KR20010001991A - Lossless coding and decoding apparatuses of digital audio data - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 데이터의 부호화 및 복호화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 오디오 데이터의 무손실 부호화 장치 및 이 부호화 장치에 의해 부호화된 오디오 데이터를 복호화하는 오디오 데이터 복호화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for encoding and decoding digital data, and more particularly, to a lossless encoding apparatus for digital audio data and an audio data decoding apparatus for decoding audio data encoded by the encoding apparatus.
일반적으로, 디지털 오디오 신호는 많은 저장공간을 요구한다. 예를 들면, 60초 분량의 곡을 제공하기 위한 아날로그 오디오 신호를 CD에서 제공하는 오디오품질을 갖는 2채널의 디지털 오디오 데이터로 변환하는 경우, 아날로그 오디오 신호는 44.1KHz의 샘플링 주파수 및 16비트의 양자화 비트수로 표현되는 디지털 데이터로 변환된다. 그러므로, 60초 분량의 곡을 10.58Mbyte(=44.1KHz * 16 bits * 2* 60sec)의 데이터 량을 요구한다. 그 결과로서, 디지털 오디오 신호를 전송로를 통해 전송하기 위해서는 높은 전송비트율이 요구된다. 한편, 96KHz/24bit/6채널의 오디오 신호의 경우 약 13.8Mbps의 데이터 레이트(Rate)를 가진다. 그런데, 이 데이터를 DVD에 그대로 기록하는 경우, DVD의 최대 채널 레이트가 9.6Mbps이기 때문에 Real Time 재생용으로 기록이 불가능하여 무손실 부호화하여 9.6Mbps이내의 데이터 레이트를 가지게 만드는 것이 필요하다.In general, digital audio signals require a lot of storage space. For example, when converting an analog audio signal for providing 60 seconds of music into two channels of digital audio data having audio quality provided by a CD, the analog audio signal has a sampling frequency of 44.1 KHz and 16 bits of quantization. Converted to digital data expressed in bits. Therefore, 60 seconds of music requires a data amount of 10.58 Mbytes (= 44.1 KHz * 16 bits * 2 * 60 sec). As a result, high transmission bit rates are required to transmit digital audio signals through transmission paths. Meanwhile, an audio signal of 96 KHz / 24 bit / 6 channels has a data rate of about 13.8 Mbps. However, when this data is recorded as it is on a DVD, since the maximum channel rate of the DVD is 9.6 Mbps, it is impossible to record for real time reproduction, so it is necessary to make the data rate within 9.6 Mbps by lossless coding.
따라서, 높은 압축률로 디지털 데이터를 부호화하고, 상기 부호화된 데이터를 복호화할 수 있는 장치가 요망되어 왔다.Therefore, there has been a demand for an apparatus capable of encoding digital data at a high compression rate and decoding the encoded data.
본 발명의 제1목적은, 상기의 요구에 부응하기 위해, 디지털 오디오 데이터의 극성을 통일시키고, 비트 쉬프트 및 바이트 분리를 행한 후 엔트로피 부호화를 수행하는 제1의 디지털 오디오 데이터의 무손실 부호화 장치를 제공하는 것이다.A first object of the present invention is to provide a lossless coding apparatus for first digital audio data in which the polarity of digital audio data is unified, bit shift and byte separation is performed, and entropy encoding is performed in order to meet the above requirements. It is.
본 발명의 제2목적은 상기 제1의 부호화 장치에 의해 부호화된 데이터를 복호화하는 디지털 오디오 데이터의 무손실 복호화 장치를 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a lossless decoding apparatus of digital audio data for decoding data encoded by the first encoding apparatus.
본 발명의 제3목적은 이전에 입력된 데이터를 이용하여 현재 복호화하고자 하는 데이터값을 예측하고, 상기 예측된 값에서 현재 입력되는 데이터값을 감산한 후 바이트 단위로 분리하여 허프만 부호화하기 위한 제2의 디지털 오디오 데이터의 무손실 복호화 장치를 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to predict a data value to be currently decoded using previously input data, subtract the data value currently input from the predicted value, and divide the data into byte units to encode Huffman. A lossless decoding apparatus of digital audio data is provided.
본 발명의 제4목적은 상기 제2의 부호화 장치에 의해 부호화된 데이터를 복호화하는 디지털 오디오 데이터의 무손실 복호화 장치를 제공하는 것이다.It is a fourth object of the present invention to provide a lossless decoding apparatus of digital audio data for decoding data encoded by the second encoding apparatus.
본 발명의 제5목적은 다채널 오디오 데이터를 복호화하는 장치에서 이전에 입력된 데이터를 이용하여 현재 복호화하고자 하는 데이터값을 채널별로 예측하고, 상기 예측된 값에서 현재 입력되는 데이터값을 채널별로 각각 감산한 후 바이트 단위로 분리하여 허프만 부호화하기 위한 제3의 디지털 오디오 데이터의 무손실 복호화 장치를 제공하는 것이다.A fifth object of the present invention is to predict a data value to be decoded currently by using a previously input data in a device for decoding multi-channel audio data for each channel, and to calculate the data value currently input for each channel for each channel. The present invention provides a lossless decoding apparatus of third digital audio data for Huffman encoding after subtracting by byte unit.
본 발명의 제6목적은 상기 제3의 부호화 장치에 의해 부호화된 데이터를 복호화하는 디지털 오디오 데이터의 무손실 복호화 장치를 제공하는 것이다.A sixth object of the present invention is to provide a lossless decoding apparatus of digital audio data for decoding data encoded by the third encoding apparatus.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 오디오 데이터의 무손실 부호화 장치의 제1실시예의 블록도이다.1 is a block diagram of a first embodiment of an apparatus for lossless encoding of digital audio data according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 극성 처리부의 동작을 나타내는 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of the polarity processor of FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 비트 쉬프트부의 동작을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an operation of a bit shift unit illustrated in FIG. 1.
도 4a 내지 4d는 24비트의 디지털 오디오 데이터가 입력된 경우 비트 쉬프트부에 의한 비트 쉬프트를 설명하기 위한 개념도이다.4A to 4D are conceptual views for explaining bit shift by a bit shift unit when 24-bit digital audio data is input.
도 5는 도 1에 도시된 바이트 분리부에 의한 바이트 분리를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram for describing byte separation by the byte separation unit illustrated in FIG. 1.
도 6은 도 1에 도시된 바이트 분리부와 엔트로피 부호부의 상세 블록도이다.FIG. 6 is a detailed block diagram illustrating a byte separator and an entropy coder illustrated in FIG. 1.
도 7은 도 6에 도시된 각 엔트로피 부호화부의 상세 블록도이다.FIG. 7 is a detailed block diagram of each entropy encoder illustrated in FIG. 6.
도 8은 도 1에 도시된 장치에 의해 부호화된 디지털 오디오 데이터를 복호화하는 디지털 오디오 데이터 복호화 장치의 블록도이다,8 is a block diagram of a digital audio data decoding apparatus for decoding digital audio data encoded by the apparatus shown in FIG. 1.
도 9는 도 8에 도시된 엔트로피 복호부의 상세블록도이다.9 is a detailed block diagram of the entropy decoding unit illustrated in FIG. 8.
도 10은 도 9에 도시된 각 엔트로피 복호부의 동작을 나타내는 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating an operation of each entropy decoding unit illustrated in FIG. 9.
도 11은 도 8에 도시된 바이트 분리부에 의한 바이트 분리를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 11 is a conceptual diagram for describing byte separation by the byte separation unit illustrated in FIG. 8.
도 12는 본 발명에 따른 디지털 오디오 데이터의 무손실 부호화 장치의 제2실시예의 블록도이다.12 is a block diagram of a second embodiment of an apparatus for lossless encoding of digital audio data according to the present invention.
도 13은 Cubic Spline Curve Fitting을 이용하여 현재 복호화하고자 하는 데이터값을 예측하고, 상기 예측된 값과 입력되는 데이터값의 차이값을 구하는 것을설명하기 위한 개념도이다.FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a method of predicting a data value to be currently decoded using a cubic spline curve fitting, and obtaining a difference value between the predicted value and an input data value.
도 14는 도 12에 도시된 바이트 분리부와 허프만 부호부의 상세 블록도이다.FIG. 14 is a detailed block diagram of a byte separator and a Huffman code unit shown in FIG. 12.
도 15는 도 14에 도시된 각 허프만 부호부의 상세 블록도이다.FIG. 15 is a detailed block diagram of each Huffman code part shown in FIG. 14.
