KR20040054736A

KR20040054736A - 헤더를 포함하는 프레임에 배열된 코딩된 디지털 오디오신호를 디코딩하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20040054736A
Application number: KR10-2004-7006004A
Authority: KR
Inventors: 이른스트 에프. 스치로더; 조한네스 보흠
Original assignee: 톰슨 라이센싱 에스.에이.
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-06-25
Also published as: EP1308931A1; DE60208227D1; KR100944084B1; EP1438712B1; WO2003036622A3; WO2003036622A2; DE60208227T2; US7342944B2; CN1575491A; EP1438712A2; US20040247035A1; JP4629977B2; JP2005506583A; CN1319044C

Abstract

ISO/IEC 표준 11172-3에 의거한 오디오 데이터 감소를 위해, 대략 고정 데이터율로 도달하도록 44.1kHz의 샘플링 주파수에서 8비트만큼 가변되는 프레임 길이를 이용한다. 데이터 프레임의 연장은 프레임의 헤더 내의 패딩 비트에 의해 시그널링된다. 본 발명에서는 패딩 비트의 평가를 하지 않는다. 대신, 평균 프레임 길이(L)를 계산하고, L은 다음 정수로 반버림되며, 후속 프레임에 대하여 이 프레임용으로 예상되는 싱크 워드가 존재하는지 여부를 먼저 확증하고, 존재한다면 패딩 비트를 고려하지 않고 이 프레임을 디코딩하며, 존재하지 않는다면 패딩 비트를 고려하지 않고 그 프레임의 디코딩을 8비트 후에 시작한다.

Description

헤더를 포함하는 프레임에 배열된 코딩된 디지털 오디오 신호를 디코딩하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DECODING A CODED DIGITAL AUDIO SIGNAL WHICH IS ARRANGED IN FRAMES CONTAINING HEADERS}

ISO/IEC 표준 11172-3 및 13818-3에 의거하여 오디오 데이터 감소를 이용할 때, 대략 고정 데이터율(예를 들어, 초당 128000비트)로 도달하도록 44.1kHz의 샘플링 주파수에서 8비트만큼 가변되는 프레임 길이를 이용한다. 데이터 프레임의 연장(lengthening)은, 프레임의 헤더 내의 패딩 비트에 의해 시그널링된다. 이 방법은 EP-A-0402973에 보다 상세히 기재되어 있다. 또한, 프레임은 초기에 싱크 워드(sync word)를 포함한다.

본 발명은 헤더를 포함하는 프레임에 배열된 코딩된 디지털 오디오 신호를 디코딩하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 동일한 길이를 갖는 2개의 연속 데이터 프레임을 도시한다.

도 2는 상이한 길이를 갖는 2개의 연속 데이터 프레임을 도시한다.

도 3은 본 발명에 따른 디코더를 도시한다.

디코더에서의 패딩 비트의 평가는 어려움을 야기할 수 있다. 예를 들어, 매우 최적화된 디코더에서, 디지털 신호 프로세서(DSP)는 많은 여분의 저장 공간을 필요로 한다. 그러나, 프레임내의 헤더는 그 프레임의 시작에서 판독되기 때문에, 패딩 비트의 값은 그 프레임의 종료때까지 필요하지 않으며, DSP 구현에 있어서,전체 저장 위치(예를 들어, 정수값이며 그 길이는 수 바이트임)는 전형적으로 단지 패딩 비트 값을 저장하는 것만으로 낭비된다. 필요한 저장 공간을 패딩과 공유함으로써 이 필요한 저장 공간의 감소를 달성할 수 있으며, 즉, 44.1kHz의 샘플링 주파수에서도 프레임 길이가 항상 일정하게 유지된다. 그러나, 예를 들어, 특정한 고정 데이터율인 초당 128000비트는 더 이상 얻지 못하게 되며, 0.23% 낮아진 값을 얻게 된다. 44.1kHz의 샘플링 주파수에서도 항상 사용되는 일정한 프레임 길이에 의존하는 디코더는, 더 이상 상기한 ISO/IEC 표준과 호환성을 갖지 못한다.

본 발명은 ISO/IEC 표준 11172-3 및 13818-3 또는 유사 표준과의 호환성을 유지하면서 보다 적은 저장 공간을 사용할 수 있는 방법을 특정하는 것을 목적으로 한다. 이 목적은 청구항 제1항에 기재된 방법에 의해 달성된다. 이 방법을 이용하는 디코더는 청구항 제5항에 기재되어 있다.

