KR20080023618A - Audio encoding and decoding apparatus and method using warped linear prediction coding - Google Patents

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Abstract

An apparatus for audio encoding and decoding using warped linear prediction coding, and a method thereof are provided to remove the redundancy of an original signal by using the warped linear prediction coding in an audio encoding process, provide an error signal to an audio encoder as an input signal, and transform a psychological sound model to be suitable for the error signal, thereby increasing the efficiency of audio signal compression and performing audio signal encoding. An error signal calculating unit(110) performs the warped linear prediction coding of an audio signal inputted from the outside in a temporal area to calculate an error signal. A frequency domain converting unit(120) converts the error signal obtained in the error signal calculating unit into a frequency domain signal. A masking threshold value calculating unit(131,132) calculates a masking threshold value used in the encoding of the error signal by using an original signal and encoding information used in the warped linear prediction coding of the original signal. A perceptual encoding unit(140) performs the perceptual encoding of the error signal converted in the frequency domain converting unit by using the calculated masking threshold value.

Description

변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 및 복호화 장치 및 그 방법{Audio Encoding and Decoding Apparatus and Method using Warped Linear Prediction Coding}Audio Encoding and Decoding Apparatus Using Modified Linear Prediction Coding and Method therefor {Audio Encoding and Decoding Apparatus and Method using Warped Linear Prediction Coding}

도 1 은 본 발명에 따른 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치의 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of an audio encoding apparatus using modified linear prediction encoding according to the present invention;

도 2 는 본 발명에 적용되는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법 중에서 원 신호에 대한 마스킹 임계치에서 오차 신호에 대한 마스킹 임계치를 추출하는 과정에 대한 일실시예 설명도,FIG. 2 is a diagram for explaining a process of extracting a masking threshold for an error signal from a masking threshold for an original signal in an audio encoding method using modified linear prediction coding according to the present invention;

도 3 은 본 발명에 적용되는 변형 이산코사인 변환 과정과 심리음향 모델 과정에서의 입력 프레임에 대한 일실시예 설명도,3 is a diagram illustrating an embodiment of an input frame in a modified discrete cosine transform process and a psychoacoustic model process applied to the present invention;

도 4 는 본 발명에 따른 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 장치의 일실시예 구성도이다.4 is a configuration diagram of an audio decoding apparatus using modified linear prediction encoding according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing

110: 변형 선형예측 부호화부 120: 변형 이산코사인 변환부110: modified linear prediction encoder 120: modified discrete cosine transform unit

130: 심리음향 모델부 131: 제 1 마스킹 임계치 계산부130: psychoacoustic model unit 131: first masking threshold calculation unit

132: 제 2 마스킹 임계치 계산부 140: 지각적 부호화부132: second masking threshold calculator 140: perceptual encoder

150: 비트스트림 패킹부 410: 비트스트림 추출부150: bitstream packing unit 410: bitstream extracting unit

420: 지각적 복호화부 430: 역 변형 이산코사인 변환부420: perceptual decoding unit 430: inverse transform discrete cosine transform unit

440: 변형 선형예측 복호화부440: modified linear prediction decoder

본 발명은 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 및 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력된 오디오 신호를 선형예측 부호화해서 구한 오차 신호를 그 오차 신호의 마스킹 임계치(이하, 오차 마스킹 임계치)를 이용하여 부호화하고, 부호화된 비트열을 복호화해서 구한 오차 신호를 선형예측 부호화정보(선형 예측 분석 계수)를 이용하여 선형예측 복호화함으로써, 오디오 부호화의 압축 효율을 향상시킬 수 있게 하는, 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 및 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an audio encoding and decoding apparatus using modified linear predictive encoding, and more particularly, to an error signal obtained by linear predictive encoding of an input audio signal and a masking threshold of the error signal (hereinafter, referred to as an error masking threshold). ), And the linearly predictive decoding of the error signal obtained by decoding the encoded bit stream using linear predictive encoding information (linear prediction analysis coefficient), thereby improving the compression efficiency of audio encoding. The present invention relates to an audio encoding and decoding apparatus using predictive encoding and a method thereof.

오디오 코덱을 위한 표준화 기구인 ISO(International Organization for Standardization)/IEC(International Electrotechnical Commission)의 MPEG(Moving Picture Experts Group)은 'MPEG-1/2 Layer III', 'MPEG-2/4 AAC', 'MPEG-4 HE-AAC', 및 'BSAC'와 같은 표준안을 개발하였다. 이러한 표준안들은 공통으로 주파수 영역에서 심리음향 모델(PAM: Psychoacoustics Model)을 적용하여 신호의 중복성을 최소화하고 엔트로피(Entropy) 부호화를 포함한다.The Moving Picture Experts Group (MPEG) of the International Organization for Standardization (ISO) / International Electrotechnical Commission (IEC), a standardization body for audio codecs, is known as the 'MPEG-1 / 2 Layer III', Standards such as MPEG-4 HE-AAC ', and' BSAC 'have been developed. These standards commonly apply a psychoacoustic model (PAM) in the frequency domain to minimize signal redundancy and include entropy coding.

예외적으로, 예측을 통한 코덱 기술은 일부 프레임의 신호를 시간 영역에서 부호화할 경우에 예측을 통하여 신호의 중복성을 제거할 때의 이득을 고려하여 예측을 통한 부호화를 수행할지 여부를 결정한 후 부호화를 수행하게 된다. In exceptional cases, the codec technique through prediction determines whether to perform encoding through prediction in consideration of a gain when removing signal redundancy through prediction when encoding a signal of some frames in the time domain. Done.

한편, 일반적인 오디오 신호의 경우 다양한 음원이 서로 혼합되어 존재한다. 그래서 단일 음원 신호(주기적인 신호)에 적합한 시간 영역에서의 예측을 통한 부호화는 주로 사용되지 않고 있다. 시간 영역에서의 예측을 통한 코덱 기술은 일부 특정한 프레임의 예측 이득이 높을 때 대하여 제한적으로 사용되고 있다. 이에 반하여, 종래의 주파수 영역에서의 코덱 방법은 대부분 주파수 영역에서 특히 저주파수 영역에서의 신호의 집중성(Compactness)이 높으므로 주파수 영역에서의 코덱 방법을 통하여 높은 코덱 이득을 얻을 수가 있다.Meanwhile, in the case of a general audio signal, various sound sources are mixed with each other. Therefore, encoding through prediction in the time domain suitable for a single sound source signal (periodic signal) is not mainly used. Codec technology through prediction in the time domain is used in a limited way when the prediction gain of some specific frames is high. In contrast, the conventional codec method in the frequency domain has a high compaction of signals in the frequency domain, particularly in the low frequency domain, so that a high codec gain can be obtained through the codec method in the frequency domain.