도 16은 도 12에 도시된 장치에 의해 부호화된 디지털 오디오 데이터를 복호화하는 디지털 오디오 데이터 복호화 장치의 블록도이다,16 is a block diagram of a digital audio data decoding apparatus for decoding digital audio data encoded by the apparatus shown in FIG. 12.
도 17은 도 16에 도시된 허프만 복호부의 상세 블록도이다.17 is a detailed block diagram of the Huffman decoder shown in FIG. 16.
도 18은 다채널의 오디오 데이터를 부호화하는 장치의 블록도이다.18 is a block diagram of an apparatus for encoding multichannel audio data.
도 19는 도 18에 의해 부호화된 디지털 오디오 데이터를 복호화하기 위한 다채널 디지털 오디오 데이터의 복호화 장치의 블록도이다.FIG. 19 is a block diagram of an apparatus for decoding multichannel digital audio data for decoding the digital audio data encoded by FIG. 18.
상기의 제1목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above first purpose,
디지털 오디오 데이터를 부호화하는 장치에 있어서, 입력되는 디지털 오디오 데이터의 극성을 판단하여 어느 하나의 극성을 가진 데이터값으로 변환하기 위한 극성 처리부; 상기 극성 처리부에서 변환된 데이터를 소정 개수 모은 프레임을 복수개 구성하고, 상기 각각의 프레임에서 크기가 최대인 디지털 데이터를 구하기 위한 프레임화부; 상기 프레임화부에서 구해진 최대 디지털 데이터의 유효 MSB를 마지막 비트의 MSB에 오도록 상기 각 프레임의 모든 데이터를 비트 쉬프트하기 위한 비트 쉬프트부; 상기 비트 쉬프트부에서 쉬프트된 각 샘플의 데이터를 바이트 단위로 분리하기 위한 바이트 분리부; 및 상기 바이트 분리부에서 분리된 바이트 각각에 대해 엔트로피 부호화를 수행하기 위한 엔트로피 부호부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 오디오 데이터의 무손실 부호화 장치가 제공된다.An apparatus for encoding digital audio data, the apparatus comprising: a polarity processing unit for determining a polarity of input digital audio data and converting the polarity into a data value having any one polarity; A framer configured to construct a plurality of frames in which a predetermined number of data converted by the polarity processor are collected, and to obtain digital data having a maximum size in each frame; A bit shift unit for bit shifting all the data of each frame so that the effective MSB of the maximum digital data obtained by the framer is in the last bit MSB; A byte separator for separating data of each sample shifted in the bit shift unit by a byte unit; And an entropy coder for performing entropy encoding on each of the bytes separated by the byte divider.
상기의 제2목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above second object,
디지털 오디오 데이터의 극성을 나타내는 극성정보와, 쉬프트된 비트수를 나타내는 비트 쉬프트 정보와, 엔트로피 부호화에 관련된 코딩 정보에 근거하여 디지털 오디오 데이터 장치로부터 전송된 데이터를 복호화하기 위한 장치에 있어서, 상기 코딩 정보에 따라 전송된 디지털 오디오 데이터의 바이트 각각에 대해 엔트로피 복호화를 수행하기 위한 엔트로피 복호부; 상기 엔트로피 복호부에서 복호된 데이터 각각을 원래 구조의 바이트로 조합하기 위한 바이트 조합부; 상기 비트 쉬프트 정보에 따라 상기 바이트 조합부에서 조합된 데이터를 역방향으로 비트 쉬프트시키기 위한 역비트 쉬프트부; 상기 극성 정보에 따라 상기 역비트 쉬프트부에서 쉬프트된 데이터의 극성을 원래 극성으로 복원하기 위한 극성 복원부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 오디오 데이터의 복호화 장치가 제공된다.An apparatus for decoding data transmitted from a digital audio data apparatus based on polarity information indicating polarity of digital audio data, bit shift information indicating the number of shifted bits, and coding information related to entropy encoding, wherein the coding information is used. An entropy decoding unit for performing entropy decoding on each of the bytes of digital audio data transmitted according to the present invention; A byte combiner for combining each of the data decoded by the entropy decoder into bytes of an original structure; An inverse bit shifter for bitwise shifting the data combined in the byte combiner in a reverse direction according to the bit shift information; And a polarity restoring unit for restoring the polarity of the data shifted in the inverse bit shift unit to the original polarity according to the polarity information.
상기의 제3목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above third object,
디지털 오디오 데이터를 부호화하는 장치에 있어서, 이전에 입력된 복수개의 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 현재 부호화하고자 하는 디지털 오디오 데이터값을 예측하기 위한 예측부; 상기 예측부에서 예측된 값에서 현재 입력되는 디지털 오디오 데이터값을 비교하여 양자의 차이값을 출력하기 위한 비교부; 상기 비교부에서 출력된 데이터를 바이트 단위로 분리하기 위한 바이트 분리부; 및 상기 바이트 분리부에서 분리된 바이트 각각에 대해 허프만 부호화를 수행하기 위한 허프만 부호부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 오디오 데이터의 무손실 부호화 장치가 제공된다.An apparatus for encoding digital audio data, comprising: a predictor for predicting a digital audio data value to be currently encoded based on a plurality of previously input digital audio data values; A comparator for comparing the digital audio data values currently input from the values predicted by the predictor to output difference values between the digital audio data values; A byte separator for separating the data output from the comparator in units of bytes; And a Huffman coder for performing Huffman coding on each of the bytes separated by the byte divider.
상기의 제4목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above fourth object,
디지털 오디오 데이터의 확률적 성질에 근거하여 발생된 허프만 부호책을 포함하는 허프만 부호화에 관련된 코딩 정보에 근거하여 디지털 오디오 데이터 장치로부터 전송된 데이터를 복호화하기 위한 장치에 있어서, 상기 코딩 정보에 따라 전송된 디지털 오디오 데이터의 바이트 각각에 대해 허프만 복호화를 수행하기 위한 허프만 복호부; 상기 허프만 복호부에서 복호된 데이터 각각을 원래 구조의 바이트로 조합하기 위한 바이트 조합부; 현재까지 복호된 복수개의 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 다음에 복호화하할 디지털 오디오 데이터값을 예측하기 위한 예측부; 및 상기 예측부에서 예측된 값에서 상기 바이트 조합부에서 조합된 디지털 오디오 데이터값을 가산하여 원래의 디지털 오디오 데이터값을 복원하기 위한 가산부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 오디오 데이터의 무손실 복호화 장치가 제공된다.An apparatus for decoding data transmitted from a digital audio data device on the basis of coding information related to Huffman coding including a Huffman coding book generated based on a stochastic property of digital audio data, the information being transmitted according to the coding information. A Huffman decoder for performing Huffman decoding on each byte of the digital audio data; A byte combiner for combining each of the data decoded by the Huffman decoder into bytes of an original structure; A prediction unit for predicting a digital audio data value to be decoded next based on the plurality of digital audio data values decoded so far; And an adder for reconstructing the original digital audio data value by adding the digital audio data value combined in the byte combiner to the value predicted by the predictor. do.
상기의 제5목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above fifth object,
다채널의 디지털 오디오 데이터를 부호화하는 장치에 있어서, 복수개 채널 각각에 대하여 이전에 입력된 복수개 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 현재 부호화하고자 하는 디지털 오디오 데이터값을 각각 예측하기 위한 복수개의 예측부들; 상기 예측부들 각각에서 예측된 값에서 현재 입력되는 디지털 오디오 데이터값을 각각 비교하여 양자의 차이값들을 출력하기 위한 복수개의 비교부들; 상기 비교부들에서 출력된 데이터를 바이트 단위로 분리하기 위한 복수개의 바이트 분리부들; 및 상기 바이트 분리부들에서 분리된 모든 채널의 해당 바이트를 모아서 허프만 부호화를 수행하기 위한 다채널 허프만 부호부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 오디오 데이터의 무손실 부호화 장치가 제공된다.An apparatus for encoding digital audio data of multiple channels, comprising: a plurality of prediction units for predicting digital audio data values to be currently encoded based on a plurality of digital audio data values previously input to each of a plurality of channels; A plurality of comparing units for comparing the digital audio data values currently input from the predicted values of each of the predicting units to output difference values of the two; A plurality of byte separators for separating the data output from the comparison units in byte units; And a multi-channel Huffman coder for performing Huffman coding by collecting corresponding bytes of all channels separated by the byte separators.