본 발명에 따라, 가변 길이의 데이터 프레임은 각 길이에 기초하여 평가되지만, 헤더로부터의 패딩 비트의 평가는 회피된다. 일반적으로 패딩 비트의 값은 다음 프레임 시작의 정확한 위치를 확인하는데 사용되며, 본 발명은, 다른 방식으로, 즉, 평균 프레임 길이를 계산하고 수신된 프레임에 대한 정수 바이트 값에 가장 가까운 그 평균 프레임 길이를 반버림 또는 반올림함으로써 상기 다음 프레임 시작을 확인하는 것과 관련된다.

그 이점은 패딩 비트의 값이 프레임을 디코딩하는데 걸리는 전체 시간에 대하여 저장될 필요가 없으며, 이에 따라 저장 공간이 보다 많이 절약될 수 있다는 것이다.

원칙적으로, 본 발명의 방법은, 헤더를 포함하는 프레임에 배열되어 있는 코딩된 디지털 오디오 신호의 디코딩에 관련되며, 여기서 프레임 내의 헤더는, 이 프레임이 표준 길이를 갖는지 또는 일부 프레임에서 표준 길이와 다른 길이를 갖고 있는지에 대한 각 정보 아이템을 포함하고, 이 프레임은 각 싱크 워드를 포함하며, 다음과 같은 단계를 포함한다.

즉, 각 프레임 길이에 대한 가변 길이 정보를 저장하지 않거나 평가하지 않는 단계;

L = N * R / fs / SL인 수학식을 이용하여 다음 프레임의 근사 시작을 결정하는 단계 - 여기서, L 은 프레임의 길이, N은 프레임당 샘플 수, R은 전체 데이터율, fs는 샘플링 주파수, SL은 프레임의 길이를 가리키기 위한 규정된 서브유닛임 -;

L을 서브 유닛(SL)의 다음 정수로 반버림하는 단계;

후속 프레임에 대하여, 이 프레임에 대한 예상되는 싱크 워드가 존재하는지 여부를 먼저 확증하는 단계;

이 프레임에 대한 상기 예상되는 싱크 워드가 존재하는 경우, 가변 길이 정보를 고려하지 않고 이 후속 프레임을 디코딩하는 단계;

이 프레임에 대한 상기 예상되는 싱크 워드가 존재하지 않는 경우, 가변 길이 정보를 고려하지 않고 이 후속 프레임의 디코딩을 하나의 서브유닛 후에 시작하는 단계를 포함한다.

원칙적으로, 본 발명의 장치는 헤더를 포함하는 프레임 내에 배열되어 있는코딩된 디지털 오디오 신호를 디코딩하는 디코더에 관한 것으로서, 프레임 내의 헤더는 이 프레임이 표준 길이를 갖는지 또는 일부 프레임에서 표준 길이와 다른 길이를 갖고 있는지에 대한 각 정보 아이템을 포함하며, 이 프레임은 각 싱크 워드를 포함하며, 프레임 길이를 확인하기 위해, 각 프레임 길이에 관한 가변 길이 정보는 저장 또는 평가되어 있지 않는, 이 장치는,

오디오 신호를 디코딩하는 수단;

L = N * R / fs / SL 인 수학식을 이용하여 다음 프레임의 근사 시작을 결정하는 프레임 시작 추정기 - 여기서, L 은 프레임의 길이, N은 프레임당 샘플 수, R은 전체 데이터율, fs는 샘플링 주파수, SL은 프레임의 길이를 가리키기 위한 규정된 서브유닛이며, L은 서브유닛(SL)의 다음 정수로 반버림됨 - ; 및

다음 프레임에 대하여, 이 프레임에 대한 예상되는 싱크 워드가 존재하는지 여부를 먼저 확증하는 싱크 워드 체커 - 이 프레임에 대한 상기 예상되는 싱크 워드가 존재한다면, 가변 길이 정보를 고려하지 않고 이 후속 프레임을 상기 디코딩 수단에서 디코딩하고, 이 프레임에 대한 상기 예상되는 싱크 워드 존재하지 않는다면 가변 길이 정보를 고려하지 않고 후속 프레임의 디코딩을 하나의 서브유닛(SL) 후에 시작함 - 를 포함한다. 싱크 워드를 평가하는 대신, 다른 알려져 있고 예상되는 데이터 패턴을 평가할 수도 있다.

ISO/IEC 11172-3(MPEG 오디오)와 같이 오디오 신호를 위한 데이터 감소 코딩 및 디코딩 방법에 있어서, 코딩된 오디오 신호는, 오디오 샘플의 고정된 수(N), 예를 들어, 1152개의 샘플을 각각 갖는 데이터 프레임에 저장되거나 전송된다. 원칙적으로, 데이터 프레임은 기본 유닛의 배수인 고정된 길이를 갖고, 이것은 ISO/IEC 11172-3에서 '슬롯'이라 불리며 '레이어 2' 및 '레이어 3' 가변부에서 8비트 길이를 갖는다.

