 메모리부(12)에 저장된 후, 비트스트림의 샘플링(sampling)주파수에 동기하여 상기 메모리부(12)에 저장된 PCM데이터를 외부로 출력(PCM Play)하게 된다.
이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 종래 기술에 따른 메모리부, DSP부 및 주변장치부를 보다 상세하게 도시한 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 오디오 비트스트림 및 PCM데이터 저장영역(12a)은 세개의 영역으로 구분되는데, 현재의 PCM데이터를 저장하는 제 1 영역과, 이전의 PCM데이터를 저장하는 제 2 영역과, 아직 디코딩되지 않은 비트스트림 데이터를 저장하는 제 3 영역으로 구분된다.
이때, 오디오 디코더부(13)를 구성하고 있는 DSP코어부(13a)는 상기 제 3 영역에 저장된 비트스트림 데이터를 받아 디코딩하여 PCM데이터를 생성해 낸다.
여기서, 상기 주변장치부(13b)는 상기 DSP코어부(13a)에서 생성된 PCM데이터를 일시저장하는 제 1 버퍼부(130)와, 상기 PCM데이터와 메모리부(12)와의 인터페이스 기능을 수행하는 인터페이스부(131)와, 상기 메모리부(12)에 저장된 PCM데이터를 불러내어 외부로 출력하기 위한 제 2 버퍼부(132)로 구성된다.
따라서, DSP코어부(13a)에서 생성된 PCM데이터는 상기 제 1 버퍼부(130)에 저장되고, 상기 인터페이스부(131)를 거쳐 메모리부(12)의 제 1 영역에 저장된다.
이를 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 하나의 비트스트림내의 프레임 데이터를 나타낸 것으로, 프레임 데이터와 메모리부와의 연관관계를 도식화한 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 현재 n번째 프레임을 디코딩한다고 가정하면, 메모리부(12)의 오디오 비트스트림 및 PCM데이터 저장영역(12a)에는 이미 n-1번째 프레임이 디코딩되어 제 2 영역에 저장되어 있다.
그리고 현재의 n번째 프레임을 디코딩하여 제 1 영역에 저장한다.
여기서, 상기 메모리부의 PCM데이터를 저장하는 영역인 제 1 영역과 제 2 영역은 임의로 먼저 저장할 영역을 설정할 수가 있다.
이때, PCM데이터의 외부 출력(PCM Play)은 상기 제 2 영역에 저장되어 있는 n-1번째 PCM데이터를 출력한다.
또한, n번째 프레임의 디코딩을 끝낸 후, n-1번째 프레임의 마지막 샘플의 PCM데이터를 외부로 출력하기 이전에 n+1번째 프레임의 디코딩 여부를 결정한 후, n+1번째 프레임을 디코딩해서 이번에는 상기 메모리부의 제 2 영역에 저장한다.
그리고 상기 제 1 영역에 저장된 n번째 프레임의 PCM데이터를 불러내어 외부로 출력(PCM Play)한다.
여기서, 상기 PCM Play단위는 각각의 오디오 비트스트림내의 한 프레임이 가지는 샘플 수만큼 정의되고, 각각의 샘플은 비트스트림의 샘플링 주파수에 동기되어 출력된다.
즉, 한 프레임씩 디코딩되어 한 프레임 단위로 Play한다.
또한, 한 프레임을 디코딩한 후, 다음 프레임의 디코딩 여부를 결정은 유저의 명령어에 따라 디코딩을 계속할 것인지 아니면 중지할 것인지를 결정한다.
즉, 어떤 프레임 디코딩중에 유저의 명령(예를들어, Play, repeat, skip, mute)이 들어올 수 있는데, 이런 유저의 명령을 보고 디코딩 여부를 결정하게 된다.
따라서, DSP코어부(13a)의 수행능력에 따라 디코딩이 빨리 혹은 느리게 이루어질 수는 있으나, 최소한 현재 PCM Play되고 있는 마지막 샘플전까지는 디코딩 여부를 결정해야 한다.