하지만, 종래의 주파수 영역에서의 코덱 기술은 심리음향 모델에서 마스킹 임계치를 계산하기 위해서, 주파수 영역으로 변환을 위한 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform), 마스킹 특성을 적용하는 스프레딩(Spreading) 함수의 처리, 프레임 간 선형 예측을 통한 토널리티(Tonality) 처리 등이 수행되어 많은 계산 과정이 요구된다. 그리고 심리음향 모델에서의 고속 푸리에 변환 과정과는 별도로 주파수 영역에서의 신호 처리를 위해 시간 영역 신호에 대하여 변환 이산코사인 변환과정을 수행한다. 이러한 종래의 코덱 기술은 심리음향 모델을 통해 고품질로 오디오 압축을 수행할 수 있지만, 데이터의 복잡한 처리 과정과 연산량이 증가한다는 문제점이 있다.However, the conventional codec technique in the frequency domain has a Fast Fourier Transform (FFT) for transforming into the frequency domain and a spreading function that applies masking characteristics to calculate the masking threshold in the psychoacoustic model. Processing, tonality processing through linear inter-frame prediction, etc. are performed, requiring a lot of calculation processes. In addition to the fast Fourier transform in the psychoacoustic model, transform discrete cosine transform is performed on the time-domain signal for signal processing in the frequency domain. Such a conventional codec technology can perform audio compression at high quality through a psychoacoustic model, but there is a problem in that a complicated processing process and a calculation amount of data are increased.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 입력된 오디오 신호를 선형예측 부호화해서 구한 오차 신호를 그 오차 신호의 마스킹 임계치(이하, 오차 마스킹 임계치)를 이용하여 부호화하고, 부호화된 비트열을 복호화해서 구한 오차 신호를 선형예측 부호화정보(선형 예측 분석 계수)를 이용하여 선형예측 복호화함으로써, 오디오 부호화의 압축 효율을 향상시킬 수 있게 하는, 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 및 복호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an error signal obtained by linear predictive encoding of an input audio signal is encoded using a masking threshold of the error signal (hereinafter, referred to as an error masking threshold), and the encoded bit string is encoded. An apparatus and method for audio encoding and decoding using modified linear prediction encoding, by which linear prediction decoding of the error signal obtained by decoding is performed using linear prediction encoding information (linear prediction analysis coefficient), thereby improving the compression efficiency of audio encoding. The purpose is to provide.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치에 있어서, 외부로부터 입력된 오디오 신호(원신호)를 시간 영역에서 선형예측 부호화하여 오차 신호를 구하기 위한 오차 신호 계산 수단; 상기 오차 신호 계산 수단에서 구한 오차 신호를 주파수 영역 신호로 변환하기 위한 주파수 영역 변환 수단; 상기 원신호와 상기 원신호의 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 이용해서, 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치를 구하기 위한 마스킹 임계치 계산 수단; 및 상기 주파수 영역 변환 수단에서 변환된 오차 신호를 상기 구한 마스킹 임계치를 이용하여 지각적 부호화하기 위한 지각적 부호화 수단을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an audio encoding apparatus using modified linear predictive encoding, comprising: error signal calculating means for obtaining an error signal by linearly predicting an audio signal (original signal) input from the outside in a time domain; Frequency domain conversion means for converting the error signal obtained by the error signal calculation means into a frequency domain signal; Masking threshold calculation means for obtaining a masking threshold value used for encoding the error signal using the original signal and encoding information used for linear prediction encoding of the original signal; And perceptual encoding means for perceptually encoding the error signal converted by the frequency domain transforming means using the obtained masking threshold.

한편, 본 발명은, 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 장치에 있어서, 외부로부터 전달된 전체 비트스트림 중에서 현재 프레임에 해당하는 비트열을 추출하기 위한 비트스트림 추출 수단; 상기 비트 스트림 추출 수단에서 추출된 비트열을 지각적 복호화하여 현재 프레임의 오차 신호와 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 구하기 위한 지각적 복호화 수단; 상기 복호화 수단에서 구해진 오차 신호를 시간 영역의 오차 신호로 변환하기 위한 오차신호 변환 수단; 및 상기 오차신호 변환 수단에서 변환된 오차 신호를 상기 지각적 복호화 수단에서 구해진 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 이용해 복원하여 오디오 신호를 생성하기 위한 변형 선형예측 복호화 수단을 포함한다.On the other hand, the present invention provides an audio decoding apparatus using modified linear prediction encoding, comprising: bitstream extracting means for extracting a bit string corresponding to a current frame from all bitstreams transmitted from the outside; Perceptual decoding means for perceptually decoding the bit stream extracted by the bit stream extracting means to obtain the error signal of the current frame and the encoding information used for the linear prediction encoding; Error signal conversion means for converting the error signal obtained by the decoding means into an error signal in a time domain; And modified linear predictive decoding means for generating an audio signal by reconstructing the error signal converted by the error signal converting means using the encoding information used in the linear predictive encoding obtained by the perceptual decoding means.

한편, 본 발명은, 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법에 있어서, 외부로부터 입력된 오디오 신호(원신호)를 시간 영역에서 선형예측 부호화하여 오차 신호를 구하는 오차 신호 계산 단계; 상기 오차 신호 계산 단계에서 구한 오차 신호를 주파수 영역 신호로 변환하는 주파수 영역 변환 단계; 상기 원신호와 상기 원신호의 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 이용해서, 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치를 구하는 마스킹 임계치 계산 단계; 및 상기 주파수 영역 변환 단계에서 변환된 오차 신호를 상기 구한 마스킹 임계치를 이용하 여 지각적 부호화하는 지각적 부호화 단계를 포함한다.On the other hand, the present invention is an audio encoding method using modified linear prediction encoding, comprising: an error signal calculation step of obtaining an error signal by linearly predicting and encoding an audio signal (original signal) input from the outside in a time domain; A frequency domain conversion step of converting the error signal obtained in the error signal calculation step into a frequency domain signal; A masking threshold calculation step of calculating a masking threshold value used for encoding the error signal using the original signal and encoding information used for linear prediction encoding of the original signal; And a perceptual encoding step of perceptually encoding the error signal converted in the frequency domain transforming step using the masking threshold value obtained.

한편, 본 발명은, 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 방법에 있어서, 외부로부터 전달된 전체 비트스트림 중에서 현재 프레임에 해당하는 비트열을 추출하는 비트스트림 추출 단계; 상기 비트 스트림 추출 단계에서 추출된 비트열을 지각적 복호화하여 현재 프레임의 오차 신호와 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 구하는 지각적 복호화 단계; 상기 복호화 단계에서 구해진 오차 신호를 시간 영역의 오차 신호로 변환하는 오차신호 변환 단계; 및 상기 오차신호 변환 단계에서 변환된 오차 신호를 상기 지각적 복호화 단계에서 구해진 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 이용해 복원하여 오디오 신호를 생성하는 변형 선형예측 복호화 단계를 포함한다.On the other hand, the present invention, in the audio decoding method using the modified linear prediction coding, Bitstream extraction step of extracting a bit string corresponding to the current frame from the entire bitstream transmitted from the outside; A perceptual decoding step of perceptually decoding the bit stream extracted in the bit stream extraction step to obtain the error signal of the current frame and the encoding information used for the linear prediction encoding; An error signal conversion step of converting the error signal obtained in the decoding step into an error signal in a time domain; And a modified linear prediction decoding step of generating an audio signal by reconstructing the error signal converted in the error signal conversion step using the encoding information used in the linear prediction encoding obtained in the perceptual decoding step.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치의 일실시예 구성도이다. 1 is a configuration diagram of an audio encoding apparatus using modified linear prediction encoding according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치는 변형 선형예측 부호화부(110), 변형 이산코사인 변환부(120), 심리음향 모델부(130), 지각적 부호화부(140) 및 비트스트림 패킹부(150)를 포함한다. 여기서, 심리음향 모델부(130)는 제 1 마스킹 임계치 계산부(131)와 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)를 포함한다.As shown in FIG. 1, an audio encoding apparatus using modified linear prediction encoding according to the present invention includes a modified linear prediction encoding unit 110, a modified discrete cosine transform unit 120, a psychoacoustic model unit 130, and perceptual The encoder 140 and the bitstream packing unit 150 are included. Here, the psychoacoustic model unit 130 includes a first masking threshold calculator 131 and a second masking threshold calculator 132.

상기 변형 선형예측 부호화부(110)는 현재 프레임에서 소정크기의 한 블록을 부호화하기 위해, 현재 블록에 대하여 변형 선형예측 부호화(Warped Linear Prediction Coding) 필터를 통과시켜서 추정치를 뺀 잔여 성분을 구한다. 여기서, 잔여 성분은 추정치와 비교하여 PCM 오디오 신호의 오차 신호를 의미한다. 즉, 변형 선형예측 부호화부(110)는 외부로부터 입력된 PCM(Pulse Code Modulation) 오디오 신호(원신호)를 시간 영역에서 변형 선형예측 부호화하여 오차 신호를 구한다. 변형 선형예측 부호화부(110)는 이러한 오차 신호를 변형 이산코사인 변환부(120)로 전달한다.In order to encode a block of a predetermined size in the current frame, the modified linear prediction encoder 110 passes a Warped Linear Prediction Coding filter on the current block to obtain a residual component obtained by subtracting an estimate. Here, the residual component means an error signal of the PCM audio signal compared to the estimated value. That is, the modified linear prediction encoder 110 obtains an error signal by performing a modified linear prediction encoding on a pulse code modulation (PCM) audio signal (original signal) input from the outside in the time domain. The modified linear prediction encoder 110 transmits the error signal to the modified discrete cosine transform unit 120.