상기의 제6목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the sixth purpose above,
디지털 오디오 데이터의 확률적 성질에 근거하여 발생된 허프만 부호책을 포함하는 허프만 부호화에 관련된 코딩 정보에 근거하여 디지털 오디오 데이터 장치로부터 전송된 복수개 채널의 데이터를 복호화하기 위한 장치에 있어서, 상기 코딩 정보에 따라 전송된 디지털 오디오 데이터의 모든 채널의 해당 바이트 각각에 대해 허프만 복호화를 수행하기 위한 허프만 복호부; 상기 허프만 복호부들에서 복호된 데이터 각각을 원래 구조의 바이트로 조합하기 위한 복수개의 바이트 조합부들; 현재까지 복호된 복수개의 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 다음에 복호화하할 디지털 오디오 데이터값을 예측하기 위한 복수개의 예측부들; 및 상기 예측부들에서 예측된 값에서 상기 바이트 조합부들에서 조합된 디지털 오디오 데이터값을 가산하여 원래의 복수개 채널에 대한 디지털 오디오 데이터값을 복원하기 위한 가산부들을 포함함을 특징으로 하는 디지털 오디오 데이터의 무손실 복호화 장치가 제공된다.An apparatus for decoding data of a plurality of channels transmitted from a digital audio data apparatus based on coding information related to Huffman coding including a Huffman coding book generated based on a stochastic property of digital audio data. A Huffman decoder for performing Huffman decoding on each corresponding byte of every channel of the digital audio data transmitted accordingly; A plurality of byte combiners for combining each of the data decoded in the Huffman decoders into bytes of an original structure; A plurality of prediction units for predicting a digital audio data value to be decoded next based on the plurality of digital audio data values decoded so far; And adders for adding digital audio data values combined in the byte combiners to the values predicted in the predictors to restore digital audio data values for a plurality of original channels. A lossless decoding apparatus is provided.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 구현한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
디지털 오디오 신호는 최소유효비트들(Least Significant Bits; 이하, LSB라 함)에 비해 최대유효비트들(Most Significant Bits; 이하, MSB라 함)가 오디오정보의 표현에 사용되는 확률이 낮다는 특성을 갖는다. 본 발명은 디지털 오디오 신호의 이러한 특성에 근거하여 디지털 오디오 신호를 무손실 압축 부호화하는 부호화장치 및 이 부호화 장치에 대응하는 복호화 장치를 공개한다.The digital audio signal is characterized by a low probability that the most significant bits (hereinafter referred to as MSB) are used for the representation of audio information compared to the least significant bits (hereinafter referred to as LSB). Have The present invention discloses an encoding device which losslessly compresses and encodes a digital audio signal based on this characteristic of the digital audio signal, and a decoding device corresponding to the encoding device.
설명의 명료함을 위해, DVD에서 사용되는 디지털 오디오 신호와 같이 각 오디오 샘플이 24비트의 데이터로 표현되는 예를 설명한다. 그러나, 이러한 예가 본 발명을 한정하는 것은 아니므로, 본 발명은 각 오디오 샘플을 16비트의 데이터로 표현하는 CD 등을 포함하여 각 오디오 샘플이 다른 바이트수로 표현되는 경우에도 적용할 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.For clarity of explanation, an example is described in which each audio sample is represented by 24-bit data, such as a digital audio signal used in a DVD. However, since these examples do not limit the present invention, the present invention can be applied to the case where each audio sample is represented by a different number of bytes, including a CD representing each audio sample as 16 bits of data, and the like. Will be obvious to you.
참고로, 허프만 부호는 입력 심볼들과 출력 부호어들의 배정관계를 표현하는 것으로, 엔트로피부호화(entropy encoding)의 일종인 가변장 부호화(variable length encoding)를 위해 사용되는 대표적인 부호이다. 이러한 허프만 부호를 포함한 가변장 부호에서는, 보다 빈번하게 발생하는 심볼들은 짧은 부호어들에 할당되며 덜 빈번하게 발생하는 심볼들은 긴 부호어들(codewords)에 할당된다.For reference, the Huffman code represents an assignment relationship between input symbols and output codewords, and is a representative code used for variable length encoding, which is a type of entropy encoding. In variable length codes including such Huffman codes, more frequently occurring symbols are assigned to short codewords and less frequently occurring symbols are assigned to long codewords.
도 1는 본 발명에 따른 디지털 오디오 데이터의 무손실 부호화 장치의 제1실시예의 블록도이다.1 is a block diagram of a first embodiment of a lossless encoding apparatus of digital audio data according to the present invention.
도 1에 도시된 장치는 극성 처리부(10), 프레임화부(12), 비트 쉬프트부(14), 바이트 분리부(16) 및 엔트로피 부호부(18)를 포함한다.The apparatus shown in FIG. 1 includes a polarity processor 10, a framer 12, a bit shifter 14, a byte separator 16 and an entropy coder 18.
극성 처리부(10)는 입력되는 디지털 오디오 데이터의 극성을 판단하여 어느 하나의 극성을 가진 데이터값으로 변환한다. 그리고, 극성 정보를 후술할 복호화 장치로 전송한다. 도 1에 도시된 실시예에서는 편의상 3 바이트(24 비트)의 데이터(통상 샘플이라고 함)가 입력되는 경우를 예로 들어 설명한다. 극성이란 디지털 데이터값이 양인지 음인지를 말한다. 즉, 입력되는 데이터의 극성을 양이거나 음의 둘 중의 어느 하나로 통일시켜 출력한다. 이렇게 하면, 양 또는 음 중 어느 하나의 값으로만 부호화를 수행함으로써 압축 효율을 높일 수 있다.The polarity processor 10 determines the polarity of the input digital audio data and converts the polarity into a data value having one polarity. Then, the polarity information is transmitted to a decoding device to be described later. In the embodiment shown in FIG. 1, a case in which 3 bytes (24 bits) of data (usually called a sample) is input will be described as an example. Polarity refers to whether the digital data value is positive or negative. That is, the polarity of the input data is unified with either positive or negative output. In this way, the compression efficiency can be improved by performing encoding only on one of positive and negative values.
프레임화부(12)는 극성 처리부(10)에서 변환된 디지털 오디오 데이터를 소정 개수 모은 프레임을 복수개 구성하고, 상기 각각의 프레임에서 크기가 최대인 디지털 데이터를 구한다. 몇 개의 샘플이 하나의 프레임이 되는지는 필요에 따라 정할 수 있으며, 예컨대 한 프레임을 3200개의 샘플로 구성할 수 있다.The framer 12 configures a plurality of frames obtained by collecting a predetermined number of digital audio data converted by the polarity processor 10, and obtains digital data having a maximum size in each of the frames. How many samples become one frame can be determined as needed. For example, one frame may be composed of 3200 samples.
비트 쉬프트부(14)는 프레임화부(12)에서 구해진 최대 디지털 데이터의 유효 MSB(Most Significant bit)를 마지막 비트의 MSB에 오도록 상기 각 프레임의 모든 데이터를 비트 쉬프트(Bit Shift)한다. 예컨대, 크기가 가장 큰 디지털 데이터의 유효 MSB가 24비트의 MSB에 오도록 비트 쉬프트를 한다. 물론, 다른 데이터에 대해서도 이 때 얻어진 비트 쉬프트값 만큼 비트 쉬프트한다. 그리고, 몇 비트 만큼 쉬프트했는지에 관한 정보인 비트 쉬프트 정보를 복호화 장치로 전송한다. 해당 디지털 데이터를 비트 쉬프트시키면 부호화할 디지털 데이터가 어떤 한정된 영역 또는 대역에 포함된 상태로 부호화가 수행됨으로써 부호화 효율을 높일 수 있게 된다.The bit shift unit 14 bit shifts all the data in each of the frames so that the most significant bit (MSB) of the maximum digital data obtained by the framer 12 comes to the MSB of the last bit. For example, bit shift is performed so that the effective MSB of the largest digital data is in the 24-bit MSB. Of course, other data is also bit shifted by the bit shift value obtained at this time. Then, the bit shift information, which is information on how many bits are shifted, is transmitted to the decoding apparatus. If the digital data is bit shifted, the encoding is performed in a state in which the digital data to be encoded is included in a limited region or band, thereby improving the encoding efficiency.
바이트 분리부(16)는 비트 쉬프트부(14)에서 쉬프트된 각 샘플의 데이터를 바이트 단위로 분리한다. 예컨대, 24비트로 된 3바이트의 데이터를 1바이트씩 분리한다.The byte divider 16 separates data of each sample shifted by the bit shift unit 14 in byte units. For example, three bytes of 24-bit data are separated by one byte.
