KR20050112796A - 디지털 신호 부호화/복호화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것으로서, 그 부호화 방법은, (a) 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 단계; (b) 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블이 구비된 상태에서, 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하고, 룩업테이블 내의 해당 양자화단위에 할당된 비트수를 획득하는 단계; (c) 소정의 양자화 단위에 대해, 신호값의 분포를 소정의 구간으로 나누고, 상기 구간별로 (a)단계에서 변환된 데이터를 (b)단계에서 할당된 비트수에 따라 선형양자화하는 단계; 및 (d) 선형 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 복수의 룩업테이블 및 구간별 선형양자화를 이용하여 부호화함으로써 입력신호의 특성에 적합한 비트량 제어가 가능하며, 별도의 추가 계산량을 줄일 수 있다. 오디오 데이터의 분포를 고려하여 일반적인 선형 양자화기보다 음질을 개선하면서도 비선형 양자화기에서의 양자화기 복잡도를 대폭 줄일 수 있다. 또한 프레임길이정보를 포함하는 경우, 충격발생시 유효한 오디오 데이터를 연결하기 위한 포인트를 정확하게 찾아 부호화할 수 있다.

Description

디지털 신호 부호화/복호화 방법 및 장치{Digital signal encoding/decoding method and apparatus}

본 발명은 디지털신호 부호화 및 복호화에 관한 것으로서, 특히 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화 및 프레임길이정보를 포함하는 비트스트림으로 부호화하고 상기 비트스트림을 복호화하는, 디지털신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 MPEG-1에서의 청각심리모델을 이용한 일반적인 디지털 신호 부호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다. 도시된 부호화 장치는 주파수맵핑부(100), 청각심리모델(110), 비트할당부(120), 양자화부(130), 비트스트림생성부(140)를 포함하여 이루어진다.

상기 주파수맵핑부(100)는 대역분해필터를 이용하여 시간영역의 입력신호를 소정의 개수의 주파수대역으로 변환시킨다. 상기 청각심리모델(110)은 상기 부호화 장치에서 연산의 복잡도가 가장 큰 부분으로서, 주파수 대역별 비트할당의 기준이 되는 SMR을 계산하여 출력한다. 상기 SMR 값은 다음과 같은 일련의 단계에 의해 계산된다. 먼저 고속푸리에변환(FFT)에 의해 시간영역의 오디오신호를 주파수영역으로 변환하고, 각 대역의 음압레벨(Sound Pressure Level)과 절대 마스킹 문턱치(Absolute Threshold)를 계산한다. 그리고 나서 오디오신호의 유성음과 무성음 성분과 마스커(masker)를 결정하고, 각각의 마스킹 문턱치와 전체 마스킹 문턱치를 계산한다. 마지막으로 각 대역의 최소 마스킹 문턱치를 계산하여 제9단계에서는 각 대역의 SMR 값을 계산한다.

상기 비트할당부(120)는 청각심리모델(110)로부터 받은 SMR 값을 기준으로 다음과 같은 일련의 과정을 반복적으로 수행하여 각 대역의 비트할당량을 구한다. 먼저 초기 할당비트를 0으로 하고, 각 대역에 대하여 MNR 값을 구한다. 이 때 MNR 값은 SNR 값에서 SMR 값을 뺀 값이 된다. 그리고 나서 각 대역별로 구해진 MNR값 중에서 최소 MNR을 가진 대역을 찾아 할당비트수를 1 증가시키고, 요구되는 비트수를 넘지 않을 경우 나머지 대역에 대하여 위의 과정을 반복한다.

상기 양자화부(130)는 입력신호를 스케일 팩터 및 할당된 비트수를 이용하여 양자화한다. 상기 비트스트림생성부(140)는 양자화된 입력신호를 이용하여 비트스트림(bit stream)을 생성한다.

상술한 바와 같이 종래의 청각심리모델을 이용한 디지털 신호 부호화방법은, SMR 값을 구하기 위해 복잡한 처리과정을 필요로 하며, 따라서 연산의 복잡도가 커지고, 전체 수행시간에 큰 영향을 미치게 된다. 또한, 이러한 방법으로 얻어진 SMR값을 이용하여 다시 MNR을 계산하고, MNR을 기준으로 다시 비트할당 루프를 반복적으로 수행하기 때문에 이 과정에서도 시간지연이 발생한다.

도 2는 하나의 룩업테이블(look up table)을 이용한 디지털 신호 부호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다. 상기 부호화 장치는 주파수맵핑부(200), 룩업테이블(210), 할당비트수추출부(220), 양자화부(230), 비트스트림생성부(240)를 포함하여 이루어진다.

상기 주파수맵핑부(200)는 대역분해필터를 이용하여 시간영역의 입력신호를 소정의 개수의 주파수대역으로 변환시킨다. 상기 룩업테이블(210)은 주파수 대역을 부호화하기 위한 할당비트수들을 주파수 대역의 특성에 대응하는 주소에 저장하고 있다.

상기 할당비트수추출부(220)는 입력신호의 주파수 대역별 주소 값을 계산하고, 룩업테이블(210)로부터 상기 계산된 주소 값을 주소로 가지는 할당비트수들을 추출한다. 상기 양자화부(130)는 입력 신호를 주파수 대역별로 할당된 비트수를 이용하여 양자화한다. 상기 비트스트림생성부(140)는 양자화된 입력신호를 이용하여 비트스트림(bit stream)을 생성한다.

상술한 바와 같이 양자화단위에 할당된 비트수를 구하기 위해 종래의 하나의 룩업테이블을 이용한 디지털 신호 부호화 방법은, 룩업테이블에 미리 저장된 주파수 대역별 할당비트수들을 추출하여 부호화에 이용함으로써, 청각심리모델을 이용함으로 인해 발생하는 연산의 복잡도 및 시간지연을 방지할 수 있다. 그러나, 특성이 서로 다른 입력신호에 대해서도 하나의 룩업테이블을 사용하여 부호화함으로써, 입력신호의 특성에 따라 적응적으로 부호화하는 데에는 한계가 있다,

한편, MPEG-1/2 오디오 부호화 기술은 서브밴드 필터링(subband filtering)을 수행한 뒤 서브밴드 샘플을 심리음향에서 제시한 비트할당 정보를 이용하여 선형 양자화하여 비트 패킹 과정을 거쳐 부호화를 완료한다. 상기 양자화 과정에서 선형양자화기는 데이터의 분포가 균일할 경우 최적의 성능을 보인다. 그러나 실제 데이터의 분포는 균일한 분포가 아닌 가우시안(Guassian) 혹은 라플라시안(Laplacian) 분포에 근사한 분포를 보인다. 이런 경우에는 각각의 분포에 맞도록 양자화기를 설계하는 것이 바람직하며 MSE(Mean Squared Error)측면에서 최적의 결과를 보일 수 있다. MPEG-2/4의 AAC 등 일반 오디오 부호화기는 x^4/3 의 비선형 양자화기를 이용한다. 이는 MDCT의 샘플분포와 심리 음향적 측면을 고려하여 설계된 것이다. 그러나 부호화기의 복잡도 측면에서 봤을 때 비선형 양자화기의 특성상 높은 복잡도를 요구한다. 따라서 낮은 복잡도를 요구하는 오디오 부호화기에서는 이용하기가 어렵다는 문제점이 있다.

또한, MPEG-1 및 MPEG-2에서 제안한 오디오 부호화시 고정비트율인 경우에는 싱크정보를 매 프레임 시작 부분에 위치시키고, MPEG-4의 경우 고정비트율이 아닌 경우에는 프레임 길이정보를 매 프레임 시작부분에 위치시킨다.

오디오 재생장치에 충격이 가해지면, 상기 오디오 재생장치 내의 버퍼에서 충격이 가해진 부분은 제외하고 충격이 가해지지 않은 유효한 데이터를 연결하는 것이 필요하다. 이 때 부호화율이 고정비트율인 경우에는 각 프레임의 길이 즉, 버퍼에서 차지하는 영역이 일정하기 때문에 충격이 발생된 프레임 이전의 프레임이 저장된 영역을 용이하게 찾을 수 있다. 그런데, 부호화율이 가변비트율인 경우에는 각 프레임의 길이 즉, 버퍼에서 차지하는 영역의 사이즈가 서로 다르기 때문에 버퍼에서 각 프레임의 시작 부분에 기록된 프레임 길이정보만을 가지고는 충격이 발생된 프레임 이전의 프레임이 저장된 영역을 찾을 수 없는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 입력신호의 특성에 따른 복수의 룩업테이블을 이용하여 적응적으로 디지털 신호를 부호화하고 디지털 데이터의 분포를 고려하여 일반적인 선형 양자화기보다 음질을 개선하면서도 비선형 양자화기에서의 양자화기 복잡도를 대폭 줄이는, 디지털신호 부호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 입력신호의 특성에 따른 복수의 룩업테이블을 이용하여 적응적으로 디지털 신호를 부호화하고 가변비트율에 유용한 프레임길이정보를 갖는 비트스트림으로 부호화할 수 있게 하는, 디지털 부호화방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는 디지털 데이터의 분포를 고려하여 일반적인 선형 양자화기보다 음질을 개선하면서도 비선형 양자화기에서의 양자화기 복잡도를 대폭 줄이고 가변비트율에 유용한 프레임길이정보를 포함하는 비트스트림으로 부호화하는, 디지털 부호화방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 입력신호의 특성에 따른 복수의 룩업테이블을 이용하여 적응적으로 디지털 신호를 부호화하고 디지털 데이터의 분포를 고려하여 일반적인 선형 양자화기보다 음질을 개선하면서도 비선형 양자화기에서의 양자화기 복잡도를 대폭 줄이고 가변비트율에 유용한 프레임길이정보를 포함하는 비트스트림으로 부호화하는, 디지털신호 부호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는, 입력신호의 특성에 따른 복수의 룩업테이블을 이용하여 적응적으로 디지털 신호를 부호화하고, 디지털 데이터의 분포를 고려하여 일반적인 선형 양자화기보다 음질을 개선하면서도 비선형 양자화기에서의 양자화기 복잡도를 대폭 줄이도록 부호화된 비트스트림을 복호화하는, 디지털신호 복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는, 입력신호의 특성에 따른 복수의 룩업테이블을 이용하여 적응적으로 디지털 신호를 부호화하고 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 복호화하는, 디지털신호 복호화방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는 디지털 데이터의 분포를 고려하여 일반적인 선형 양자화기보다 음질을 개선하면서도 비선형 양자화기에서의 양자화기 복잡도를 대폭 줄이고 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 복호화하는, 디지털 신호 복호화방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 입력신호의 특성에 따른 복수의 룩업테이블을 이용하여 적응적으로 디지털 신호를 부호화하고 디지털 데이터의 분포를 고려하여 일반적인 선형 양자화기보다 음질을 개선하면서도 비선형 양자화기에서의 양자화기 복잡도를 대폭 줄이고 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 복호화하는, 디지털신호 복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 복수의 룩업테이블 및 구간선형양자화를 이용한 디지털 신호 부호화방법은, (a) 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 단계; (b) 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블이 구비된 상태에서, 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하고, 상기 룩업테이블 내의 해당 양자화단위에 할당된 비트수를 획득하는 단계; (c) 상기 소정의 양자화 단위에 대해, 신호값의 분포를 소정의 구간으로 나누고, 상기 구간별로 (a)단계에서 변환된 데이터를 상기 (b)단계에서 할당된 비트수에 따라 선형양자화하는 단계; 및 (d) 상기 선형양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 비트스트림으로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 복수의 룩업테이블을 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화방법은, (a) 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 단계; (b) 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블이 구비된 상태에서, 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하고, 상기 룩업테이블 내의 해당 양자화단위에 할당된 비트수를 획득하는 단계; (c) 상기 소정의 양자화 단위에 대해 상기 (b)단계에서 할당된 비트수에 따라 양자화하는 단계; 및 (d) 상기 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 구간별 선형양자화를 이용한 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화방법은, (a) 디지털 입력 신호를 변환하여 신호 간의 중복정보를 제거하는 단계; (b) 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트 수를 계산하는 단계; (c) 상기 양자화 단위에 대해, 신호 값의 분포를 소정의 구간으로 나누고 상기 구간별로 상기 (a)단계에서 변환된 데이터를 상기 (b)단계에서 할당된 비트수에 따라 선형 양자화하는 단계; 및 (d) 상기 선형 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한, 복수의 룩업테이블 및 구간별 선형양자화를 이용한 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화방법은, (a) 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 단계; (b) 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블이 구비된 상태에서, 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하고, 상기 룩업테이블 내의 해당 양자화단위에 할당된 비트수를 획득하는 단계; (c) 상기 소정의 양자화 단위에 대해, 신호값의 분포를 소정의 구간으로 나누고, 상기 구간별로 (a)단계에서 변환된 데이터를 상기 (b)단계에서 할당된 비트수에 따라 선형양자화하는 단계; 및 (d) 상기 선형 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 (a)단계의 디지털 신호 변환은 MDCT, FFT, DCT, 서브밴드필터 중 어느 하나에 의해 수행된다. 바람직하게는, 상기 (c)단계의 부가정보는 적어도 양자화단위에 대한 스케일팩터 및 할당비트수를 포함한다.

