KR20080076691A - Method and device for decoding and encoding multi-channel audio signal - Google Patents

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KR20080076691A
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임재현
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윤성용
이현국
김동수
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Abstract

A method and an apparatus for decoding and encoding a multi-channel audio signal are provided to reduce operation quantity required to convert the multi-channel audio signal into a time index/frequency index signal in order to extract or apply spatial information from or to the multi-channel audio signal. A signal on a frequency index of a down-mix signal is divided according to a band. The down-mix signal is converted into a QMF(Quadrature Mirror Filter) domain through at least two analysis filters bank having different filter coefficients according to the divided frequency band(40). The converted sub-band signals are up-mixed to a multi-channel signal by using spatial information(50). After that, the up-mixed multi-channel signal is converted into a time domain(60).

Description

멀티채널 오디오신호 복호화방법 및 그 장치, 부호화방법 및 그 장치{Method and device for decoding and encoding multi-channel audio signal}Multichannel audio signal decoding method and apparatus, encoding method and apparatus therefor {Method and device for decoding and encoding multi-channel audio signal}

본 발명은 멀티채널 오디오신호 복호화방법과 그 장치, 멀티채널 오디오신호 부호화방법과 그 장치에 관한 것으로, 멀티채널 오디오신호 생성에 사용되는 공간정보를 추출하고 적용하는데 사용되는 QMF 필터뱅크의 연산량을 줄여 그 효율을 ㄴ높일 수 있도록 하는 멀티채널 오디오신호 복호화방법과 그 장치, 멀티채널 오디오신호 부호화방법과 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-channel audio signal decoding method and apparatus, and to a multi-channel audio signal encoding method and apparatus, and to reduce the amount of computation of the QMF filter bank used to extract and apply spatial information used for generating the multi-channel audio signal. The present invention relates to a multi-channel audio signal decoding method and apparatus, a multi-channel audio signal encoding method and apparatus for improving the efficiency thereof.

멀티채널 오디오신호 코딩 시, 멀티채널 오디오신호 복원에 필요한 부가적인 공간정보를 추출하여 다운믹스된 신호와 함께 전송하는 기법은 기존의 각 채널별 인코딩을 수행하는 멀티채널 오디오신호 코딩 기법들에 비해 비트율 면에서 큰 장점을 가진다.In multi-channel audio signal coding, the method of extracting additional spatial information necessary for multi-channel audio signal recovery and transmitting the downmixed signal together with the downmixed signal has a bit rate as compared to the conventional multi-channel audio signal coding techniques that perform encoding for each channel. In terms of great advantages.

멀티채널 오디오신호 복원에 필요한 부가적인 공간정보를 멀티채널 신호로부터 추출하거나 멀티채널 신호에 적용하기 위해서 시간축상의 오디오신호를 변환해야 한다. 시간축상의 오디오신호를 주파수축상의 신호로 변환하는 데에는 DFT, FFT, DCT 등 많은 방법들이 사용 가능하지만, QMF 필터뱅크를 사용한 변환방법은 변환된 주파수대역의 신호에 오디오신호의 시간축상의 특징을 DFT, FFT, DCT 보다 용이하게 표현할 수 있다. In order to extract additional spatial information necessary for multichannel audio signal reconstruction from a multichannel signal or apply it to a multichannel signal, an audio signal on a time axis must be converted. Many methods such as DFT, FFT, DCT, etc. can be used to convert the audio signal on the time axis into the signal on the frequency axis.However, the conversion method using the QMF filter bank uses the DFT, It can be expressed more easily than FFT and DCT.

따라서, 고효율이 요구되는 오디오신호 코딩기법에서는 QMF 필터뱅크를 인코더단이나 디코더단에 많이 사용한다. 그러나, QMF 필터링을 수행하는 과정에서 주파수축상의 해상도가 높은 경우, 필터링 수행에 많은 연산량이 요구된다는 문제점이 있다. 이는 멀티채널 오디오신호 복호 또는 부호과정 전체의 연산량에도 상당한 영향을 미친다.Therefore, in the audio signal coding technique requiring high efficiency, QMF filter banks are frequently used in the encoder stage or the decoder stage. However, when the resolution on the frequency axis is high in the process of performing QMF filtering, there is a problem that a large amount of computation is required to perform the filtering. This also has a significant effect on the amount of computation of the multi-channel audio signal decoding or encoding process.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 멀티채널 오디오신호 코딩 시 멀티채널 오디오신호 복원에 사용되는 공간정보를 추출하고 적용하기 위하여 멀티채널 오디오신호를 변형하는 QMF 필터뱅크의 연산량을 감소시킬 수 있는 멀티채널 오디오신호 복호화방법 및 그 장치, 부호화방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to modify a multi-channel audio signal to extract and apply spatial information used for multi-channel audio signal reconstruction when multi-channel audio signal coding. Disclosed are a multi-channel audio signal decoding method and an apparatus, an encoding method, and an apparatus capable of reducing an operation amount of a bank.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 멀티채널 오디오신호 변형시 발생하는 서브대역 신호간의 앨리어싱이나 딜레이를 보상할 수 있는 멀티채널 오디오신호 복호화방법 및 그 장치, 부호화방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a multichannel audio signal decoding method and apparatus, an encoding method, and an apparatus capable of compensating aliasing or delay between subband signals generated when the multichannel audio signal is transformed as described above.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a computer readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above method on a computer.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 미디어 방송 장치를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a multimedia broadcasting apparatus comprising the above apparatus.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 멀티채널 오디오신호 복호화방법은 다운믹스 신호의 주파수축상 신호를 대역별로 분할하고, 상기 다운믹스 신호를 상기 분할된 주파수 대역별로 각각 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링하여 QMF 도메인으로 변환하는 단계; 상기 변환된 서브밴드 신호들을 공간 정보를 이용해 멀티채널 신호로 업믹싱하는 단계; 및 상기 업믹싱된 멀티채널 신호를 시간 도메인으로 변환하는 단계를 포함한다.In the multi-channel audio signal decoding method according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the frequency axis signal of the downmix signal is divided into bands, and the downmix signal is divided into different filter coefficients for each of the divided frequency bands. Filtering through at least two QMF analysis filterbanks having a QMF domain; Upmixing the transformed subband signals into multichannel signals using spatial information; And converting the upmixed multichannel signal into the time domain.

본 발명의 하나의 특징에 따른 멀티채널 오디오신호 복호화장치는 다운믹스 신호의 주파수축상 신호를 대역별로 분할하고, 상기 다운믹스 신호를 상기 분할된 주파수 대역별로 각각 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링하여 QMF 도메인으로 변환하는 QMF 분석 필터뱅크부; 상기 변환된 서브밴드 신호들을 공간 정보를 이용해 멀티채널 신호로 업믹싱하는 써라운드 복호화부; 및 상기 업믹싱된 멀티채널 신호를 시간 도메인으로 변환하는 QMF 합성 필터뱅크부를 포함한다.In accordance with an aspect of the present invention, an apparatus for decoding a multichannel audio signal divides a frequency axis signal of a downmix signal for each band and at least two QMFs having different filter coefficients for each of the divided frequency bands. QMF analysis filter bank unit for filtering through the analysis filter bank to convert to a QMF domain; A surround decoder which upmixes the converted subband signals into multichannel signals using spatial information; And a QMF synthesis filter bank unit for converting the upmixed multichannel signal into a time domain.

