KR20060057787A - 오디오의 인코딩 방법 및 그 장치 그리고 디코딩 방법및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오디오 인코딩 방법에 관한 것으로 순차적으로 입력되는 오디오데이터를 입력주기별로 분리하여 순차적으로 별도 저장하여 적어도 둘이상의 분할오디오데이터를 생성하게 되는 분할단계와; 상기 분할단계에서 분리된 다수개의 분할오디오데이터중 하나는 기준오디오데이터로 머지 분할오디오데이터는 서브오디오데이터로 설정한 후 기준오디오데이터와 서브오디오데이터들을 차분하여 각 서브오디오데이터에 대응하는 차분오디오데이터를 생성하는 차분단계와; 상기 기준오디오데이터와 차분오디오데이터를 배열한 후 압축하여 출력하게 되는 압축단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 오디오 인코딩 방법에 관한 것이다.

이에따라 오디오의 압축시 음질의 손실이 적으면서 압축률이 매우 높다는 효과가 있다.

오디오 인코딩 디코딩 압축 차분

Description

오디오의 인코딩 방법 및 그 장치 그리고 디코딩 방법 및 그 장치{method for encoding and decoding audio and thereby device}

도1 : 부대역 부호화 방식의 압축을 위해 원 데이터를 대역별로 분리한 도

도2 : 원오디오데이터의 값을 표시한 표

도3 : 네개로 분할된 분할오디오데이터들의 값을 표시한 표

도4 : 기준오디오와 첫번째 분할오디오데이터를 차분한 차분오디오데이터의 값을 표시한 표

도5 : 차분오디오데이터를 슬라이싱한 상태의 값을 표시한 표

도6 : 본 발명의 일실시예에 따른 인코딩 방법의 간략한 순서도

도7 : 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 방법의 간략한 순서도

본 발명은 오디오 압축 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 순차적으로 입력되는 오디오데이터데이터를 입력되는 주기별로 분리하여 다수개의 분할오디오데이터로 생성하고 그중 하나를 기준오디오데이터로 하며 나머지 오디오데이터를 서브오디오데이터로 하고 상기 기준오디오데이터에 대해 서브오디오데이터들을 차분 하여 압축하게 되는 오디오 압축방법에 관한 것이다.

현대는 정보화 사회로 접어들어 원하는 정보를 잘 보존하고 손실없이 전달할 필요성이 증가하고 있다. 특히 최근의 정보는 기존의 아날로그 정보에서 디지털 정보로 변화하고 있는 추세로 특히 멀티미디어 정보가 증가하고 있다. 그러나 상기 멀티미디어 정보는 현재의 컴퓨터의 자료처리능력으로 볼 때 데이터의 용량이 상당히 크다. 이를 해결하기 위해 상기 멀티미디어 정보를 압축한 후 전송하고 상기 압축된 정보를 제공받은 측이 상기 압축된 멀티미디어 정보를 풀어 재생하도록 하는 방법이 연구 개발되고 있다. 현재 정지된 영상에서는 인접한 픽셀들은 서로 유사한 값을 가지는 공간적 중복성을 가지게 되며 동영상에서는 상기 공간적 중복성과 함께 동영상을 이루는 프레임간의 유사성을 이루는 시간적 중복성을 포함하게 되므로 상기 중복성을 제거 또는 감소시켜 압축하게 된다.

일반적으로 멀티미디어정보의 압축은 크게 손실압축과 비손실압축으로 나눌 수 있다. 이중 비손실압축은 압축전과 후의 데이터가 동일한 것으로 X-Ray사진과 같이 미세한 데이터가 중요한 경우 사용하게 된다. 그러나 상기와 같은 비손실압축은 2대1내지 3대1정도의 압축률을 가지게되므로 현재의 대용량 멀티미디어정보를 처리하는데는 한계가 있다.

