KR20070091560A - 신호 디코딩 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20070091560A
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Abstract

본 발명은 신호 디코딩 방법 및 장치에 관한 것으로 본 발명에 따른 신호 디코딩 방법은 비트스트림으로부터 다운믹스 신호 및 공간 정보를 독출하는 단계, 공간 정보 또는 공간 정보를 변형하여 생성된 변형된 공간 정보를 이용하여 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계 및 다운믹스 신호, 디코릴레이트된 신호 및 공간 정보를 이용하여 서라운드 신호를 생성하는 단계를 포함하여 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다.
부가 정보, 가상 3차원 입체 정보, 디코릴레이트된 신호, 디코릴레이터

Description

신호 디코딩 방법 및 장치{APPARATUS FOR DECODING SIGNAL AND METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 디코딩 장치가 공간 정보를 이용하여 신호를 분리하는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디코릴레이트된 신호를 생성하는 방법을 수학적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 미디어 신호의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 디코릴레이트된 신호를 생성하는 방법을 그래프로 표현한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 3차원 입체 정보와 공간 정보가 다운믹스 신호의 프레임에 적용되는 방법을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가상 3차원 입체 정보와 공간 정보가 다운믹스 신호의 프레임에 적용되는 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 변환부의 구성도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신호 변환부를 나타낸 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서라운드 신호를 생성하는 신호 처리 장치의 블럭도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 3차원 신호를 생성하는 신호 처리 장치의 블럭도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가상 3차원 신호를 생성하는 신호 처리 장치의 블럭도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 3차원 신호를 생성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 변환 방법을 나타낸 순서도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신호 변환 방법을 나타낸 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다운믹스 신호를 가상 3차원 신호로 변형하는 방법을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
401 : 다운믹스 신호의 프레임
403 : 하나의 공간 정보가 적용되는 구간
405 : 다운믹스 신호의 파티션
601 : 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임
603: 공간 정보가 적용되는 프레임
805, 911 : 디코릴레이터
801, 901 : 신호 변환부
807, 913 : 디코릴레이트된 신호
1201 : 디코릴레이트된 신호 생성부
1207, 1303 : 가상 3차원 신호 생성부
1401 : 도메인 변환부
1403 : 공간 정보 변형부
본 발명은 신호 처리에 관한 것으로서, 특히 신호 디코딩 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 오디오 신호의 경우, 인코딩 장치는 다채널 신호들 각각을 압축하는 대신에, 신호를 모노 혹은 스테레오 형태의 다운믹스 신호로 압축하고, 압축된 다운믹스 신호와 공간 정보(spatial information) 또는 부가 정보를 신호 디코딩 장치로 전송하거나 저장 매체에 저장한다. 다운믹스 신호와 공간 정보는 하나의 비트스트림으로 전송될 수도 있으나 별개의 비트스트림으로 전송될 수도 있다. 신호 디코딩 장치는 압축된 다운믹스 신호와 공간 정보를 이용하여 원래의 다채널을 복원한다. 신호 디코딩 장치가 다채널 재생 시스템이 아닌 모노 또는 스테레오 채널만 재생할 수 있는 경우, 신호 디코딩 장치는 공간감 있는 원 신호를 복원할 수 없다. 이 경우, 신호 디코딩 장치는 HRTF(Head Relative Transfer Function) 등의 알고리즘을 이용하여 스테레오 채널로 가상의 3차원 가상 3차원 신호 효과를 낼 수 있다. 신호 디코딩 장치는 모노나 스테레오 신호 또는 공간감 있는 다채널이나 가상의 3차원 스테레오 신호 등을 복원한다. 신호 디코딩 장치는 스테레오 신호 또는 공간감 있는 다채널이나 가상의 3차원 스테레오 신호 등을 복원하기 위해 다른 신호들과 혼합되지 않는 독립적인 신호들을 생성한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 신호의 위상이나 레벨을 조절하여 디코릴레이트된 신호를 생성하는 신호 디코딩 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성하는 신호 디코딩 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공간 정보와 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 도메인이 다른 경우, 도메인을 변환하는 디코딩 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 신호에 공간 정보를 변형하여 적용하는 디코딩 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 다운믹스 신호를 업믹싱하여 원래의 신호를 복원할 때 사용되는 신호 변환부 중 일부의 신호 변화부만 디코릴레이터를 사용하는 디코딩 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위해 본 발명의 일 측면에 의하면, 비트스트림으로부터 다운믹스 신호 및 공간 정보를 독출하는 단계, 상기 공간 정보 또는 상기 공간 정보를 변형하여 생성된 변형된 공간 정보를 이용하여 상기 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계 및 상기 다운믹스 신호, 상기 디코릴레이트된 신호 및 상기 공간 정보를 이용하여 서라운드 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 비트스트림으로부터 다운믹스 신호를 독출하는 단계, 상기 다운믹스 신호의 진폭 및 위상 중 하나 이상을 변형하여 상기 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계 및 상기 다운믹스 신호 및 상기 디코릴레이트된 신호를 이용하여 서라운드 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 비트스트림으로부터 다운믹스 신호 및 공간 정보를 독출하는 독출부, 상기 공간 정보 또는 상기 공간 정보를 변형하여 생성된 변형된 공간 정보를 이용하여 상기 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하는 디코릴레이트된 신호 생성부 및 상기 다운믹스 신호, 상기 디코릴레이트된 신호 및 상기 공간 정보를 이용하여 다채널 신호 또는 가상의 3차원 신호를 포함하는 서라운드 신호를 생성하는 서라운드 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 비트스트림으로부터 다운믹스 신호 및 공간 정보를 독출하는 독출부, 상기 다운믹스 신호의 진폭 및 위상 중 하나 이상을 변형하여 상기 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하는 디코릴레이트 된 신호 생성부 및 상기 다운믹스 신호, 상기 디코릴레이트된 신호 및 상기 공간 정보를 이용하여 다채널 신호 또는 가상의 3차원 신호를 포함하는 서라운드 신호를 생성하는 서라운드 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치를 제공할 수 있다.