본 발명의 하나의 특징에 따른 멀티채널 오디오신호 부호화방법은 멀티채널 신호의 주파수축상 신호를 대역별로 분할하고, 상기 멀티채널 신호를 상기 분할된 주파수 대역별로 각각 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링하여 QMF 도메인으로 변환하는 단계; 상기 변환된 서브밴드 신호 들에서 공간 정보를 추출하고 상기 변환된 서브대역 신호들을 다운믹스 신호로 다운믹싱하는 단계; 및 상기 다운믹싱된 다운믹스 신호를 시간 도메인으로 변환하는 단계를 포함한다.In a multi-channel audio signal encoding method according to an aspect of the present invention, at least two QMFs having a frequency-divided signal of a multi-channel signal divided into bands and having different filter coefficients for each of the divided frequency bands are provided. Filtering through an analysis filter bank to convert to a QMF domain; Extracting spatial information from the transformed subband signals and downmixing the transformed subband signals into a downmix signal; And converting the downmixed downmix signal into the time domain.

본 발명의 하나의 특징에 따른 멀티채널 오디오신호 부호화장치는 멀티채널 신호의 주파수축상 신호를 대역별로 분할하고, 상기 멀티채널 신호를 상기 분할된 주파수 대역별로 각각 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링하여 QMF 도메인으로 변환하는 QMF 분석 필터뱅크부; 상기 변환된 서브밴드 신호들에서 공간 정보를 추출하고 상기 변환된 서브대역 신호들을 다운믹스 신호로 다운믹싱하는 써라운드 부호화부; 및 상기 다운믹싱된 다운믹스 신호를 시간 도메인으로 변환하는 QMF 합성 필터뱅크부를 포함한다. In accordance with an aspect of the present invention, an apparatus for encoding a multichannel audio signal divides a frequency axis signal of a multichannel signal into bands and at least two QMFs having different filter coefficients for each of the divided frequency bands. QMF analysis filter bank unit for filtering through the analysis filter bank to convert to a QMF domain; A surround encoder extracting spatial information from the transformed subband signals and downmixing the transformed subband signals into a downmix signal; And a QMF synthesis filter bank unit for converting the downmixed downmix signal into a time domain.

본 발명의 하나의 특징에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상기한 변환방법 또는 실행방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다.A computer-readable recording medium according to one aspect of the present invention records a program for executing the above-described conversion method or execution method on a computer.

본 발명의 하나의 특징에 따른 멀티 미디어 방송 장치는 상기한 변환장치 또는 실행장치를 포함한다. The multimedia broadcasting apparatus according to an aspect of the present invention includes the above-described converter or execution device.

본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화방법 및 그 장치와 부호화방법 및 그 장치는 멀티채널 오디오신호로부터 공간정보를 추출하거나 적용하기 위하여 멀티채널 오디오신호를 시간축/주파수축 신호로 변환하는데 소용되는 연산량을 줄일 수 있는 효과가 있다.Multichannel audio signal decoding method, apparatus and encoding method according to the present invention and apparatus for calculating and applying spatial information from multichannel audio signal to time / frequency signal in order to extract or apply spatial information from multichannel audio signal There is an effect that can be reduced.

또한, 인지적 측면에서 고효율이 필요한 저주파대역 신호들의 해상도를 필요 에 따라 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can increase the resolution of low-frequency signals that require high efficiency in terms of cognition.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment is not intended to limit the scope of the invention, but is presented by way of example only.

예컨대, 본 발명에 대한 하기 설명에서 사용하는 '멀티채널'란 용어는 모노, 스트레오, 5.1 채널 등 다양한 종류의 채널 배열을 포함하는 개념이며, 하기의 설명에서 QMF 필터뱅크로 입출력되는 멀티채널 오디오신호는 스트레오, 5.1 채널 오디오신호로 구체화하여 설명한다.For example, the term 'multi-channel' used in the following description of the present invention is a concept including various types of channel arrangements, such as mono, stereo, 5.1 channels, and the like. Is a stereo, 5.1 channel audio signal.

예컨대, 본 발명의 사상은 QMF 필터뱅크가 사용되는 다양한 종류의 시간축/주파수축 코딩기법에 적용 가능하나, 하기의 설명에서는 멀티채널 오디오신호 인코더단 또는 디코더단에 대하여 적용한 것으로 구체화하여 설명한다. 이하 시간영역의 멀티채널 오디오신호는 멀티채널 신호로 약칭한다.For example, the idea of the present invention can be applied to various types of time / frequency axis coding techniques in which a QMF filter bank is used. In the following description, the present invention is specifically described as being applied to a multi-channel audio signal encoder stage or a decoder stage. Hereinafter, the multichannel audio signal in the time domain is abbreviated as a multichannel signal.

예컨대, 공간정보는 MPEG 써라운드 오디오 규격에 따라 CLD, ICC, CPC이 될 수 있으나, 다른 종류의 멀티채널 신호 복원에 필요한 공간정보도 포함한다.For example, the spatial information may be CLD, ICC, or CPC according to the MPEG surround audio standard, but also includes spatial information necessary for restoring other types of multichannel signals.

고효율을 갖는 멀티채널 오디오 코딩기법은 다양한 종류의 채널 신호들을 다운믹스 과정을 통해 모노 또는 스트레오 채널로 만듦으로써 기존 전송환경 및 코덱과의 하위 호환성을 이룰 뿐만 아니라 채널당 전송정보량을 크게 줄임으로써 비트레이트의 감소를 가져온다. 단, 디코더단에서 멀티채널 신호로 복원하기 위해 기존 채널 정보량에 비해 매우 낮은 데이터량의 부가적인 공간정보를 전송하게 된다. 상 기 공간정보는 채널간의 레벨차이, 코릴레이션 정도 등에 관한 정보로서 다운믹스 신호들을 원래 멀티채널 신호로 복원하기 위해 사용되는 정보들이다. 복원되는 멀티채널 신호는 인지적인 측면에서 원음과 크게 차이나지 않는다.High-efficiency multi-channel audio coding technique makes various types of channel signals into mono or stereo channel through downmixing process, achieves backward compatibility with existing transmission environment and codec, and greatly reduces the amount of transmission information per channel. Brings a decrease. However, in order to recover the multi-channel signal at the decoder side, additional spatial information having a much lower data amount than the existing channel information amount is transmitted. The spatial information is information on level difference between the channels, degree of correlation, and the like, and is used to recover downmix signals to the original multichannel signals. The reconstructed multichannel signal is not much different from the original sound in terms of cognition.

일반적으로 오디오신호는 시간축보다는 주파수축상에서 그 특성이 잘 드러나게 되므로, 부가적인 공간정보 추출이나 적용 역시 주파수축상에서 이루어진다. QMF 필터뱅크는 시간축상의 신호를 주파수축상에서 등간격의 세부 주파수 대역신호, 즉 서브밴드 신호들로 변환한다. 또한, 하나의 서브밴드 신호를 이루는 신호샘플들은 시간상으로도 조금씩 차이를 가지는 순차적인 구조로 배열된다. 결과적으로 QMF 필터뱅크를 통해 필터링된 신호는 주파수와 시간 두 가지 모두가 고려된 복합적인 구조의 서브밴드 신호들로 변환된다. In general, since the audio signal is well-characterized on the frequency axis rather than the time axis, additional spatial information extraction or application is also performed on the frequency axis. The QMF filter bank converts the signal on the time axis into detailed frequency band signals, that is, subband signals, on the frequency axis. In addition, signal samples constituting one subband signal are arranged in a sequential structure with little difference in time. As a result, the filtered signal through the QMF filterbank is transformed into a complex subband signal considering both frequency and time.