엔트로피 부호부(18)는 바이트 분리부(16)에서 분리된 바이트 각각에 대해 엔트로피 부호화를 수행한다. 그리고, 엔트로피 부호화에 관련된 정보인 코딩 정보를 복호화 장치로 전송한다.The entropy coder 18 performs entropy encoding on each of the bytes separated by the byte separator 16. The coding information, which is information related to entropy encoding, is transmitted to the decoding apparatus.
도 2는 도 1에 도시된 극성 처리부의 동작을 나타내는 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of the polarity processor of FIG. 1.
부호화할 디지털 오디오 데이터를 입력한다.(22 단계) 입력 데이터가 0 이상인지를 판단한다.(24 단계)Input digital audio data to be encoded (step 22). It is determined whether the input data is 0 or more.
24 단계에서 입력 데이터가 0 이상인 것으로 판단되면, 극성정보를 0으로 하여 복호화 장치로 전송하고, 입력 데이터의 극성을 그대로 둔 상태에서, 즉 입력 데이터를 그대로 프레임화부(12)로 출력한다.(26 단계)If it is determined in step 24 that the input data is greater than or equal to zero, the polarity information is set to 0 and transmitted to the decoding apparatus, and the input data is output to the framer 12 without changing the polarity of the input data. step)
24 단계에서 입력 데이터가 0 보다 작은 것으로 판단되면, 극성정보를 1로 하여 복호화 장치로 전송하고, 입력 데이터에 -1을 곱하여, 즉 입력 데이터의 극성을 바꾸어 프레임화부(12)로 출력한다.(28 단계)If it is determined in step 24 that the input data is smaller than 0, the polarity information is transmitted as 1 to the decoding apparatus, and the input data is multiplied by -1, that is, the polarity of the input data is changed and outputted to the framer 12. 28 steps)
도 3은 도 1에 도시된 비트 쉬프트부의 동작을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an operation of a bit shift unit illustrated in FIG. 1.
해당 프레임의 최대값 = MAX 로 놓고, 비트 쉬프트(Bit Shift)를 0으로 놓는다.(302 단계) 해당 프레임의 최대값이란 프레임화부에서 구성된 프레임 중에서 크기가 최대인 디지털 데이터값을 말한다.Set the maximum value of the frame to MAX and set the bit shift to 0 (step 302). The maximum value of the frame refers to the digital data value having the largest size among the frames configured in the framer.
MAX가 0x800000 이상인지를 판단한다.(304 단계) 여기서, 0x800000은 16진수로 표현된 데이터를 나타낸다. 본 실시예에서는 24비트의 데이터가 입력된 경우를 설명하고 있으나, 만일 32비트의 데이터가 입력된 경우에는 비교 대상이 0x800000이 아니고 0x800000000이 될 것이다. 즉, 데이터의 MSB만 1이고 나머지는 0인 데이터를 비교대상으로 사용한다.It is determined whether MAX is greater than or equal to 0x800000 (step 304). Here, 0x800000 represents data expressed in hexadecimal. In the present embodiment, a case where 24 bits of data is input is described, but when 32 bits of data is input, the comparison target will be 0x800000000 instead of 0x800000. That is, the data whose only MSB of data is 1 and the rest is 0 is used for comparison.
304 단계에서 MAX가 0x800000 보다 작은 경우에는 MAX를 MSB 방향으로 1비트 쉬프트 시키고, Bit Shift = Bit Shift + 1로 하고, 다시 304 단계를 반복한다.(306 단계)If MAX is less than 0x800000 in step 304, MAX is shifted 1 bit in the direction of MSB, Bit Shift = Bit Shift + 1, and step 304 is repeated again (step 306).
304 단계에서 MAX가 0x800000 이상이라고 판단되면, 얻어진 Bit Shift 값 만큼 해당 프레임의 모든 데이터를 비트 쉬프트시킨다.(308 단계)If the MAX is determined to be greater than or equal to 0x800000 in step 304, bit shift all the data of the frame by the obtained Bit Shift value (step 308).
Bit Shift 정보는 복호화 장치로 전송하고, 비트 쉬프트된 데이터는 바이트 분리부(16)으로 출력한다.(310 단계)The bit shift information is transmitted to the decoding apparatus, and the bit shifted data is output to the byte separator 16 (step 310).
도 4a 내지 4d는 24비트의 디지털 오디오 데이터가 입력된 경우 비트 쉬프트부에 의한 비트 쉬프트를 설명하기 위한 개념도이다.4A to 4D are conceptual views for explaining bit shift by a bit shift unit when 24-bit digital audio data is input.
도 4a 내지 4d에서 진하게 표시된 부분은 유효 데이터 부분을 나타낸다. 유효 데이터를 제외한 부분은 모두 0으로 채워져 있다.The parts in bold in FIG. 4A to 4D represent valid data parts. All parts except valid data are filled with zeros.
도 4a는 비트 쉬프트값이 8인 경우에 비트 쉬프트 전과 후의 디지털 오디오 데이터를 나타낸다. 도 4b는 비트 쉬프트값이 8보다 크고, 16 보다 작은 경우에 비트 쉬프트 전과 후의 디지털 오디오 데이터를 나타낸다.4A shows digital audio data before and after bit shift when the bit shift value is eight. 4B shows digital audio data before and after bit shift when the bit shift value is larger than 8 and smaller than 16. FIG.
도 4a 및 4b를 참조하면, 최상위 바이트와 중간 바이트만이 유효한 데이터를 가지고, 최하위 바이트(1-8 비트)는 모두 0으로 채워져 유효한 데이터를 가지지 못함을 알 수 있다.Referring to FIGS. 4A and 4B, it can be seen that only the most significant byte and the middle byte have valid data, and the least significant byte (1-8 bits) are all filled with 0 and do not have valid data.
도 4c는 비트 쉬프트값이 16 이거나 16 보다 큰 경우에 비트 쉬프트 전과 후의 디지털 오디오 데이터를 나타낸다. 도 4c를 참조하면, 최상위 바이트만이 유효한 데이터를 가지고, 나머지 바이트들은 모두 0으로 채워짐을 알 수 있다.4C shows digital audio data before and after bit shift when the bit shift value is 16 or greater than 16. FIG. Referring to FIG. 4C, it can be seen that only the most significant byte has valid data, and all remaining bytes are filled with zeros.
도 4d는 비트 쉬프트값이 8보다 작은 경우에 비트 쉬프트 전과 후의 디지털 오디오 데이터를 나타낸다. 도 4d를 참조하면, 모든 바이트가 유효한 데이터를 가짐을 알 수 있다.4D shows digital audio data before and after bit shift when the bit shift value is less than eight. Referring to FIG. 4D, it can be seen that all bytes have valid data.
도 5는 도 1에 도시된 바이트 분리부에 의한 바이트 분리를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram for describing byte separation by the byte separation unit illustrated in FIG. 1.
본 실시예에서는 24비트의 디지털 데이터가 입력되므로, 도 5에서 3개의 바이트로 나누어지게 됨을 볼 수 있다. 3개의 바이트는 최상위 바이트(1st Byte), 중간 바이트(2nd Byte) 및 최하위 바이트(last Byte)로 되어 있다. 바이트 분리를 하여 부호화를 수행하게 되면, 유효 데이터가 아닌 부분을 분리할 수 있기 때문에 예컨대, 3바이트가 하나의 샘플로 이루어진 된 데이터를 부호화하는 것 보다 부호화 효율이 좋게 된다.In the present embodiment, since 24-bit digital data is input, it can be seen that the data is divided into three bytes in FIG. 5. The three bytes consist of the most significant byte (1st byte), the middle byte (2nd byte), and the least significant byte (last byte). When encoding is performed by byte separation, since portions that are not valid data can be separated, for example, encoding efficiency is higher than that of encoding data consisting of one sample of three bytes.
도 6은 도 1에 도시된 바이트 분리부와 엔트로피 부호부의 상세 블록도이다.FIG. 6 is a detailed block diagram illustrating a byte separator and an entropy coder illustrated in FIG. 1.