상기 변형 선형예측 부호화부(110)는 부호화 정보(변형 선형예측 부호화의 분석 계수(Analysis Coefficients))를 구하고, 이 분석 계수들을 심리음향 모델부(130)로 전달한다. 변형 선형예측 부호화의 분석 계수는 변형 선형예측 부호화의 합성 필터의 분석 계수가 될 수 있다. 이러한 분석 계수는 심리음향 모델부(130)에서 마스킹 임계치의 정규화에 이용된다. The modified linear prediction encoder 110 obtains encoding information (Analysis Coefficients of the modified linear prediction encoding) and transmits the analysis coefficients to the psychoacoustic model unit 130. The analysis coefficients of the modified linear prediction encoding may be analysis coefficients of the synthesis filter of the modified linear prediction encoding. This analysis coefficient is used in the psychoacoustic model unit 130 to normalize the masking threshold.

상기 변형 이산코사인 변환부(120)는 변형 선형예측 부호화부(110)로부터 전달된 오차 신호에 대해 변형 이산코사인 변환(MDCT: Modified Discrete Cosine Transform)을 수행한다. 이는 시간 영역의 오차 신호를 주파수 영역으로 변환하기 위함이다. The modified discrete cosine transform unit 120 performs a modified discrete cosine transform (MDCT) on the error signal transmitted from the modified linear predictive encoding unit 110. This is to convert the error signal in the time domain to the frequency domain.

상기 제 1 마스킹 임계치 계산부(131)는 인간의 주파수 영역에 대한 청각 특성을 반영하기 위해, 전달된 PCM 오디오 신호를 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform) 연산, 부분합(Partial sum) 연산, 미예측 측정(Unpredictability Measure), 스프레딩(Spreading) 과정을 수행하여 PCM 오디오 신호에 대한 마스킹 임계치(이하, 원신호 마스킹 임계치)를 구한다. The first masking threshold calculator 131 performs Fast Fourier Transform (FFT) operation, Partial sum operation, and U.S. operation on the transmitted PCM audio signal to reflect the auditory characteristics of the human frequency domain. A masking threshold (hereinafter, referred to as an original signal masking threshold) for the PCM audio signal is obtained by performing a prediction measure and a spreading process.

상기 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 변형 선형예측 부호화부(110)로부터 변형 선형예측 부호화의 분석 계수(부호화 정보)와 제 1 마스킹 임계치 계산부(131)로부터 원신호 마스킹 임계치를 전달받는다. 그리고 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 원신호 마스킹 임계치와 변형 선형예측 부호화의 분석 계수를 이용하여 오디오 신호의 지각적 특성이 반영된 오차 신호에 대한 마스킹 임계치(이하, 오차 마스킹 임계치)를 구한다. 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 오차 마스킹 임계치를 이용하여 오차 마스킹 임계치에 대한 신호대 마스킹 비(SMR: Signal-to-Masking Ratio)(이하, 오차 마스킹 SMR)를 계산한다. 그리고 심리음향 모델부(130)는 계산된 오차 마스킹 SMR을 지각적 부호화부(140)로 전달한다. The second masking threshold calculator 132 receives an analysis coefficient (encoding information) of the modified linear prediction encoding from the modified linear prediction encoder 110 and an original signal masking threshold from the first masking threshold calculating unit 131. The second masking threshold calculator 132 obtains a masking threshold (hereinafter, referred to as an error masking threshold) for an error signal reflecting the perceptual characteristics of the audio signal using the original signal masking threshold and the analysis coefficients of the modified linear prediction coding. The second masking threshold calculator 132 calculates a signal-to-masking ratio (SMR) (hereinafter, error masking SMR) with respect to the error masking threshold using the error masking threshold. The psychoacoustic model unit 130 transfers the calculated error masking SMR to the perceptual encoder 140.

이후, 오차 마스킹 임계치의 계산 과정은 도 2를 참조하여 상세하게 후술하기로 한다.After that, the calculation of the error masking threshold will be described in detail with reference to FIG. 2.

상기 지각적 부호화부(140)는 변형 이산코사인 변환 영역(주파수 영역)에서 심리음향 모델부(130)로부터 전달받은 오차 마스킹 SMR을 이용하여 오차 신호에 대해 지각적 부호화를 수행한다. 즉, 지각적 부호화부(140)는 오차 마스킹 SMR을 이 용하여 오차 신호를 양자화한다. 오차 마스킹 임계치는 오차 신호를 양자화하는 양자화 잡음의 기준으로 사용된다. The perceptual encoder 140 performs perceptual encoding on the error signal using the error masking SMR received from the psychoacoustic model unit 130 in the modified discrete cosine transform region (frequency domain). That is, the perceptual encoder 140 quantizes the error signal using the error masking SMR. The error masking threshold is used as a reference for quantization noise to quantize the error signal.

상기 비트스트림 패킹부(150)는 지각적 부호화부(140)로부터 전달된 오차 신호를 엔트로피 코딩하여 비트열로 패킹한다.The bitstream packing unit 150 entropy-codes the error signal transmitted from the perceptual encoding unit 140 and packs it into a bit string.

도 2 는 본 발명에 적용되는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법 중에서 원 신호에 대한 마스킹 임계치에서 오차 마스킹 임계치를 추출하는 과정에 대한 일실시예 설명도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a process of extracting an error masking threshold value from a masking threshold value of an original signal in an audio encoding method using modified linear predictive encoding according to the present invention.

제 1 마스킹 임계치 계산부(131)는 선형 밴드(Linear Band)에서 마스킹 임계치(Masking Threshhold)를 구하지 않고 지각적 특성이 반영된 파티션 밴드(Partition Band)에서 원신호 마스킹 임계치를 구한다(210). 여기서, 선형 밴드는 주파수 대역이 세밀하고 모든 밴드의 주파수 대역 간격이 동일하여 선형 주파수 해상도를 가진다. 이에 비하여, 파티션 밴드는 저주파수 영역에서의 주파수 대역이 고주파수 영역에서의 주파수 대역보다 세밀하여 비선형 주파수 해상도를 가진다. 즉, 파티션 밴드는 사람의 지각적 특성을 반영한 주파수 해상도를 가진다. The first masking threshold calculator 131 obtains an original signal masking threshold from a partition band in which a perceptual characteristic is reflected without obtaining a masking threshold in a linear band (210). Here, the linear band has a fine frequency band and all bands have the same frequency band spacing, and thus have a linear frequency resolution. In contrast, the partition band has a nonlinear frequency resolution because the frequency band in the low frequency region is finer than the frequency band in the high frequency region. In other words, the partition band has a frequency resolution that reflects a person's perceptual characteristics.

그리고 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 파티션 밴드에서 구한 원신호 마스킹 임계치를 다시 선형 밴드로 맵핑시켜 선형 밴드에서 원신호 마스킹 임계치를 구한다(220). 이때, 임의의 파티션 밴드에 속한 선형 밴드 안의 성분들은 그 파티션 밴드의 임계치를 선형 밴드의 주파수 빈 수로 나눈 값으로 모두 같은 값을 가지게 된다. 하기의 [수학식 1]은 파티션 밴드에서 선형 밴드로 대응시키는 과정을 나타내고 있다.The second masking threshold calculator 132 calculates the original signal masking threshold in the linear band by mapping the original signal masking threshold obtained in the partition band to the linear band again (220). In this case, components in a linear band belonging to an arbitrary partition band have the same value by dividing the threshold of the partition band by the frequency bin number of the linear band. Equation 1 below shows a process of mapping a partition band to a linear band.