그러나 상기와 같은 종래 PCM데이터의 메모리 활용방법은 메모리부에 저장되는 PCM데이터가 두 영역으로 나뉘어져 저장되므로 메모리 사용에 따른 효율이 감소하고, 불필요하게 메모리를 사용하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 두 영역으로 나뉘어져 있는 PCM데이터 저장영역을 하나로 통합하여 공유하므로써, 메모리 사용에 따른 효율을 증대시키는데 적당한 디지탈 오디오 디코더 및 디코딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 오디오/비디오 디코딩 시스템의 구성도
도 2는 종래 기술에 따른 메모리부, DSP부 및 주변장치부를 보다 상세하게 도시한 구성도
도 3은 하나의 비트스트림내의 프레임 데이터를 나타낸 것으로, 프레임 데이터와 메모리부와의 연관관계를 도식화한 도면
도 4는 본 발명의 디지탈 오디오 디코더의 구성도
도 5는 본 발명의 디코딩 방법을 설명하기 위한 플로우챠트
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
41 : 메모리부 42 : DSP코어부
43 : 주변장치부 43a : 제 1 버퍼부
43b : 인터페이스부 43c : 컨트롤부
43d : 제 2 버퍼부
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오디오 디코더는 압축된 비트스트림 데이터를 디코딩하여 원래의 신호로 복원하는 디지탈 오디오 디코더에 있어서, 비트스트림 데이터를 불러와 디코딩하는 DSP코어부, 상기 DSP코어부의 출력 데이터를 일시 저장하는 제 1 버퍼부, 최종적으로 PCM 데이터 출력전에 상기 PCM데이터를 저장하는 제 2 버퍼부, 상기 DSP코어부가 비트스트림 데이터를 디코딩할 수 있도록 압축된 비트스트림 데이터를 저장하는 제 1 영역과 한 비트스트림에 해당하는 PCM데이터를 저장할 수 있는 용량에 상기 제 2 버퍼부의 용량 만큼을 합한 용량을 갖는 제 2 영역으로 이루어진 메모리부, 상기 메모리부에 PCM데이터의 라이트 및 리드를 위한 인터페이스를 담당하는 인터페이스부, 상기 인터페이스부를 제어하는 컨트롤부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 본 발명에 따른 디코딩 방법은 압축된 비트스트림 오디오 데이터를 디코딩하여 원래의 데이터로 복원하는 오디오 디코딩 방법에 있어서, PCM데이터를 최종적으로 출력하기 이전에 일시 저장하는 버퍼의 용량을 고려하여 메모리 사이즈를 결정하는 스텝과, 입력되는 비트스트림에 대한 시스템 클럭 및 PCM 플레이 시점을 체크한 후, n번째 프레임을 디코딩하는 스텝과, n번째 프레임의 디코딩이 완료되었으면 이를 상기 사이즈가 결정된 메모리에 저장하고, n+1번째 프레임의 디코딩을 시작하는 스텝과, n번째 프레임의 PCM 플레이 시점이 되었는지를 체크하여 플레이 시점이면, 상기 버퍼 용량에 해당하는 영역에 저장된 n번째 프레임의 PCM데이터를 플레이 하고, n+1번째 프레임의 PCM데이터를 상기 버퍼 용량에 해당하는 영역에 저장하는 스텝과, n번째 프레임의 PCM플레이가 완료되었는지를 판단하여 완료되었으면 다음 비트스트림에 대한 디코딩을 수행하는 스텝을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 디지탈 오디오 디코더 및 디코딩 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 디지탈 오디오 디코더의 구성도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 메모리부(41)는 디코딩되기 이전의 비트스트림 데이터를 저장하는 제 1 영역과, 디코딩된 PCM데이터를 저장하는 제 2 영역으로 정의된다.
종래 기술에서는 상기 디코딩된 PCM데이터를 저장하는 영역이 두 영역으로 정의된 반면에 본 발명에서는 하나의 영역으로 정의하였다.
DSP코어부(42)는 상기 메모리부(41)의 제 1 영역에 저장된 아직 디코딩되지 않은 비트스트림 데이터를 받아 PCM데이터를 생성한다.
오디오 디코더부의 주변장치부(43)는 상기 DSP코어부(42)에서 생성된 PCM데이터를 일시저장하는 제 1 버퍼부(43a)와, 상기 메모리부(41)의 리드/라이트 인터페이스를 담당하는 인터페이스부(43b)와, 유저 명령어에 따라 상기 인터페이스부(43b)를 제어하기 위한 컨트롤 신호를 출력하는 컨트롤부(43c)와, 상기 메모리부(41)에 저장되었던 PCM데이터를 상기 인터페이스부(43b)를 통해 전달받아 외부로 출력(PCM Play)하기 위한 제 2 버퍼부(43d)로 구성된다.
여기서, 상기 컨트롤부(43c)는 메모리의 리드/라이트 및 PCM Play관련 컨트롤 신호를 출력한다.
그리고 상기 메모리부(41)의 제 2 영역은 한 비트스트림의 PCM데이터를 저장하던 용량에 상기 제 2 버퍼부(43d)의 용량을 합한 만큼의 용량을 갖는다.
이와 같은 본 발명의 디지탈 오디오 디코더에 따른 동작을 설명하면 다음과 같다.