바이트 분리부(16)에서 분리된 최상위 Byte, 중간 Byte 및 최하위 Byte는 각각 제1 - 제3엔트로피 부호부(18a-18c)로 입력되어 각각 최상위, 중간 및 최하위 Byte의 엔트로피 코딩(Entropy Coding) 결과를 출력하게 된다.The most significant byte, the middle byte, and the least significant byte separated by the byte separator 16 are input to the first through third entropy codes 18a-18c, respectively, and the result of entropy coding of the most significant, middle, and least significant byte, respectively. Will print
엔트로피 코딩은 엔트로피 부호화를 잘 알고 있는 당업자에게는 자명한 사항이므로 그것에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Entropy coding is obvious to those skilled in the art who are familiar with entropy coding, so a detailed description thereof will be omitted.
도 7은 도 6에 도시된 각 엔트로피 부호부(18a-18c)의 상세 블록도이다.FIG. 7 is a detailed block diagram of each entropy coder 18a-18c shown in FIG. 6.
도 7에 도시된 장치는 유효 데이터 존재여부 판단부(70), 엔트로피 정보 발생기(72), 엔트로피 부호기(74) 및 데이터량 비교기(76)를 포함한다.The apparatus shown in FIG. 7 includes a valid data existence determination unit 70, an entropy information generator 72, an entropy encoder 74, and a data amount comparator 76.
유효 데이터 존재여부 판단부(70)는 바이트 분리부(16)에서 출력된 해당 프레임의 모든 해당 바이트 데이터에 유효 데이터가 존재하는지 여부를 판단한다. 존재하지 않는다고 판단되면, 더 이상의 처리를 하지 않는다. 유효 데이터 존재여부 판단부(70)에서 해당 바이트 데이터에 유효 데이터가 존재한다고 판단되면, 상기 유효 데이터는 엔트로피 정보 발생기(72), 엔트로피 부호기(74) 및 데이터량 비교기(76)로 입력된다.The valid data existence determination unit 70 determines whether valid data exists in all the corresponding byte data of the corresponding frame output from the byte separation unit 16. If it does not exist, no further processing is performed. When the valid data existence determination unit 70 determines that valid data exists in the corresponding byte data, the valid data is input to the entropy information generator 72, the entropy encoder 74, and the data amount comparator 76.
엔트로피 정보 발생기(72)는 엔트로피 정보를 발생하여 복호화 장치로 전송함과 동시에 엔트로피 부호기(74)로 출력한다. 엔트로피 부호화는 디지털 데이터의 통계적 성질을 기초로 부호화를 수행하는데, 이러한 디지털 데이터의 통계적 성질에 관한 정보가 엔트로피 정보이다.The entropy information generator 72 generates and transmits entropy information to the decoding apparatus and outputs the entropy information to the entropy encoder 74. Entropy encoding performs encoding based on the statistical properties of digital data, and the information about the statistical properties of the digital data is entropy information.
엔트로피 부호기(74)는 상기 엔트로피 정보에 근거하여 유효 데이터에 대해 엔트로피 부호화를 수행하여 데이터량 비교기(76)으로 출력한다.The entropy encoder 74 performs entropy encoding on the valid data based on the entropy information and outputs the entropy encoding to the data amount comparator 76.
데이터량 비교기(76)는 유효 데이터로 판단된 디지털 데이터와 엔트로피 부호기(74)에서 부호화된 데이터를 비교하여 해당 프레임의 데이터량이 적은 쪽을 출력한다. 즉, 원래 데이터양이 엔트로피 부호화된 데이터양 보다 작다면 원래 데이터를 출력하고, 그 반대인 경우에는 엔트로피 부호화된 데이터를 출력하게 된다. 그리고, 어떤 데이터가 출력되었는지에 관한 정보를 출력하게 된다.The data amount comparator 76 compares the digital data determined as valid data with the data encoded by the entropy encoder 74 and outputs the one with the smaller data amount of the corresponding frame. That is, if the amount of original data is smaller than the amount of entropy-encoded data, the original data is output; otherwise, the entropy-encoded data is output. Then, information about what data is output is output.
도 6에 도시된 각 엔트로피 부호부(18a-18c)에서 각각 출력되는 엔트로피 부호화 결과는 엔트로피 정보 발생기(72)에서 발생된 엔트로피 정보와, 데이터량 비교기(76)에서 출력되는 원래의 데이터 또는 부호화된 데이터, 그리고 그에 관한 정보 모두를 포함한다.Entropy encoding results output from each of the entropy coding units 18a-18c shown in FIG. 6 include entropy information generated by the entropy information generator 72, original data output from the data amount comparator 76, or encoded data. It includes both data and information about it.
도 8은 도 1에 도시된 장치에 의해 부호화된 디지털 오디오 데이터를 복호화하는 디지털 오디오 데이터 복호화 장치의 블록도이다,8 is a block diagram of a digital audio data decoding apparatus for decoding digital audio data encoded by the apparatus shown in FIG. 1.
도 8에 도시된 장치는 엔트로피 복호부(80), 바이트 조합부(82), 역 비트 쉬프트부(84), 극성 복원부(86)를 포함한다.The apparatus shown in FIG. 8 includes an entropy decoding unit 80, a byte combining unit 82, an inverse bit shift unit 84, and a polarity restoring unit 86.
도 8에 도시된 장치는 디지털 오디오 데이터의 극성을 나타내는 극성정보와, 쉬프트된 비트수를 나타내는 비트 쉬프트 정보와, 엔트로피 부호화에 관련된 코딩 정보에 근거하여 도 1에 도시된 디지털 오디오 데이터 부호화 장치로부터 전송된 데이터를 복호화한다.The apparatus shown in FIG. 8 transmits from the digital audio data encoding apparatus shown in FIG. 1 based on polarity information indicating the polarity of the digital audio data, bit shift information indicating the number of shifted bits, and coding information related to entropy encoding. Decrypted data.
엔트로피 복호부(80)는 상기 코딩 정보에 따라 전송된 디지털 오디오 데이터의 바이트 각각에 대해 엔트로피 복호화를 수행한다.The entropy decoding unit 80 performs entropy decoding on each byte of digital audio data transmitted according to the coding information.
바이트 조합부(82)는 엔트로피 복호부(80)에서 복호된 데이터 각각을 원래 데이터로 조합한다.The byte combiner 82 combines each of the data decoded by the entropy decoder 80 into original data.
역 비트 쉬프트부(84)는 상기 비트 쉬프트 정보에 따라 바이트 조합부(82)에서 조합된 데이터를 역방향으로 비트 쉬프트시킨다.The inverse bit shift unit 84 bit shifts the data combined in the byte combiner 82 in the reverse direction according to the bit shift information.
극성 복원부(86)는 상기 극성 정보에 따라 역비트 쉬프트부(84)에서 쉬프트된 데이터의 극성을 원래 극성으로 복원한다. 예컨대, 극성 정보값이 0이면 역비트 쉬프트부(84)에서 출력된 데이터를 그대로 출력하고, 극성 정보값이 1이면 역비트 쉬프트부(84)에서 출력된 데이터에 -1을 곱하여, 즉 해당 데이터의 극성을 바꾸어 출력하게 된다.The polarity restoring unit 86 restores the polarity of the data shifted by the inverse bit shift unit 84 to the original polarity according to the polarity information. For example, if the polarity information value is 0, the data output from the inverse bit shift unit 84 is output as it is. If the polarity information value is 1, the data output from the inverse bit shift unit 84 is multiplied by -1, that is, the corresponding data. Change the polarity of the output.
도 9는 도 8에 도시된 엔트로피 복호부(80)의 상세블록도이다.9 is a detailed block diagram of the entropy decoding unit 80 shown in FIG. 8.
부호화 장치에서 전송된, 최상위 바이트, 중간 바이트 및 최하위 바이트의 부호화된 데이터(CODED DATA)는 각각 제1 - 제3엔트로피 복호부(80a-80c)로 입력되어 각각 최상위, 중간 및 최하위 바이트로 복호화 되어 바이트 조합부(82)로 입력된다.The coded data of the most significant byte, the most significant byte and the least significant byte transmitted from the encoding apparatus are input to the first to third entropy decoding units 80a to 80c, respectively, and decoded into the most significant, middle and least significant bytes, respectively. It is input to the byte combiner 82.
도 10은 도 9에 도시된 각 엔트로피 복호부(80a-80c)의 동작을 나타내는 흐름도이다.FIG. 10 is a flowchart showing the operation of each entropy decoding unit 80a-80c shown in FIG. 9.
부호화 장치에서 전송되어 온 부호화된 데이터를 입력한다.(102 단계)Input the encoded data transmitted from the encoding apparatus (step 102).