바람직하게는, 복수의 룩업테이블을 이용하는 디지털 신호부호화방법에서의 상기 (b)단계의 입력신호의 특성은 입력신호의 주파수 대역들 중 입력신호에 대한 점유율이 소정의 기준값 이상 또는 이하인 주파수 대역들의 개수이다. 바람직하게는 상기 점유율은 주파수 대역의 스케일팩터 제곱의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값, 또는 주파수 대역의 스케일팩터 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값이다.

바람직하게는 상기 (b)단계의 복수의 룩업테이블 각각은 양자화단위마다 적어도 하나의 주소와 상기 주소마다 소정의 비트수가 할당되어 있다. 바람직하게는 상기 룩업테이블의 주소는 주파수 대역의 스케일팩터 또는 스케일팩터 제곱, 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값 또는 입력신호들의 평균파워, 주파수 대역들의 스케일팩터의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값, 또는 주파수 대역들의 스케일팩터의 제곱의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값이다.

바람직하게는, 상기 구간별 선형양자화를 이용한 부호화 방법에서의 상기 (c)단계는, (c1) 상기 양자화 단위에 대해, 소정의 스케일팩터를 사용하여 상기 (a)단계에서 변환된 데이터를 정규화하는 단계; (c2) 정규화 값의 범위를 소정의 구간들로 나누고, 상기 구간별로 설정된 선형함수를 적용하여 상기 (c1)단계에서 정규화된 데이터를 변환하는 단계; (c3) 상기 (b)단계의 할당비트수를 이용하여 상기 (c2)단계에서 변환된 값을 스케일링하는 단계; 및 (c4) 상기 (c3)단계에서 스케일링된 값을 반올림하여 양자화된 값을 구하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 (c1)단계의 스케일 팩터는 상기 양자화단위 내의 샘플 값들 중에서 가장 큰 절대값을 구한 다음 상기 절대값보다 작지 않은 값에 대해, 소정의 함수에 의해 정해지는 정수값이다.

바람직하게는 상기 (c2)단계의 선형함수는 상기 각 구간별로 복수의 독립적인 선형함수로 표현된다. 바람직하게는 상기 (c2)단계는 정규화 값의 범위를 두 개의 구간으로 나누는 단계; 상기 구간별로 설정된 선형함수를 상기 (c1)에서 정규화된 데이터에 적용하여 상기 데이터를 변환하는 단계를 구비함을 특징으로 하고, 상기 선형함수 각각은 y = a/(a-2b)x 및 y = x/(1+2b)+2b/(1+2b) (여기서, a는 정규화된 값의 범위, b는 상기 a의 중심점으로부터의 구간 변위를 나타낸다)이다. 바람직하게는 상기 (c2)단계의 구간별 선형 양자화는 연속성을 만족한다.

바람직하게는 상기 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 부호화 방법에서 상기 (d)단계의 프레임단위의 비트스트림은 상기 프레임의 시작을 나타내는 싱크정보를 프레임 단위의 시작부분에 더 구비하고, 고정비트율 또는 가변비트율로 부호화된 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 복수의 룩업테이블 및 구간선형양자화를 이용한 디지털 신호 부호화장치는, 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 데이터변환부; 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블; 상기 복수의 룩업테이블에서 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하는 룩업테이블 선택부; 상기 선택된 룩업테이블 내의 해당 양자화단위의 주소값을 얻어 상기 주소값에 할당된 비트수를 추출하는 비트할당부; 상기 소정의 양자화 단위에 대해, 신호값의 분포를 소정의 구간으로 나누고, 상기 구간별로 상기 변환된 데이터를 상기 할당된 비트수에 따라 선형양자화하는 선형양자화부; 및 상기 선형양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 비트스트림으로 생성하는 비트패킹부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 복수의 룩업테이블를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화장치는, 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 데이터변환부; 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블; 상기 복수의 룩업테이블에서 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하는 룩업테이블 선택부; 상기 선택된 룩업테이블 내의 해당 양자화단위의 주소값을 얻어 상기 주소값에 할당된 비트수를 추출하는 비트할당부; 상기 소정의 양자화 단위에 대해 상기 비트할당부에서 할당된 비트수에 따라 양자화하는 양자화부; 및 상기 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 비트스트림생성부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화장치는, 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 데이터변환부; 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트 수를 계산하는 할당비트수계산부; 상기 양자화 단위에 대해, 신호 값의 분포를 소정의 구간으로 나누고 상기 구간별로 상기 변환된 데이터를 상기 할당된 비트수에 따라 선형 양자화하는 선형양자화부; 및 상기 선형 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 비트스트림생성부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화장치는, 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 데이터변환부; 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블; 상기 복수의 룩업테이블에서 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하는 룩업테이블 선택부; 상기 선택된 룩업테이블 내의 해당 양자화단위의 주소값을 얻어 상기 주소값에 할당된 비트수를 추출하는 비트할당부; 상기 양자화 단위에 대해, 신호 값의 분포를 소정의 구간으로 나누고 상기 구간별로 상기 변환된 데이터를 상기 할당된 비트수에 따라 선형 양자화하는 선형양자화부; 및 상기 선형 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 비트스트림생성부를 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게는 복수의 룩업테이블을 이용하는 부호화장치에서의 상기 입력신호의 특성은 입력신호의 주파수 대역들 중 입력신호에 대한 점유율이 소정의 기준값 이상 또는 이하인 주파수 대역들의 개수이다. 상기 점유율은 주파수 대역의 스케일팩터 제곱의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값, 또는 주파수 대역의 스케일팩터 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값임이 바람직하다.

바람직하게는, 구간별 선형양자화를 이용한 부호화장치에서의 상기 선형양자화부는 소정의 스케일 팩터를 사용하여 상기 데이터변환부에서 변환된 데이터를 정규화하는 데이터정규화부; 정규화 값의 범위를 소정의 구간들로 나누고, 상기 구간별로 설정된 선형함수를 상기 데이터정규화부에서 정규화된 데이터에 적용하는 구간양자화부; 상기 비트할당부에서 할당된 비트수를 이용하여 상기 구간양자화부에서 생성된 값을 스케일링하는 스케일링부; 및 상기 할당된 비트수를 이용하여 상기 스케일링된 값을 반올림하여 양자화된 값을 생성하는 라운딩부를 포함한다. 상기 구간양자화부의 선형함수는 상기 각 구간별로 서로 독립적인 복수의 선형함수임이 바람직하다.

바람직하게는 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 부호화장치에서의 상기 (d)단계의 프레임단위의 비트스트림은 상기 프레임의 시작을 나타내는 싱크정보를 프레임 단위의 시작부분에 더 구비한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화를 이용한 디지털 신호 부호화방법에 상응하는 디지털 신호 복호화방법은, (x) 비트스트림으로부터 선형양자화된 데이터와 부가정보를 추출하는 단계; (y) 양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역양자화하는 단계; 및 (z) 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 복수의 룩업테이블을 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화방법에 상응하는 디지털 신호 복호화방법은, (x) 프레임 단위의 비트스트림으로부터 양자화된 데이터, 부가정보 및 프레임길이정보를 추출하는 단계; (y) 상기 부가정보를 이용하여 상기 양자화된 데이터를 역양자화하는 단계; 및 (z) 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화방법 또는 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화방법에 상응하는 디지털 신호 복호화방법은, (x) 프레임 단위의 비트스트림으로부터 양자화된 데이터, 부가정보 및 프레임길이정보를 추출하는 단계; (y) 양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역양자화하는 단계; 및 (z) 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 (z)단계의 부가정보는 적어도 양자화단위의 스케일팩터 및 할당비트수를 포함한다. 상기 (x)단계는 프레임 단위의 비트스트림으로부터 싱크정보를 더 추출함이 바람직하다.

바람직하게는 상기 구간별 선형양자화를 이용한 부호화 방법에 상응하는 복호화방법에서의 상기 (y)단계는 구간별로 선형양자화된 데이터를 비트할당정보를 이용하여, 양자화시 사용한 스케일링에 상응하는 역 스케일링하는 단계; 상기 역 스케일링된 데이터를 구간별로 선형 역양자화하는 단계; 및 상기 역양자화된 데이터를, 양자화시 사용한 스케일링팩터에 상응하는 역 스케일 팩터를 사용하여 역 정규화하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 상기 (z)단계의 역변환은 역DCT, 역MDCT, 역FFT, 서브밴드합성필터링 중 어느 하나이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화를 이용한 디지털 신호 부호화장치에 상응하는 디지털 신호 복호화장치는, 비트스트림으로부터 선형양자화된 데이터와 부가정보를 추출하는 비트스트림언패킹부; 양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역양자화하는 역선형양자화부; 및 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 역변환부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 복수의 룩업테이블을 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화장치에 상응하는 디지털 신호 복호화장치는, 프레임 단위의 비트스트림으로부터 양자화된 데이터, 부가정보 및 프레임길이정보를 추출하는 비트스트림해석부; 상기 부가정보를 이용하여 상기 양자화된 데이터를 역양자화하는 역양자화부; 및 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 역변환부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화장치 또는 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화장치에 상응하는 디지털 신호 복호화장치는, 프레임 단위의 비트스트림으로부터 양자화된 데이터, 부가정보 및 프레임길이정보를 추출하는 비트스트림해석부; 양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역선형양자화부; 및 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 역변환부를 포함함을 특징으로 한다. 상기 부가정보는 적어도 양자화단위의 스케일팩터 및 할당비트수를 포함함이 바람직하다.