이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 신호 디코딩 방법 및 장치에 관한 것이다. 여기서, 신호는 오디오, 비디오 신호 등을 포함하는 미디어 신호이다. 편의상 이하 오디오 신호에 대해서 설명하나 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 디코딩 장치가 공간 정보를 이용하여 미디어 신호를 분리하는 모습을 나타낸 예시도이다. 도 1을 참조하면 입력 신호(101)에 공간 정보가 적용되면 입력 신호와 모양은 같으나 레벨이 다른 2개의 출력 신호(103, 105)가 생성된다. 공간 정보는 신호 인코딩 장치가 다채널 오디오 신호를 다운믹싱할 때 추출되는 것으로, 신호 디코딩 장치에서 압축된 다운믹스 신호로부터 원래의 다채널 오디오 신호 또는 가상의 3차원 신호를 복원할 때 사용된다. 이하 다채널 신호 또는 가상의 3차원 신호를 포함하는 신호를 서라운드 신호라 한다. 공간 정보로는 CLDs(Channel Level Differences), ICCs(Inter Channel Correlations), CPCs(Channel Prediction Coefficients) 등이 있다. CLD는 오디오 신호들 사이의 에너지 차이를 나타내고, ICC는 오디오 신호들 간의 긴밀성 내지는 유사성을 나타낸다. CPC는 다른 신호를 이용하여 오디오 신호를 예상하는 계수를 나타낸다. 도 1에서 신호 디코딩 장치는 공간 정보로 CLD를 사용하여 입력 신 호(101)로부터 두 개의 출력 신호(103, 105)를 생성한다. 도 1에서는 두 개의 출력 신호가 얻어지는 경우를 가정했으나, CLD 수에 따라 임의의 개수를 갖는 출력 신호가 얻어질 수 있다. 두 출력 신호(103, 105)는 레벨은 다르나 형태가 동일하여 채널간의 유사성이 존재하므로 다채널 재생시 채널간 분리가 이루어지지 않는다. 이를 해결하기 위해 신호 디코딩 장치는 디코릴레이터(decorrelator)를 사용한다. 디코릴레이터는 하나의 다운믹스 신호로부터 독립적으로 분리된 여러 개의 출력 신호를 얻기 위해 사용되는 장치이다. 이하, 디코릴레이터로 입력되는 신호와 구별하기 위해 디코릴레이터로부터 출력된 신호를 디코릴레이트된 신호라 한다. 디코릴레이터는 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하기 위해 다운믹스 신호에 반향(reverberation) 효과를 준다. 음원이 진동을 멈춘 순간부터 음이 들리지 않게 된 순간까지를 반향 시간이라 하는데, 이는 음의 에너지가 처음의 100만분의 1이 되기까지의 시간에 해당한다. 벽면이나 천정에 반사되어 오는 소리들은 연속적인 흐름으로 진행되며 반사 경로 거리에 따라 반사음들이 청취자에게 도착하는 시간은 달라진다. 그러나 반사 경로 차이에 따른 시간 차는 순간적이므로, 청취자는 이것을 별개의 소리로 구분하지 못하고 스피커에서 발생된 하나의 소리로 인식하게 된다. 디코릴레이터는 원래의 신호에 시간 지연 및 에너지 손실 효과를 부여하여 원래의 신호와 구별되는 독립적인 디코릴레이트된 신호를 생성한다. 디코릴레이터가 디코릴레이트된 신호를 생성하는 방법에 대해서는 이하 도2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 디코딩 장치가 디코릴레 이트된 신호를 생성하는 방법을 수학적으로 나타내는 도면이다. 시간축 상의 신호를 DFT, FFT, QMF 등을 이용하여 주파수 상의 신호로 도메인 변환을 할 경우 신호의 각 샘플은 직교 좌표계에서 a+jb의 복소수 형태로 표현된다. a+jb를 크기와 위상을 가진 페이져(phasor)로 표현한 것이 도 2의 삼각형 모양의 페이져도이다. 도 2에서
Figure 112007018177881-PAT00001
(203)가 샘플의 위상이 된다. 이때, 허수 값을 b에서 b'으로 변경하면 위상이
Figure 112007018177881-PAT00002
(203)에서
Figure 112007018177881-PAT00003
(207)으로 변하게 된다.