코딩 정보를 이용하여 입력 데이터가 엔트로피 부호화된 데이터인지를 판단한다.(104 단계) 코딩 정보는 엔트로피 정보까지 포함하지만, 여기서는 도 7의 데이터량 비교기(76)에서 출력된 정보(원래 데이터와 부호화된 데이터 중 어떤 데이터가 출력되었는지에 대한 정보 출력)를 말한다.The coding information is used to determine whether the input data is entropy-encoded data (step 104). The coding information includes entropy information, but information output from the data amount comparator 76 of FIG. Information on which data has been output).
104 단계에서 입력 데이터가 엔트로피 부호화된 데이터인 경우 엔트로피 정보를 이용하여 입력된 데이터에 대해 엔트로피 복호화를 수행한다.(106 단계)If the input data is entropy-encoded data in step 104, entropy decoding is performed on the input data by using entropy information (step 106).
104 단계에서 입력 데이터가 엔트로피 부호화된 데이터가 아닌 경우, 원래의 데이터가 전송되었는지를 판단한다.(108 단계)If the input data is not entropy coded data in step 104, it is determined whether the original data has been transmitted (step 108).
108 단계에서 원래의 데이터가 전송되었다고 판단되면, 각 엔트로피 복호부(80a-80c)로 입력된 데이터를 그대로 출력한다.(112 단계)If it is determined in step 108 that the original data is transmitted, the data input to each of the entropy decoding units 80a to 80c is output as it is (step 112).
108 단계에서 원래의 데이터가 전송되지 않았다고 판단되면, 0으로 채워진 바이트들을 필요한 수 만큼 생성한다.(110 단계) 엔트로피 부호화시에 해당 바이트단에 유효 데이터가 존재하지 않아서 부호화가 이루어지지 않은 경우에는 0x00의 바이트를 필요한 수 만큼 생성하는 것이다.If it is determined in step 108 that the original data has not been transmitted, a number of bytes filled with zeros are generated as necessary (step 110). If encoding is not performed because no valid data exists in the corresponding byte during encoding, 0x00 To generate as many bytes as needed.
112 단계에서의 입력 데이터나 110 단계에서 생성된 데이터를 바이트 조합부로 출력한다.(114 단계)The input data in step 112 or the data generated in step 110 are output to the byte combiner (step 114).
도 11는 도 8에 도시된 바이트 분리부에 의한 바이트 분리를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 11 is a conceptual diagram for describing byte division by the byte separation unit illustrated in FIG. 8.
도 11에서 엔트로피 복호화부에서 복호된, 최상위 Byte, 중간 Byte 및 최하위 Byte로 분리되어 있는 오디오 데이터를 하나의 바이트로 조합한다.In FIG. 11, audio data divided into the most significant byte, the most significant byte, and the least significant byte decoded by the entropy decoding unit are combined into one byte.
도 12는 본 발명에 따른 디지털 오디오 데이터의 무손실 부호화 장치의 제2실시예의 블록도이다.12 is a block diagram of a second embodiment of an apparatus for lossless encoding of digital audio data according to the present invention.
도 12에 도시된 장치는 예측부(120), 비교부(122), 바이트 분리부(124), 허프만 부호부(126) 및 전송부(128)를 포함한다. 도 12에서는 편의상 입력되는 디지털 오디오 데이터가 24 비트인 경우에 대해 설명한다. 그러나, 16비트 또는 32비트인 경우에도 본발명의 제2실시예가 적용될 수 있음은 물론이다.The apparatus shown in FIG. 12 includes a predictor 120, a comparator 122, a byte separator 124, a Huffman coder 126, and a transmitter 128. 12 illustrates a case where the digital audio data input for convenience is 24 bits. However, of course, the second embodiment of the present invention can be applied to the case of 16 bits or 32 bits.
예측부(120)는 이전에 입력된 복수개의 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 현재 부호화하고자 하는 디지털 오디오 데이터값을 예측한다. 디지털 오디오 데이터값을 예측하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 본 실시예에서는 그 한 예로서 도 13에서와 같이 Cubic Spline Curve Fitting을 이용하여 현재 복호화하고자 하는 디지털 오디오 데이터값을 예측한다. 구체적인 방법은 도 13에서 보는 바와 같이 이전에 입력된 4개의 신호값을 이용하여 Cubic Spline 함수를 구하고, 그 함수를 이용하여 다음에 입력될 데이터값, 즉 현재 부호화화고자 하는 데이터를 예측한다. 도 13에서 세로축은 디지털 데이터값을 나타내고, 가로축은 입력되는 시간을 나타낸다.The predictor 120 predicts a digital audio data value to be currently encoded based on a plurality of digital audio data values previously input. There are various methods of predicting digital audio data values. In this embodiment, as an example, the digital audio data values to be decoded are predicted using Cubic Spline Curve Fitting as shown in FIG. As shown in FIG. 13, a cubic spline function is obtained by using four signal values previously input, and the next data value, that is, data to be currently encoded, is predicted using the function. In FIG. 13, the vertical axis represents a digital data value, and the horizontal axis represents an input time.
비교부(122)는 예측부(120)에서 예측된 값에서 현재 입력되는 디지털 오디오 데이터값을 비교하여 양자의 차이값을 출력한다. 도 13에 예측부(120)에서 예측된 값에서 현재 입력값을 뺀 차이값을 구하기 위한 개념도가 도시되어 있다.The comparator 122 compares the digital audio data value currently input from the value predicted by the predictor 120 and outputs a difference value between them. FIG. 13 is a conceptual diagram for obtaining a difference value obtained by subtracting a current input value from a value predicted by the predictor 120.
여기서 현재 부호화하고자 하는 데이터값을 예측하여 그 차이값을 부호화하는 이유는 다음과 같다. 입력되는 디지털 오디오 데이터값의 레인지는 0-24비트 까지 다양하게 분포되어 있으나, 본실시예에서와 같이 예측된 값과 입력되는 데이터값의 차이값을 부호화하게 되면 유효비트가 0-8 또는 0-10비트까지 상당히 줄어들게 되어 압축효율을 현저히 높일 수 있기 때문이다.Here, the reason for predicting the data value to be currently encoded and encoding the difference value is as follows. The range of the input digital audio data values is varied from 0 to 24 bits. However, when the difference value between the predicted value and the input data value is encoded as in this embodiment, the valid bits are 0-8 or 0-. This can be significantly reduced to 10 bits, which can significantly increase the compression efficiency.
바이트 분리부(124)는 비교부(120)에서 출력된 데이터를 바이트 단위로 분리한다. 본실시예서와 같이 3 바이트로 된 디지털 오디오 데이터인 경우 최상위 바이트, 중간 바이트, 최하위 바이트의 3개로 분리할 수 있다. 16비트인 경우 바이트 분리는 최상위 1바이트와 최하위 1바이트로 분리될 것이다.The byte separator 124 separates the data output from the comparator 120 in units of bytes. In the case of digital audio data having three bytes as in the present embodiment, it can be separated into three of the most significant byte, the middle byte, and the least significant byte. For 16 bits, byte separation will be split into the most significant 1 byte and the least significant byte.
허프만 부호부(126)는 바이트 분리부(124)에서 분리된 바이트 각각에 대해 허프만 부호화를 수행한다.The Huffman coder 126 performs Huffman coding on each of the bytes separated by the byte separator 124.
전송부(128)는 허프만 부호부(126)에서 부호화된 데이터와 허프만 부호책(Huffman Codebook)을 포함한 코딩정보를 입력하여 후술할 복호화 장치로 출력한다.The transmitter 128 inputs coding information including the data encoded by the Huffman coder 126 and the Huffman Codebook, and outputs the coded information to a decoder to be described later.
도 14는 도 12에 도시된 바이트 분리부와 허프만 부호부의 상세 블록도이다.FIG. 14 is a detailed block diagram of a byte separator and a Huffman code unit shown in FIG. 12.
바이트 분리부(124)에서 분리된 최상위 Byte, 중간 Byte 및 최하위 Byte는 각각 제1 - 제3허프만 부호부(128-132)로 입력되어 각각 최상위, 중간 및 최하위 Byte의 허프만 부호화(Huffman Coding) 결과를 출력하게 된다.The most significant byte, the most significant byte, and the least significant byte separated by the byte separator 124 are input to the first to third Huffman codes 128-132, respectively, and Huffman coding results of the most significant, middle, and least significant bytes, respectively. Will print
허프만 코딩은 허프만 부호화를 잘 알고 있는 당업자에게는 자명한 사항이므로 그것에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Huffman coding is obvious to those skilled in the art who are familiar with Huffman coding, and thus a detailed description thereof will be omitted.