따라서 데이터의 손상이 어느정도 발생하나 압축률이 높은 손실압축을 사용하게 된다. 멀티미디어 정보의 경우 완벽한 원본의 보존이 필요한 경우도 있지만 대부분의 경우 내용의 이해나 영상과 음향의 질이 현저히 떨어지지 않는다면 원본에서 일부가 손실된다 하더라도 큰 문제가 없다. 손실압축의 경우 압축률과 데이 터의 품질은 서로 반비례하므로 적절하게 조절하여 압축하게된다.

상기와 같은 손실압축방법으로 정지영상을 압축하는 방법인 JPEG방식이 있다. 상기 JPEG방식은 사용하는계산량을 줄이기 위해 영상데이터를 소정의 매크로블럭으로 분리하고 이를 DCT를 사용하여 변환한 후 양자화 하여 압축하도록 하고 있다. 그러나 상기와 같이 블럭으로 분리한 후 압축을 수행하게되면 상기 블럭간의 경계면에서 데이터가 불연속적이므로 화상에 모자이크처리된 것과 같은 블럭이 발생하여 화질이 저하되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.

또 다른 손실압축방법으로는 부대역 부호화방식이 있다. 상기 부대역 부호화 방식은 연속으로 입력되는 오디오데이터 데이터를 주파수가 다른 다수개의 대역으로 분리하고 각 대역의 중요도에 따라 별도의 압축방법을 사용하여 압축하도록 하여 압축효율을 높이는 방법이다. 상기와 같은 부대역 부호화방식은 블럭을 사용하지 않아 블럭간의 분연속이 발생하지 않는다는 이점이 있다. 그러나 상기와 같은 부대역 부호화 방식은 각 대역에 따라 별도의 압축방법을 사용하여야 하므로 알고리즘의 적용이 용이하지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 데이터들 간에 상관성이 매우 높아 데이터의 압축률을 현저히 향상시킴과 동시에 압축된 오디오의 음질손실이 최소화할 수 있는 오디오의 인코딩 및 디코딩 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로 순차적으로 입력되는 오디오데이터를 입력주기별로 분리하여 순차적으로 별도 저장하여 적어도 둘이상의 분할오디오데이터를 생성하게 되는 분할단계와; 상기 분할단계에서 분리된 다수개의 분할오디오데이터중 하나는 기준오디오데이터로 나머지 분할오디오데이터는 서브오디오데이터로 설정한 후 기준오디오데이터와 서브오디오데이터들을 차분하여 각 서브오디오데이터에 대응하는 차분오디오데이터를 생성하는 차분단계와; 상기 기준오디오데이터와 차분오디오데이터를 배열한 후 압축하여 출력하게 되는 압축단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 오디오 인코딩 방법을 기술적 요지로 한다.

바람직하게는 상기 차분단계는, 차분된 차분오디오데이터의 데이터값중 절대값이 소정값 이하인 데이터값을 0으로 대입하게되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 오디오 인코딩 방법에 따라 입력된 오디오를 압축하여 출력하는 오디오 인코딩 장치를 또 다른 기술적 요지로 한다.

오디오 인코딩 방법에 의해 압축된 오디오데이터에서 기준오디오데이터와 차분오디오데이터를 분리하는 분리단계와; 분리단계에서 분리된 상기 기준오디오데이터와 차분오디오데이터들로부터 값을 더하여 서브오디오데이터들을 생성하게 되는 가산단계와; 상기 가산단계에서 생성된 기준오디오데이터와 서브오디오데이터들로부터 데이터를 순차적으로 정렬하여 오디오데이터를 합성하게 되는 합성단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오디오 디코딩 방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.