프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 부호화장치에 상응하는 복호화장치에서의 상기 비트스트림해석부는 프레임 단위의 비트스트림으로부터 싱크정보를 더 추출함이 바람직하다.

구간별 선형양자화를 이용한 부호화장치에 상응하는 복호화장치에서의 상기 역선형양자화부는 구간별로 선형양자화된 데이터를 상기 비트스트림추출부의 부가정보에 포함된 비트할당정보를 이용하여, 양자화시 사용한 스케일링에 상응하는 역 스케일링하는 역스케일링부; 상기 역 스케일링된 데이터를 구간별로 선형 역양자화하는 구간선형역양자화부; 및 상기 역양자화된 데이터를, 양자화시 사용한 스케일링팩터에 상응하는 역 스케일 팩터를 사용하여 역 정규화하는 역정규화부를 포함함이 바람직하다.

그리고 상기 기재된 발명을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 디지털신호 부호화/복호화 방법 및 장치를 상세히 설명한다.

본 발명은 데이터변환부, 비트할당부, 양자화부 및 비트패킹부로 구성되는 일반적인 디지털신호 부호화장치에서 상기 비트할당부와 양자화부 및 비트패킹부 에 그 특징이 있다. 이를 개략적으로 설명하면, 상기 비트할당부는 입력신호의 특성에 따른 복수의 룩업테이블을 이용하여 양자화단위마다 할당하는 비트수를 구한다. 그리고 상기 양자화부는 구간별 선형양자화를 수행한다. 또한 상기 비트패킹부는 비트스트림에 프레임 길이정보를 포함하여 비트스트림을 생성한다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치는 상기 세 개의 블록들의 조합에 의해 4 가지로 구성될 수 있다. 즉, i) 비트할당부와 선형양자화부, ii) 비트할당부와 비트패킹부, iii) 선형양자화부와 비트패킹부, iv) 비트할당부와 선형양자화부 및 비트패킹부에 특징이 있는 부호화장치이다.

먼저, 상기 비트할당부와 선형양자화부에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치를 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블 및 구간별 선형양자화를 이용한 디지털 신호 부호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다. 상기 부호화 장치는 데이터변환부(300), 룩업테이블선택부(310), 복수의 룩업테이블(320, 330, 340), 비트할당부(350), 선형양자화부(360), 비트패킹부(370)를 포함하여 이루어진다.

상기 데이터변환부(300)는 디지털입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거한다. 바람직한 일실시예로는 디지털신호로 PCM 샘플링된 신호를 사용하고, 상기 PCM 신호를 서브밴드 필터(sub-band filter)를 이용하여 시간영역의 입력신호를 소정의 개수의 주파수대역별 신호로 변환시킨다. 그리고 양자화는 상기 주파수대역 별로 이루어진다. 이하에서는 서브밴드 필터를 사용하여 생성된 주파수 대역을 양자화단위의 일예로 사용하기로 한다. 상기 디지털신호의 변환, 예를 들어 PCM 신호의 변환은 서브밴드 필터(sub-band filter) 외에도 DCT, MDCT, FFT 등을 사용하여 데이터 간의 중복정보를 제거할 수 있다.

상기 복수의 룩업테이블들(320, 330,340)은 입력신호의 특성에 따라 생성된 다. 상기 룩업테이블은 입력신호의 양자화단위, 예를 들어 서브밴드 필터일 경우에는 각 주파수 대역을 부호화하기 위한 할당비트수들을 소정 개수의 주소에 저장하고 있다. 상기 입력신호의 특성은 입력신호의 주파수 대역들 중 점유율이 소정의 기준값 이하 또는 이상인 주파수 대역들의 개수로 설정될 수 있다. 그리고 상기 각 주파수 대역의 점유율은 주파수 대역의 스케일팩터의 제곱의 점유율과 평균파워의 점유율 중 큰 값으로 설정될 수 있다. 또한, 상기 룩업테이블의 주소는 입력신호의 주파수 대역들의 특성을 나타내는 값으로 설정된다. 예를 들어, 상기 룩업테이블의 주소는 각 주파수 대역의 분산, 스케일팩터, 스케일팩터의 제곱, 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균값, 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균파워가 될 수 있다. 또한 상기 주소는 각 주파수 대역들의 스케일팩터의 점유율과 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값, 각 주파수 대역들의 스케일팩터의 제곱의 점유율과 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값으로 설정될 수도 있다.

상기 주파수 대역들의 스케일팩터의 점유율(SR_scf), 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균값의 점유율(SR_mean), 각 주파수 대역들의 스케일팩터의 제곱의 점유율(SR_{squared_scf}) 및 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균파워의 점유율(SR_{mean_power})은 다음의 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.

상기 수학식 1에서 scf는 스캐일팩터를 의미하고, mean은 평균값을 의미하며, ch는 오디오 신호에서 점유율을 계산하는 좌, 우 채널(channel)을 의미하고, sb는 상기 점유율을 가지는 주파수 대역을 의미한다.

상기 룩업테이블선택부(310)는 입력신호의 특성에 따라 상기 복수의 룩업테이블 중 하나를 선택한다. 상기 입력신호의 특성은 상기 복수의 룩업테이블(320, 330, 340) 생성 시 고려한 입력신호의 특성이다.

상기 비트할당부(350)는 입력신호의 각 양자화단위, 예를 들면 서브밴드 필터를 사용할 경우에는 주파수 대역의 주소 값들을 계산하여, 각 주파수 대역에 대해 상기 선택된 룩업테이블에서 상기 계산된 주소에 대응하는 할당비트수를 추출하여 각 주파수 대역에 할당한다. 상기 주파수 대역의 주소는 상기 룩업테이블(320, 330, 340) 생성 시 설정된 주소이다. 따라서 상기 비트할당부(350)는 입력신호의 주파수 대역들의 특성을 나타내는 값을 주소 값으로 계산한다.

상기 선형양자화부(360)는 상기 양자화 단위에 대해, 샘플 데이터 값의 분포를 소정의 구간으로 나누고 상기 데이터변환부(300)에서 중복정보가 제거된 샘플 데이터를 상기 비트할당부(350)에서 양자화단위에 할당된 비트수를 이용하여 선형 양자화한다. 상기 선형양자화부(360)는 데이터정규화부(400), 구간양자화부(420), 스케일링부(440) 및 라운딩부(460)을 구비한다.

도 4는 상기 선형양자화부(360)의 보다 세부적인 구성을 블록도로 도시한 것이다. 상기 데이터정규화부(400)는 소정의 스케일 팩터(scale factor)를 사용하여 상기 데이터변환부(300)에서 변환된 샘플 데이터를 정규화한다. 상기 스케일 팩터는 상기 양자화단위 내의 샘플 값들 중에서 가장 큰 절대값을 구한 다음 상기 절대값보다 작지 않은 값에 대해, 소정의 함수에 의해 정해지는 정수값 임이 바람직하다. 상기 구간양자화부(420)는 정규화 값의 범위를 소정의 구간들로 나누고, 상기 구간별로 설정된 선형함수를 상기 데이터정규화부(400)에서 정규화된 데이터에 적용한다. 상기 스케일링부(440)는 상기 비트할당부(350)에서 할당된 비트수를 이용하여 상기 구간양자화부(420)에서 생성된 값을 스케일링한다. 상기 라운딩부(460)는 상기 스케일링된 값에 대해, 상기 할당된 비트수를 이용하여 상기 스케일링된 샘플값을 반올림하여 양자화된 샘플 데이터를 생성한다.

상기 비트패킹부(370)는 상기 선형양자화된 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성한다. 상기 부호화로는 허프만(Huffman) 코딩을 사용할 수 있다.

그리고 상기 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블을 이용한 디지털 신호 부호화 장치는 비트수조정부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 비트수조정부는 상기 비트할당부(350)에서 각 주파수 대역에 할당한 비트수의 합인 입력신호 전체의 할당비트수를 계산하고, 부호화장치에 요구되는 부호화율에 의해 정해지는 입력신호 전체의 요구비트수와 상기 계산된 할당비트수를 비교하여, 비교결과에 따라 각 주파수 대역에 할당된 비트수를 조정한다.

도 5는 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블 및 구간별 선형양자화를 이용한 디지털 신호 부호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다. 도 5에 도시된 부호화 방법을 참조하여 도 3에 도시된 부호화 장치의 동작을 설명하기로 한다. 먼저 입력 디지털신호는 데이터변환부(300)에 의해 변환되어 신호간의 중복정보가 제거된다.(500단계) 일예로 대역분해필터인 서브밴드필터를 이용하여 시간영역의 디지털 입력신호를 소정 개수의 주파수대역으로 변환시킨다.

양자화 단위에 해당하는 상기 주파수대역의 주소 값이 비트할당부(350)에서 계산된다(520단계). 상기 주파수 대역의 주소 값은 룩업테이블(320, 330, 340) 생성시 주소로 설정된 주파수 대역의 특성을 나타내는 값이며, 상기 주소 값은 각 주파수 대역의 분산, 스케일팩터, 스케일팩터의 제곱, 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균값, 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균파워, 각 주파수 대역들의 스케일팩터의 점유율과 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값, 각 주파수 대역들의 스케일팩터의 제곱의 점유율과 각 주파수 대역 내 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값이 될 수 있다.

상기 주소 값으로 설정될 수 있는 주파수 대역의 특성들과 주파수 대역별 할당 비트수 사이의 관계에 대해 설명하기로 한다. 분산 특성은 입력신호의 분포가 얼마나 평균과 가깝게 분포되어 있는가를 알 수 있게 해준다. 상기 분산이 큰 경우에는 입력신호에 대한 동적영역이 커지므로 양자화 잡음을 줄이기 위해서는 비트할당을 많이 해주어야 하고, 상대적으로 분산이 작은 경우에는 비트할당량을 적게 해줘도 양자화 잡음이 많이 발생하지 않는다. 상기 평균파워의 특성은 평균과 비슷한 개념이지만 일반적으로 입력신호에 대한 평균을 구하면, 정현파 곡선의 경우에는 평균값이 0이 되므로 평균파워 값을 주파수 대역의 특성으로 사용하며, 평균파워 값이 큰 주파수 대역에 비트를 많이 할당한다. 스케일팩터는 각 주파수 대역별 가장 큰 샘플(sample) 값에 상응하는 소정의 값으로 정의되며, 스케일팩터가 큰 주파수 대역에 비트를 많이 할당한다.

입력디지털 신호의 특성에 따라 룩업테이블선택부(310)에 의해 상기 복수의 룩업테이블(320, 330, 340) 중 하나가 선택된다(520단계). 룩업테이블 선택의 기준이 되는 입력신호의 특성은 상기 복수의 룩업테이블(320, 330, 340) 생성 시 고려한 입력신호의 특성으로서, 입력신호의 주파수 대역들 중 점유율이 소정의 기준값 이하 또는 이상인 주파수 대역들의 개수로 설정될 수 있다. 상기 각 주파수 대역의 점유율은 상기 수학식 1와 같이 계산된 주파수 대역의 스케일팩터의 점유율과 주파수 대역 내 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값 또는 주파수 대역의 스케일팩터의 제곱의 점유율과 주파수 대역 내 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값으로 설정될 수 있다.