도 15는 도 14에 도시된 각 허프만 부호부(128-132)의 상세 블록도이다.FIG. 15 is a detailed block diagram of each Huffman code unit 128-132 shown in FIG.
도 15에 도시된 장치는 허프만 부호책 발생기(126a), 허프만 부호기(126b) 및 데이터량 비교기(126c)를 포함한다.The apparatus shown in FIG. 15 includes a Huffman code book generator 126a, a Huffman coder 126b, and a data amount comparator 126c.
허프만 부호책 발생기(126a)는 바이트 분리부(124)에서 바이트 단위로 분리된 데이터를 소정 개수 모아 한 프레임을 구성하고, 상기 프레임에 포함된 데이터들의 확률적 성질에 근거하여 허프만 부호책(Huffman Codebook)을 발생한다. 이 때, 가장 좋은 효율을 가지는 코드를 생성하는 쪽으로 선택이 된다. 발생된 허프만 부호책은 전송부(128)를 통해 후술할 복화화 장치로 전송한다. 그리고, 허프만 부호기(126b)로도 출력한다.The Huffman codebook generator 126a forms a frame by collecting a predetermined number of pieces of data separated by a byte unit in the byte separator 124, and based on the probabilistic nature of the data included in the frame. Will occur). At this point, the choice is to generate the code with the best efficiency. The generated Huffman code book is transmitted to the demodulation device to be described later through the transmission unit 128. It is also output to the Huffman encoder 126b.
허프만 부호기(126b)는 허프만 부호책 발생기(126a)에서 발생된 허프만 부호책에 근거하여 바이트 분리부(124)에서 바이트 단위로 분리된 데이터에 대해 허프만 부호화를 수행한다.The Huffman coder 126b performs Huffman coding on data separated by a byte unit in the byte separator 124 based on the Huffman codebook generated by the Huffman codebook generator 126a.
데이터량 비교기(126c)는 허프만 부호기(126b)에서 부호화된 데이터와 바이트 분리부(124)에서 분리된 데이터를 비교하여 데이터량이 적은 쪽을 출력한다. 즉, 원래 데이터양이 허프만 부호화된 데이터양 보다 작다면 원대 데이터를 출력하고, 그 반대인 경우에는 허프만 부호화된 데이터를 출력하게 된다. 그리고, 원래 데이터와 부호화된 데이터 중 어떤 데이터가 출력되었는지에 관한 정보를 전송부(128)를 통해 복호화장치로 출력하게 된다.The data amount comparator 126c compares the data encoded by the Huffman encoder 126b with the data separated by the byte separator 124 and outputs the one with the smaller data amount. That is, if the original data amount is smaller than the Huffman coded data amount, the far-end data is output, and when the vice versa, the Huffman coded data is output. Then, information about which data among the original data and the encoded data is output is output to the decoding apparatus through the transmission unit 128.
도 14에 도시된 각 허프만 부호부(128-132)에서 각각 출력되는 허프만 코딩결과는 허프만 부호책 발생기(126a)에서 발생된 허프만 부호책과, 데이터량 비교기(126c)에서 출력되는 원래의 데이터 또는 부호화된 데이터, 그리고 그에 관한 정보 모두를 포함한다.The Huffman coding results output from the respective Huffman coding units 128-132 shown in FIG. 14 are Huffman codebooks generated by the Huffman codebook generator 126a, and original data output from the data amount comparator 126c. It includes both the encoded data and information about it.
도 16은 도 12에 도시된 장치에 의해 부호화된 디지털 오디오 데이터를 복호화하는 디지털 오디오 데이터 복호화 장치의 블록도이다,16 is a block diagram of a digital audio data decoding apparatus for decoding digital audio data encoded by the apparatus shown in FIG. 12.
도 16에 도시된 장치는 수신부(162), 허프만 복호부(164), 바이트 조합부(166), 예측부(168) 및 가산부(170)를 포함한다.The apparatus shown in FIG. 16 includes a receiver 162, a Huffman decoder 164, a byte combiner 166, a predictor 168, and an adder 170.
수신부(162)는 전송부(128)로부터 전송된 디지털 오디오 데이터의 확률적 성질에 근거하여 발생된 허프만 부호책을 포함하여 허프만 부호화에 관련된 코딩 정보와 부호화된 디지털 오디오 데이터를 수신한다.The receiver 162 receives encoded digital audio data and coding information related to Huffman coding, including the Huffman code book generated based on the stochastic nature of the digital audio data transmitted from the transmitter 128.
허프만 복호부(164)는 상기 코딩 정보에 따라 수신부에서 수신된 디지털 오디오 데이터의 바이트 각각에 대해 허프만 복호화를 수행한다.The Huffman decoder 164 performs Huffman decoding on each of the bytes of the digital audio data received at the receiver according to the coding information.
바이트 조합부(166)는 허프만 복호부(164)에서 복호된 데이터 각각을 원래 구조의 바이트로 조합한다.The byte combiner 166 combines each of the data decoded by the Huffman decoder 164 into bytes of the original structure.
예측부(168)는 현재까지 복호된 복수개의 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 다음에 복호화할 디지털 오디오 데이터값을 예측한다.The prediction unit 168 predicts a digital audio data value to be decoded next based on the plurality of digital audio data values decoded so far.
가산부(170)는 예측부(168)에서 예측된 값에서 바이트 조합부(166)에서 조합된 디지털 오디오 데이터값을 가산하여 원래의 디지털 오디오 데이터값을 복원한다.The adder 170 adds the digital audio data values combined by the byte combiner 166 from the values predicted by the predictor 168 to restore the original digital audio data values.
도 17은 도 16에 도시된 허프만 복호부(164)의 상세 블록도이다.17 is a detailed block diagram of the Huffman decoder 164 shown in FIG.
부호화 장치에서 전송되어 수신부(162)에서 수신된, 최상위 바이트, 중간 바이트 및 최하위 바이트의 허프만 부호화된 데이터(Huffman CODED DATA)는 각각 제1 - 제3허프만 복호부(172-176)로 입력되어 각각 최상위, 중간 및 최하위 바이트로 복호화 되어 바이트 조합부(166)로 입력된다.Huffman coded data of the most significant byte, the most significant byte, and the least significant byte transmitted from the encoding apparatus and received by the reception unit 162 is input to the first to third Huffman decoders 172 to 176, respectively. Decoded into the most significant, middle and least significant byte and input to the byte combination unit 166.
도 18은 다채널의 오디오 데이터를 부호화하는 장치의 블록도이다.18 is a block diagram of an apparatus for encoding multichannel audio data.
도 18에 도시된 장치는 제1 및 제2예측 감산부(180, 182), 제1 및 제2바이트 분리부(184, 186) 및 제1-제3다채널 허프만 부호부(188-192)를 포함한다.The apparatus shown in FIG. 18 includes first and second prediction subtracting units 180 and 182, first and second byte separating units 184 and 186, and first and third multi-channel Huffman code units 188-192. It includes.
제1예측 감산부(180)는 채널 1(Channel 1)에 대하여 이전에 입력된 복수개 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 현재 부호화하고자 하는 디지털 오디오 데이터값을 예측하고, 상기 예측된 값과 현재 입력되는 값의 차이값을 출력한다. 제2예측 감산부(182)는 채널 2(Channel 2)에 대하여 이전에 입력된 복수개 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 현재 부호화하고자 하는 디지털 오디오 데이터값을 예측하고, 상기 예측된 값과 현재 입력되는 값의 차이값을 출력한다.The first prediction subtractor 180 predicts a digital audio data value to be currently encoded based on a plurality of digital audio data values previously input to the channel 1, and the predicted value and the currently input value. Output the difference value of. The second prediction subtractor 182 predicts a digital audio data value to be currently encoded based on a plurality of digital audio data values previously input to the channel 2, and the predicted value and the currently input value. Output the difference value of.
제1바이트 분리부(184)는 제1예측 감산부(180)에서 출력된 데이터를 바이트 단위로 분리한다. 제2바이트 분리부(186)는 제2예측 감산부(182)에서 출력된 데이터를 바이트 단위로 분리한다.The first byte separator 184 separates the data output from the first prediction subtractor 180 in byte units. The second byte separator 186 separates the data output from the second prediction subtractor 182 in byte units.