도 1은 시간축상의 입력신호가 QMF 분석 필터뱅크(1)를 통과한 후 복수개의 서브밴드 신호(S)로 변환된 후, 다운샘플러(2)를 통해 다운샘플된 서브밴드 신호(D)를 도시한다. 도시된 바와 같이, QMF 분석 필터뱅크를 통해 얻어진 서브대역 신호들은 세로축(Frequency Index)으로 주파수대역에 따라 배열된다. 또한, 가로축(Time Index)으로 시간성분에 따라 배열된다. 따라서, QMF 필터링된 신호들은 주파수축 성분별로 독립적인 처리가 가능하면서도 시간축상에서 어느 정도의 해상도를 보장받을 수 있으므로 보다 신호처리가 용이하다. FIG. 1 illustrates a subband signal D downsampled through a downsampler 2 after an input signal on a time axis passes through a QMF analysis filter bank 1 and is converted into a plurality of subband signals S. do. As shown, the subband signals obtained through the QMF analysis filterbank are arranged along the frequency band on the vertical axis (Frequency Index). It is also arranged according to the time component on the horizontal axis (Time Index). Accordingly, the QMF filtered signals can be independently processed for each frequency axis component, but can be more easily processed because the resolution can be guaranteed to some extent on the time axis.

신호처리를 함에 있어서 오디오신호의 경우 저주파대역에 많은 정보가 집중되어 있다. 따라서, 저주파대역 신호를 세밀하게 처리할 필요가 있다. 본 발명은 멀티채널 신호 또는 다운믹스 신호를 필터링하는 과정에서 저주파대역 신호와 고주 파대역 신호가 다른 해상도를 가지도록 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 필터뱅크를 사용한다.In signal processing, much information is concentrated in the low frequency band. Therefore, it is necessary to process the low frequency signal in detail. The present invention uses at least two filter banks having different filter coefficients such that the low frequency signal and the high frequency signal have different resolutions in the process of filtering the multichannel signal or the downmix signal.

도 2는 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화방법의 순서가 도시된 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of decoding a multichannel audio signal according to the present invention.

먼저, 다운믹스 신호 및 공간정보를 포함하는 써라운드 데이터 스트림을 부호화장치로부터 전송받아 역다중화하여 출력한다(10). 여기서, 다운믹스 신호는 모노, 또는 스트레오를 기초로 하여 이루어진다. 제10단계에서 출력된 다운믹스 신호를 4밴드 전처리 분석 필터뱅크를 이용하여 QMF 도메인의 4개의 서브밴드 신호로 변환한다(20).First, a surround data stream including a downmix signal and spatial information is received from an encoder and demultiplexed and output (10). Here, the downmix signal is made on the basis of mono or stereo. The downmix signal output in step 10 is converted into four subband signals in the QMF domain using a four-band preprocessing analysis filter bank (20).

제20 단계에서 변환된 4개의 서브밴드 신호를 서로 다른 필터계수를 가지는 4종류의 QMF 분석 필터뱅크를 이용하여 필터링한다(30). 저주파영역의 서브밴드 신호는 고주파영역의 서브밴드 신호에 비하여 해상도가 높도록 필터링된다. 즉, 4개의 서브밴드 신호를 저주파영역에서 고주파영역까지 순차적으로 32밴드, 16밴드, 8밴드, 4밴드 QMF 분석 필터뱅크를 이용하여 필터링한다. The four subband signals converted in step 20 are filtered using four types of QMF analysis filter banks having different filter coefficients (30). The subband signal in the low frequency region is filtered to have a higher resolution than the subband signal in the high frequency region. That is, four subband signals are sequentially filtered from the low frequency region to the high frequency region using 32 band, 16 band, 8 band, and 4 band QMF analysis filter banks.

제30 단계에서 필터링된 서브밴드 신호를 결합하여 전주파수 영역에 걸친 QMF 도메인 영역의 서브밴드 신호를 확보하고(40), 상기 확보된 서브밴드 신호를 공간정보를 이용해 멀티채널 신호로 업믹싱한다(50). 예를 들어, 5.1 채널의 경우, 제50단계에서는 FL(Front Left), FR(Front Right), BL(Back Left), BR(Back Right), C(Center), LFE(Low Frequency Enhancement)의 6개 멀티채널 신호로 업믹싱한다.In operation 30, the filtered subband signals are combined to secure subband signals in the QMF domain region over the entire frequency region (40), and the obtained subband signals are upmixed into multichannel signals using spatial information ( 50). For example, in the case of the 5.1 channel, in step 50, 6 of FL (Front Left), FR (Front Right), BL (Back Left), BR (Back Right), C (Center), and LFE (Low Frequency Enhancement) Upmix to four multichannel signals.

제50 단계에서 업믹싱된 멀티채널 신호를 QMF 합성 필터뱅크를 이용하여 시간 도메인 멀티채널 신호로 변환한다(60).In step 50, the upmixed multichannel signal is converted into a time domain multichannel signal using a QMF synthesis filter bank.

도 3은 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화장치의 구조가 도시된 도이다. 모노 또는 스트레오 채널로 다운믹스된 다운믹스 신호(In1, In2)를 수신한 QMF 분석 필터뱅크부(100)는 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크로 구성된다. 다운믹스 신호(편의상 모노 채널로 다운믹스된 신호로 구체화하여 설명한다; In1)가 서로 다른 필터계수를 가지는 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링되면 서로 다른 해상도를 가지는 서브밴드 신호들로 변환된다.3 is a diagram showing the structure of a multi-channel audio signal decoding apparatus according to the present invention. The QMF analysis filter bank unit 100 that receives the downmix signals In1 and In2 downmixed to a mono or stereo channel includes at least two QMF analysis filterbanks having different filter coefficients. The downmix signal (conventionally described as a downmixed signal to a mono channel for convenience; In1) is filtered through a QMF analysis filterbank having different filter coefficients and converted into subband signals having different resolutions.

써라운드 복호화부(200)는 QMF 분석 필터뱅크부(100)를 통해 필터링된 서브밴드 신호들을 결합하여 주파수 전대역에 걸친 서브밴드 신호들을 확보한다. 그 후, 서브밴드 신호들은 공간정보를 통해 멀티채널 신호로 복원되며 업믹싱된다.The surround decoder 200 combines the subband signals filtered through the QMF analysis filter bank unit 100 to secure subband signals over the entire frequency band. Subband signals are then reconstructed and upmixed into multichannel signals via spatial information.

QMF 합성 필터뱅크부(300)는 써라운드 복호화부(200)에서 업믹싱된 신호를 QMF 필터링을 통해 시간영역 신호로 변환한다. 시간영역 신호로 변환된 즉, 복원된 멀티채널 신호(Out1 ~ OutN)가 QMF 합성 필터뱅크부(300)에서 출력된다.The QMF synthesis filter bank unit 300 converts the upmixed signal from the surround decoder 200 into a time domain signal through QMF filtering. The converted multi-channel signals Out1 to OutN, which are converted into time domain signals, are output from the QMF synthesis filter bank unit 300.

도 4는 본 발명에 의한 QMF 분석 필터뱅크부(100)의 구조를 보다 자세히 도시한다. 도시한 바와 같이, QMF 분석 필터뱅크부(100)는 서로 다른 필터계수를 가지는 4개의 QMF 분석 필터뱅크(101~104)로 구성된다. 4개의 분석 필터뱅크를 통해 필터링된 다운믹스 신호(In1)는 각 필터특성에 따라 64개, 32개, 8개, 4개의 서브밴드 신호들 중 일부 주파수대역의 서브밴드 신호들로 변환된다.4 shows the structure of the QMF analysis filter bank unit 100 according to the present invention in more detail. As shown, the QMF analysis filter bank unit 100 is composed of four QMF analysis filter banks 101 to 104 having different filter coefficients. The downmix signal In1 filtered through four analysis filter banks is converted into subband signals of some frequency bands among 64, 32, 8, and 4 subband signals according to each filter characteristic.