도 3을 참조하면, 위상의 변화가 시간 축 상의 신호에 미치는 영향을 알 수 있다. 특정 주파수 특성을 갖는 신호가 있다고 할 때, 이 신호는 사인(sign) 또는 코사인(cosign) 형태의 정현파로 표현될 수 있다. 사인 함수의 경우를 예로 들면, 시간 축 상의 사인 함수(301)에 위상 변화를 줄 경우 신호 파형이 변하게 된다. 즉, 위상을 도 2에서와 같이
Figure 112007018177881-PAT00004
(203)에서
Figure 112007018177881-PAT00005
(207)으로 변경하면 도 3과 같이 사인파의 시작 위치가 원래의 시작 위치(303)에서 달라진 시작 위치(307)로 변하게 되어 시간 지연 효과가 생기게 된다. 따라서 원래의 신호(301)로부터 디코릴레이트된 신호(305)를 생성할 수 있다. 도 2에서 b값이 b'으로 변하면 신호의 크기
Figure 112007018177881-PAT00006
값이 변하게 되나, 이는 규준화 작업으로 극복될 수 있다. 이와 같이 다운믹스 신호의 위상 변화로 시간 지연된 디코릴레이트된 신호(305)를 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 미디어 신호의 구성도이다. 도 4를 참조하면, 신호 인코딩 장치는 미디어 신호 전체를 코딩할 수 없으므로 미디어 신호를 일정한 시간 간격의 프레임(401) 단위로 나누어 코딩하고, 신호의 프레임(401) 단위로 공간 정보를 추출한다. 미디어 신호의 프레임(401)은 주파수 밴드별로 다시 나뉠 수 있다. 주파수 밴드는 다시 하나의 공간 정보가 적용되는 구간(403)으로 나뉠 수 있고, 하나의 공간 정보가 적용되는 구간(403)은 복수의 구간 또는 복수의 파티션(partition)(405)으로 나뉠 수 있다. 신호 디코딩 장치는 다운믹스 신호의 파티션(405) 별로 레벨을 변화시키거나 또는 파티션별로 CLD, ICC, CPC 등의 공간 정보를 적용함으로써 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 파티션(405) 별로 다운믹스 신호의 레벨을 변화시키거나 몇 개의 파티션(405)을 그룹으로 묶어 그룹마다 레벨을 변화시켜 원래의 신호와 관련성이 적은 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다. 사람의 귀는 고주파보다는 저주파에 민감하므로, 저주파 부분을 더 조밀하게 파티션(405)으로 나누어 파티션(405)의 레벨을 변화시킬 수도 있다. 신호 디코딩 장치는 파티션 별로 공간 정보를 다르게 적용하거나 또는 공간 정보를 변형하여 변형된 공간 정보를 다운믹스 신호에 적용함으로써 디코릴레이트된 신호를 생성할 수도 있다. 예컨대, 신호 디코딩 장치가 공간 정보를 역 양자화할 때, 신호 디코딩 장치는 인덱스 값을 이용하여 인덱스 값에 매핑되는 인코딩된 공간 정보 값을 추출하는데 인덱스 값과 인코딩된 공간 정보 값을 매핑하는 함수를 변형하여 수정된 공간 정보를 파티션(405)에 적용할 수도 있다. 이와 같이 신호 디코딩 장치는 파티션(405) 별로 레벨을 변화시키거나 또는 다른 공간 정보를 적용하거나 또는 변형된 공간 정보를 적용함으로써 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 디코릴레이트된 신호를 생성하는 방법을 그래프로 표현한 도면이다. 도 5를 참조하면, 신호 디코딩 장치는 공간 정보를 변형하고, 변형된 공간 정보를 다운믹스 신호의 파티션(403) 별로 적용하여 디코릴레이트된 신호를 생성한다. 예컨대, 공간 정보 중 ICC 값을 이용하여 CLD 값을 변화시켜 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다. ICC 값과 CLD 값은 모두 신호 변환부(미도시)의 입력 신호 x, y를 변수로 하는 함수로 표현된다. 이때 ICC 값을 고정한 채, 변수 x와 y값을 x', y'으로 변화시키면 x', y' 값에 따라 CLD 값도 변하게 된다. 도 5는 원래의 CLD 값(501)을 점선으로 표시하고, 변형된 CLD 값(503)을 실선으로 표시한다. 하나의 CLD가 적용되는 구간(403)은 도 4에서 설명한 바와 같이 복수의 파티션(405)으로 이루어져 있다. 이때, 신호 디코딩 장치는 파티션(405) 별로 변형된 CLD 값(503)을 적용하여 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다. CLD는 두 채널간 에너지 비이므로 두 신호 중 하나의 신호에 적용되는 CLD가 변형되면 나머지 신호에 적용되는 CLD는 원래의 CLD(501) 값을 기준으로 대칭된다. 