오디오 디코딩 방법에 따라 입력된 압축 오디오데이터를 디코딩하여 출력하 게 되는 오디오 디코딩 장치를 또 다른 기술적 요지로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 압축 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

먼저 분리단계에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 일실시예에서는 오디오의 압축을 위해 원 오디오데이터를 4개로 분리하게 된다. 이를위해 도3와 같이 순차적으로 입력되는 데이터를 입력순서에 따라 4개의 분리하여 차례로 저장하게 된다. 즉 4를 입력주기로 하여 1,5,9... 번째 데이터는 첫번째 저장공간에 저장하게 되며 2,6,10...번째 데이터는 두번째 저장공간에 저장하게되며 세번째, 네번째 저장공간에도 동일한 방법으로 저장하게 된다. 이와 같이 하면 도4에 도시된 바와 같이 이루어진 오디오데이터는 도5에 도시된바와 같은 데이터값을 가지는 네개의 분리오디오데이터 정보로 나누어진다.

상기와 같이 데이터를 분리하여 저장하게 되면 4개의 분리오디오데이터가 생성된다. 그러나 상기와 같이 하나의 오디오데이터를 4개의 분리오디오데이터로 분리하는 것으로 한정하는 것은 아니다. 분리오디오데이터의 갯수는 둘이상이면 몇개든 무방하다. 그러나 분리오디오데이터의 갯수가 너무 많은 경우 계산량이 증가하게되며 상관성이 감소하게 되므로 4개정도가 적절하다.

상기와 같이 4개의 분리오디오데이터를 생성하게 되면 각각의 분리오디오데이터는 원오디오데이터에 대해 크기가 1/4로 줄어들게된다.

다음으로 압축단계에 대해 설명하기로 한다. 상기와 같이 다수개의 오디오데이터로 분리된 분리오디오데이터중 하나를 기준오디오데이터로 두고 나머지를 서 브오디오데이터로 한다. 본 발명의 일실시예에서는 첫번째 분리오디오데이터를 기준오디오데이터로 두고 나머지를 서브오디오데이터로 설정하게 된다. 여기서 기준오디오데이터를 항상 첫번째 분리오디오데이터로 한정하는 것은 아니다.

상기와 같이 오디오데이터를 분리하게 되면 첫번째 분리오디오데이터와 두번째 분리오디오데이터는 원오디오데이터에서 서로 인접한 픽셀이므로 유사하여 상관성이 매우 높아지게 된다. 또한 두번째 분리오디오데이터와 세번째 분리오디오데이터가 유사하며 세번째와 네번째도 역시 유사하게 된다. 따라서 상기 첫번째 분리오디오데이터에 대해 두번째 분리오디오데이터를 차분하면 대부분의 픽셀의 차분값들은 0에 가까운 값들이 나오게된다.

이를 기준오디오데이터와 서브오디오데이터에 차례로 적용하여 차분하게 되면 기준오디오데이터(첫번째 분리오디오데이터)와 첫번째 서브오디오데이터(두번째 분리오디오데이터)를 차분한 첫번째 차분오디오데이터와 첫번째 서브오디오데이터와 두번째 서브오디오데이터를 차분한 두번째 차분오디오데이터 그리고 두번째 서브오디오데이터와 세번째 서브오디오데이터를 차분한 세번째 차분오디오데이터를 구할 수 있다.

도5는 차분하여 구해진 차분오디오데이터들의 데이터값을 표시한 것이다. 여기서 세개의 차분오디오데이터는 분리오디오데이터들의 픽셀의 값을 서로 차분한 것으로 두개의 분리오디오데이터간의 차이를 표시하게 된다. 따라서 유사한 두개의 오디오데이터를 차분하여 구한 것이므로 대부분의 차분값이 0 또는 0에 가까운 값을 가지게 된다. 따라서 상기 기준오디오데이터와 상기 차분오디오데이터를 함 께 배열한 후 VLC알고리즘으로 압축하게 되면 매우 높은 압축률을 얻을 수 있다.