즉, 다운믹스 신호의 주파수축상 신호는 크게 4개의 대역(제1대역, 제2대역, 제3대역, 제4대역)으로 분할하면, 64밴드 분석 필터뱅크(101)는 제1 대역에 대해서만, 32밴드 분석 필터뱅크(102)는 제2 대역에 대해서만, 8밴드 분석 필터뱅크(103)는 제3 대역에 대해서만, 4밴드 분석 필터뱅크(104)는 제4 대역에 대해서만 필터링을 수행한다. In other words, if the frequency-axis signal of the downmix signal is divided into four bands (first band, second band, third band, and fourth band), the 64-band analysis filter bank 101 is provided only for the first band. The 32-band analysis filter bank 102 performs filtering only for the second band, the 8-band analysis filter bank 103 performs only the third band, and the 4-band analysis filter bank 104 performs only the fourth band.

즉, 일반적인 64밴드 분석 필터뱅크의 경우 다운믹스 신호에 64개의 필터링 연산을 수행하고 그 결과로 64개의 서브밴드 신호가 생성된다. 그러나, 본 발명의 64밴드 분석 필터뱅크(101)는 64개의 연산을 모두 수행할 필요없이 64개의 서브밴드에 해당하는 주파수대역 중 1~16개의 서브밴드에 해당하는 주파수대역에 대해서만 필터링을 수행한다. 다시 말해, 16번의 연산을 통해 16개의 서브밴드 신호만 생성하면 된다. 그러므로, 64밴드 분석 필터뱅크(101)를 통과한 다운믹스 신호는 64개의 주파수대역 중 1~16의 주파수대역에 해당하는 서브밴드 신호들로 변환된다.That is, in the general 64-band analysis filter bank, 64 filtering operations are performed on the downmix signal, and as a result, 64 subband signals are generated. However, the 64-band analysis filter bank 101 of the present invention performs filtering only for frequency bands corresponding to 1 to 16 subbands among the frequency bands corresponding to 64 subbands without having to perform all 64 operations. . In other words, only 16 subband signals need to be generated through 16 operations. Therefore, the downmix signal passing through the 64 band analysis filter bank 101 is converted into subband signals corresponding to 1 to 16 of the 64 frequency bands.

마찬가지로, 32밴드 분석 필터뱅크(102)는 제2 대역에 대해서만 필터링을 수행한다. 그 결과 다운믹스 신호는 32개의 주파수대역 중 9~16의 주파수대역에 해당하는 서브밴드 신호들로 변환된다. Similarly, the 32 band analysis filterbank 102 performs filtering only for the second band. As a result, the downmix signal is converted into subband signals corresponding to the frequency bands 9 to 16 of the 32 frequency bands.

8밴드 분석 필터뱅크(103)는 제3 대역에 대해서만 필터링을 수행한다. 따라서, 8밴드 분석 필터뱅크(103)를 통과한 다운믹스 신호는 8개의 주파수대역 중 5~6의 주파수대역에 해당하는 서브밴드 신호들로 변환된다. The 8-band analysis filter bank 103 performs filtering only for the third band. Accordingly, the downmix signal passed through the 8-band analysis filter bank 103 is converted into subband signals corresponding to 5 to 6 frequency bands of the 8 frequency bands.

4밴드 분석 필터뱅크(104)는 제4 대역에 대해서만 필터링를 수행한다. 따라서, 4밴드 분석 필터뱅크(104)를 통과한 다운믹스 신호는 4개의 주파수대역 중 4번째 주파수대역에 해당하는 서브밴드 신호로 변환된다. The four-band analysis filterbank 104 performs filtering only for the fourth band. Therefore, the downmix signal passing through the four-band analysis filter bank 104 is converted into a subband signal corresponding to the fourth frequency band of the four frequency bands.

써라운드 복호화부(200)는 상기 변환된 서브밴드 신호들(회색음영 부분)에 공간정보를 적용하여 멀티채널 신호를 생성하고 업믹싱한다. 통상 저주파대역이 가장 많은 오디오 정보를 포함하는 바, 저주파대역 신호 즉, 분할된 제1,2,3,4 대역 중 제1 대역의 해상도가 가장 높음을 알 수 있다(제1대역 : 16개의 서브밴드 신호로 구성, 제2대역 : 8개의 서브밴드 신호로 구성, 제3대역 : 2개의 서브밴드 신호로 구성, 제4대역 : 1개의 서브밴드 신호로 구성). 써라운드 복호화부(200)로 전송된 공간정보의 데이터량도 제1대역, 제2대역, 제3대역, 제4대역 순으로 감소한다. The surround decoder 200 generates and upmixes a multichannel signal by applying spatial information to the converted subband signals (gray shaded portion). Since the low frequency band generally includes the most audio information, it can be seen that the low frequency signal, that is, the resolution of the first band among the divided first, second, third, and fourth bands is the highest (first band: 16 subs). Band signal, 2nd band: 8 subband signals, 3rd band: 2 subband signals, 4th band: 1 subband signals). The data amount of the spatial information transmitted to the surround decoder 200 also decreases in order of the first band, the second band, the third band, and the fourth band.

고주파대역 신호로 갈수록 신호의 해상도가 낮아도 복원 시 인지적 측면에서 큰 차이가 느껴지지 않으므로 고주파대역 신호에 관련된 불필요한 연산을 제거해 전체적인 연산량 감소를 꾀한다.Increasing the high-frequency signal, even if the resolution of the signal is low, since there is no significant difference in cognitive aspect during restoration, it eliminates unnecessary operations related to the high-frequency signal to reduce the overall amount of computation.

도 5는 본 발명에 의한 QMF 분석 필터뱅크부의 제2 실시예의 구조가 도시된 도이다.5 is a diagram showing the structure of a second embodiment of the QMF analysis filter bank unit according to the present invention.

도시된 바와 같이, QMF 분석 필터뱅크부(100)는 서로 다른 필터계수를 가지는 QMF 분석 필터뱅크를 통과함으로서 발생한 서브밴드 신호의 인접대역간 앨리어싱을 보상하는 보상필터(105)를 추가적으로 구비할 수 있다. As shown, the QMF analysis filter bank unit 100 may further include a compensation filter 105 for compensating for interband adjacent band aliasing of the subband signal generated by passing through the QMF analysis filter bank having different filter coefficients. .

동일한 필터계수를 가지는 QMF 분석 필터뱅크, 즉 하나의 QMF 분석 필터뱅크를 사용하는 경우, 필터링된 신호들의 서브밴드 신호들 사이에 앨리어싱이 생쇄되어 왜곡이 일어나지 않는다. 그러나, 서로 다른 필터계수를 가지는 QMF 분석 필터뱅크를 이용하여 신호를 필터링하고 서브밴드 신호를 추출할 경우, 추출된 서브밴드 신호는 인접대역간에 앨리어싱이 발생한다. When using a QMF analysis filter bank having the same filter coefficient, that is, one QMF analysis filter bank, aliasing is generated between the subband signals of the filtered signals so that distortion does not occur. However, when filtering signals and extracting subband signals using QMF analysis filter banks having different filter coefficients, aliasing occurs between adjacent bands.