도 6은 도 4의 복수의 룩업테이블 중 하나를 선택하는 방법에 대한 실시예를 상세 흐름도로 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바에 따르면, 각 주파수 대역의 스케일펙터와 주파수 대역 내 입력신호들의 평균파워를 계산하고(600단계), 상기 수학식 1과 같이 각 주파수 대역의 스케일팩터 제곱의 점유율과 평균파워의 점유율을 계산한다(610단계).

상기 610단계에서 계산된 두 점유율 중 큰 값을 각 주파수 대역의 점유율로 선택한다(620단계). 상기 620단계에서 선택된 점유율이 소정의 기준 점유율 이하인 주파수 대역의 개수(LP) 또는 소정의 기준 점유율 이상인 주파수 대역의 개수(HP)를 계산한다(630단계). 상기 630단계에서 계산된 주파수 대역의 개수들(LP, HP)이 복수의 룩업테이블 중 하나를 선택하는 기준이 되는 입력신호의 특성을 나타내는 값이 된다.

상기 계산된 입력신호의 특성을 나타내는 주파수 대역의 개수들(LP, HP)에 따라 복수의 룩업테이블 중 하나를 선택한다(640단계). 상기 640단계에서는, 점유율이 소정의 기준 점유율 이하인 주파수 대역의 개수(LP)가 클 수록 특정 주파수 대역에 입력신호가 집중적으로 분포해 있는 것이므로, 입력신호가 분포하는 주파수 대역에 더욱 큰 비트수를 할당한 룩업테이블을 선택하게 된다. 또한, 점유율이 소정의 기준 점유율 이상인 주파수 대역의 개수(HP)가 작을 수록 특정 주파수 대역에 입력신호가 집중적으로 분포해 있는 것이므로, 입력신호가 분포하는 주파수 대역에 더욱 큰 비트수를 할당한 룩업테이블을 선택하게 된다.

도 7a와 도 7b는 입력신호의 주파수 대역별 점유율을 그래프로 도시한 것이다. 도 7a는 일반적인 특성을 가지는 입력신호로서 LP가 작고 HP는 크기 때문에 각 주파수 대역에 고루 분포된 할당비트수를 가지는 룩업테이블이 선택된다.

도 7b는 특정 주파수 대역에 집중되어 있는 특성을 가지는 입력신호로서 LP가 크고 HP는 작기 때문에 특정 주파수 대역에 많은 할당비트수가 저장된 룩업테이블이 선택된다.

입력 디지털 신호 특성에 따라 룩업테이블이 선택되면, 비트할당부(350)에 의해 상기 각 주파수대역별 주소 값에 상응하는 할당비트수들을 얻어 각 주파수 대역에 할당한다(540단계).

여기서 상기 설명된 방법에 의해 부호화된 입력신호의 전체 할당비트수를 압축율에 의해 요구되는 요구비트수에 맞추기 위해, 상기 540단계를 수행한 후 입력신호 전체의 요구비트수와 상기 계산된 할당비트수를 비교하여, 비교결과에 따라 각 주파수 대역에 할당된 비트수를 조정하는 단계를 수행할 수 있다.

도 8은 도 5의 540단계에서 각 주파수 대역에 할당비트수를 할당한 후, 할당비트수와 요구비트수를 조정하는 방법을 흐름도로 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바에 따르면, 도 5의 540단계에서 룩업테이블로부터 얻어진 각 주파수 대역의 할당비트수를 각 주파수 대역에 할당한 후, 상기 할당된 비트수들을 합하여 입력신호 전체에 실제 할당된 비트수를 계산한다(810단계).

상기 810단계에서 계산된 할당비트수와 부호화에 요구되는 압축율에 의해 결정되는 요구비트수, 예를 들면 입력신호의 전체비트수가 100비트이고 압축율이 50%인 경우에는 50비트의 요구비트수와 같은지 확인하여(820단계), 같은 경우에는 상기 540단계에서 할당된 비트수대로 각 주파수 대역에 비트를 할당한다.

그러나 할당비트수가 요구비트수와 다른 경우에는 할당비트수가 요구비트수 보다 큰 지를 확인하여(830단계), 예를 들어 큰 경우에는 할당비트수가 요구비트수와 같아질 때까지, 특정 대역별로 한 비트씩 소정의 기준에 의해 감소시킨다.(840단계) 반대로 할당비트수가 요구비트수보다 적은 경우에는 할당비트수가 요구비트수와 같아질 때까지, 특정 대역별로 한 비트씩 소정의 기준에 의해 증가시킨다.(850단계)

한편, 주파수 대역별로 비트수가 할당되면, 상기 소정의 양자화 단위에 대해, 예를 들어 서브밴드 필터를 사용할 경우에는 각 주파수대역에 대해 디지털 신호 값의 분포를 소정의 구간으로 나누고 상기 구간별로 상기 변환된 데이터를 상기 할당된 비트수를 이용하여 선형 양자화한다.(560단계)

도 9는 상기 560단계를 보다 상세한 흐름도로 도시한 것으로서, 도 6을 참조하여 구간별 선형양자화를 설명하기로 한다. 먼저, 상기 데이터정규화부(400)를 통해, 상기 양자화 단위 즉 서브밴드필터를 적용할 경우는 상기 주파수대역별로, 소정의 스케일 팩터를 사용하여 상기 데이터변환부(300)에서 변환된 샘플 데이터를 정규화한다.(900단계) 예를 들어 데이터변환부(300)에서 서브밴드 필터를 사용한 결과, 서브밴드 필터링된 출력 샘플 값이 24, -32, 4, 10 이라고 가정하기로 한다. 그러면 상기 출력샘플 값들에 대해 절대값을 취하면, 그 중에서 최대값은 32가 된다. 상기 최대값 32에 상응하는 스케일팩터 값을 이용하여 상기 샘플값을 정규화(normalize)하면, 상기 샘플 값들은 0.75, -1, 0.125, 0.3125 가 된다. 여기서 상기 스케일팩터는 예를 들어 다음과 같이 정할 수 있다. 소정의 식 2^x/4 에서 x 값을 스케일 팩터라 하고, 상기 x 가 0부터 31까지 1씩 증가할 때, 32개의 x 값에 따라 상기 식 2^x/4 값이 정해진다. 즉 x = 0 이면 상기 식 2^x/4 값은 1 이 되고, x=1 이면 상기 식 2^x/4 값은 1.18, x=2 이면 상기 식 2^x/4 값은 1.414, x=3이면 상기 식 2^x/4 값은 1.68, x=4이면 상기 식 2^x/4 값은 2가 된다. 이렇게 하여 x=31까지 모든 32개의 정수 x에 대해 상기 식 2^x/4 값을 정하게 되면, x값이 1 증가할 때마다 식 2^x/4 값은 1.5dB 씩 증가하게 된다. 만일 상기 예에서 최대값 32에 해당하는 식 2^x/4 값이 32라고 하면, 스케일 팩터 x 는 20이 될 것이다. 따라서 각 서브밴드에서는 하나의 스케일 팩터 값이 결정된다.

도 10은 상기 샘플 데이터를 정규화한 서브밴드 샘플의 분포를 도시한 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이 정규화된 샘플은 균일분포가 아니므로 선형 양자화기를 사용해서는 최적으로 양자화할 수 없다.

따라서 구간양자화부(420)에서 정규화 값의 범위를 소정의 구간들로 나누고, 상기 구간별로 설정된 선형함수를 상기 샘플데이터에 적용하여 상기 900단계에서 정규화된 샘플데이터를 변환한다.(920단계) 예를 들면, 도 10에서 정규화된 값의 범위는 0.0 - 1.0 이 된다. 그리고 도 11은 상기 정규화 값의 범위를 두 개의 구간으로 나눈 것을 도시하고 있다. 도 11에서 y = x 로 표현되는 선형함수 그래프에서 x축 상의 중간 값인 x=0.5 에 해당하는 y = x 상의 점(A)을 x축으로 베타( beta )만큼 이동시킨 점을 B라 하자. 만일 상기 베타( beta ) 값이 0.1이라고 하면 x축 상의 구간은 0 - 0.6 에 해당하는 구간(구간I) 과 0.6 - 1.0 에 해당하는 구간(구간II)으로 나뉘게 된다. 상기 두 개의 구간에는 구간마다 하나씩의 두 개의 선형함수가 있다. 상기 베타( beta )는 각각 샘플의 분포에 따라 그 값을 달리 선택될 수 있다. 상기 베타 값은 x축을 기준으로 정규화 값 범위의 중심에서 얼마나 많이 치우쳐져 있는지는 나타낸다. 또 다른 형태로 베타 값을 y축을 기준으로 중심에서 얼마나 많이 치우쳐져 있는지는 나타낼 수 있다.

상기 선형함수 각각은 일반적으로 y = a/(a-2b)x 및 y = x/(1+2b)+2b/(1+2b)로 표현될 수 있다. 여기서, a는 정규화된 값의 범위, b는 상기 a의 중심점으로부터의 구간 변위를 나타낸다. 상기 예에서 베타( beta ) 값이 0.1이라고 하면 구간I 에서는 선형함수 y = f₁(x)은 y = 5/6 * x 가 되고, 구간II 에서는 선형함수 y = f₂(x)는 y = 5/4 * x + 0.24 가 된다. 상기 각 구간에서 샘플 값들에 대해 선형함수를 적용한다. 계속해서 상기 예를 적용하면, 상기 샘플 값 0.125와 0.3125는 구간I에 속하고 첫 번째 선형함수 y = f₁(x)를 적용하여 맵핑되고, 상기 샘플 값 0.75, -1은 구간II에 속하고 두 번째 선형함수 y = f₂(x)를 적용하여 맵핑된다.

상기 비트할당부(350)에서 할당된 비트수를 이용하여 스케일링부(440)에서 상기 맵핑된 값을 스케일링한다.(940단계) 예를 들어 비트할당 정보가 3이라고 하면 0 - 7 가지의 표현이 가능하므로 구간별 선형함수를 적용하여 맵핑된 샘플의 값에 8을 곱한다.

상기 940단계에서 스케일링된 샘플 값을 반올림하여 양자화된 샘플값을 구한다.(660단계) 상기 반올림된 값은 항상 정수가 된다. 예를 들어 비트할당 정보가 3이라면, 반올림된 값은 0 에서 7 까지의 정수 중 어느 하나가 되고, 이는 3비트로 표현되어 최종 양자화된 샘플 값이 된다.

도 12는 도 10의 분포를 이용하여 Lloyd-Max 알고리듬을 이용하여 설계된 양자화기를 도시한 것이다. 도 12에 도시된 바와 같이 선형함수와 비교해 볼 때 아래쪽으로 볼록한 모양을 보인다.

결국, 상술한 바와 같이 선형양자화된 데이터는 소정의 부가정보와 함께 허프만 부호화 등 데이터 부호화 방법을 이용하여 비트패킹부(370)에 의해 비트스트림으로 생성된다.(580단계) 상기 소정의 부가정보에는 스케일팩터 및 대역별로 할당된 비트수가 포함됨이 바람직하다.