도 1에서, L 바이트의 동일한 길이의 연속 프레임의 각각은, 싱크 워드(SY)를 갖는 헤더(Hd)를 구비한다. 서브유닛(SL)의 크기는 이 예에서 1바이트 = 8비트로 된다.

32000Hz 또는 48000Hz의 샘플링 주파수(fs)를 갖는 오디오 신호가 사용된다면, 전체 데이터율(R)과 (슬롯인) 프레임 길이(L) 간의 관계는 다음과 같다.

L = N * R / fs / 8

예를 들어, N = 1152개의 샘플, R = 128000 비트/초, fs = 48000Hz 이면, 8비트 각각에 대하여 L = 384개 슬롯을 얻게 된다.

그러나, 44100Hz의 샘플링 주파수가 사용되면, L에 대하여 수학식 1에서 비정수값(non-integer value)이 발생하게 된다. 이러한 방식으로, 다음 프레임의 시작 결정이 근사하여 결정된다. 예를 들어, N = 1152개의 샘플, R = 128000 비트/초, fs = 44100Hz 이면, 8비트 각각에 대하여 L = 417.9591837개 슬롯을 얻게 된다.

그러나, 프레임은 정수개의 슬롯만을 가질 수 있기 때문에, 대략 특정하게 고정된 데이터율(예를 들어, 128000비트/초)로 도달하도록, 1슬롯( = 8비트)만큼 가변하는 프레임 길이가 44.1kHz의 샘플링 주파수에서 사용되고, 상기한 바와 같이, 헤더에서의 패딩 비트를 이용하여 시그널링된다. 수학식 1로부터의 결과가 반버림되면, 44.1kHz의 샘플링 주파수에 대하여 정확한 프레임의 시작을 흔히 얻게 되며, 즉, 1슬롯만큼 연장(lengthen)되지 않은 프레임을 위한 것이다. 그러나, 프레임 시작에 대하여 부정확한 값도 흔히 얻게 된다. 이 부정화한 포인트에서 다음 프레임 시작이 디코딩되면, 프레임의 시작에서 예상되는 싱크 워드가 명백하게 존재하지 않기 때문에 에러가 발생한다. 정상적으로는, 디코더는 에러 복구 모드로 전환하여 싱크 워드를 위한 새로운 복합(fresh complex) 검색을 시작한다. 이것은, 전형적으로 디코딩된 출력 신호에서 폴트를 발생하게 된다.

도 2에서, 제1 프레임은 제2 프레임보다 긴 하나의 유닛(SL), 즉, L+1 바이트이다. 계산되어 반버림된 변수(L)에 대하여 포인터(LPOI)에 의해 가리켜진 위치에서 디코딩이 시작되면, 이 위치에서는 어떠한 싱크 워드도 발견되지 않는다. 이러한 이유 때문에, 하나의 유닛(SL)씩 체크를 더 수행하여 싱크 워드가 존재하는지 여부를 결정하고, 이 싱크 워드는 그 위치에서 발견된다.

따라서, 본 발명은, 44100Hz 또는 22050Hz의 샘플링 주파수를 갖는 인코딩된신호를 디코딩할 때, 아래와 같은 사항을 제시한다.

패딩 비트를 저장 또는 평가하지 않는다.

수학식 1을 이용하여 다음 프레임의 근사 시작을 결정한다.

수학식 1의 결과를 다음 정수로 반버림한다.

후속 프레임에 대하여, 예상되는 싱크 워드 또는 다른 알려져 있는 데이터 패턴이 존재하는지를 먼저 확증한다.

존재한다면, 패딩 비트를 고려하지 않고 이 후속 프레임을 디코딩한다.

존재하지 않는다면, 패딩 비트를 고려하지 않고 이 후속 프레임의 디코딩을 하나의 슬롯 만큼 후에 시작한다.

도 3은, 비트 스트림 디포맷터(BSD)에 공급되는 코딩된 오디오 신호(EAS)를 수신하는 본 발명의 디코더를 도시한다. BSD는 대응하는 데이터를 프레임-시작 추정기(FSE)와 상호 교환한다. 여기서 추정된 프레임 시작 어드레스 또는 대응하는 포인터가 사용되어 데이터 스트림 내의 적절한 포인트에서 싱크 워드가 존재하는지 여부를 싱크 워드 체커(SYCH)에서 결정한다. 존재한다면, 디코더 스테이지(DEC) 및/또는 비트 스트림 디코맷터(BSD)는, 다음 데이터 프레임의 추가 처리 또는 디코딩을 그 포인트에서 시작하도록 하는 정보를 수신한다. 주파수 도메인에서 디코딩된 오디오 신호는, 디코더 스테이지(DEC)에 의해, 합성 필터를 이용하여 오디오 신호의 일부를 승산하는, 예를 들어, 그 오디오 신호를 시간 도메인으로 변환하여 디코딩된 오디오 신호(DAS)를 출력하는 윈도우잉 스테이지(DW)에 공급된다.