따라서 두 신호 각각에 점선 축을 기준으로 대칭되는 변형된 CLD(503)가 적용되어 출력 신호가 디코릴레이트된 신호로 변형된다. 다만, CLD를 변형함에 있어서 원래의 CLD 범위를 크게 벗어나면 디코릴레이터의 원 취지에서 벗어나 원래의 신호와 크게 동떨어진 신호가 출력될 수 있으므로 일정한 상한값과 하한값을 벗어나지 않는 범위에서 변형이 이루어져야 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 3차원 입체 정보와 공간 정보가 다운믹스 신호의 프레임에 적용되는 방법을 그래프로 나타낸 도면이다. 신호 디코딩 장치는 스테레오 신호로 가상의 3차원 신호를 재생하기 위해 HRTF(Head Relative Transfer Function)를 이용할 수 있다. 이하, 가상의 3차원 신호를 재생하기 위해 사용되는 HRTF 필터 계수 등을 가상 3차원 입체 정보라고 한다. 신호 디코딩 장치는 공간 정보와 가상 3차원 입체 정보를 다운믹스 신호에 적용하여 가상의 3차원 신호를 재생한다. 공간 정보와 가상 3차원 입체 정보는 다운믹스 신호와 동일한 도메인에서 다운믹스 신호에 적용된다. 그러므로 공간 정보 또는 가상 3차원 입체 정보의 도메인이 다운믹스 신호의 도메인과 다를 경우 도메인 변환이 필요하다. 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 도메인이 공간 정보가 적용되는 도메인과 다른 경우 도메인을 변환하는 함수에 따라 처리되는 다운믹스 신호 구간이 달라질 수 있다. 즉, 도 6을 참조하면, 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임을 프레임 A(601)라 하고 공간 정보가 적용되는 프레임을 프레임 B(603)라 할 때 프레임 A(601)와 프레임 B(603)는 크기가 달라질 수 있다. 신호 인코딩/디코딩 장치는 시간 영역을 주파수 영역으로 또는 주파수 영역을 시간 영역으로 도메인 변환할 때 QMF 또는 hybrid 함수를 사용한다. 신호 인코딩/디코딩 장치가 가상 3차원 입체 정보의 도메인 변환을 위해 FFT(Fast Fourier Transform) 또는 DFT(Discrete Fourier Transform) 등의 함수를 이용할 경우, 연산량 감소를 위해 FFT 또는 DFT를 하는 신호의 구간은 QMF 또는 hybrid를 하는 신호의 구간보다 작아질 수 있다. 도 6에서 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임 A(601)가 공간 정보가 적용되는 프레임 B(603)보다 작을 경우, 예컨대 2048 샘플이 공간 정보가 적용되는 하나의 프레임이 고 512 샘플이 입체 정보가 적용되는 하나의 프레임인 경우, 공간 정보가 적용되는 프레임 B(603)는 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임 A(601)의 4배가 된다. 프레임 B(603)에 포함되는 네 개의 프레임 A(601)에 대하여 동일한 공간 정보(605)를 적용할 수도 있으나 네 개의 프레임 A(601)마다 각각 다른 공간 정보(605)를 적용할 수도 있다. 즉, 프레임 A(601)마다 공간 정보를 변형하여 적용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가상 3차원 입체 정보와 공간 정보가 다운믹스 신호의 프레임에 적용되는 그래프를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 공간 정보가 적용되는 프레임 B(603)는 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임 A(601)의 4배이다. 이 경우 프레임 B(603)에 포함되는 네 개의 프레임 A(601)에 동일한 공간 정보를 사용할 수도 있지만 모두 다른 공간 정보를 사용할 수도 있다. 도 7에서와 같이, 프레임 B(603) 외의 프레임에 적용되는 공간 정보를 이용하여 프레임 A(601)에 공간 정보(605)를 적용할 수 있다. 예컨대, 현재 디코딩하는 프레임 B(603)의 앞 또는 뒤의 프레임 중 가상 3차원 입체 정보가 적용될 프레임 A(601)와 가장 가까운 타임 슬롯에 적용되는 공간 정보(701)를 프레임 A(601)에 적용하거나, 또는 프레임 A(601) 양측으로 가장 가까운 프레임의 타임 슬롯에 적용되는 두 공간 정보(701, 703)를 인터폴레이션(interpolation)하여 인터폴레이션 된 공간 정보(605)를 프레임 A(601)에 적용할 수도 있다. 