Figure 112007021885555-PAT00001
Figure 112007021885555-PAT00001

여기서,

Figure 112007021885555-PAT00002
는 선형 밴드에서의 원신호 마스킹 임계치,
Figure 112007021885555-PAT00003
는 파티션 밴드에서의 원신호 마스킹 임계치,
Figure 112007021885555-PAT00004
Figure 112007021885555-PAT00005
는 각 파티션 밴드에 해당되는 선형 밴드의 주파수 경계값을 나타낸다. here,
Figure 112007021885555-PAT00002
Is the original signal masking threshold in the linear band,
Figure 112007021885555-PAT00003
Is the original signal masking threshold in the partition band,
Figure 112007021885555-PAT00004
Wow
Figure 112007021885555-PAT00005
Denotes a frequency boundary value of the linear band corresponding to each partition band.

상기 [수학식 1]과 같이 선형 밴드에서의 원신호 마스킹 임계치가 구해진다. 원신호 마스킹 임계치가 이면, 오차 마스킹 임계치는 하기의 [수학식 2]와 같이 변형 선형예측 부호화의 분석 계수의 에너지로 정규화된다. 즉, 오차 마스킹 임계치는 변형 선형예측 부호화의 전달함수(H(z))의 에너지로 정규화되면 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치가 구해진다. 여기서, 변형 선형예측 부호화의 전달함수(H(z))는 변형 선형예측 부호화의 분석 계수와 대응 관계에 있다. As shown in Equation 1, the original signal masking threshold in the linear band is obtained. If the original signal masking threshold is, the error masking threshold is normalized to the energy of the analysis coefficients of the modified linear prediction coding as shown in Equation 2 below. That is, when the error masking threshold is normalized by the energy of the transfer function H (z) of the modified linear prediction coding, the error masking threshold in the linear band is obtained. Here, the transfer function H (z) of the modified linear prediction coding corresponds to the analysis coefficient of the modified linear prediction coding.

Figure 112007021885555-PAT00006
Figure 112007021885555-PAT00006

여기서,

Figure 112007021885555-PAT00007
는 오차 마스킹 임계치,
Figure 112007021885555-PAT00008
는 원신호 마스킹 임계치,
Figure 112007021885555-PAT00009
는 분석 계수의 에너지를 나타낸다. here,
Figure 112007021885555-PAT00007
Is the error masking threshold,
Figure 112007021885555-PAT00008
Is the original signal masking threshold,
Figure 112007021885555-PAT00009
Represents the energy of the analysis coefficient.

상기 [수학식 2]과 같이, 구해진 선형 밴드의 오차 마스킹 임계치는 다시 파티션 밴드로 대응되고, 파티션 밴드에서 오차 마스킹 임계치가 구해진다(230). 이를 바탕으로 임계 밴드(Critical Band)에서의 오차 마스킹 임계치가 구해지면(240), 임계 밴드에서의 오차 마스킹 임계치는 지각적 부호화부(140)에서 양자화하는데 사용하게 된다. As shown in Equation 2, the obtained error masking threshold of the linear band corresponds to the partition band again, and the error masking threshold is obtained in the partition band (230). Based on this, if an error masking threshold in a critical band is obtained (240), the error masking threshold in the critical band is used for quantization in the perceptual encoder 140.

선형 밴드에서 파티션 밴드로 대응하는 과정은 하기의 [수학식 3]에 나타나 있다. The corresponding process from the linear band to the partition band is shown in Equation 3 below.

Figure 112007021885555-PAT00010
Figure 112007021885555-PAT00010

여기서,

Figure 112007021885555-PAT00011
는 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치,
Figure 112007021885555-PAT00012
는 파티션 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 나타낸다. here,
Figure 112007021885555-PAT00011
Is the error masking threshold in the linear band,
Figure 112007021885555-PAT00012
Denotes an error masking threshold in the partition band.

파티션 밴드에서의 오차 마스킹 임계치(

Figure 112007021885555-PAT00013
)는 동일한 파티션 밴드에 있는 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치(
Figure 112007021885555-PAT00014
) 성분들끼리 합해서 구해진다. Error masking threshold in partition band (
Figure 112007021885555-PAT00013
) Is the error masking threshold (in linear bands in the same partition band)
Figure 112007021885555-PAT00014
) Are obtained by combining the components.

다음으로, 파티션 밴드에서 구해진 오차 마스킹 임계치()는 심리음향 모델에서와 마찬가지로 임계 밴드로 대응된다. 임계 밴드도 파티션 밴드와 마찬가지로 지각적 특성을 반영한 비선형 밴드이지만, 파티션 밴드보다 전체 밴드의 개수가 적 다. 그러므로 임계 밴드로 대응시키기 위해서는 임계 밴드에 속한 해당 파티션 밴드의 오차 마스킹 임계치 중 최소값이 선택되어 밴드 수가 곱해지고, 그 임계 밴드의 오차 마스킹 임계치로 정해진다. 하기의 [수학식 4]에는 파티션 밴드에서 임계 밴드로의 대응되는 관계를 나타낸다.Next, the error masking threshold? Obtained in the partition band corresponds to the threshold band as in the psychoacoustic model. Like the partition band, the critical band is a nonlinear band that reflects perceptual characteristics, but has fewer total bands than the partition band. Therefore, in order to correspond to the threshold band, the minimum value of the error masking thresholds of the partition bands belonging to the threshold band is selected to be multiplied by the number of bands, and is determined as the error masking threshold of the threshold band. Equation 4 below shows a corresponding relationship from a partition band to a critical band.

Figure 112007021885555-PAT00015
Figure 112007021885555-PAT00015

여기서,

Figure 112007021885555-PAT00016
는 임계 밴드에서의 오차 마스킹 임계치,
Figure 112007021885555-PAT00017
는 파티션 밴드에서의 오차 마스킹 임계치,
Figure 112007021885555-PAT00018
Figure 112007021885555-PAT00019
는 각 임계 밴드에 해당되는 파티션 밴드의 주파수 경계값을 나타낸다.here,
Figure 112007021885555-PAT00016
Is the error masking threshold in the critical band,
Figure 112007021885555-PAT00017
Is the error masking threshold in the partition band,
Figure 112007021885555-PAT00018
Wow
Figure 112007021885555-PAT00019
Denotes a frequency boundary value of a partition band corresponding to each threshold band.

도 3 은 본 발명에 적용되는 변형 이산코사인 변환 과정과 심리음향 모델 과정에서의 입력 프레임에 대한 일실시예 설명도이다.3 is a diagram illustrating an embodiment of an input frame in a modified discrete cosine transform process and a psychoacoustic model process applied to the present invention.

변형 선형예측 부호화부(110)에서 현재 입력 프레임은 변형 이산코사인 변환(MDCT)의 특성상 이전 입력 프레임의 절반과 다음 입력 프레임의 절반이 겹치는 형태로 입력되고 있다(310). 이는 역 변형 이산코사인 변환(IMDCT)에서 완벽한 복원을 가능하게 하기 위함이다. 즉, 변형 선형예측 부호화부(110)에 입력되는 현재 입력 신호(Present Signal)는 항상 변형 이산코사인 변환의 50%에 해당하는 구간만 입력되고 있다. 또한, 심리음향 모델을 위한 FFT 프레임도 50%에 해당하는 구간만 입력되고 있다.In the modified linear prediction encoder 110, the current input frame is input in such a manner that half of the previous input frame and half of the next input frame overlap with each other due to the characteristics of the modified discrete cosine transform (MDCT) (310). This is to enable perfect reconstruction in inverse modified discrete cosine transform (IMDCT). That is, only the section corresponding to 50% of the modified discrete cosine transform is always input to the current input signal (Present Signal) input to the modified linear prediction encoder 110. In addition, only a section corresponding to 50% of the FFT frame for the psychoacoustic model is input.

하지만, 변형 선형예측 부호화부(110)는 변형 선형예측 부호화의 훈련구간을 현재 입력 프레임의 앞과 뒤의 일정 구간이 더 포함되도록 윈도(Window)를 씌운다(320). 이는 주파수 상에 나타날 수 있는 간섭 작용을 최소화하기 위함이다.However, the modified linear prediction encoding unit 110 covers the window (320) so that the training interval of the modified linear prediction encoding further includes a predetermined period before and after the current input frame (320). This is to minimize the interference effect that may appear on the frequency.