시스템 파저부로부터 출력되는 디코딩되지 않은 비트스트림 데이터는 메모리부(41)의 제 1 영역에 저장된다.
이후, 정상적인 디코딩이 시작되면, 오디오 디코더부의 DSP코어부(42)에서는 제 1 영역에 저장되어 있는 비트스트림 데이터를 가져와 디코딩을 수행하여 PCM데이터를 생성한다.
상기 PCM데이터는 메모리부(41)의 제 2 영역에 저장할 목적으로 주변장치부(43)의 제 1 버퍼부(43a)에 저장된다.
이때, 컨트롤부(43c)는 수시로 버퍼의 상태를 체크(check)하여 제 1 버퍼부(43a)에 충분히 데이터가 저장되면, 그때서야 비로소 메모리부(41)의 제 2 영역에 PCM데이터를 저장한다.
이후, 비트스트림의 샘플 주파수에 동기되어 제 2 영역에 저장되어 있던 이전 프레임의 PCM데이터는 주변장치부(43)의 제 2 버퍼부(43d)를 통해 출력(PCM Play)되게 된다.
한편, 메모리부(41)에 PCM데이터를 저장하고, 또는 로드(load)하기 위해서는 상기 컨트롤부(43c)가 인터페이스부(43b)에 리드/라이트 제어 및 어드레스 제어를 통해서 이루어진다.
이때, 디코딩된 PCM데이터의 메모리 라이트와 PCM데이터 출력을 위한 로드의 두가지 메모리 리퀘스트(Request)가 발생하는데, 이것의 우선순위는 PCM출력과 관련된 로드 리퀘스트가 된다.
따라서, 한개의 비트스트림을 디코딩 했을 때 생길 수 있는 최대의 PCM데이터 사이즈와 상기 주변장치부(43)의 제 2 버퍼부(43d)의 사이즈만큼의 영역을 메모리부(41)에 맵핑(mapping)하면, 아직 외부로 출력(PCM Play)되지 않은 이전의 PCM데이터 영역에 현재 디코딩한 PCM데이터가 오버라이트되는 일이 없다.
이하, 도 5에 도시된 플로우챠트를 참조하여 본 발명의 오디오 디코더를 이용한 디코딩 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시한 바와 같이, 먼저, 메모리의 사이즈를 결정한다(S501). 즉, 비트스트림에 포함된 프레임의 크기, 메모리부의 밴드위스(bandwidth), 비트스트림의 샘플 주파수등을 고려하여 제 2 버퍼부(43d)의 용량을 합한 만큼으로 메모리의 사이즈를 결정한다.
이후, 디코딩하여야 할 비트스트림 데이터가 입력되는지를 체크하여(S502), 비트스트림 데이터가 입력되면, 상기 비트스트림 데이터의 PTS(Presentation Time Stamp)와 SCR(System Clock Reference)를 체크한다(S503).
여기서, SCR은 시스템의 클럭신호이고, PTS는 PCM데이터 저장영역에 저장되어 있던 이전 프레임의 Play 시점을 나타낸다.
이후, 비트스트림 데이터의 n번째 프레임의 디코딩을 시작하고(S504), n번째 프레임의 디코딩이 모두 완료되었는지를 판단한다(S505).
판단 결과 n번째 프레임의 디코딩이 아직 완료되지 않았으면 계속해서 디코딩 동작을 수행하고(S506), 만일, 완료되었으면 n번째 프레임의 PCM데이터를 상기 PCM데이터 저장영역에 저장한 후, n+1번째 프레임의 디코딩을 시작한다(S507).
이때, n번째 프레임의 PCM데이터는 상기 저장영역중 상기 제 2 버퍼부(43d) 용량에 상응하는 영역에서부터 순차적으로 저장한다.
이후, n+1번째 프레임의 디코딩이 시작되었으면, n번째 프레임의 play타임이 되었는지를 판단하여(S508), 아직 play타임이 되지 않았으면, 계속해서 n+1번째 프레임의 디코딩을 수행한다(S509).
여기서, 이전 프레임의 play타임과 현재 프레임의 디코딩 시작 타임이 서로 일치하지 않고, 현재 프레임의 디코딩이 시작된 직후에 이전 프레임의 play가 시작되는데, 이는 PCM데이터 저장영역에 PCM데이터를 저장한 후, 불러내서 버퍼를 통해 play하게 되므로 그 만큼 시간적으로 딜레이(delay)가 존재하기 때문이다.