예를 들어, 도 4의 64 밴드 분석 필터뱅크(101)를 통해 필터링된 1~64밴드 신호들은 상호 앨리어싱이 상쇄되도록 필터계수가 설계되어 있다. 그러나, 도 4의 32밴드 분석 필터뱅크(102)의 필터계수는 64밴드 분석 필터뱅크(101)의 그것과 상이하며 발생하는 앨리어싱의 특성도 상이한다. 따라서, 64밴드 분석 필터뱅크(101)를 통과한 16번째 서브밴드 신호와, 32밴드 분석 필터뱅크(102)를 통과한 9번째 서브밴드 신호는 서로 인접하기는 하지만 그 인접경계 영역에서 앨리어싱이 발생한다.For example, the filter coefficients are designed such that 1 to 64 band signals filtered through the 64 band analysis filter bank 101 of FIG. 4 cancel each other's aliasing. However, the filter coefficients of the 32 band analysis filter bank 102 of FIG. 4 are different from those of the 64 band analysis filter bank 101, and the characteristics of aliasing that occur also differ. Therefore, although the 16th subband signal passing through the 64 band analysis filter bank 101 and the 9th subband signal passing through the 32 band analysis filter bank 102 are adjacent to each other, aliasing occurs in the adjacent boundary region. do.

본 발명에서는 상기와 같은 앨리어싱 발생이 방지되도록 필터 설계시에 각 필터계수를 미리 조정할 수 있다. 즉, 하나의 필터뱅크를 사용하는 경우 발생하는 서브대역 신호들간의 앨리어싱 뿐만 아니라, 서로 다른 필터뱅크를 사용하는 경우 발생하는 인접대역 신호들간의 앨리어싱이 상쇄되도록 필터설계 시 필터계수를 조정할 수 있다.In the present invention, each filter coefficient may be adjusted in advance at the time of filter design so that the above-mentioned aliasing is prevented. That is, the filter coefficient may be adjusted when designing a filter such that not only aliasing between subband signals generated when one filter bank is used, but also aliasing between adjacent band signals generated when different filter banks are used.

또는 도 5에 도시된 바와 같이, 64밴드 분석 필터뱅크, 32밴드 분석 필터뱅크, 8밴드 분석 필터뱅크, 4밴드 분석 필터뱅크는 모두 같은 필터뱅크를 사용하는 서브밴드 신호들 사이에서만 Perfect-Reconstruction이 가능하도록 필터계수를 설계한 후, 별도의 보상필터(105)를 추가적으로 구비하여 앨리어싱을 사후 제거할 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 5, the 64-band analysis filter bank, the 32-band analysis filter bank, the 8-band analysis filter bank, and the 4-band analysis filter bank all have Perfect-Reconstruction only between subband signals using the same filter bank. After designing the filter coefficient to be possible, an additional compensation filter 105 may be additionally removed to remove the aliasing.

보상필터(105)의 필터계수는 서로 다른 필터계수를 가지는 분석 필터뱅크의 형태에 종속적이며, 분석 필터뱅크의 필터계수가 복원하고자 하는 멀티채널 신호의 해상도에 따라 결정되면 그에 따라 결정된다. 보상필터(105)는 서로 다른 분석 필 터뱅크를 통과한 서브밴드 신호들의 인접대역 경계 신호의 앨리어싱을 상쇄하도록 설계된다.The filter coefficient of the compensation filter 105 depends on the type of the analysis filter bank having different filter coefficients, and the filter coefficient of the analysis filter bank is determined according to the resolution of the multichannel signal to be restored. The compensation filter 105 is designed to cancel the aliasing of adjacent band boundary signals of subband signals passing through different analysis filter banks.

한편, 필터계수가 다른 적어도 2개의 분석 필터뱅크를 사용함으로 발생하는 앨리어싱을 미연에 방지하도록 도 6에 도시된 바와 같이 4밴드 전처리 분석 필터뱅크(106)를 구비할 수 있다.On the other hand, a four-band preprocessing analysis filter bank 106 may be provided as shown in FIG. 6 to prevent aliasing caused by using at least two analysis filter banks having different filter coefficients.

즉, 4밴드 전처리 분석 필터뱅크(106)를 통과한 다운믹스 신호는 4개의 서브밴드 신호로 변환된다. 상기의 4밴드 서브밴스 신호들은 하나의 분석 필터뱅크를 통과한 신호들이므로 서브밴드 신호들의 인접대역 경계간에 발생하는 앨리어싱이 상쇄된다. In other words, the downmix signal passed through the four-band preprocessing analysis filterbank 106 is converted into four subband signals. Since the four-band sub-ban signals are signals passed through one analysis filter bank, aliasing occurring between adjacent band boundaries of the sub-band signals is canceled out.

이렇게 전처리된 다운믹스 신호들의 서브대역 신호들을 각각 16밴드, 8밴드, 2밴드 분석 필터뱅크(107~109)를 통해 필터링하면, 서로 다른 필터계수를 가지는 분석 필터뱅크를 사용함으로 인해 발생하던 앨리어싱이 방지된다.When the subband signals of the premixed downmix signals are filtered through 16-band, 8-band, and 2-band analysis filter banks 107 to 109, respectively, aliasing generated by using analysis filter banks having different filter coefficients is generated. Is prevented.

16밴드, 8밴드, 2밴드 분석 필터뱅크(107~109)는 전처리 분석 필터뱅크(106)를 통해 변환된 제1, 제2, 제3 서브밴드 신호를 각각 필터링하고, 써라운드 복호화부(200)는 제1 실시예에와 마찬가지로 변환된 서브밴드 신호들에 공간정보를 적용하여 멀티채널 신호로 업믹싱한다.The 16-band, 8-band, and 2-band analysis filter banks 107 to 109 filter the first, second, and third subband signals converted through the preprocessing analysis filter bank 106, and the surround decoding unit 200. ) Up-mixes the multi-channel signal by applying spatial information to the converted subband signals as in the first embodiment.

따라서, 다운믹스 신호 전체를 64밴드 분석 필터뱅크를 통해 필터링한 후, 필요에 따라 저주파대역 신호를 더 세밀화하고, 고주파대역 신호를 그룹화하던 기존 QMF 필터링 방식에 따라 데이터 연산량이 대폭 감소한다.Therefore, after filtering the entire downmix signal through a 64-band analysis filter bank, the data throughput is drastically reduced according to the conventional QMF filtering method in which the low frequency signal is further refined as needed and the high frequency signal is grouped.

도 7은 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화방법의 제4 실시예가 도 시된 도이다. 도시된 바와 같이, 4밴드 전처리 분석 필터뱅크(106)를 통해 다운믹스 신호(In1)를 1차 필터링하고, 16밴드, 8밴드, 2밴드 분석 필터뱅크(107~109)를 통해 2차 필터링한 후, 필요에 따라 저주파대역의 신호의 해상도를 더욱 증가시킬 수 있는 후처리 분석 필터뱅크(110,111)를 추가로 더 구비할 수 있다.7 illustrates a fourth embodiment of a method for decoding a multichannel audio signal according to the present invention. As shown, the first-order downmix signal In1 is filtered through the four-band preprocessing analysis filter bank 106, and the second-order filtering is performed through the 16-band, eight-band, and two-band analysis filter banks 107 to 109. Afterwards, a post-processing analysis filter bank (110, 111) may be further provided as necessary to further increase the resolution of the signal of the low frequency band.