이처럼, 변형 선형예측 부호화부(110)는 이러한 훈련 구간을 이용하여 현재 입력 프레임의 오차 신호를 구한다(330).As described above, the modified linear prediction encoder 110 obtains an error signal of the current input frame by using the training section (330).

한편, 전술한 대로 심리음향 모델부(130)는 오차 마스킹 임계치를 구할 때 원신호 마스킹 임계치를 오차 신호의 분석 필터 전달함수의 에너지로 정규화한다. 이때, 오차 신호를 구하는 훈련 구간과 심리음향 모델을 위한 FFT 구간 사이에 지연이 발생한다. 따라서 이러한 지연을 보상하기 위해, 심리음향 모델부(130)는 이전 입력 프레임에서 구해진 전달 함수와 현재 입력 프레임에서 구해진 전달 함수의 평균을 구하여(340) 선형 밴드에서의 원신호 마스킹 임계치를 정규화한다. On the other hand, as described above, the psychoacoustic model unit 130 normalizes the original signal masking threshold to the energy of the analysis filter transfer function of the error signal when obtaining the error masking threshold. At this time, a delay occurs between the training interval for obtaining the error signal and the FFT interval for the psychoacoustic model. Therefore, to compensate for this delay, the psychoacoustic model unit 130 normalizes the original signal masking threshold in the linear band by obtaining an average of the transfer function obtained in the previous input frame and the transfer function obtained in the current input frame (340).

하기의 [수학식 5]는 이전 입력 프레임에서 구해진 분석필터 계수와 현재 입력 프레임에서 구해진 분석필터의 계수의 평균(

Figure 112007021885555-PAT00020
)을 취하는 과정이 나타나 있다.Equation 5 below is an average of coefficients of analysis filter coefficients obtained from the previous input frame and analysis filter coefficients obtained from the current input frame.
Figure 112007021885555-PAT00020
The process of taking) is shown.

Figure 112007021885555-PAT00021
Figure 112007021885555-PAT00021

여기서,

Figure 112007021885555-PAT00022
는 이전 입력 프레임에서의 분석필터 계수,
Figure 112007021885555-PAT00023
는 현재 입력 프레임에서의 분석필터 계수를 나타낸다.here,
Figure 112007021885555-PAT00022
Is the analysis filter coefficients from the previous input frame,
Figure 112007021885555-PAT00023
Denotes the analysis filter coefficients in the current input frame.

도 4 는 본 발명에 따른 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 장치의 일실시예 구성도이다. 4 is a configuration diagram of an audio decoding apparatus using modified linear prediction encoding according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오디오 복호화 장치는 비트스트림 추출부(410), 지각적 복호화부(420), 역 변형 이산코사인 변환부(430) 및 변형 선형예측 복호화부(440)를 포함한다. As shown in FIG. 4, the audio decoding apparatus according to the present invention includes a bitstream extractor 410, a perceptual decoder 420, an inverse modified discrete cosine transform unit 430, and a modified linear predictive decoder 440. It includes.

비트 스트림 추출부(410)는 오디오 부호화 장치로부터 전체 비트스트림을 전송받고 전송된 전체 비트스트림으로부터 현재 프레임에 해당하는 비트열을 추출한다. 비트스트림 추출부(410)는 추출된 비트열을 복호화부(420)로 전달한다.The bit stream extractor 410 receives the entire bit stream from the audio encoding apparatus and extracts a bit string corresponding to the current frame from the entire bit stream. The bitstream extractor 410 transfers the extracted bitstream to the decoder 420.

그리고 지각적 복호화부(420)는 비트 스트림 추출부(410)에서 추출된 비트열을 분석해 역 양자화 과정을 수행한다. 즉, 지각적 복호화부(420)는 비트열을 지각적 복호화하여 현재 프레임의 오차 신호와 변형 선형예측 부호화의 분석 계수를 구한다. 지각적 복호화부(420)는 구한 현재 프레임의 오차 신호를 역 변형 이산 코사인 변환부(430)로 전달한다. The perceptual decoder 420 analyzes the bit stream extracted by the bit stream extractor 410 to perform an inverse quantization process. That is, the perceptual decoding unit 420 perceptually decodes the bit string to obtain an error signal of the current frame and analysis coefficients of the modified linear prediction coding. The perceptual decoder 420 transfers the obtained error signal of the current frame to the inverse modified discrete cosine transformer 430.

그리고 역 변형 이산 코사인 변환부(430)는 주파수 영역의 오차 신호를 역 변형 이산 코사인 변환하여 시간 영역의 오차 신호로 변환한다. 역 변형 이산 코사인 변환부(430)는 변환된 오차 신호를 변형 선형예측 복호화부(440)로 전달한다. The inverse modified discrete cosine transform unit 430 converts the error signal in the frequency domain to the inverse modified discrete cosine transform to convert the error signal in the time domain. The inverse modified discrete cosine transformer 430 transmits the transformed error signal to the modified linear prediction decoder 440.

그리고 상기 변형 선형예측 복호화부(440)는 시간 영역의 오차 신호를 복호화부(420)에서 복원된 변형 선형예측 부호화의 분석 계수를 이용하여 변형 선형예측 복호화 과정을 수행한다. 이 복호화 과정은 변형 선형 예측 부호화부(110)의 역과정에 해당한다. 즉, 변형 선형예측 복호화부(440)는 변형 선형예측 부호화의 분 석 계수(합성 필터의 계수(Synthesis Coefficients))를 이용해 오차 신호를 합성하여 최종 출력인 시간 영역의 PCM 오디오 신호를 생성한다. The modified linear prediction decoder 440 performs a modified linear prediction decoding process on the error signal in the time domain by using analysis coefficients of the modified linear prediction coding restored by the decoder 420. This decoding process corresponds to an inverse process of the modified linear prediction encoder 110. That is, the modified linear prediction decoder 440 synthesizes an error signal using the analysis coefficients (synthesis coefficients of the synthesis filter) of the modified linear prediction coding to generate a PCM audio signal of a time domain that is a final output.

이하, 본 발명에 따른 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법을 살펴보기로 한다.Hereinafter, an audio encoding method using modified linear prediction coding according to the present invention will be described.

변형 선형예측 부호화부(110)는 현재 프레임에서 소정크기의 한 블록을 부호화하기 위해, 외부로부터 입력된 PCM(Pulse Code Modulation) 오디오 신호(원신호)를 시간 영역에서 변형 선형예측 부호화하여 오차 신호를 구한다. 또한, 변형 선형예측 부호화부(110)는 변형 선형예측 부호화의 분석 계수(Analysis Coefficients)를 구한다. In order to encode a block of a predetermined size in the current frame, the modified linear prediction encoder 110 transforms an error signal by performing a modified linear prediction encoding on a pulse code modulation (PCM) audio signal (original signal) input from the outside in the time domain. Obtain In addition, the modified linear prediction encoder 110 obtains analysis coefficients of the modified linear prediction encoding.

그리고 변형 이산코사인 변환부(120)는 변형 선형예측 부호화부(110)에서 구해진 오차 신호에 대해 변형 이산코사인 변환을 수행한다. 이는 시간 영역의 오차 신호를 주파수 영역으로 변환하기 위함이다. The modified discrete cosine transform unit 120 performs a modified discrete cosine transform on the error signal obtained by the modified linear prediction encoder 110. This is to convert the error signal in the time domain to the frequency domain.

그리고 제 1 마스킹 임계치 계산부(131)는 인간의 주파수 영역에 대한 청각 특성을 반영하기 위해, PCM 오디오 신호를 심리음향 모델을 이용하여 PCM 오디오 신호에 대한 마스킹 임계치(이하, 원신호 마스킹 임계치)를 구한다. In addition, the first masking threshold calculator 131 calculates a masking threshold for the PCM audio signal (hereinafter, referred to as an original signal masking threshold) using the psychoacoustic model of the PCM audio signal in order to reflect the auditory characteristics of the human frequency domain. Obtain

그리고 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 변형 선형예측 부호화의 분석 계수와 제 1 마스킹 임계치 계산부(131)에서 구해진 원신호 마스킹 임계치를 이용하여 오디오 신호의 지각적 특성이 반영된 오차 신호에 대한 마스킹 임계치(이하, 오차 마스킹 임계치)를 구한다. 이어서, 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 오차 마스킹 임계치를 이용하여 오차 마스킹 임계치에 대한 신호대 마스킹 비(이하, 오차 마스킹 SMR)를 계산한다. The second masking threshold calculator 132 masks an error signal in which the perceptual characteristics of the audio signal are reflected using the analysis coefficients of the modified linear prediction coding and the original signal masking threshold values obtained by the first masking threshold calculator 131. The threshold value (hereinafter, referred to as error masking threshold value) is obtained. Next, the second masking threshold calculator 132 calculates a signal-to-masking ratio (hereinafter, error masking SMR) with respect to the error masking threshold using the error masking threshold.