한편, 상기 n번째 프레임의 play타임이 되었으면, 상기 제 2 버퍼부(43d) 용량에 상응하는 영역에 저장된 n번째 프레임의 PCM데이터부터 play를 시작한다. 그리고 n번째 프레임의 PCM데이터 play로 인해 상기 제 2 버퍼부(43d) 용량에 상응하는 영역에는 현재 아무런 데이터가 없는 상태이므로 현재 n+1번째 프레임의 디코딩된 PCM데이터를 상기 버퍼 용량에 상응하는 영역에 저장한다(S510).
이와 같이, n+1번째 프레임의 디코딩을 수행함과 동시에 n번째 프레임의 PCM데이터를 play를 계속한다.
이후, n번째 프레임의 PCM데이터의 Play가 완료되었는지를 판단한다(S511).
판단 결과, 아직 n번째 프레임의 PCM데이터 play가 완료되지 않았으면, 계속해서 n번째 프레임의 PCM데이터를 순차적으로 play하고(S512), 만일, 완료되었으면 다음 비트스트림의 디코딩을 수행한다(S513).
이때, 상기 PCM데이터 저장영역에는 상기 버퍼 용량에 상응하는 영역을 포함하여 이전 비트스트림의 n+1번째 프레임의 PCM데이터가 저장되어 있다.
따라서, 다음 비트스트림의 n번째 프레임의 디코딩을 수행하고 있는 도중에 n+1번째 프레임의 PCM데이터 play시점이 되면, 상기 버퍼 용량에 상응하는 영역에 저장된 이전 비트스트림의 n+1번째 프레임의 PCM데이터부터 play를 시작한다.
이와 같이 입력되는 비트스트림 데이터를 디코딩하여 PCM데이터 저장영역에 저장하고, 다시 순차적으로 불러내어 play하는 동작을 반복적으로 수행하게 된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 비디오 디코더의 메모리 활용 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
두개의 프레임 데이터 저장영역이 필요했던 종래 기술에 비해 하나의 프레임 저장영역을 가지므로, 메모리 사용을 극대화할 수 있고, 그에 따른 코스트 절감 측면에서 유리하다.

Claims (4)

  1. 압축된 비트스트림 데이터를 디코딩하여 원래의 신호로 복원하는 디지탈 오디오 디코더에 있어서,
    비트스트림 데이터를 불러와 디코딩하는 DSP코어부,
    상기 DSP코어부의 출력 데이터를 일시 저장하는 제 1 버퍼부,
    최종적으로 PCM 데이터 출력전에 상기 PCM데이터를 저장하는 제 2 버퍼부,
    상기 DSP코어부가 비트스트림 데이터를 디코딩할 수 있도록 압축된 비트스트림 데이터를 저장하는 제 1 영역과, 한 비트스트림에 해당하는 PCM데이터를 저장할 수 있는 용량에 상기 제 2 버퍼부의 용량 만큼을 합한 용량을 갖는 제 2 영역으로 이루어진 메모리부,
    상기 메모리부에 PCM데이터의 라이트 및 리드를 위한 인터페이스를 담당하는 인터페이스부,
    상기 인터페이스부를 제어하는 컨트롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 디코더.
  2. 압축된 비트스트림 오디오 데이터를 디코딩하여 원래의 데이터로 복원하는 오디오 디코딩 방법에 있어서,
    PCM데이터를 최종적으로 출력하기 이전에 일시 저장하는 버퍼의 용량을 고려하여 메모리 사이즈를 결정하는 스텝;
    입력되는 비트스트림에 대한 시스템 클럭 및 PCM 플레이 시점을 체크한 후, n번째 프레임을 디코딩하는 스텝;
    n번째 프레임의 디코딩이 완료되었으면 이를 상기 사이즈가 결정된 메모리에 저장하고, n+1번째 프레임의 디코딩을 시작하는 스텝;
    n번째 프레임의 PCM 플레이 시점이 되었는지를 체크하여 플레이 시점이면, 상기 버퍼 용량에 해당하는 영역에 저장된 n번째 프레임의 PCM데이터를 플레이 하고, n+1번째 프레임의 PCM데이터를 상기 버퍼 용량에 해당하는 영역에 저장하는 스텝;
    n번째 프레임의 PCM플레이가 완료되었는지를 판단하여 완료되었으면 다음 비트스트림에 대한 디코딩을 수행하는 스텝을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 디코더의 디코딩 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 버퍼의 용량에 해당하는 영역에 저장된 n번째 프레임의 PCM데이터는 최종적으로 PCM데이터가 출력되기 이전에 상기 버퍼로 전달되는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 디코더의 디코딩 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 다음 비트스트림에 대한 디코딩을 수행하기 이전의 과정은 현재 비트스트림에 대한 모든 프레임의 디코딩이 완료될 때까지 반복수행하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 디코더의 디코딩 방법.
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