즉, 16밴드 분석 필터뱅크(107)를 통과한 서브대역 신호를 다시 8밴드 후처리 분석 필터뱅크(110)를 통해 필터링함으로서 저주파대역의 서브밴드 신호들을 더 세분화된 주파수대역 신호들로 분할할 수 있다. 마찬가지로, 8밴드 분석 필터뱅크(108)를 통과한 서브대역 신호를 다시 4밴드 후처리 분석 필터뱅크(111)를 통해 필터링함으로서 더 세분화된 주파수대역 신호들로 분할할 수 있다.That is, the subband signals passing through the 16-band analysis filter bank 107 are further filtered through the 8-band post-processing analysis filter bank 110 to divide the low-band subband signals into more detailed frequency band signals. have. Likewise, the subband signal passing through the 8-band analysis filter bank 108 may be further divided into more detailed frequency band signals by filtering through the 4-band post-processing analysis filter bank 111.

써라운드 복호화부(200)는 이러한 서브밴드 신호들을 조합하여 주파수 전영역에 걸친 서브밴드 신호들을 배열하고, 공간정보를 이용하여 멀티채널 신호로 업믹싱한다.The surround decoding unit 200 combines the subband signals to arrange subband signals over the entire frequency domain and upmixes them into multichannel signals using spatial information.

이때 상기와 같은 다양한 서브밴드 신호들에 관한 정보, 즉 그 분할대역에 관한 정보나 그에 매칭되는 공간정보에 관한 정보는 다운믹스 신호의 헤더에 포함될 수 있다. 써라운드 복호화부(200)는 헤더에 담긴 정보를 바탕으로 서브밴드 신호들을 추출하는 한편, 공간정보와 매칭시켜 멀티채널 신호로 복원한다.In this case, information about the various subband signals as described above, that is, information about the divided band or spatial information corresponding thereto may be included in the header of the downmix signal. The surround decoder 200 extracts subband signals based on the information contained in the header, and matches the spatial information to restore the multiband signal.

한편, 상기와 같이 하나의 다운믹스 신호를 여러 필터뱅크를 통과시킬 경우 각 서브밴드 신호 변환에 소요되는 시간이 서로 다를 수 있다. 또한, 통상 저주파대역 서브밴드 신호들의 해상도를 확보하기 위해 저주파신호는 높은 해상도를 가지는 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링하게 된다. 따라서 연산량이 증가하고, 고주파 대역 신호 처리에 비해 많은 시간이 소요된다. 따라서, 서브대역 신호간 딜레이가 발생한다.Meanwhile, when one downmix signal is passed through several filter banks as described above, the time required for each subband signal conversion may be different. Also, in order to secure the resolution of low frequency subband signals, the low frequency signal is filtered through a QMF analysis filter bank having a high resolution. Therefore, the amount of calculation increases, which takes much time compared to the processing of the high frequency band signal. Thus, a delay between subband signals occurs.

이러한, 신호간 딜레이를 방지하기 위하여 필터계수의 길이를 zero-padding 등의 방법을 통해 동일하게 유지할 수 있다. 즉, 필터계수 길이 증가에 따른 연산량 증가를 방지하면서도 연산에 소요되는 시간이 비슷하도록 필터계수를 조정할 수 있다.In order to prevent the delay between the signals, the length of the filter coefficient can be kept the same through a method such as zero-padding. That is, it is possible to adjust the filter coefficient so that the time required for the calculation is similar while preventing the increase of the calculation amount due to the increase of the filter coefficient length.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, QMF 분석 필터뱅크부(100)로 신호가 입력되기 전에 다운믹스 신호에 딜레이를 줄 수 있다. 즉, QMF 분석 필터뱅크부(100)의 구조가 확정된 후 QMF 분석 필터뱅크부의 각 서브대역 신호변환에 걸리는 시간을 측정한 다음에 각 신호간 시간차만큼 딜레이를 줌으로서 서브대역 신호간의 딜레이를 보상할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 8, a delay may be applied to the downmix signal before the signal is input to the QMF analysis filter bank unit 100. That is, after the structure of the QMF analysis filter bank unit 100 is determined, the time taken for each subband signal conversion of the QMF analysis filter bank unit is measured, and then a delay is compensated for the delay between the subband signals by giving a delay by the time difference between each signal. can do.

통상, 저주파대역 서브밴드 신호 변환에 가장 많은 시간이 소요되는 바, 도시된 바와 같이, 64밴드 분석 필터뱅크(101)로 다운믹스 신호가 입력된 후, delay1 시간 후에 32밴드 분석 필터뱅크(102)로, delay2 시간 후에 8밴드 분석 필터뱅크(103)로, delay3 시간 후에 4밴드 분석 필터뱅크(104)로 다운믹스 신호를 입력한다. (단, delay1 < delay2 < delay3)In general, as it takes the most time to convert the low-band subband signal, as shown, after the downmix signal is input to the 64-band analysis filter bank 101, the 32-band analysis filter bank 102 after delay1 time The downmix signal is input to the 8-band analysis filter bank 103 after delay 2 hours and to the 4-band analysis filter bank 104 after delay 3 hours. (Where delay1 <delay2 <delay3)

도 9는 본 발명에 적용 가능한 딜레이 보상방법의 또 다른 실시예이다. 도시된 바와 같이, 필터링 전 신호에 딜레이를 주는 것이 아니라, 필터링이 완료된 서브밴드 신호들을 잠시 버퍼에 저장하는 형식으로 delay1, delay2, delay3에 해당하는 시간만큼 딜레이를 줄 수 있다. 9 is another embodiment of a delay compensation method applicable to the present invention. As shown in FIG. 1, the delayed signal may be delayed by a time corresponding to delay1, delay2, and delay3 in a form of temporarily storing the filtered subband signals in a buffer.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 서브밴드 신호가 QMF 합성 필터뱅크부(300)를 통과한 후 딜레이를 줌으로서 신호의 동기화를 꾀할 수 있다. 이러한 신호 동기화 즉, 딜레이 보상방법은 필요에 따라 어느 방법이든 조합하여 사용 가능하다.In addition, as shown in FIG. 10, after the subband signal passes through the QMF synthesis filter bank unit 300, a delay may be delayed to synchronize the signals. Such signal synchronization, that is, a delay compensation method, may be used in any combination as necessary.

도 11은 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화장치에서 멀티채널 신호 복원시 참조하는 공간정보 파라메터 인덱스 정보가 도시된 도이다. FIG. 11 is a diagram illustrating spatial information parameter index information referred to when reconstructing a multichannel signal in the multichannel audio signal decoding apparatus according to the present invention.

도시된 바와 같이 20개의 공간정보가 참조 가능하며, 서브밴드 신호가 모두 64개인 경우, 가장 저주파대역의 신호인 제1 서브밴드 신호는 복원 시 제1~제4 공간정보 파라메터를 참조하도록 설정되어 있다. 제2 서브밴드 신호는 복원 시 제5~제6 공간정보 파라메터를 참조한다. 제3 서브밴드 신호는 복원 시 제7~제8 공간정보 파라메터를 참조한다. 제4 서브밴드 신호는 복원 시 제9 공간정보 파라메터를 참조한다.As shown, when 20 spatial information can be referred to and all 64 subband signals are present, the first subband signal, which is the signal of the lowest frequency band, is set to refer to the first to fourth spatial information parameters upon restoration. . The second subband signal refers to the fifth to sixth spatial information parameters during restoration. The third subband signal refers to the seventh to eighth spatial information parameters during restoration. The fourth subband signal refers to the ninth spatial information parameter at the time of restoration.