다음으로, 상기 비트할당부와 비트패킹부에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치를 설명하기로 한다. 도 13은 상기 비트할당부와 비트패킹부에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 데이터변환부(1300), 룩업테이블선택부(1310), 복수의 룩업테이블(1320, 1330, 1340), 비트할당부(1350), 양자화부(1360), 비트스트림생성부(1370)를 포함하여 이루어진다.

상기 데이터변환부(1300), 룩업테이블선택부(1310), 복수의 룩업테이블(1320, 1330, 1340) 및 비트할당부(1350)는 상술한 도 3의 데이터변환부(300), 룩업테이블선택부(310), 복수의 룩업테이블(320, 330, 340) 및 비트할당부(350)와 각각 상응하며 그 기능과 동작이 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.

상기 양자화부(1360)는 일반적인 양자화기로서, 양자화단위, 즉 서브밴드 필터의 경우에는 주파수 대역별로 할당된 비트수에 따라 양자화한다.

상기 비트스트림생성부(1370)는 상기 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임단위의 비트스트림으로 생성한다. 상기 프레임단위의 비트스트림의 마지막 영역에는 프레임길이정보가 위치한다. 상기 소정의 부가정보에는 스케일팩터 및 대역별로 할당된 비트수가 포함됨이 바람직하다.

도 14는 상기 비트스트림의 프레임 구조에 대한 일실시예를 도시한 것으로서, 각 프레임의 제1영역(1410)에 위치하는 부호화된 데이터, 제2영역(1420)에 위치하는 부호화된 프레임길이정보로 이루어진다. 여기서, 상기 제2영역(320)의 크기(size)는 모든 프레임에 대하여 일정하고, 제1영역(310)의 크기는 가변비트율일 경우 프레임의 부호화율에 따라서 달라진다. 도 15는 상기 비트스트림의 프레임 구조에 대한 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 각 프레임의 제1영역(1510)에 위치하는 싱크(sync)정보, 제2영역(1520)에 위치하는 부호화된 데이터, 제3영역(1530)에 위치하는 부호화된 프레임길이정보로 이루어진다. 여기서, 상기 제1영역(1510)과 제3영역(1530)의 크기는 모든 프레임에 대하여 일정하고, 제2영역(1520)의 크기는 가변비트율일 경우 프레임의 부호화율에 따라서 달라진다. 이와 같이 싱크정보를 포함시켜 프레임 구조를 생성할 경우, 디지털신호 재생장치가 디지털 신호를 재생중 외부로부터 충격을 받았을 경우, 유효한 데이터를 재생할 수 있게 하는 역방향 탐색의 신뢰도 및 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.

그리고 상기 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블을 이용한 디지털 신호 부호화 장치는 비트수조정부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 비트수조정부는 상기 비트할당부(1350)에서 각 주파수 대역에 할당한 비트수의 합인 입력신호 전체의 할당비트수를 계산하고, 부호화장치에 요구되는 부호화율에 의해 정해지는 입력신호 전체의 요구비트수와 상기 계산된 할당비트수를 비교하여, 비교결과에 따라 각 주파수 대역에 할당된 비트수를 조정한다.

도 16은 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블을 이용하여 프레임길이정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다. 도 16에 도시된 부호화 방법을 참조하여 도 13에 도시된 부호화 장치의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 1600단계 내지 1640단계는 상술한 도 5의 500단계 내지 540단계와 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.

여기서 상기 부호화된 입력신호의 전체 할당비트수를 압축율에 의해 요구되는 요구비트수에 맞추기 위해, 상기 1640단계를 수행한 후 입력신호 전체의 요구비트수와 상기 계산된 할당비트수를 비교하여, 비교결과에 따라 각 주파수 대역에 할당된 비트수를 조정하는 단계를 수행할 수 있다.

한편, 1640단계에서 주파수 대역별로 비트수가 할당된 후, 또는 필요에 따라 비트수조정단계를 거쳐 비트수가 조정된 후에는, 상기 소정의 양자화 단위에 대해, 예를 들어 서브밴드 필터를 사용할 경우에는 각 주파수대역에 대해 상기 데이터변환부(1300)에서 변환된 데이터를 상기 할당된 비트수를 이용하여 양자화한다.(1660단계)

그리고 나서 상기 양자화된 데이터와 소정의 부가정보는 상기 비트스트림생성부(1370)에 의해 프레임단위의 비트스트림으로 생성된다.(1680단계) 상기 프레임단위의 비트스트림의 마지막 영역에는 도 14에 도시된 바와 같이 프레임길이정보가 위치하며, 부가적으로 도 15에 도시된 바와 같이 프레임의 시작부분에 프레임간의 동기를 위한 싱크(sync)정보를 더 구비할 수 있다. 그리고 상기 소정의 부가정보에는 스케일팩터 및 대역별로 할당된 비트수가 포함됨이 바람직하다.

다음으로, 상기 선형양자화부와 비트패킹부에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치를 설명하기로 한다.

도 17은 상기 선형양자화부와 비트패킹부에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 데이터변환부(1700), 할당비트수계산부(1710), 선형양자화부(1720) 및 비트스트림생성부(1730)를 포함하여 이루어진다.

상기 데이터변환부(1700) 및 선형양자화부(1720)는 상술한 도 3의 데이터변환부(300) 및 선형양자화부(360)과 각각 상응하며, 상기 비트스트림생성부(1730)는 상술한 도 13의 비트스트림생성부(1370)와 상응하고, 그 기능과 동작이 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.

상기 할당비트수계산부(1710)는 일반적인 디지털신호 부호화 장치의 비트할당부와 동일하다. 즉 상기 할당비트수계산부(1720)는 신호의 중요도를 고려하여 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트 수를 계산한다. 또한 상기 할당비트수계산부(1720)는 인간의 청각특성을 이용해서 감도가 낮은 세부의 정보를 생략하고 부호량을 절감할 수 있게 주파수별로 비트할당량을 달리하며, 바람직하게는 심리음향적(psychoacoutic)인 측면을 고려하여 비트할당 정보를 계산한다.

도 18은 본 발명에 따른 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다. 도 18에 도시된 부호화 방법을 참조하여 도 17에 도시된 부호화 장치의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 1800단계 및 1840단계는 상술한 도 5의 500단계 및 540단계와 동일하고, 1860단계는 상술한 도 16의 1680단계와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 1800단계에서 디지털신호가 변환되어 신호 간의 중복정보가 제거되면, 할당비트수계산부(1710)에서는 오디오 신호의 중요도를 고려하여 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트 수를 계산한다.(1820단계) 예를 들어 서브밴드 필터를 사용할 경우에는 각 서브밴드마다 할당되는 비트 수를 계산한다. 그리고 상기 디지털 신호 특히 오디오 신호의 중요도는 인간의 청각특성을 이용해서 심리음향적(psychoacoutic)인 측면을 고려하여 결정한다. 따라서 인간의 청각 감도가 높은 주파수는 비트를 많이 할당하고 그렇지 않은 주파수는 비트를 적게 할당할 수 있다.

1820단계에서 주파수 대역별로 비트수가 할당되고 나면, 구간별 선형양자화를 하고(1840단계), 프레임 길이정보가 포함된 비트스트림을 생성한다.(1860단계)

마지막으로, 상기 복수의 룩업테이블, 비트할당부 및 비트패킹부 모두에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치를 설명하기로 한다.

도 19는 상기 복수의 룩업테이블, 비트할당부 및 비트패킹부에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 데이터변환부(1900), 룩업테이블선택부(1910), 복수의 룩업테이블(1920, 1930, 1940), 비트할당부(1950), 선형양자화부(1960), 비트스트림생성부(1970)를 포함하여 이루어진다.

상기 데이터변환부(1900), 룩업테이블선택부(1910), 복수의 룩업테이블(1920, 1930, 1940), 비트할당부(1950) 및 선형양자화부(1960)는 상술한 도 3의 데이터변환부(300), 룩업테이블선택부(310), 복수의 룩업테이블(320, 330, 340), 비트할당부(350) 및 선형양자화부(360)와 각각 상응하며, 상기 비트스트림생성부(1970)은 상술한 도 13의 비트스트림생성부(1370)와 상응하고, 그 기능과 동작이 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.

그리고 상기 본 발명에 따른 상기 디지털 신호 부호화 장치는 상술한 비트수조정부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 비트수조정부는 상기 비트할당부(1950)에서 각 주파수 대역에 할당한 비트수의 합인 입력신호 전체의 할당비트수를 계산하고, 부호화장치에 요구되는 부호화율에 의해 정해지는 입력신호 전체의 요구비트수와 상기 계산된 할당비트수를 비교하여, 비교결과에 따라 각 주파수 대역에 할당된 비트수를 조정한다.

도 20은 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블, 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다. 도 20에 도시된 부호화 방법을 참조하여 도 13에 도시된 부호화 장치의 동작을 설명하기로 한다. 그런데, 도 20의 2000단계 내지 2060단계는 상술한 도 5의 500단계 내지 560단계와 동일하고, 2080단계는 도 16의 1680단계와 동일하므로 자세한 설명을 생략하기로 한다. 또한 여기서 상기 부호화된 입력신호의 전체 할당비트수를 압축율에 의해 요구되는 요구비트수에 맞추기 위해, 상기 2040단계를 수행한 후 입력신호 전체의 요구비트수와 상기 계산된 할당비트수를 비교하여, 비교결과에 따라 각 주파수 대역에 할당된 비트수를 조정하는 단계를 수행할 수 있다.

한편, 상술한 복수의 룩업테이블을 생성하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 21은 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블을 생성하는 방법에 대한 제1실시예를 흐름도로 도시한 것이다. 도 21에 도시된 바에 따르면, 여러 신호 특성들을 가지며 동일한 특성을 가지는 신호들로 구분된 소정의 개수의 입력신호들을 구비한다(2100단계). 상기 입력신호의 특성은 상술한 룩업테이블 설명과 동일하다.

상기 입력신호의 특성 중 하나의 특성을 선택하여, 선택된 특성을 가지는 입력신호들 중 하나를 주파수 대역으로 분할한다(2110단계). 상기 입력신호에 대해 청각심리모델을 이용하여 각 주파수 대역의 할당비트수를 계산한다(2120단계). 상기 2120단계에서 할당비트수를 계산하는 방법은 상기 도 1에 도시된 청각심리모델(110)의 동작과 동일하므로 여기서는 생략하기로 한다.

상기 입력신호에 대해 각 주파수 대역의 주소 값들을 계산한다(2130단계). 상기 주소 값들은 입력신호의 주파수 대역들의 특성을 나타내는 값으로 설정되며, 상기 주소 값은 상술한 룩업테이블 설명에서와 동일하다.

상기 2130단계에서 계산된 각 주파수 대역의 주소 값을 주소로 하여 상기 2120단계에서 계산된 할당비트수들을 저장하고, 저장된 할당비트수들이 계산되어 나오는 빈도수를 기록한다(2140단계).

상기 2110단계에서 선택된 특성을 가지는 모든 입력신호들에 대해 상기 2110단계부터 2140단계까지 수행되었는지를 확인한 후(2150단계), 선택된 특성을 가지는 모든 입력신호들에 대해 수행될 때까지 상기 2110단계부터 2140단계까지를 반복한다.