지각적 부호화부(140)는 변형 이산코사인 변환 영역(주파수 영역)에서 심리음향 모델부(130)에서 구해진 오차 마스킹 SMR을 이용하여 오차 신호에 대해 지각적 부호화를 수행한다. The perceptual encoder 140 performs perceptual encoding on an error signal using an error masking SMR obtained from the psychoacoustic model unit 130 in a modified discrete cosine transform region (frequency domain).

비트스트림 패킹부(150)는 지각적 부호화부(140)에서 지각적 부호화된 오차 신호를 엔트로피 코딩하여 비트열로 패킹한다.The bitstream packing unit 150 entropy-codes the perceptually encoded error signal by the perceptual encoding unit 140 and packs it into a bit string.

여기서, 본 발명에 적용되는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법 중에서 원 신호에 대한 마스킹 임계치에서 오차 마스킹 임계치를 추출하는 과정에 대해 살펴보기로 한다.Herein, a process of extracting an error masking threshold value from a masking threshold value of an original signal in an audio encoding method using modified linear prediction coding according to the present invention will be described.

제 1 마스킹 임계치 계산부(131)는 선형 밴드(Linear Band)에서 마스킹 임계치(Masking Threshhold)를 구하지 않고 지각적 특성이 반영된 파티션 밴드(Partition Band)에서 원신호 마스킹 임계치를 구한다.The first masking threshold calculator 131 obtains the original signal masking threshold value from the partition band reflecting the perceptual characteristics without obtaining the masking threshold value from the linear band.

그리고 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 파티션 밴드에서 구한 원신호 마스킹 임계치를 전술한 [수학식 1]과 같이 다시 선형 밴드로 맵핑시켜 선형 밴드에서 원신호 마스킹 임계치를 구한다. The second masking threshold calculator 132 calculates the original signal masking threshold in the linear band by mapping the original signal masking threshold obtained in the partition band back to the linear band as shown in [Equation 1].

그리고 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 구한 원신호 마스킹 임계치를 이용하여 전술한 [수학식 2]와 같이 변형 선형예측 부호화의 분석 계수의 에너지로 정규화하여 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 구한다.The second masking threshold calculator 132 calculates an error masking threshold in the linear band by normalizing the energy of the analysis coefficients of the modified linear prediction coding using the obtained original signal masking threshold as shown in Equation 2 above.

그리고 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 구해진 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 전술한 [수학식 3]과 같이 동일한 파티션 밴드에 있는 성분을 각각 합하여 파티션 밴드로 대응시켜 파티션 밴드에서의 임계치를 구한다. The second masking threshold calculator 132 calculates the threshold value in the partition band by matching the error masking threshold values in the obtained linear band with the components in the same partition band by adding the components in the same partition band as shown in Equation 3 above. .

그리고 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 전술한 [수학식 4]와 같이 파티션 밴드에서의 오차 마스킹 임계치 중 최소값을 선택해 밴드 수를 곱하여 임계 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 구한다. 그리고 제 2 마스킹 임계치 계산부(132)는 구해진 임계 밴드에서의 오차 마스킹 임계치로부터 오차 마스킹 SMR을 산출한다.The second masking threshold calculation unit 132 selects the minimum value among the error masking thresholds in the partition band as shown in Equation 4, and multiplies the number of bands to obtain the error masking threshold in the threshold band. The second masking threshold calculator 132 calculates an error masking SMR from the obtained error masking threshold in the critical band.

이하, 본 발명에 따른 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 방법에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, an audio decoding method using modified linear prediction coding according to the present invention will be described.

비트 스트림 추출부(410)는 오디오 부호화 장치로부터 전체 비트스트림을 전송받고 전송된 전체 비트스트림으로부터 현재 프레임에 해당하는 비트열을 추출한다. The bit stream extractor 410 receives the entire bit stream from the audio encoding apparatus and extracts a bit string corresponding to the current frame from the entire bit stream.

그리고 지각적 복호화부(420)는 비트 스트림 추출부(410)에서 추출된 비트열을 분석해 역 양자화 과정을 수행한다. 즉, 지각적 복호화부(420)는 비트열을 지각적 복호화하여 현재 프레임의 오차 신호와 변형 선형예측 부호화의 분석 계수를 구한다.The perceptual decoder 420 analyzes the bit stream extracted by the bit stream extractor 410 to perform an inverse quantization process. That is, the perceptual decoding unit 420 perceptually decodes the bit string to obtain an error signal of the current frame and analysis coefficients of the modified linear prediction coding.

이어서, 역 변형 이산 코사인 변환부(430)는 주파수 영역의 오차 신호를 역 변형 이산 코사인 변환하여 시간 영역의 오차 신호로 변환한다.Subsequently, the inverse modified discrete cosine transform unit 430 converts the error signal in the frequency domain to the inverse modified discrete cosine transform to convert the error signal in the time domain.

이후, 상기 변형 선형예측 복호화부(440)는 시간 영역의 오차 신호를 복호화부(420)에서 복원된 변형 선형예측 부호화의 분석 계수를 이용하여 변형 선형예측 복호화 과정을 수행한다. 이 복호화 과정은 변형 선형 예측 부호화부(110)의 역과정에 해당한다. 즉, 변형 선형예측 복호화부(440)는 변형 선형예측 부호화의 분석 계수(합성 필터의 계수(Synthesis Coefficients))를 이용해 오차 신호를 합성하여 최종 출력인 시간 영역의 PCM 오디오 신호를 생성한다. Thereafter, the modified linear prediction decoder 440 performs a modified linear prediction decoding process on the error signal in the time domain by using analysis coefficients of the modified linear prediction coding restored by the decoder 420. This decoding process corresponds to an inverse process of the modified linear prediction encoder 110. That is, the modified linear prediction decoder 440 synthesizes an error signal using analysis coefficients (synthesis coefficients of the synthesis filter) of the modified linear prediction encoding to generate a PCM audio signal of a time domain that is a final output.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

상기와 같은 본 발명은, 시간 영역에서의 예측을 통한 부호화 기술과 주파수 영역에서의 지각적 부호화가 합성된 형태의 오디오 부호화 구조를 이용함으로써, 고급 오디오 부호화기의 성능을 개선할 수 있으며 오디오 부호화의 압축 효율을 향상시킬 수 있게 하는 효과가 있다. As described above, the present invention can improve the performance of an advanced audio encoder by using an audio encoding structure in which a coding technique through prediction in a time domain and a perceptual encoding in a frequency domain are synthesized, thereby compressing audio encoding. There is an effect that can improve the efficiency.

즉, 본 발명은, 오디오 부호화 과정에서 변형 선형예측 부호화를 이용하여 원 신호의 중복성을 제거하고 오차 신호를 오디오 부호화기에 입력으로 제공하고 이 오차 신호에 적합하도록 심리음향 모델을 변형함으로써, 신호의 압축 효율을 높 여 부호화할 수 있게 하는 효과가 있다. That is, the present invention compresses a signal by removing the redundancy of an original signal by using modified linear prediction coding, providing an error signal to an audio encoder, and modifying a psychoacoustic model to fit the error signal. There is an effect that the efficiency can be encoded.

또한, 본 발명은, 비선형의 주파수 해상도를 가지는 변형 선형예측 부호화를 이용하여 저주파수 영역의 신호를 더욱 세밀하게 분석하여 오차 신호를 구함으로써, 시간 영역에서의 예측을 통한 부호화 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, by using the modified linear prediction coding having a non-linear frequency resolution in detail to analyze the signal in the low frequency domain in detail to obtain an error signal, the effect of maximizing the coding efficiency through prediction in the time domain There is.