그러나 보다 압축률을 높이기위해 압축전 상기 차분값들을 슬라이싱하는 것도 무방하다. 이는 일반적으로 인간의 청각적 특성상 적당한 크기로 상한과 하한을 정해 그 범위 내에 포함되는 경우 하나의 값으로 대입하는 슬라이싱을 수행하여도 인간의 청각이 이를 잘 판별하지 못한다는 점을 이용한 것이다. 특히 그 차이가 아주 작은 값일 경우에는 원 오디오와 슬라이싱된 오디오의 차이를 감지하지 못한다. 따라서 본 발명의 일실시예와 같이 차분값의 절대값이 10이하인 경우에는 기준오디오데이터의 데이터값과 동일하다고 여겨도 인간의 시각으로 판별할 수 없으므로 전혀 문제가 없으므로 이를 0으로 대입하게 되어 런의 수를 늘리게된다. 상기와 같이 슬라이싱을 하게되면 오디오의 손실이 발생하게 되나 인간의 시각으로 판별할 수 없을 정도의 손상이므로 무시할 수 있다. 슬라이싱을 수행한 후 기준오디오데이터와 슬라이싱이 수행된 차분오디오데이터를 함께 배열하고 압축하여 출력하게 된다.

상기와 같이 압축된 오디오를 디코딩하기위해서는 상기 과정의 역순으로 진행된다. 먼저 분할단계에서는 압축을 풀어 기준오디오데이터와 차분오디오데이터로 분할하게된다.

그 다음 가산단계에서는 기준오디오데이터와 첫번째 차분오디오데이터를 더하여 첫번째 서브오디오데이터를 계산하게되며 첫번째 서브오디오데이터와 두번째 차분오디오데이터를 통해 두번째 서브오디오데이터를 생성하고 두번째 서브오디오데이터와 세번째 차분오디오데이터를 통해 세번째 서브오디오데이터를 생성하게 된 다.

다음으로 합성단계에서는 상기와 같이 기준오디오데이터와 세개의 서브오디오데이터를 생성한 후 순차적으로 데이터를 저장하여 원오디오데이터를 획득하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 원오디오데이터를 입력된 순서에 따라 순차적으로 분리하여 다수개의 분할오디오데이터를 생성한 후 서로 차분하고 압축하도록 이루어져 인접한 픽셀간에 차분이 이루어지므로 상관성이 매우 높아 데이터의 압축률을 현저히 향상시킴과 동시에 압축된 오디오의 음질손실이 최소화된다는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 순차적으로 입력되는 오디오데이터를 입력주기별로 분리하여 순차적으로 별도 저장하여 적어도 둘이상의 분할오디오데이터를 생성하게 되는 분할단계와;

   상기 분할단계에서 분리된 다수개의 분할오디오데이터중 하나는 기준오디오데이터로 나머지 분할오디오데이터는 서브오디오데이터로 설정한 후 기준오디오데이터와 서브오디오데이터들을 차분하여 각 서브오디오데이터에 대응하는 차분오디오데이터를 생성하는 차분단계와;

   상기 기준오디오데이터와 차분오디오데이터를 배열한 후 압축하여 출력하게 되는 압축단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 오디오 인코딩 방법.
2. 제1항에 있어서 상기 차분단계는,

   차분된 차분오디오데이터의 데이터값중 절대값이 소정값 이하인 데이터값을 0으로 대입하게되는 것을 특징으로 하는 오디오 인코딩 방법.
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 하나의 항의 오디오 인코딩 방법에 따라 입력된 오디오를 압축하여 출력하는 오디오 인코딩 장치.
4. 제1항 내지 제3항의 오디오 인코딩 방법에 의해 압축된 오디오데이터에서 기준오디오데이터와 차분오디오데이터를 분리하는 분리단계와;

   분리단계에서 분리된 상기 기준오디오데이터와 차분오디오데이터들로부터 값을 더하여 서브오디오데이터들을 생성하게 되는 가산단계와;

   상기 가산단계에서 생성된 기준오디오데이터와 서브오디오데이터들로부터 데이터를 순차적으로 정렬하여 오디오데이터를 합성하게 되는 합성단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오디오 디코딩 방법.
5. 제4항의 오디오 디코딩 방법에 따라 입력된 압축 오디오데이터를 디코딩하여 출력하게 되는 오디오 디코딩 장치.

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