써라운드 복호화부(200)는 상기 인덱스 정보를 바탕으로 각 서브밴드 복원에 필요한 매칭되는 공간정보를 추출하고 그로부터 멀티채널 신호를 복원한다. 만일, 하나의 서브밴드에 정확하게 매칭되는 공간정보 파라메터가 없을 경우 써라운드 복호화부는 인접대역 서브밴드 신호에 매칭되는 공간정보 파라메터를 참조하여 멀티채널 신호를 복원한다. 이때 인접대역 서브밴드 신호란 복원하고자 하는 서브밴드에 가장 가까운 주파수대역에 있는 신호를 의미한다. The surround decoder 200 extracts matching spatial information necessary for reconstructing each subband based on the index information and restores a multichannel signal therefrom. If there is no spatial information parameter exactly matched to one subband, the surround decoder reconstructs the multichannel signal with reference to the spatial information parameter matched to the adjacent band subband signal. In this case, the adjacent band subband signal means a signal in a frequency band closest to the subband to be restored.

도 12는 본 발명에 의한 멀티채널 신호 복호화장치의 구조가 도시된 도이다. 12 is a diagram showing the structure of a multi-channel signal decoding apparatus according to the present invention.

도시된 바와 같이, 입력되는 멀티채널 신호를 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 QMF 필터뱅크를 통해 필터링하는 QMF 분석 필터뱅크부(400), 필터링된 서브밴드 신호로부터 공간정보를 추출하고 다운믹스 신호로 다운믹싱하는 써라운드 부호화부(500), 다운믹스 신호를 시간영역 신호로 변환하는 QMF 합성 필터뱅크(600)로 구성된다. As shown, the QMF analysis filter bank 400 for filtering the input multi-channel signal through at least two QMF filter banks having different filter coefficients, extracts spatial information from the filtered subband signal and downmix signal And a QMF synthesis filter bank 600 for converting the downmix signal into a time domain signal.

써라운드 부호화부(500)는 다운믹스된 신호에 포함된 서브밴드 신호들이 어떻게 주파수대역에 걸쳐 분할되어 있는지, 또한 어떤 공간정보가 어떤 서브밴드 신호에 매칭되는지에 관한 정보를 헤더로 상기 다운믹스 신호에 포함할 수 있다. 멀티채널 오디오신호 복호화장치는 상기 포함된 정보를 바탕으로 멀티채널 오디오신호를 복원한다.The surround encoder 500 includes the downmix signal including information on how the subband signals included in the downmixed signal are divided over a frequency band and which spatial information matches which subband signal. It can be included in. The multichannel audio signal decoding apparatus restores the multichannel audio signal based on the included information.

한편, QMF 필터링에 사용 가능한 QMF 필터로는 real type과 complex type이 있을 수 있다. 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화장치 또는 부호화장치에서는 전체 주파수 영역에 대하여 comlex QMF 필터링을 수행하거나, 전체 주파수 영역에 대하여 real QMF 필터링을 수행하거나, 고주파 영역에 대하여는 real QMF 필터링을 수행하고 저주파 영역에 대하여는 real QMF 계수를 complex QMF 계수로 mapping하여 complex QMF 필터링을 수행할 수 있다.On the other hand, the QMF filter that can be used for QMF filtering may be a real type and a complex type. In the multi-channel audio signal decoding apparatus or encoding apparatus according to the present invention, comlex QMF filtering is performed on the entire frequency domain, real QMF filtering is performed on the entire frequency domain, real QMF filtering is performed on the high frequency region, and low frequency domain is performed. For, complex QMF filtering may be performed by mapping real QMF coefficients to complex QMF coefficients.

상술한 본 발명에 따른 멀티채널 오디오신호 복호화방법 및 부호화방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 상기한 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티 미디어 데이터도 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 사용자 추적 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상술한 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림은 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되거나, 유/무선 통신망을 이용해 전송될 수 있다.The above-described multi-channel audio signal decoding method and encoding method according to the present invention can be stored in a computer-readable recording medium produced as a program for execution on a computer, and has a data structure according to the present invention. The data may also be stored in a computer-readable recording medium. The computer readable recording medium includes all kinds of storage devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the user tracking method can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs. In addition, the bitstream generated by the above-described encoding method may be stored in the computer-readable recording medium or transmitted using a wired / wireless communication network.

상술한 본 발명에 따른 멀티채널 오디오신호 복호화장치 및 부호화장치는 이동 통신 단말기, PMP(Portable Multimedia Player)와 같은 멀티미디어 플레이어, PDA(Personal Digital Assistants) 등의 재생 장치에 구비될 수 있다. 또한, 상술한 멀티미디어 파일 실행장치는 하드웨어적으로 구현되어 재생 장치 등에 포함되거나, 상술한 바와 같이 소프트웨어적으로 재생 장치에 구현될 수도 있다.The multi-channel audio signal decoding apparatus and encoding apparatus according to the present invention described above may be provided in a mobile communication terminal, a multimedia player such as a portable multimedia player (PMP), and a playback apparatus such as a personal digital assistant (PDA). In addition, the above-described multimedia file execution apparatus may be implemented in hardware and included in a playback apparatus, or may be implemented in a software playback apparatus as described above.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

도 1은 QMF 필터뱅크를 통해 필터링된 신호 구조가 도시된 도,1 is a diagram illustrating a signal structure filtered through a QMF filter bank;

도 2는 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화방법의 순서가 도시된 도,2 is a flowchart illustrating a method of decoding a multichannel audio signal according to the present invention;

도 3은 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화장치의 구조가 도시된 도,3 is a diagram showing the structure of a multi-channel audio signal decoding apparatus according to the present invention;

도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화장치의 QMF 합성 필터뱅크부의 제1 내지 제4의 실시예의 구조가 도시된 도,4 to 7 illustrate structures of the first to fourth embodiments of the QMF synthesis filter bank unit of the multi-channel audio signal decoding apparatus according to the present invention.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화장치에서 발생하는 딜레이를 보상하기 위한 제1 내지 제3의 실시예의 구조가 도시된 도,8 to 10 are views showing the structure of the first to third embodiments for compensating for the delay occurring in the multi-channel audio signal decoding apparatus according to the present invention;

도 11은 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 복호화방법에서 참조하는 공간정보와 그에 매칭되는 서브대역 신호의 인덱싱 관계가 도시된 그래프, 및11 is a graph illustrating an indexing relationship between spatial information referred to in the multi-channel audio signal decoding method and subband signals matched thereto according to the present invention;

도 12는 본 발명에 의한 멀티채널 오디오신호 부호화장치의 구조가 도시된 도이다.12 is a diagram showing the structure of a multi-channel audio signal encoding apparatus according to the present invention.