또는 현재 디코딩하는 프레임 B(603) 외의 프레임에 적용되는 공간 정보를 변형하여, 변형된 공간 정보를 프레임 A(601)에 적용할 수도 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 변환부의 구성도이다. 도 8을 참조하면 신호 변환부(801)는 디코릴레이터(805) 및 믹싱부(811)를 포함한다. 신호 변환부(801)는 다운믹스 신호를 업믹싱하여 다채널을 생성할 때, 하나의 신호를 두 개의 신호로 또는 두 개의 신호를 세 개의 신호로 변환하여 다운믹스 신호를 공간감 있는 다채널 신호 또는 가상의 3차원 신호로 업믹싱하기 위해 사용되는 OTT(One-To-Two) BOX 또는 TTT(Two-To-Three) BOX 등을 의미한다. 신호 디코딩 장치는 신호 인코딩 장치로부터 수신하거나 또는 미리 저장하고 있던 미디어 신호를 인코딩된 다운믹스 신호와 인코딩된 공간 정보로 파싱한 후 각각 복호화한다. 신호 디코딩 장치는 신호 변환부(801)를 이용하여 복호화한 다운믹스 신호와 공간 정보를 원래의 미디어 신호로 복원한다. 신호 변환부(801)는 입력 신호 x(803)를 믹싱부(811)와 디코릴레이터(805)로 보낸다. 디코릴레이터(805)는 전술한 바와 같이 입력 신호 x(803)를 변형하여 디코릴레이트된 신호 x'(807)을 생성한다. 입력 신호 x(803) 및 디코릴레이터(805)에 의해 변형된 디코릴레이트된 신호 x'(807)은 믹싱부(811)로 보내진다. 믹싱부(811)는 신호 x(803), x'(807)과 공간 정보(809)를 이용하여 신호 x1(813), x2(815) 를 출력한다.
도 9를 참조하면 신호 변환부(901)는 믹싱부(907)를 포함한다. 신호 변환부(901)는 공간 정보(905)를 이용하여 입력 신호 y(903)를 두 신호(909, 915)로 분리한다. 예컨대, 도 1에서 설명한 바와 같이 신호 변환부(901)는 공간 정보로 CLD를 사용하여 입력 신호(101)로부터 레벨이 다른 두 개의 출력 신호(103, 105)를 생성할 수 있다. 두 출력 신호(103, 105)는 레벨은 다르나 형태가 동일하여 채널간의 유사성이 존재한다. 신호 디코딩 장치는 디코릴레이터(911)를 이용하여 신호 변환부(901)에서 나온 두 신호(103, 105 또는 909, 915) 중 하나의 신호를 변형하여 디코릴레이트된 신호 y1(913)를 생성한다. 도 8 또는 도 9에서 살펴본 바와 같이 디코릴레이터(805, 911)는 신호 변환부(801) 내부에 위치하거나 또는 신호 변환부(901) 외부에 위치하여 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신호 변환부를 나타낸 블럭도이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 신호 디코딩 장치는 제1 내지 제5 신호 변환부(1001 내지 1009)를 포함한다. 도 10 및 도 11은 신호 변환부로 OTT BOX만을 사용하였으나 신호 변환부로 TTT BOX를 사용할 수도 있다. 신호 디코딩 장치는 미디어 신호를 수신하여 이를 다운믹스 신호와 공간 정보로 역 다중화한 후 각 신호를 복호화한다. 신호 디코딩 장치는 복호화된 다운믹스 신호와 공간 정보를 업믹싱하여 공간감 있는 다채널 또는 가상의 3차원 신호를 생성하기 위해 신호 변환부를 이용한다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 신호 디코딩 장치는 미디어 신호(1011)를 받아 이를 제1 신호 변환부(1001)로 인가하고, 제1 신호 변환부(1001)는 미디어 신호(1011)를 두 신호로 분리하여 제2 신호 변환부(1003)와 제5 신호 변환부(1009)로 인가한다. 제2 신호 변환부(1003)로 인가되는 신호는 제3 신호 변환부(1005)와 제4 신호 변환부(1007)로 분리되어 인가된다. 제3 내지 제5 신호 변환부(1005 내지 1009)는 입력받은 신호를 분리하여 출력 신호를 생성한다. 제1 신호 변환부(1001) 내지 제5 신호 변환부(1009)에는 각각 다른 공간 정보가 인가된다. 전술한 바와 같 이, 디코릴레이터는 제1 신호 변환부(1001) 내지 제5 신호 변환부(1009) 내에 포함되거나 제1 신호 변환부(1001) 내지 제5 신호 변환부(1009) 외부에 위치하여 신호 변환부로부터 출력된 신호에 대해 적용될 수 있다. 