또한, 본 발명은, 수학식 1로부터의 결과인 비정수(non-integer)가 프레임길이의 가변을 야기하는 관련 응용에 대하여 이용될 수 있으며, 상기 가변은, 패딩 비트와 유사한 정보 아이템을 이용하여 가리켜진다.

Claims

헤더(Hd)를 포함하는 프레임 내에 배열되어 있는 코딩된 디지털 오디오 신호(EAS)를 디코딩(BSD, DEC, DW)하는 방법 - 프레임 내의 상기 헤더는, 그 프레임이 표준 길이(L)를 갖는지 또는 일부 프레임에서 표준 길이와 다른 길이(L+1)를 갖는지에 대한 각 정보 아이템을 포함하고, 상기 프레임들은 각각 싱크 워드(SY)를 포함함 - 에 있어서,

각 프레임 길이에 대한 가변 길이 정보를 저장하지 않거나 평가하지 않는 단계;

L = N * R / fs / SL인 수학식을 이용하여 다음 프레임의 근사 시작을 결정하는 단계 - 여기서, L 은 프레임의 길이, N은 프레임당 샘플 수, R은 전체 데이터율, fs는 샘플링 주파수, SL은 프레임의 길이를 가리키기 위한 규정된 서브유닛임 -;

L을 서브 유닛(SL)의 다음 정수로 반버림하는 단계;

후속 프레임에 대하여, 이 프레임에 대한 예상되는 싱크 워드가 존재하는지 여부를 먼저 확증하는 단계;

상기 후속 프레임에 대한 예상되는 싱크 워드가 존재하는 경우, 가변 길이 정보를 고려하지 않고 상기 후속 프레임을 디코딩하는 단계;

상기 후속 프레임에 대한 예상되는 싱크 워드가 존재하지 않는 경우, 가변 길이 정보를 고려하지 않고 상기 후속 프레임의 디코딩을 하나의 서브유닛 후에 시작하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 근사 프레임 시작용 수학식을 계산하기 위한 파라미터는, 전송 시스템에서 알려져 있는 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 파라미터중 적어도 하나는 프레임의 헤더 내에서 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

예상되는 싱크 워드가 존재하는지 여부를 확증하는 대신, 다른 알려져 있는 패턴이 다음 프레임에 존재하는지 여부를 확증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
헤더(Hd)를 포함하는 프레임 내에 배열되어 있는 코딩된 디지털 오디오 신호(EAS)를 디코딩하는 장치 - 프레임 내의 상기 헤더는 상기 프레임이 표준 길이(L)를 갖는지 또는 일부 프레임에서 표준 길이와 다른 길이(L+1)를 갖고 있는지에 대한 각 정보 아이템을 포함하며, 이 프레임은 각 싱크 워드(SY)를 포함하고,상기 프레임 길이를 확인하기 위해, 각 프레임 길이에 관한 가변 길이 정보는 저장 또는 평가되어 있지 않음 - 에 있어서,

오디오 신호를 디코딩하는 수단(BSD, DEC, DW);

L = N * R / fs / SL 인 수학식을 이용하여 다음 프레임의 근사 시작을 결정하는 프레임 시작 추정기(FSE) - 여기서, L 은 프레임의 길이, N은 프레임당 샘플 수, R은 전체 데이터율, fs는 샘플링 주파수, SL은 프레임의 길이를 가리키기 위한 규정된 서브유닛이며, L은 서브유닛(SL)의 다음 정수로 반버림됨 - ; 및

다음 프레임에 대하여, 이 프레임에 대한 예상되는 싱크 워드가 존재하는지 여부를 먼저 확증하는 싱크 워드 체커(SYCH) - 상기 프레임에 대한 예상되는 싱크 워드가 존재한다면, 가변 길이 정보를 고려하지 않고 이 후속 프레임을 상기 디코딩 수단에서 디코딩하고, 상기 프레임에 대한 예상되는 싱크 워드가 존재하지 않는다면 가변 길이 정보를 고려하지 않고 후속 프레임의 디코딩을 하나의 서브유닛(SL) 후에 시작함 -

를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.