Claims (20)

변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치에 있어서,In an audio encoding apparatus using modified linear prediction encoding, 외부로부터 입력된 오디오 신호(원신호)를 시간 영역에서 선형예측 부호화하여 오차 신호를 구하기 위한 오차 신호 계산 수단;Error signal calculation means for obtaining an error signal by linearly predicting and encoding an audio signal (original signal) input from the outside in a time domain; 상기 오차 신호 계산 수단에서 구한 오차 신호를 주파수 영역 신호로 변환하기 위한 주파수 영역 변환 수단;Frequency domain conversion means for converting the error signal obtained by the error signal calculation means into a frequency domain signal; 상기 원신호와 상기 원신호의 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 이용해서, 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치를 구하기 위한 마스킹 임계치 계산 수단; 및Masking threshold calculation means for obtaining a masking threshold value used for encoding the error signal using the original signal and encoding information used for linear prediction encoding of the original signal; And 상기 주파수 영역 변환 수단에서 변환된 오차 신호를 상기 구한 마스킹 임계치를 이용하여 지각적 부호화하기 위한 지각적 부호화 수단Perceptual encoding means for perceptually encoding the error signal converted by the frequency domain transforming means using the obtained masking threshold value. 을 포함하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치.Audio coding apparatus using modified linear prediction coding comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 지각적 부호화 수단에서 지각적 부호화된 오차 신호를 코딩하여 비트열로 패킹하기 위한 비트스트림 패킹 수단Bitstream packing means for coding the perceptually encoded error signal in the perceptual encoding means and packing the result into a bit string 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치.Audio encoding apparatus using modified linear prediction coding, further comprising a. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 오차 신호 계산 수단은,The error signal calculation means, 상기 원신호를 시간 영역에서 변형 선형예측 부호화(Warped Linear Predicted Coding)해서 오차 신호를 구하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치.And an error signal obtained by performing Warped Linear Predicted Coding on the original signal in a time domain. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 마스킹 임계치 계산 수단은,The masking threshold calculation means, 상기 원신호를 심리음향 모델을 이용하여 원신호 마스킹 임계치를 구하기 위한 제 1 마스킹 임계치 계산 수단; 및First masking threshold calculation means for obtaining an original signal masking threshold using the psychoacoustic model of the original signal; And 상기 구한 원신호 마스킹 임계치를 상기 부호화 정보에 의해 정규화하여 오차 마스킹 임계치를 구한 후, 상기 구한 오차 마스킹 임계치를 이용하여 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치를 구하기 위한 제 2 마스킹 임계치 계산 수단Second masking threshold calculation means for obtaining an error masking threshold value by normalizing the obtained original signal masking threshold value by the encoding information, and then obtaining a masking threshold value used for encoding the error signal using the obtained error masking threshold value. 을 포함하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치.Audio coding apparatus using modified linear prediction coding comprising a. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 2 마스킹 임계치 계산 수단은,The second masking threshold calculation means, 상기 제 1 마스킹 임계치 계산 수단에서 구한 원신호 마스킹 임계치를 선형 밴드로 대응시켜 선형 밴드에서의 원신호 마스킹 임계치를 구하기 위한 선형 밴드 임계치 계산 수단;Linear band threshold calculating means for obtaining an original signal masking threshold in the linear band by matching the original signal masking threshold obtained in the first masking threshold calculating means with a linear band; 상기 선형 밴드 임계치 계산 수단에서 구한 선형 밴드에서의 원신호 마스킹 임계치를 상기 부호화 정보에 의해 정규화하여 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 구하기 위한 선형 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 수단;Linear band error masking threshold calculating means for normalizing the original signal masking threshold in the linear band obtained by the linear band threshold calculating means by the encoding information to obtain an error masking threshold in the linear band; 상기 선형 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 수단에서 구한 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 동일한 파티션 밴드에 있는 성분을 각각 합하여 파티션 밴드로 대응시켜 파티션 밴드에서의 임계치를 구하기 위한 파티션 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 수단; 및Partition band error masking threshold calculating means for obtaining a threshold in the partition band by matching the error masking thresholds in the linear band obtained by the linear band error masking threshold calculating means with each other by adding the components in the same partition band to the partition band; And 상기 파티션 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 수단에서 구한 파티션 밴드에서의 오차 마스킹 임계치 중 최소값을 선택해 밴드 수를 곱하여 임계 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 구하고, 상기 구한 임계 밴드에서의 오차 마스킹 임계치로부터 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치를 산출하기 위한 임계 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 수단The error masking threshold in the critical band is obtained by selecting a minimum value among the error masking thresholds in the partition band obtained by the partition band error masking threshold calculating means and multiplying the number of bands, and encoding the error signal from the error masking threshold in the obtained critical band. Means for calculating a threshold band error masking threshold for calculating a masking threshold used for a 을 포함하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치.Audio coding apparatus using modified linear prediction coding comprising a. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치는,The masking threshold value used for encoding the error signal is 상기 오차 마스킹 임계치 계산 수단에서 구한 오차 마스킹 임계치에 대한 신호대 마스킹 비(오차 마스킹 SMR)인 것을 특징을 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치.And a signal-to-masking ratio (error masking SMR) with respect to the error masking threshold obtained by the error masking threshold calculating means. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 지각적 부호화 수단은,The perceptual encoding means, 상기 주파수 영역 변환 수단에서 변환된 오차 신호를 상기 오차 마스킹 SMR를 이용하여 지각적 부호화하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치.And a perceptual encoding of the error signal converted by the frequency domain conversion means by using the error masking SMR. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 선형 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 수단은,The linear band error masking threshold calculation means, 이전 입력 프레임에서 구해진 분석필터 계수와 현재 입력 프레임에서 구해진 분석필터의 계수를 평균하여 분석필터 계수의 평균치를 구하고, 상기 구한 분석필터 계수의 평균치를 이용해 원신호 마스킹 임계치를 정규화하여 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 구하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 장치.An average of the analysis filter coefficients is obtained by averaging the analysis filter coefficients obtained in the previous input frame and the analysis filter coefficients obtained in the current input frame, and using the average of the obtained analysis filter coefficients, the original signal masking threshold is normalized to obtain an error in the linear band. An audio encoding apparatus using modified linear prediction encoding, characterized by obtaining a masking threshold. 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 장치에 있어서,An audio decoding apparatus using modified linear prediction coding, 외부로부터 전달된 전체 비트스트림 중에서 현재 프레임에 해당하는 비트열을 추출하기 위한 비트스트림 추출 수단;Bitstream extracting means for extracting a bit string corresponding to a current frame from all bitstreams transmitted from the outside; 상기 비트 스트림 추출 수단에서 추출된 비트열을 지각적 복호화하여 현재 프레임의 오차 신호와 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 구하기 위한 지각적 복호화 수단;Perceptual decoding means for perceptually decoding the bit stream extracted by the bit stream extracting means to obtain the error signal of the current frame and the encoding information used for the linear prediction encoding; 상기 복호화 수단에서 구해진 오차 신호를 시간 영역의 오차 신호로 변환하기 위한 오차신호 변환 수단; 및Error signal conversion means for converting the error signal obtained by the decoding means into an error signal in a time domain; And 상기 오차신호 변환 수단에서 변환된 오차 신호를 상기 지각적 복호화 수단에서 구해진 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 이용해 복원하여 오디오 신호를 생성하기 위한 변형 선형예측 복호화 수단Modified linear predictive decoding means for generating an audio signal by reconstructing the error signal converted by the error signal converting means using the encoding information used in the linear predictive encoding obtained by the perceptual decoding means 을 포함하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 장치.Audio decoding apparatus using modified linear prediction coding comprising a. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 변형 선형예측 복호화 수단은,The modified linear prediction decoding means, 상기 오차신호 변환 수단에서 변환된 오차 신호를 변형 선형예측 부호화의 분석 계수를 이용하여 복원하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 장치.And an error signal converted by the error signal converting means is reconstructed using the analysis coefficients of the modified linear prediction encoding. 