즉, 디코릴레이터는 각각의 신호 변환부 전부에 포함되어 있거나 또는 신호 변환부 외부에 위치하여 모든 신호 변환부로부터 출력된 신호에 적용될 수 있다. 모든 신호 변환부 내에 또는 모든 신호 변환부를 거쳐 출력된 신호에 디코릴레이터를 적용할 경우 복잡성(complexity)이 높아지고 효율이 떨어질 우려가 있다. 그러므로 일부의 신호 변환부만 내부에 디코릴레이터를 포함하게 하거나 또는 일부의 신호 변환부로부터 출력된 신호만 디코릴레이터를 거치도록 할 수 있다. 즉, 도 11에서와 같이 신호 디코딩 장치는 최종 단인 제3 내지 제5 신호 변환부(1005 내지 1009)의 출력 신호에만 디코릴레이터를 사용할 수 있다. 이때, 최종 단보다 먼저 신호를 변환하는 제1 신호 변환부(1001) 및 제2 신호 변환부(1003)가 필요로 하는 디코릴레이터 정보는 최종 단인 제3 내지 제5 신호 변환부(1005 내지 1009)의 출력 신호에 사용되는 디코릴레이터 정보에 포함되어 있다. 전술한 바와 같이 디코릴레이터는 신호의 위상을 변화시키거나 다운믹스 신호 프레임의 파티션 별로 신호의 레벨을 변화시켜 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있고, 다운믹스 신호 프레임의 파티션 별로 다른 공간 정보를 적용하거나 변형된 공간 정보를 적용하여 디코릴레이트된 신호를 생성할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 3차원 신호를 생성하는 신호 처리 장치의 블럭도이다. 도 12를 참조하면, 신호 처리 장치는 독출부(1201), 공간 정보 변형부(1203), 디코릴레이트된 신호 생성부(1205) 및 가상 3차원 신호 생성 부(1207)를 포함한다. 독출부(1201)는 미디어 신호 중 다운믹스 신호를 독출한다. 공간 정보 변형부(1203)는 공간 정보를 변형하여 변형된 공간 정보를 디코릴레이트된 신호 생성부(1205)로 보낸다. 디코릴레이트된 신호 생성부(1205)는 독출부(1201)로부터 받은 다운믹스 신호와 공간 정보 변형부(1203)로부터 받은 변형된 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성한다. 디코릴레이트된 신호 생성부(1205)는 다운믹스 신호의 위상을 바꾸거나 또는 다운믹스 신호의 레벨을 변화시켜 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다. 또한, 디코릴레이트된 신호 생성부(1205)는 다운믹스 신호의 파티션 별로 공간 정보를 다르게 적용하여 디코릴레이트된 신호를 생성하거나 공간 정보 변형부(1203)에 의해 변형된 공간 정보를 다운믹스 신호의 파티션마다 적용하여 디코릴레이트된 신호를 생성할 수도 있다. 디코릴레이트된 신호 생성부(1205)는 생성한 디코릴레이트된 신호를 가상 3차원 신호 생성부(1207)로 보낸다. 가상 3차원 신호 생성부(1207)는 다운믹스 신호, 디코릴레이트된 신호 및 공간 정보 또는 변형된 공간 정보를 이용하여 다운믹스 신호를 서라운드 신호로 복원한다. 여기서 서라운드 신호는 공간감 있는 다채널 신호 또는 가상의 3차원 신호를 포함하며 향후 개발될 공간감 있는 신호를 포함한다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 3차원 신호를 생성하는 신호 처리 장치의 블럭도이다. 도 13을 참조하면, 신호 처리 장치는 독출부(1301) 및 가상 3차원 신호 생성부(1303)를 포함한다. 독출부(1301)는 미디어 신호로부터 다운믹스 신호를 독출하고, 독출한 다운믹스 신호를 가상 3차원 신호 생성부(1303)로 보낸다. 가상 3차원 신호 생성부(1303)는 공간 정보, 다운믹스 신호 및 가상 3차원 입 체 정보를 이용하여 가상 3차원 신호를 생성한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가상 3차원 신호를 생성하는 신호 처리 장치의 블럭도이다. 도 14를 참조하면, 신호 처리 장치는 독출부(1301) 및 가상 3차원 신호 생성부(1303)를 포함하며, 가상 3차원 신호 생성부(1303)는 도메인 변환부(1401), 공간 정보 변형부(1403) 및 믹싱부(1405)를 포함한다. 독출부(1301)는 신호 인코딩 장치로부터 수신한 미디어 신호 또는 미리 저장하고 있던 미디어 신호로부터 다운믹스 신호를 독출한다. 