선택된 특성을 가지는 모든 입력신호들에 대해 상기 2110단계부터 2140단계가 수행된 경우, 각 주파수 대역의 각 주소들에 저장된 할당비트수 중 빈도수가 가장 큰 값을 할당비트수로 저장하여 룩업테이블을 생성한다(2160단계). 상기 2160단계를 수행한 후에 상기 생성된 룩업테이블 중 할당비트수가 0인 주소를 룩업테이블에서 제외하거나, 연속되는 주소들의 할당비트수가 동일한 경우, 할당비트수가 변경되는 주소만을 룩업테이블에 저장하여 룩업테이블의 크기를 줄일 수 있다.

상기 2100단계에서 구비된 입력신호의 모든 특성들에 대해 룩업테이블이 생성되었는지를 확인하고(2170단계), 룩업테이블이 모두 생성되지 않은 경우에는 입력신호의 모든 특성들에 대해 룩업테이블이 생성될 때까지 상기 2110단계부터 2160단계까지를 반복한다.

도 22는 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블을 생성하는 방법에 대한 제2실시예를 흐름도로 도시한 것이다. 도 22에 도시된 바에 따르면, 여러 신호 특성들을 가지는 소정의 개수의 입력신호들을 구비한다(2200단계). 상기 입력신호들을 소정의 개수의 입력신호의 특성들에 따라 구분한다(2210단계). 상기 입력신호의 특성은 상술한 룩업테이블 설명과 동일하다. 이하 도 22의 2220단계부터 2280단계는 도 21의 2110단계 내지 2170단계와 동일하다.

도 23은 룩업테이블의 주소를 설정하는 방법에 대한 실시예를 표로 도시한 것이다. 도 23에 도시된 설정 방법은, 각 주파수 대역들의 스케일팩터의 제곱의 점유율과 평균파워의 점유율 중 큰 값을 선택하여 룩업테이블의 주소로 사용한 것이다. 상기 룩업테이블의 주소가 되는 점유율은 모두 0과 1사의 값을 가지며, 0과 1사이의 점유율을 127개의 주소로 나누어 설정하였다.

도 24는 룩업테이블을 생성하는 방법에 대한 실시예를 표로 도시한 것이다. 도 24에 도시된 생성 방법은 도 21의 2160단계 또는 도 22의 2270단계에서 할당비트수의 빈도수를 이용하여 룩업테이블을 생성하는 방법으로서, 하나의 주파수 대역에 대해 주소별 할당비트수를 룩업테이블에 저장하는 경우를 도시한 것이다. 룩업테이블에서 주소 5의 경우 가장 빈도수가 높은 8비트를 할당비트수로 저장하고, 주소 30에는 7비트, 주소 61에는 0비트가 최종 할당비트수로 저장된다. 룩업테이블의 크기를 줄이기 위해, 할당비트수가 0인 주소를 룩업테이블에서 제외하거나, 연속되는 주소들의 할당비트수가 동일한 경우, 할당비트수가 변경되는 주소만을 저장할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 4 가지의 부호화 장치, 즉 i) 비트할당부와 선형양자화부, ii) 비트할당부와 비트패킹부, iii) 선형양자화부와 비트패킹부, iv) 비트할당부와 선형양자화부 및 비트패킹부에 특징이 있는 부호화장치각각에 대한 복호화장치를 설명하기로 한다.

도 25는 복수의 룩업테이블을 이용하여 구간별 선형양자화하는 디지털 부호화장치에 상응하는 디지털 복호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 비트스트림언패킹부(2500), 선형역양자화부(2520) 및 역변환부(2540)을 포함하여 이루어진다.

상기 비트스트림언패킹부(2500)는 디지털신호에 대한 비트스트림으로부터 선형양자화된 데이터와 부가정보를 추출한다. 일예로 상기 비트스트림이 오디오신호 비트스트림이라면, 양자화된 샘플데이터와 부가정보를 추출한다.

상기 선형역양자화부(2520)는 양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 비트스트림언패킹부(2500)에서 추출된 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역양자화한다. 상기 구간은 부호화시에 도 11에 도시된 input 축에 대해 나누어지면, 복호화시에는 output 축에 대해서 나누어진다.

상기 역변환부(2540)는 상기 선형역양자화부(2520)에서 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털신호, 바람직하게는 PCM데이터로 생성한다. 상기 역변환부(2540)는 변환시 서브밴드필터로서 대역분할 필터를 사용하였으면, 복호화장치에서는 대역합성필터가 사용된다.

도 26은 상기 선형역양자화부(2520)에 대한 보다 상세한 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 상기 선형역양자화부(2520)는 역스케일링부(2600), 구간선형역양자화부(2610) 및 역정규화부(2620)를 포함하여 이루어진다.

상기 역스케일링부(2600)는 구간별로 선형양자화된 샘플데이터를 상기 비트스트림언패킹부(2500)의 부가정보에 포함된 비트할당정보를 이용하여, 양자화시 사용한 스케일링에 상응하는 역 스케일링한다. 예를 들어 부호화시에 할당된 비트수가 4이고 샘플데이터에 15를 곱했으면, 복호화시에는 샘플데이터에 15를 나눈다.

상기 구간선형역양자화부(2610)는 상기 역 스케일링된 데이터를 구간별로 선형 역양자화한다. 상기 역정규화부(2620)는 상기 구간선형역양자화부(2610)에서 역양자화된 데이터를, 양자화시 사용한 스케일 팩터에 상응하는 역 스케일 팩터를 사용하여 역 정규화한다.

도 27은 복수의 룩업테이블을 이용하여 구간별 선형양자화하는 디지털 부호화방법에 상응하는 디지털 복호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다. 도 27을 참조하여 도 25에 도시된 디지털 신호 복호화장치의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 디지털신호에 대한 비트스트림, 바람직하게는 오디오 비트스트림이 비트스트림 언패킹부(2500)에 입력되면, 상기 오디오 비트스트림으로부터 양자화된 샘플데이터와 부가정보를 추출한다.(2700단계)

양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 예를 들어 도 11에 도시된 input 축에 대해 구간을 나누었으면, 복호화시에는 output 축에 대해서 나누어진 구간에 대해, 상기 선형역양자화부(2520)에서는 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 샘플데이터를 역양자화한다.(2720단계) 그리고 나서 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호, 바람직하게는 PCM데이터로 생성한다.(2740단계)

도 28은 상기 샘플데이터 역 양자화하는 과정(2720단계)을 보다 상세히 설명하는 흐름도이다. 도 28을 참조하여 상기 2720단계를 상세히 설명하기로 한다. 상기 구간별로 선형양자화된 샘플데이터는 상기 역스케일링부(2600)를 통해 비트할당정보를 이용하여, 양자화시 사용한 스케일링에 상응하는 역 스케일링된다.(2800단계) 그리고 나서 구간선형 역양자화부(2610)에서 상기 역 스케일링된 데이터는 구간별로 선형 역양자화된다.(2820단계) 상기 역양자화된 데이터는, 역정규화부(2620)에서 양자화시 사용한 스케일링팩터에 상응하는 역 스케일 팩터를 사용하여 역 정규화된다.(2840단계)

도 29은 복수의 룩업테이블을 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화장치에 상응하는 디지털 복호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 비트스트림해석부(2900), 역양자화부(2920) 및 역변환부(2940)를 포함하여 이루어진다. 상기 비트스트림해석부(2900)는 디지털신호에 대한 비트스트림으로부터 부가정보, 양자화된 데이터 및 프레임길이정보를 추출한다. 일 예로 상기 비트스트림이 오디오신호 비트스트림이라면, 양자화된 샘플데이터와 부가정보 및 프레임길이정보를 추출한다. 또한 상기 비트스트림해석부(2900)는 상기 비트스트림이 싱크(sync)정보를 더 구비하고 있으면 싱크정보도 추출한다.

도 30는 상기 비트스트림해석부(2900)의 보다 세부적인 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 싱크정보해석부(3000), 부가정보해석부(3020), 양자화데이터해석부(3040) 및 프레임길이정보해석부(3060)를 포함하여 이루어진다.

상기 싱크정보해석부(3000)는 디지털신호에 대한 비트스트림으로부터 싱크정보를 추출하며, 부가정보해석부(3020)는 비트스트림으로부터 부가정보를 추출하고, 양자화데이터해석부(3040)는 양자화데이터를, 프레임길이정보해석부(3060)는 프레임길이정보를 추출한다.

상기 역양자화부(2920)는 상기 비트스트림해석부(2900)에서 추출된 부가정보를 이용하여 양자화된 데이터를 역양자화한다.

상기 역변환부(2940)는 상기 선형역양자화부(2920)에서 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털신호, 바람직하게는 PCM데이터로 생성한다. 상기 역변환부(2940)는 변환시 서브밴드필터로서 대역분할 필터를 사용하였으면, 복호화장치에서는 대역합성필터가 사용된다.

도 31은 복수의 룩업테이블을 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화방법에 상응하는 디지털 복호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다. 도 31을 참조하여 도 29에 도시된 디지털 신호 복호화장치의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 디지털신호에 대한 비트스트림, 바람직하게는 오디오 비트스트림이 비트스트림해석부(2900)에 입력되면, 상기 오디오 비트스트림으로부터 양자화된 샘플데이터와 부가정보 및 프레임길이정보를 추출한다.(3100단계) 상기 비트스트림에 싱크정보가 포함되어 있으면 싱크정보도 추출한다.

상기 역양자화부(2920)에서는 상기 부가정보를 이용하여 양자화된 샘플데이터를 역양자화한다.(3120단계) 그리고 나서 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호, 바람직하게는 PCM데이터로 생성한다.(3140단계)

도 32는 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화장치 및 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화장치에 상응하는 디지털 복호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 비트스트림해석부(3200), 선형역양자화부(3220) 및 역변환부(3240)을 포함하여 이루어진다.

상기 비트스트림해석부(3200)는 디지털신호에 대한 비트스트림으로부터 부가정보, 양자화된 데이터 및 프레임길이정보를 추출한다. 일 예로 상기 비트스트림이 오디오신호 비트스트림이라면, 양자화된 샘플데이터와 부가정보 및 프레임길이정보를 추출한다. 또한 상기 비트스트림해석부(3200)는 상기 비트스트림이 싱크(sync)정보를 더 구비하고 있으면 싱크정보도 추출한다.

도 30는 상기 비트스트림해석부(3200)의 보다 세부적인 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 싱크정보해석부(3000), 부가정보해석부(3020), 양자화데이터해석부(3040) 및 프레임길이정보해석부(3060)를 포함하여 이루어진다.

상기 싱크정보해석부(3000)는 디지털신호에 대한 비트스트림으로부터 싱크정보를 추출하며, 부가정보해석부(3020)는 비트스트림으로부터 부가정보를 추출하고, 양자화데이터해석부(3040)는 양자화데이터를, 프레임길이정보해석부(3060)는 프레임길이정보를 추출한다.

상기 선형역양자화부(3220)는 양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 비트스트림해석부(3200)에서 추출된 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역양자화한다. 상기 구간은 부호화시에 도 11에 도시된 input 축에 대해 나누어지면, 복호화시에는 output 축에 대해서 나누어진다.