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법에 있어서,In the audio coding method using the modified linear prediction coding, 외부로부터 입력된 오디오 신호(원신호)를 시간 영역에서 선형예측 부호화하여 오차 신호를 구하는 오차 신호 계산 단계;An error signal calculating step of obtaining an error signal by linearly predicting and encoding an audio signal (original signal) input from the outside in a time domain; 상기 오차 신호 계산 단계에서 구한 오차 신호를 주파수 영역 신호로 변환하는 주파수 영역 변환 단계;A frequency domain conversion step of converting the error signal obtained in the error signal calculation step into a frequency domain signal; 상기 원신호와 상기 원신호의 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 이용해서, 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치를 구하는 마스킹 임계치 계산 단계; 및A masking threshold calculation step of calculating a masking threshold value used for encoding the error signal using the original signal and encoding information used for linear prediction encoding of the original signal; And 상기 주파수 영역 변환 단계에서 변환된 오차 신호를 상기 구한 마스킹 임계치를 이용하여 지각적 부호화하는 지각적 부호화 단계Perceptual encoding step of perceptually encoding the error signal transformed in the frequency domain transforming step using the masking threshold value obtained. 를 포함하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법.An audio encoding method using modified linear prediction coding comprising a. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 지각적 부호화 단계에서 지각적 부호화된 오차 신호를 코딩하여 비트열로 패킹하는 비트스트림 패킹 단계A bitstream packing step of coding the perceptually encoded error signal in the perceptual encoding step into a bit string 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법.An audio encoding method using modified linear prediction encoding, further comprising. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,The method according to claim 11 or 12, 상기 오차 신호 계산 단계는,The error signal calculation step, 상기 원신호를 시간 영역에서 변형 선형예측 부호화(Warped Linear Predicted Coding)해서 오차 신호를 구하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법.And an error signal obtained by performing Warped Linear Predicted Coding on the original signal in a time domain. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 마스킹 임계치 계산 단계는,The masking threshold calculation step, 상기 원신호를 심리음향 모델을 이용하여 원신호 마스킹 임계치를 구하는 원신호 마스킹 임계치 계산 단계; 및An original signal masking threshold calculating step of obtaining an original signal masking threshold using the psychoacoustic model of the original signal; And 상기 구한 원신호 마스킹 임계치를 상기 부호화 정보에 의해 정규화하여 오차 마스킹 임계치를 구한 후, 상기 구한 오차 마스킹 임계치를 이용하여 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치를 구하는 오차 마스킹 임계치 계산 단계Calculating an error masking threshold value by normalizing the obtained original signal masking threshold value using the encoding information, and then calculating an error masking threshold value used for encoding the error signal using the obtained error masking threshold value. 를 포함하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법.An audio encoding method using modified linear prediction coding comprising a. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 오차 마스킹 임계치 계산 단계는,The error masking threshold calculation step, 상기 원신호 마스킹 임계치 계산 단계에서 구한 원신호 마스킹 임계치를 선형 밴드로 대응시켜 선형 밴드에서의 원신호 마스킹 임계치를 구하는 선형 밴드 임계치 계산 단계;A linear band threshold calculation step of obtaining an original signal masking threshold in the linear band by matching the original signal masking threshold obtained in the original signal masking threshold calculating step with a linear band; 상기 선형 밴드 임계치 계산 단계에서 구한 선형 밴드에서의 원신호 마스킹 임계치를 상기 부호화 정보에 의해 정규화하여 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 구하는 선형 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 단계;A linear band error masking threshold calculating step of obtaining an error masking threshold in a linear band by normalizing the original signal masking threshold in the linear band obtained in the linear band threshold calculating step by the encoding information; 상기 선형 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 단계에서 구한 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 동일한 파티션 밴드에 있는 성분을 각각 합하여 파티션 밴드로 대응시켜 파티션 밴드에서의 임계치를 구하는 파티션 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 단계; 및A partition band error masking threshold calculating step of calculating a threshold in the partition band by matching the error masking thresholds in the linear band obtained in the linear band error masking threshold calculating step with each component in the same partition band by adding them together; And 상기 파티션 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 단계에서 구한 파티션 밴드에서의 오차 마스킹 임계치 중 최소값을 선택해 밴드 수를 곱하여 임계 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 구하고, 상기 구한 임계 밴드에서의 오차 마스킹 임계치로부터 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치를 산출하는 임계 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 단계The error masking threshold in the critical band is obtained by selecting a minimum value among the error masking thresholds in the partition band obtained in the partition band error masking threshold calculation step and multiplying the number of bands, and encoding the error signal from the error masking threshold in the obtained critical band. A threshold band error masking threshold calculation step that yields a masking threshold used for the 를 포함하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법.An audio encoding method using modified linear prediction coding comprising a. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 오차 신호의 부호화에 사용되는 마스킹 임계치는,The masking threshold value used for encoding the error signal is 상기 오차 마스킹 임계치 계산 단계에서 구한 오차 마스킹 임계치에 대한 신호대 마스킹 비(오차 마스킹 SMR)인 것을 특징을 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법.And a signal-to-masking ratio (error masking SMR) with respect to the error masking threshold value obtained in the error masking threshold value calculating step. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 지각적 부호화 단계는,The perceptual encoding step, 상기 주파수 영역 변환 단계에서 변환된 오차 신호를 상기 오차 마스킹 SMR를 이용하여 지각적 부호화하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법.And a perceptual encoding of the error signal transformed in the frequency domain transforming step using the error masking SMR. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 선형 밴드 오차 마스킹 임계치 계산 단계는,The linear band error masking threshold calculation step, 이전 입력 프레임에서 구해진 분석필터 계수와 현재 입력 프레임에서 구해진 분석필터의 계수를 평균하여 분석필터 계수의 평균치를 구하고, 상기 구한 분석필터 계수의 평균치를 이용해 원신호 마스킹 임계치를 정규화하여 선형 밴드에서의 오차 마스킹 임계치를 구하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 부호화 방법.An average of the analysis filter coefficients is obtained by averaging the analysis filter coefficients obtained in the previous input frame and the analysis filter coefficients obtained in the current input frame. An audio encoding method using modified linear predictive encoding, characterized by obtaining a masking threshold. 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 방법에 있어서,In the audio decoding method using modified linear prediction coding, 외부로부터 전달된 전체 비트스트림 중에서 현재 프레임에 해당하는 비트열을 추출하는 비트스트림 추출 단계;A bitstream extraction step of extracting a bit string corresponding to a current frame from all bitstreams transmitted from the outside; 상기 비트 스트림 추출 단계에서 추출된 비트열을 지각적 복호화하여 현재 프레임의 오차 신호와 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 구하는 지각적 복호화 단계;A perceptual decoding step of perceptually decoding the bit stream extracted in the bit stream extraction step to obtain the error signal of the current frame and the encoding information used for the linear prediction encoding; 상기 복호화 단계에서 구해진 오차 신호를 시간 영역의 오차 신호로 변환하는 오차신호 변환 단계; 및An error signal conversion step of converting the error signal obtained in the decoding step into an error signal in a time domain; And 상기 오차신호 변환 단계에서 변환된 오차 신호를 상기 지각적 복호화 단계에서 구해진 선형예측 부호화에 사용된 부호화 정보를 이용해 복원하여 오디오 신호를 생성하는 변형 선형예측 복호화 단계A modified linear prediction decoding step of generating an audio signal by reconstructing the error signal converted in the error signal conversion step using the encoding information used in the linear prediction encoding obtained in the perceptual decoding step. 를 포함하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 방법.Audio decoding method using the modified linear prediction coding comprising a. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 변형 선형예측 복호화 단계는,The modified linear prediction decoding step, 상기 오차신호 변환 단계에서 변환된 오차 신호를 변형 선형예측 부호화의 분석 계수를 이용하여 복원하는 것을 특징으로 하는 변형 선형예측 부호화를 이용한 오디오 복호화 방법.And reconstructing the error signal converted in the error signal conversion step using the analysis coefficients of the modified linear prediction encoding.
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