독출부(1301)는 독출한 다운믹스 신호를 가상 3차원 신호 생성부(1303)로 보낸다. 가상 3차원 신호 생성부(1303)의 도메인 변환부(1401)는 공간 정보 또는 가상 3차원 입체 정보의 도메인이 다운믹스 신호의 도메인과 동일한지를 판단한다. 도메인 변환부(1401)는 공간 정보 또는 가상 3차원 입체 정보의 도메인이 다운믹스 신호의 도메인과 다른 경우 공간 정보 또는 가상 3차원 입체 정보의 도메인을 다운믹스 신호의 도메인으로 변환한다. 공간 정보 변형부(1403)는 공간 정보를 변형하여 믹싱부(1405)로 전송한다. 믹싱부(1405)는 독출부(1301)로부터 받은 다운믹스 신호와 공간 정보 변형부(1403)로부터 받은 변형된 공간 정보 및 가상 3차원 입체 정보를 이용하여 다운믹스 신호를 가상 3차원 신호로 변형한다. 다운믹스 신호에 적용되기 위해 공간 정보 및 가상 3차원 입체 정보가 같은 함수에 의해 도메인 변환될 경우에는 문제가 없으나, 공간 정보는 QMF 또는 hybrid 함수에 의해 도메인이 변환되고 가상 3차원 입체 정보는 DFT 또는 FFT 등의 함수에 의해 도메인이 변환될 경우 공간 정보가 적용되는 다운믹스 신호의 프레임과 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 다운믹스 신호의 프레임 크기가 달라질 수 있다. 믹싱부(1405)는 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임과 공간 정보가 적용되는 프레임의 크기가 다를 경우 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임에 대하여 동일한 공간 정보를 적용하거나 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임마다 또는 프레임의 파티션마다 다른 공간 정보를 적용하여 가상 3차원 신호를 생성할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 3차원 신호를 생성하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 15를 참조하면, 신호 디코딩 장치는 미디어 신호로부터 다운믹스 신호를 독출한다(단계 1501). 신호 디코딩 장치는 미디어 신호에 포함되어 있거나 또는 미디어 신호와 별개로 전송된 공간 정보를 변형한다(단계 1503). 신호 디코딩 장치는 변형된 공간 정보를 이용하여 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성한다(단계 1505). 신호 디코딩 장치는 디코릴레이트된 신호를 생성하기 위해 다운믹스 신호에 시간 지연을 주거나 또는 다운믹스 신호의 레벨을 변화시키거나 또는 다운믹스 신호의 프레임에 포함되는 파티션별로 다른 공간 정보를 적용하는 방법 등을 이용할 수 있다. 신호 디코딩 장치는 공간 정보 또는 변형된 공간 정보, 다운믹스 신호 및 디코릴레이트된 신호를 이용하여 공간감있는 다채널 신호 또는 가상의 3차원 신호를 생성한다(단계 1507).
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 변환 방법을 나타낸 순서도이다. 도 16을 참조하면, 신호 디코딩 장치는 미디어 신호로부터 다운믹스 신호를 독출한다(단계 1601). 신호 디코딩 장치는 다운믹스 신호와 공간 정보를 이용하여 원래의 미디어 신호를 복원하기 위해 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성한 다(단계 1603). 신호 디코딩 장치에 포함되어 있는 디코릴레이터는 전술한 바와 같이 입력 신호의 위상이나 레벨을 변형하여 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다. 신호 디코딩 장치는 다운믹스 신호와 디코릴레이터에 의해 변형된 디코릴레이트된 신호 및 공간 정보를 이용하여 신호를 변환한다(단계 1605).
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신호 변환 방법을 나타낸 순서도이다. 도 17을 참조하면, 신호 디코딩 장치는 미디어 신호로부터 다운믹스 신호를 독출한다(단계 1701). 신호 디코딩 장치는 공간 정보를 이용하여 다운믹스 신호를 변환한다(단계 1703). 신호 디코딩 장치는 변환된 다운믹스 신호를 분리한다. 신호 디코딩 장치는 분리된 다운믹스 신호 중 하나의 신호에 대해 디코릴레이트된 신호를 생성한다(단계 1705).