상기 역변환부(3240)는 상기 선형역양자화부(3220)에서 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털신호, 바람직하게는 PCM데이터로 생성한다. 상기 역변환부(2540)는 변환시 서브밴드필터로서 대역분할 필터를 사용하였으면, 복호화장치에서는 대역합성필터가 사용된다.

도 26은 상기 선형역양자화부(3220)에 대한 보다 상세한 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 상기 선형역양자화부(2520)는 역스케일링부(2600), 구간선형역양자화부(2610) 및 역정규화부(2620)를 포함하여 이루어진다. 상기 역스케일링부(2600)는 구간별로 선형양자화된 샘플데이터를 상기 비트스트림언패킹부(2500)의 부가정보에 포함된 비트할당정보를 이용하여, 양자화시 사용한 스케일링에 상응하는 역 스케일링한다. 예를 들어 부호화시에 할당된 비트수가 4이고 샘플데이터에 15를 곱했으면, 복호화시에는 샘플데이터에 15를 나눈다.

상기 구간선형역양자화부(2610)는 상기 역 스케일링된 데이터를 구간별로 선형 역양자화한다. 상기 역정규화부(2620)는 상기 구간선형역양자화부(2610)에서 역양자화된 데이터를, 양자화시 사용한 스케일 팩터에 상응하는 역 스케일 팩터를 사용하여 역 정규화한다.

상기 역변환부(3240)는 상기 선형역양자화부(3220)에서 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털신호, 바람직하게는 PCM데이터로 생성한다. 상기 역변환부(3240)는 변환시 서브밴드필터로서 대역분할 필터를 사용하였으면, 복호화장치에서는 대역합성필터가 사용된다.

도 33은 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화방법 또는 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화방법에 상응하는 디지털 복호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다. 도 33을 참조하여 도 32에 도시된 디지털 신호 복호화장치의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 디지털신호에 대한 비트스트림, 바람직하게는 오디오 비트스트림이 비트스트림해석부(3200)에 입력되면, 상기 부가정보해석부(3020), 양자화데이터해석부(3040), 프레임길이정보해석부(3060)를 통해 오디오 비트스트림으로부터 부가정보, 양자화된 샘플데이터 및 프레임길이정보를 추출한다.(3300단계) 상기 비트스트림이 싱크정보를 포함하고 있으면 싱크정보해석부(3000)를 통해 싱크정보도 추출한다.

양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 예를 들어 도 11에 도시된 input 축에 대해 구간을 나누었으면, 복호화시에는 output 축에 대해서 나누어진 구간에 대해, 상기 선형역양자화부(3220)에서는 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 샘플데이터를 역양자화한다.(3220단계) 그리고 나서 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호, 바람직하게는 PCM데이터로 생성한다.(3240단계)

도 28은 상기 샘플데이터 역 양자화하는 과정(3220단계)을 보다 상세히 설명하는 흐름도이다. 도 28을 참조하여 상기 3220단계를 상세히 설명하기로 한다. 상기 구간별로 선형양자화된 샘플데이터는 상기 역스케일링부(2600)를 통해 비트할당정보를 이용하여, 양자화시 사용한 스케일링에 상응하는 역 스케일링된다.(2800단계) 그리고 나서 구간선형 역양자화부(2610)에서 상기 역 스케일링된 데이터는 구간별로 선형 역양자화된다.(2820단계) 상기 역양자화된 데이터는, 역정규화부(2620)에서 양자화시 사용한 스케일링팩터에 상응하는 역 스케일 팩터를 사용하여 역 정규화된다.(2840단계)

본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 의하면, 복수의 룩업테이블을 이용하여 디지털 신호를 부호화함으로써, 즉 입력신호의 특성에 따라 선택된 최적의 룩업테이블로부터 주파수 대역별 할당비트수를 추출함으로써, 입력신호의 특성에 적합한 비트량 제어가 가능하다. 또한, 입력신호 특성으로 룩업테이블의 주소와 동일한 주파수 대역별 점유율을 사용하여 별도의 추가 계산량을 줄일 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 구간별 선형양자화를 이용하여 디지털신호를 부호화함으로써, 오디오 데이터의 분포를 고려하여 일반적인 선형 양자화기보다 음질을 개선하면서도 비선형 양자화기에서의 양자화기 복잡도를 대폭 줄일 수 있다.

또한 프레임길이정보를 프레임단위의 비트스트림의 마지막 영역에 포함하는 경우, 충격발생시 유효한 오디오 데이터를 연결하기 위한 포인트를 정확하게 찾아 부호화할 수 있다. 따라서, 부호화로 인하여 충격보호시간을 확장시킬 수 있을 뿐 아니라 충격발생시 부호화율에 상관없이 충격보호시간 이내에는 끊김이 없는 클린 사운드를 사용자에게 제공할 수 있다.

도 1은 MPEG-1에서의 청각심리모델을 이용한 일반적인 디지털 신호 부호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 2는 하나의 룩업테이블(look up table)을 이용한 디지털 신호 부호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블 및 구간별 선형양자화를 이용한 디지털 신호 부호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 4는 선형양자화부의 보다 세부적인 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블 및 구간별 선형양자화를 이용한 디지털 신호 부호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다.

도 6은 도 4의 복수의 룩업테이블 중 하나를 선택하는 방법에 대한 실시예를 상세 흐름도로 도시한 것이다.

도 7a와 도 7b는 입력신호의 주파수 대역별 점유율을 그래프로 도시한 것이다.

도 8은 도 5의 각 주파수 대역에 할당비트수를 할당하는 방법에 대한 실시예를 상세 흐름도로 도시한 것이다.

도 9는 560단계를 보다 상세한 흐름도로 도시한 것이다.

도 10은 샘플 데이터를 정규화한 서브밴드 샘플의 분포를 도시한 것이다.

도 11은 정규화 값의 범위를 두 개의 구간으로 나눈 것을 도시하고 있다.

도 12는 도 10의 분포를 이용하여 Lloyd-Max 알고리듬을 이용하여 설계된 양자화기를 도시한 것이다.

도 13은 비트할당부와 비트패킹부에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 14는 비트스트림의 프레임 구조에 대한 일실시예를 도시한 것이다.

도 15는 비트스트림의 프레임 구조에 대한 다른 실시예를 나타낸 것이다.

도 16은 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블을 이용하여 프레임길이정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다.

도 17은 비트할당부와 비트패킹부에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 18은 본 발명에 따른 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다.

도 19는 복수의 룩업테이블, 비트할당부 및 비트패킹부에 특징이 있는 디지털신호의 부호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 20은 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블, 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 디지털 신호 부호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다.

도 21은 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블을 생성하는 방법에 대한 제1실시예를 흐름도로 도시한 것이다.

도 22는 본 발명에 따른 복수의 룩업테이블을 생성하는 방법에 대한 제2실시예를 흐름도로 도시한 것이다.

도 23은 룩업테이블의 주소를 설정하는 방법에 대한 실시예를 표로 도시한 것이다.

도 24는 룩업테이블을 생성하는 방법에 대한 실시예를 표로 도시한 것이다.

도 25는 복수의 룩업테이블을 이용하여 구간별 선형양자화하는 디지털 부호화장치에 상응하는 디지털 복호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 26은 상기 선형역양자화부(2520)에 대한 보다 상세한 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 27은 복수의 룩업테이블을 이용하여 구간별 선형양자화하는 디지털 부호화방법에 상응하는 디지털 복호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다.

도 28은 샘플데이터 역 양자화하는 과정(2720단계)을 보다 상세히 설명하는 흐름도이다.

도 29은 복수의 룩업테이블을 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화장치에 상응하는 디지털 복호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 30는 비트스트림해석부의 보다 세부적인 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 31은 복수의 룩업테이블을 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화방법에 상응하는 디지털 복호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다.

도 32는 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화장치 및 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임길이정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화장치에 상응하는 디지털 복호화장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 33은 복수의 룩업테이블과 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화방법 또는 구간별 선형양자화를 이용하여 프레임정보가 포함된 비트스트림을 생성하는 디지털 부호화방법에 상응하는 디지털 복호화 방법을 흐름도로 도시한 것이다.

Claims (48)

1. (a) 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 단계;

   (b) 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블이 구비된 상태에서, 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하고, 상기 룩업테이블 내의 해당 양자화단위에 할당된 비트수를 획득하는 단계;

   (c) 상기 소정의 양자화 단위에 대해, 신호값의 분포를 소정의 구간으로 나누고, 상기 구간별로 (a)단계에서 변환된 데이터를 상기 (b)단계에서 할당된 비트수에 따라 선형양자화하는 단계; 및

   (d) 상기 선형양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 비트스트림으로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
2. (a) 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 단계;

   (b) 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블이 구비된 상태에서, 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하고, 상기 룩업테이블 내의 해당 양자화단위에 할당된 비트수를 획득하는 단계;

   (c) 상기 소정의 양자화 단위에 대해 상기 (b)단계에서 할당된 비트수에 따라 양자화하는 단계; 및

   (d) 상기 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디지털신호 부호화 방법.
3. (a) 디지털 입력 신호를 변환하여 신호 간의 중복정보를 제거하는 단계;

   (b) 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트 수를 계산하는 단계;

   (c) 상기 양자화 단위에 대해, 신호 값의 분포를 소정의 구간으로 나누고 상기 구간별로 상기 (a)단계에서 변환된 데이터를 상기 (b)단계에서 할당된 비트수에 따라 선형 양자화하는 단계; 및

   (d) 상기 선형 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
4. (a) 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 단계;

   (b) 소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블이 구비된 상태에서, 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하고, 상기 룩업테이블 내의 해당 양자화단위에 할당된 비트수를 획득하는 단계;

   (c) 상기 소정의 양자화 단위에 대해, 신호값의 분포를 소정의 구간으로 나누고, 상기 구간별로 (a)단계에서 변환된 데이터를 상기 (b)단계에서 할당된 비트수에 따라 선형양자화하는 단계; 및

   (d) 상기 선형 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (a)단계의 디지털 신호 변환은

   MDCT, FFT, DCT, 서브밴드필터 중 어느 하나에 의해 수행됨을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (c)단계의 부가정보는

   적어도 양자화단위에 대한 스케일팩터 및 할당비트수를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
7. 제1항 또는 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 (b)단계의 입력신호의 특성은

   입력신호의 주파수 대역들 중 입력신호에 대한 점유율이 소정의 기준값 이상 또는 이하인 주파수 대역들의 개수인 것을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 점유율은

   주파수 대역의 스케일팩터 제곱의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값, 또는 주파수 대역의 스케일팩터 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값인 것을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
9. 제1항 또는 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 (b)단계의 복수의 룩업테이블각각은

   양자화단위마다 적어도 하나의 주소와 상기 주소마다 소정의 비트수가 할당되어 있음을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 룩업테이블의 주소는

    주파수 대역의 스케일팩터 또는 스케일팩터 제곱인 것을 특징으로 하는 복수의 디지털 신호 부호화 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 룩업테이블의 주소는

    주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값 또는 입력신호들의 평균파워인 것을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 룩업테이블의 주소는

    주파수 대역들의 스케일팩터의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값, 또는 주파수 대역들의 스케일팩터의 제곱의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값인 것을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
13. 제1항 또는 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (b)단계 후에,

    입력신호 전체에 실제 할당된 비트수와 입력신호 전체에 요구되는 비트수를 비교하여, 비교결과에 따라 할당비트수를 조정하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
14. 제1항 또는 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 (c)단계는