제1다채널 허프만 부호부(190)는 제1 및 제2바이트 분리부(184, 186)에서 분리된 모든 채널의 최상위 바이트의 데이터를 허프만 부호화한다. 그리고, 상기 허프만 부호화된 데이터와, 허프만 부호책을 포함하는 코딩 정보로된 모든 채널의 최상위 Byte에 대한 허프만 코딩(Huffman coding) 결과를 출력한다.The first multi-channel Huffman coder 190 encodes data of the most significant byte of all channels separated by the first and second byte separators 184 and 186. The Huffman coding result of the most significant byte of all channels including the Huffman coded data and coding information including the Huffman code book is output.
제2다채널 허프만 부호부(190)는 제1 및 제2바이트 분리부(184, 186)에서 분리된 모든 채널의 중간 바이트의 데이터를 허프만 부호화한다. 그리고, 상기 허프만 부호화된 데이터와, 허프만 부호책을 포함하는 코딩 정보로된 모든 채널의 중간 Byte에 대한 허프만 코딩(Huffman coding) 결과를 출력한다.The second multi-channel Huffman coder 190 encodes data of intermediate bytes of all channels separated by the first and second byte separators 184 and 186. Huffman coding results are output for intermediate bytes of all channels including the Huffman coded data and coding information including the Huffman code book.
제3다채널 허프만 부호부(192)는 제1 및 제2바이트 분리부(184, 186)에서 분리된 모든 채널의 최하위 바이트의 데이터를 허프만 부호화한다. 그리고, 상기 허프만 부호화된 데이터와, 허프만 부호책을 포함하는 코딩 정보로된 모든 채널의 최하위 Byte에 대한 허프만 코딩(Huffman coding) 결과를 출력한다.The third multi-channel Huffman coder 192 Huffman encodes data of the least significant byte of all channels separated by the first and second byte separators 184 and 186. The Huffman coding result of the least significant byte of all channels including the Huffman coded data and coding information including the Huffman code book is output.
즉, 입력되는 데이터의 채널 수에는 관계없이 데이터가 24비트인 경우에는 최상위 바이트, 중간 바이트 및 최하위 바이트를 위한 3개의 다채널 허프만 부호부가 사용되고 3개의 허프만 부호책이 전송된다. 만일 데이터가 16비트인 경우에는 최상위 및 최하위 바이트를 위한 2개의 다채널 허프만 부호부가 사용되어 2개의 허프만 부호책이 전송될 것이다. 다시 말하면, 두 채널의 허프만 부호화를 위하여 각각의 채널을 위한 허프만 부호부가 따로 존재하는 것이 아니라 모든 채널을 동시에 처리하는 다채널 허프만 부호부가 바이트 수만 큼 존재하는 것이다.That is, when the data is 24 bits regardless of the number of channels of the input data, three multi-channel Huffman code units for the most significant byte, the middle byte, and the least significant byte are used, and three Huffman code books are transmitted. If the data is 16 bits, two multi-channel Huffman code parts for the highest and least significant byte will be used and two Huffman code books will be transmitted. In other words, for Huffman coding of two channels, the Huffman coder for each channel does not exist separately, but the multichannel Huffman coder for processing all channels simultaneously exists in the number of bytes.
도 19는 도 18에 의해 부호화된 디지털 오디오 데이터를 복호화하기 위한 다채널 디지털 오디오 데이터의 복호화 장치의 블록도이다.FIG. 19 is a block diagram of an apparatus for decoding multichannel digital audio data for decoding the digital audio data encoded by FIG. 18.
도 19에 도시된 장치는 제1-제3다채널 허프만 복호부(194-198), 제1 및 제2바이트 조합부(200, 202), 제1 및 제2예측 가산부(204, 206)를 포함한다.The apparatus shown in FIG. 19 includes first to third multi-channel Huffman decoders 194-198, first and second byte combiners 200 and 202, and first and second predictive adders 204 and 206. It includes.
제1다채널 허프만 복호부(194)는 부호화되어 전송된 모든 채널의 최상위 바이트의 데이터를 허프만 복호화한다. 제2다채널 허프만 복호부(196)는 부호화되어 전송된 모든 채널의 중간 바이트의 데이터를 허프만 복호화한다. 제3다채널 허프만 복호부(198)는 부호화되어 전송된 모든 채널의 최하위 바이트의 데이터를 허프만 복호화한다.The first multi-channel Huffman decoder 194 Huffman decodes the data of the most significant byte of all channels that are encoded and transmitted. The second multi-channel Huffman decoder 196 decodes Huffman's data of intermediate bytes of all the encoded and transmitted channels. The third multi-channel Huffman decoder 198 Huffman decodes the data of the least significant byte of all the encoded and transmitted channels.
제1바이트 조합부(200)는 제1-3다채널 허프만 복호부(194-198)에서 출력된 바이트 분리된 제1채널의 디지털 오디오 데이터를 원래 구조의 바이트로 조합한다. 제2바이트 조합부(202)는 제1-3다채널 허프만 복호부(194-198)에서 출력된 바이트 분리된 제2채널의 디지털 오디오 데이터를 원래 구조의 바이트로 조합한다.The first byte combiner 200 combines the digital audio data of the byte-separated first channel output from the first-third multi-channel Huffman decoder 194-198 into bytes of the original structure. The second byte combiner 202 combines the digital audio data of the byte-separated second channel output from the first-third multi-channel Huffman decoder 194-198 into bytes of the original structure.
제1예측 가산부(204)는 현재까지 복호된 복수개의 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 다음에 복호화할 디지털 오디오 데이터값을 예측하고, 상기 예측된 값에서 제1바이트 조합부(200)에서 조합된 디지털 오디오 데이터값을 가산하여 원래의 제1채널에 대한 디지털 오디오 데이터값을 복원한다.The first prediction adder 204 predicts a digital audio data value to be decoded next based on the plurality of digital audio data values decoded so far, and is combined by the first byte combiner 200 at the predicted value. The digital audio data values for the original first channel are restored by adding the digital audio data values.
제2예측 가산부(206)는 현재까지 복호된 복수개의 디지털 오디오 데이터값에 근거하여 다음에 복호화할 디지털 오디오 데이터값을 예측하고, 상기 예측된 값에서 상기 제2바이트 조합부(202)에서 조합된 디지털 오디오 데이터값을 가산하여 원래의 제2채널에 대한 디지털 오디오 데이터값을 복원한다.The second prediction adder 206 predicts a digital audio data value to be decoded next based on the plurality of digital audio data values decoded so far, and combines the second byte combining unit 202 in the predicted value. The digital audio data value for the original second channel is restored by adding the digital audio data value.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 본 발명의 실시예에서는 24 비트의 디지털 오디오 데이터를 예로들어 설명하였으나 16비트, 32 비트의 디지털 오디오 데이터를 포함하며, 그에 한정되지 않는 것은 본 발명의 사상에 비추어 명백하다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, and of course, modifications may be made by those skilled in the art within the spirit of the present invention. Although embodiments of the present invention have been described using 24-bit digital audio data as an example, it is apparent that the present invention includes 16 bits and 32-bit digital audio data, and the present invention is not limited thereto.
이상 설명한 바와 같이, 한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 디지털 오디오 데이터 부호화 장치는, 디지털 오디오 데이터의 극성을 어느 하나로 통일시키고, 부호화할 해당 데이터를 MSB 방향으로 소정 비트 쉬프트시키며, 바이트를 분리하여 부호화를 수행함으로써 디지털 데이터를 그대로 부호화를 수행하는 것 보다 높은 압축률을 얻을 수 있다. 이 경우 약 2:1 정도의 압축효율을 얻을 수 있다. 그리고, 본 발명의 제2실시예에 따른 디지털 오디오 데이터 부호화 장치는, 이전에 입력된 데이터를 이용하여 현재 복호화하고자 하는 데이터값을 예측하고, 상기 예측된 값에서 현재 입력되는 데이터값을 감산한 후 바이트 단위로 분리하여 허프만 부호화함으로써 9.6Mbps 이내의 데이터 레이트를 가지도록 하여 Real Time 재생용으로 기록이 가능한 효과가 있다.As described above, on the other hand, the digital audio data encoding apparatus according to the first embodiment of the present invention unifies the polarity of the digital audio data to any one, shifts the corresponding data to be encoded a predetermined bit in the MSB direction, and separates the bytes. By performing the encoding process, a higher compression ratio can be obtained than the encoding of the digital data as it is. In this case, a compression efficiency of about 2: 1 can be obtained. The digital audio data encoding apparatus according to the second embodiment of the present invention predicts a data value to be currently decoded using previously input data and subtracts the currently input data value from the predicted value. Huffman coding separated by byte unit has a data rate of less than 9.6Mbps, enabling recording for real time playback.
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