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다운믹스 신호를 가상 3차원 신호로 변형하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 18을 참조하면, 신호 디코딩 장치는 신호 인코딩 장치가 전송하거나 또는 미리 저장하고 있던 미디어 신호로부터 다운믹스 신호를 독출한다(단계 1801). 신호 디코딩 장치는 공간 정보 또는 가상 3차원 입체 정보를 다운믹스 신호에 적용하기 위해 공간 정보 또는 가상 3차원 입체 정보의 도메인이 다운믹스 신호의 도메인과 동일한지를 판단한다(단계 1803). 여기서, 가상 3차원 입체 정보는 다운믹스 신호를 가상의 3차원 입체 효과를 주는 스테레오 신호로 복원하기 위해 필요한 HRTF 필터 계수 등이다. 신호 디코딩 장치는 공간 정보와 가상 3차원 입체 정보의 도메인이 다운믹스 신호의 도메인과 동일한 경우 다운믹스 신호에 공간 정보 및 가상 3차원 입체 정보를 적용하여 가상의 3차원 신호를 생성 한다(단계 1811). 신호 디코딩 장치는 공간 정보 또는 가상 3차원 입체 정보의 도메인이 다운믹스 신호의 도메인과 다른 경우 공간 정보 또는 가상 3차원 입체 정보의 도메인을 다운믹스 신호의 도메인으로 변환한다(단계 1805). 공간 정보 또는 가상 3차원 입체 정보에 대해 도메인 변환을 수행할 때 동일하지 않은 변환 함수를 사용할 경우, 공간 정보가 적용되는 다운믹스 신호의 프레임과 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 다운믹스 신호의 프레임 크기가 달라질 수 있다. 신호 디코딩 장치는 공간 정보가 적용되는 프레임이 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임보다 큰지를 판단한다(단계 1807). 신호 디코딩 장치는 공간 정보가 적용되는 프레임이 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임보다 큰 경우 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임마다 공간 정보를 변형하여 적용할 수 있다(단계 1809). 앞에서 든 예와 같이, 공간 정보는 다운믹스 신호의 2048 샘플 단위로 처리되고 가상 3차원 입체 정보는 다운믹스 신호의 512 샘플 단위로 처리될 경우, 공간 정보와 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임은 크기가 달라진다. 이 경우, 신호 디코딩 장치는 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임마다 동일한 공간 정보를 적용할 수도 있으나 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 프레임마다 다른 공간 정보를 적용할 수도 있고, 공간 정보를 변형하여 변형된 공간 정보를 적용할 수도 있다. 신호 디코딩 장치는 다운믹스 신호에 공간 정보 및 가상 3차원 입체 정보를 적용하여 가상 3차원 신호를 생성한다(단계 1811).
이상에서 기술된 것과 같이, 본 발명에 따른 신호 처리 방법 및 장치는 신호 의 위상이나 레벨을 조절하여 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 신호 처리 방법 및 장치는 공간 정보를 이용하여 디코릴레이트된 신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 신호 처리 방법 및 장치는 공간 정보와 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 도메인이 다른 경우, 도메인을 변환할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 신호 처리 방법 및 장치는 가상 3차원 입체 정보가 적용되는 신호에 공간 정보를 변형하여 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 신호 처리 방법 및 장치는 다운믹스 신호를 업믹싱하여 원래의 신호를 복원할 때 신호 변화부 중 일부의 신호 변화부만 디코릴레이터를 사용하여 디코딩할 수 있다.

Claims (10)

  1. 비트스트림으로부터 다운믹스 신호 및 공간 정보를 독출하는 단계;
    상기 공간 정보 또는 상기 공간 정보를 변형하여 생성된 변형된 공간 정보를 이용하여 상기 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 다운믹스 신호, 상기 디코릴레이트된 신호 및 상기 공간 정보를 이용하여 서라운드 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계는
    상기 다운믹스 신호를 복수의 구간으로 나누는 단계; 및
    상기 복수의 구간별로 상기 공간 정보 또는 상기 변형된 공간 정보를 다르게 적용하여 상기 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 복수의 구간으로 나누는 단계는
    고주파 범위에서 저주파 범위로 갈수록 조밀하게 나누는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 변형된 공간 정보는
    다른 공간 정보를 이용하여 변형되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  5. 비트스트림으로부터 다운믹스 신호를 독출하는 단계;
    상기 다운믹스 신호의 진폭 및 위상 중 하나 이상을 변형하여 상기 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 다운믹스 신호 및 상기 디코릴레이트된 신호를 이용하여 서라운드 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  6. 제1 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 서라운드 신호는
    다채널 신호 또는 가상 3차원 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  7. 비트스트림으로부터 다운믹스 신호 및 공간 정보를 독출하는 독출부;
    상기 공간 정보 또는 상기 공간 정보를 변형하여 생성된 변형된 공간 정보를 이용하여 상기 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하는 디코릴레이트된 신호 생성부; 및
    상기 다운믹스 신호, 상기 디코릴레이트된 신호 및 상기 공간 정보를 이용하여 다채널 신호 또는 가상의 3차원 신호를 포함하는 서라운드 신호를 생성하는 서라운드 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  8. 비트스트림으로부터 다운믹스 신호 및 공간 정보를 독출하는 독출부;
    상기 다운믹스 신호의 진폭 및 위상 중 하나 이상을 변형하여 상기 다운믹스 신호로부터 디코릴레이트된 신호를 생성하는 디코릴레이트된 신호 생성부; 및
    상기 다운믹스 신호, 상기 디코릴레이트된 신호 및 상기 공간 정보를 이용하여 다채널 신호 또는 가상의 3차원 신호를 포함하는 서라운드 신호를 생성하는 서라운드 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서, 상기 신호 처리 장치는
    상기 공간 정보를 변형하여 변형된 공간 정보를 생성하는 공간 정보 변형부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  10. 제7 항 또는 제8 항에 있어서, 상기 서라운드 신호는
    다채널 신호 또는 가상의 3차원 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
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