    (c1) 상기 양자화 단위에 대해, 소정의 스케일팩터를 사용하여 상기 (a)단계에서 변환된 데이터를 정규화하는 단계;

    (c2) 정규화 값의 범위를 소정의 구간들로 나누고, 상기 구간별로 설정된 선형함수를 적용하여 상기 (c1)단계에서 정규화된 데이터를 변환하는 단계;

    (c3) 상기 (b)단계의 할당비트수를 이용하여 상기 (c2)단계에서 변환된 값을 스케일링하는 단계; 및

    (c4) 상기 (c3)단계에서 스케일링된 값을 반올림하여 양자화된 값을 구하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 (c1)단계의 스케일 팩터는

    상기 양자화단위 내의 샘플 값들 중에서 가장 큰 절대값을 구한 다음 상기 절대값보다 작지 않은 값에 대해, 소정의 함수에 의해 정해지는 정수값 임을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 (c2)단계의 선형함수는

    상기 각 구간별로 복수의 독립적인 선형함수로 표현됨을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 (c2)단계는

    정규화 값의 범위를 두 개의 구간으로 나누는 단계;

    상기 구간별로 설정된 선형함수를 상기 (c1)에서 정규화된 데이터에 적용하여 상기 데이터를 변환하는 단계를 구비함을 특징으로 하고,

    상기 선형함수 각각은

    y = a/(a-2b)x 및 y = x/(1+2b)+2b/(1+2b)

    (여기서, a는 정규화된 값의 범위, b는 상기 a의 중심점으로부터의 구간 변위를 나타낸다) 인, 디지털 신호 부호화 방법.
18. 제14항에 있어서, 상기 (c2)단계의 구간별 선형 양자화는

    연속성을 만족함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
19. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (d)단계의 프레임단위의 비트스트림은

    상기 프레임의 시작을 나타내는 싱크정보를 프레임 단위의 시작부분에 더 구비함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 (d)단계의 프레임단위의 비트스트림은

    고정비트율 또는 가변비트율로 부호화된 것임을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
21. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (d)단계의 프레임단위의 비트스트림은

    고정비트율 또는 가변비트율로 부호화된 것임을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 방법.
22. 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 데이터변환부;

    소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블;

    상기 복수의 룩업테이블에서 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하는 룩업테이블 선택부;

    상기 선택된 룩업테이블 내의 해당 양자화단위의 주소값을 얻어 상기 주소값에 할당된 비트수를 추출하는 비트할당부;

    상기 소정의 양자화 단위에 대해, 신호값의 분포를 소정의 구간으로 나누고, 상기 구간별로 상기 변환된 데이터를 상기 할당된 비트수에 따라 선형양자화하는 선형양자화부; 및

    상기 선형양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 비트스트림으로 생성하는 비트패킹부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
23. 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 데이터변환부;

    소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블;

    상기 복수의 룩업테이블에서 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하는 룩업테이블 선택부;

    상기 선택된 룩업테이블 내의 해당 양자화단위의 주소값을 얻어 상기 주소값에 할당된 비트수를 추출하는 비트할당부;

    상기 소정의 양자화 단위에 대해 상기 비트할당부에서 할당된 비트수에 따라 양자화하는 양자화부; 및

    상기 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 비트스트림생성부를 포함함을 특징으로 하는 디지털신호 부호화 장치.
24. 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 데이터변환부;

    소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트 수를 계산하는 할당비트수계산부;

    상기 양자화 단위에 대해, 신호 값의 분포를 소정의 구간으로 나누고 상기 구간별로 상기 변환된 데이터를 상기 할당된 비트수에 따라 선형 양자화하는 선형양자화부; 및

    상기 선형 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 비트스트림생성부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
25. 디지털 입력신호를 변환하여 신호간의 중복정보를 제거하는 데이터변환부;

    소정의 양자화 단위마다 할당되는 비트수를 입력신호의 특성에 따라 달리하는 복수의 룩업테이블;

    상기 복수의 룩업테이블에서 상기 입력신호의 특성에 따른 룩업테이블을 선택하는 룩업테이블 선택부;

    상기 선택된 룩업테이블 내의 해당 양자화단위의 주소값을 얻어 상기 주소값에 할당된 비트수를 추출하는 비트할당부;

    상기 양자화 단위에 대해, 신호 값의 분포를 소정의 구간으로 나누고 상기 구간별로 상기 변환된 데이터를 상기 할당된 비트수에 따라 선형 양자화하는 선형양자화부; 및

    상기 선형 양자화된 데이터와 소정의 부가정보를 프레임 단위의 비트스트림으로 생성하되, 상기 프레임 단위 비트스트림의 마지막 영역에 프레임길이정보를 구비하는 비트스트림생성부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
26. 제22항 또는 제23항 또는 제25항에 있어서, 상기 입력신호의 특성은

    입력신호의 주파수 대역들 중 입력신호에 대한 점유율이 소정의 기준값 이상 또는 이하인 주파수 대역들의 개수인 것을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
27. 제26항에 있어서, 상기 점유율은

    주파수 대역의 스케일팩터 제곱의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값, 또는 주파수 대역의 스케일팩터 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값인 것을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
28. 제22항 또는 제23항 또는 제25항에 있어서, 상기 룩업테이블의 주소는

    주파수 대역의 스케일팩터 또는 스케일팩터 제곱인 것을 특징으로 하는 복수의 디지털 신호 부호화 장치.
29. 제22항 또는 제23항 또는 제25항에 있어서, 상기 룩업테이블의 주소는

    주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값 또는 입력신호들의 평균파워인 것을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
30. 제22항 또는 제23항 또는 제25항에 있어서, 상기 룩업테이블의 주소는

    주파수 대역들의 스케일팩터의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균값의 점유율 중 큰 값, 또는 주파수 대역들의 스케일팩터의 제곱의 점유율과 상기 주파수 대역 내의 입력신호들의 평균파워의 점유율 중 큰 값인 것을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
31. 제22항 또는 제23항 또는 제25항에 있어서,

    상기 비트할당부에서 입력신호 전체에 할당한 비트수와 입력신호 전체에 요구되는 비트수를 비교하여, 비교결과에 따라 각 주파수 대역에 할당된 비트수를 조정하는 비트수조정부를 더 구비함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
32. 제22항 또는 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 선형양자화부는

    소정의 스케일 팩터를 사용하여 상기 데이터변환부에서 변환된 데이터를 정규화하는 데이터정규화부;

    정규화 값의 범위를 소정의 구간들로 나누고, 상기 구간별로 설정된 선형함수를 상기 데이터정규화부에서 정규화된 데이터에 적용하는 구간양자화부;

    상기 비트할당부에서 할당된 비트수를 이용하여 상기 구간양자화부에서 생성된 값을 스케일링하는 스케일링부; 및

    상기 할당된 비트수를 이용하여 상기 스케일링된 값을 반올림하여 양자화된 값을 생성하는 라운딩부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
33. 제32항에 있어서, 상기 구간양자화부의 선형함수는

    상기 각 구간별로 서로 독립적인 복수의 선형함수임을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
34. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비트스트림생성부에서의 프레임단위의 비트스트림은

    상기 프레임의 시작을 나타내는 싱크정보를 프레임 단위의 시작부분에 더 구비함을 특징으로 하는 디지털 신호 부호화 장치.
35. (x) 비트스트림으로부터 선형양자화된 데이터와 부가정보를 추출하는 단계;

    (y) 양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역양자화하는 단계; 및

    (z) 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 복호화 방법.
36. (x) 프레임 단위의 비트스트림으로부터 양자화된 데이터, 부가정보 및 프레임길이정보를 추출하는 단계;

    (y) 상기 부가정보를 이용하여 상기 양자화된 데이터를 역양자화하는 단계; 및

    (z) 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 복호화 방법
37. (x) 프레임 단위의 비트스트림으로부터 양자화된 데이터, 부가정보 및 프레임길이정보를 추출하는 단계;

    (y) 양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역양자화하는 단계; 및

    (z) 상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 복호화 방법.
38. 제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (z)단계의 부가정보는

    적어도 양자화단위의 스케일팩터 및 할당비트수를 포함함을 특징으로 하는 디지털신호 복호화 방법.
39. 제36항 또는 37항에 있어서, 상기 (x)단계는

    프레임 단위의 비트스트림으로부터 싱크정보를 더 추출함을 특징으로 하는 디지털신호 복호화 방법.
40. 제35항 또는 제37항에 있어서, 상기 (y)단계는

    구간별로 선형양자화된 데이터를 비트할당정보를 이용하여, 양자화시 사용한 스케일링에 상응하는 역 스케일링하는 단계;

    상기 역 스케일링된 데이터를 구간별로 선형 역양자화하는 단계; 및

    상기 역양자화된 데이터를, 양자화시 사용한 스케일링팩터에 상응하는 역 스케일 팩터를 사용하여 역 정규화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 복호화 방법.
41. 제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (z)단계의 역변환은

    역DCT, 역MDCT, 역FFT, 서브밴드합성필터링 중 어느 하나임을 특징으로 하는 디지털신호 복호화 방법.
42. 비트스트림으로부터 선형양자화된 데이터와 부가정보를 추출하는 비트스트림언패킹부;

    양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역양자화하는 역선형양자화부; 및

    상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 역변환부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 복호화 장치.
43. 프레임 단위의 비트스트림으로부터 양자화된 데이터, 부가정보 및 프레임길이정보를 추출하는 비트스트림해석부;

    상기 부가정보를 이용하여 상기 양자화된 데이터를 역양자화하는 역양자화부; 및

    상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 생성하는 역변환부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 복호화 장치.
44. 프레임 단위의 비트스트림으로부터 양자화된 데이터, 부가정보 및 프레임길이정보를 추출하는 비트스트림해석부;

    양자화시 설정된 구간에 상응하는 구간에 대해, 상기 부가정보를 이용하여 상기 구간별 선형 양자화된 데이터를 역선형양자화부; 및

    상기 역양자화된 데이터를, 부호화시 사용한 변환의 역변환을 사용하여 디지털 신호로 역변환부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 복호화 장치.
45. 제42항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부가정보는

    적어도 양자화단위의 스케일팩터 및 할당비트수를 포함함을 특징으로 하는 디지털신호 복호화 장치.
46. 제43항 또는 44항에 있어서, 상기 비트스트림해석부는

    프레임 단위의 비트스트림으로부터 싱크정보를 더 추출함을 특징으로 하는 디지털신호 복호화 장치.
47. 제42항 또는 제44항에 있어서, 상기 역선형양자화부는

    구간별로 선형양자화된 데이터를 상기 비트스트림추출부의 부가정보에 포함된 비트할당정보를 이용하여, 양자화시 사용한 스케일링에 상응하는 역 스케일링하는 역스케일링부;

    상기 역 스케일링된 데이터를 구간별로 선형 역양자화하는 구간선형역양자화부; 및

    상기 역양자화된 데이터를, 양자화시 사용한 스케일링팩터에 상응하는 역 스케일 팩터를 사용하여 역 정규화하는 역정규화부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 신호 복호화 장치.
48. 제1항 내지 제20항, 제35항 내지 제41항 중 어느 한 항에 기재된 발명을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.