Claims (25)

다운믹스 신호의 주파수축상 신호를 대역별로 분할하고, 상기 다운믹스 신호를 상기 분할된 주파수 대역별로 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 분석 필터뱅크를 통해 QMF 도메인으로 변환하는 단계;Dividing a frequency-axis signal of a downmix signal by band and converting the downmix signal into a QMF domain through at least two analysis filter banks having different filter coefficients by the divided frequency bands; 상기 변환된 서브밴드 신호들을 공간 정보를 이용해 멀티채널 신호로 업믹싱하는 단계; 및Upmixing the transformed subband signals into multichannel signals using spatial information; And 상기 업믹싱된 멀티채널 신호를 시간 도메인으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화방법.And converting the upmixed multichannel signal into a time domain. 제 1 항에 있어서The method of claim 1 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 다운믹스 신호를 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링 하기 전에, 상기 다운믹스 신호가 서브대역 신호들로 분할되도록 상기 다운믹스 신호를 전주파수 대역에 걸쳐 QMF 필터링하는 전처리 과정을 더 포함하며,The QMF domain transforming step performs QMF filtering of the downmix signal over the entire frequency band such that the downmix signal is divided into subband signals before the downmix signal is filtered through the at least two QMF analysis filterbanks. Further includes a pretreatment process, 상기 전처리된 다운믹스 신호는 그 서브밴드 주파수 대역별로 상기 적어도 2개의 QMF 필터뱅크를 이용해 필터링되는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화방법. And said preprocessed downmix signal is filtered using said at least two QMF filter banks for each subband frequency band. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 다운믹스 신호를 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링 한 후에, 상기 변환된 서브밴드 신호들 신호 중 저주파대역의 신호의 해상도가 증가되도록 상기 저주파대역의 서브밴드 신호를 QMF 필터링하는 후처리 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화방법.In the QMF domain conversion step, after filtering the downmix signal through the at least two QMF analysis filter banks, the low-band subband signal such that the resolution of the low-frequency band signal among the converted subband signals is increased. The multi-channel audio signal decoding method further comprising a post-processing step of QMF filtering. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 업믹싱 단계는 상기 서브대역 신호들을 매칭되는 공간 정보를 이용하여 멀티채널 신호로 업믹싱하고, 매칭되는 공간 정보가 없는 경우 인접하는 서브대역 신호에 매칭되는 공간 정보를 이용하여 멀티채널 신호로 업믹싱하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화방법. In the upmixing step, the subband signals are upmixed into a multichannel signal using matching spatial information, and if there is no matching spatial information, the upmixing is performed into a multichannel signal using spatial information matching an adjacent subband signal. A multi-channel audio signal decoding method characterized by mixing. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링된 결과 발생한 서브대역 신호들의 인접대역간 앨리어싱을 보상하는 보상필터링을 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화방법.The QMF domain converting step may further include performing compensation filtering to compensate for inter-band aliasing of subband signals generated as a result of filtering through the at least two QMF analysis filter banks. Way. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크의 계수길 이가 동일하도록 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화방법.The step of converting the QMF domain further comprises setting the coefficient lengths of the at least two QMF analysis filter banks to be the same. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 다운믹스 신호가 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통과하는 경우 발생하는 각 서브대역 신호간 딜레이가 보정되도록 상기 다운믹스 신호를 필터링 전 상기 딜레이 시간만큼 시프트시킨 후 각 QMF 분석 필터뱅크를 이용하여 필터링하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화방법. The QMF domain converting step shifts the downmix signal by the delay time before filtering so that a delay between each subband signal generated when the downmix signal passes through the at least two QMF analysis filter banks is corrected. Multi-channel audio signal decoding method characterized in that the filter using the analysis filter bank. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 다운믹스 신호가 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통과하는 경우 발생하는 각 서브대역 신호간 딜레이가 보정되도록 상기 변환된 서브밴드 신호들을 가장 큰 딜레이가 발생한 서브대역 신호에 맞춰 동기화하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화방법.The QMF domain converting step includes converting the converted subband signals to subband signals having the largest delay so that delays between the respective subband signals generated when the downmix signal passes through the at least two QMF analysis filter banks are corrected. The multi-channel audio signal decoding method further comprising the step of synchronizing. 멀티채널 신호의 주파수축상 신호를 대역별로 분할하고, 상기 멀티채널 신호를 상기 분할된 주파수 대역별로 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 분석 필터뱅크를 통해 QMF 도메인으로 변환하는 단계;Dividing the frequency-axis signal of the multi-channel signal for each band and converting the multi-channel signal to the QMF domain through at least two analysis filter banks having different filter coefficients for each of the divided frequency bands; 상기 변환된 서브밴드 신호들에서 공간 정보를 추출하고 상기 변환된 서브대역 신호들을 다운믹스 신호로 다운믹싱하는 단계; 및Extracting spatial information from the transformed subband signals and downmixing the transformed subband signals into a downmix signal; And 상기 다운믹싱된 다운믹스 신호를 시간 도메인으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화방법.And converting the downmixed downmix signal into a time domain. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 멀티채널 신호를 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링 하기 전에, 상기 멀티채널 신호가 서브대역 신호들로 분할되도록 상기 멀티채널 신호를 전주파수 대역에 걸쳐 QMF 필터링하는 전처리 과정을 더 포함하며,The QMF domain conversion step includes QMF filtering the multichannel signal over the entire frequency band such that the multichannel signal is divided into subband signals before filtering the multichannel signal through the at least two QMF analysis filterbanks. Further includes a pretreatment process, 상기 전처리된 서브밴드 신호들은 그 서브주파수 대역별로 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 이용해 필터링되는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화방법. And the preprocessed subband signals are filtered using the at least two QMF analysis filter banks for each subfrequency band. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 멀티채널 신호를 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링 한 후에, 상기 변환된 서브밴드 신호들 중 저주파대역의 신호의 해상도가 증가되도록 저주파대역의 서브밴드 신호를 QMF 필터링하는 후처리 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화방법.In the QMF domain conversion, the multi-channel signal is filtered through the at least two QMF analysis filter banks, and then the QMF subband signal of the low frequency band is increased so that the resolution of the low frequency band of the converted subband signals is increased. And a post-processing step of filtering. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 다운믹싱 단계는 상기 분할된 서브대역 신호에 관한 정보와 그에 매칭되는 공간 정보에 관한 정보를 상기 다운믹스 신호에 추가하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화방법. And the downmixing step adds information on the divided subband signal and information on spatial information corresponding thereto to the downmix signal. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링된 결과 발생한 서브대역 신호들의 인접대역간 앨리어싱을 보상하는 보상필터링을 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화방법.The QMF domain conversion step may further include performing compensation filtering to compensate for inter-band aliasing of subband signals generated as a result of filtering through the at least two QMF analysis filter banks. Way. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크의 계수길이가 동일하도록 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화방법.The converting the QMF domain may further include setting the coefficient lengths of the at least two QMF analysis filter banks to be the same. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 멀티채널 신호가 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통과하는 경우 발생하는 각 서브대역 신호간 딜레이가 보정되도록 상기 멀티채널 신호를 필터링 전 상기 딜레이 시간만큼 시프트시킨 후 각 QMF 분석 필터뱅크를 이용하여 필터링하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화방법. In the QMF domain conversion, each QMF is shifted by the delay time before filtering so that the delay between each subband signal generated when the multichannel signal passes the at least two QMF analysis filter banks is corrected. A multi-channel audio signal encoding method comprising filtering using an analysis filter bank. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 QMF 도메인 변환단계는 상기 멀티채널 신호가 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통과하는 경우 발생하는 각 서브대역 신호간 딜레이가 보정되도록 상기 변환된 서브밴드 신호들을 가장 큰 딜레이가 발생한 서브대역 신호에 맞춰 동기화하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화방법.The QMF domain conversion step includes converting the subband signals to a subband signal having the largest delay so that delays between the subband signals generated when the multichannel signal passes through the at least two QMF analysis filter banks are compensated. The multi-channel audio signal encoding method further comprising the step of synchronizing. 다운믹스 신호의 주파수축상 신호를 대역별로 분할하고, 상기 다운믹스 신호를 상기 분할된 주파수 대역별로 각각 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링하여 QMF 도메인으로 변환하는 QMF 분석 필터뱅크부;QMF analysis filter for dividing the frequency axis signal of the downmix signal by band, and filtering the downmix signal through at least two QMF analysis filter banks having different filter coefficients for each of the divided frequency bands and converting them into the QMF domain. Bank portion; 상기 변환된 서브밴드 신호들을 공간 정보를 이용해 멀티채널 신호로 업믹싱하는 써라운드 복호화부; 및A surround decoder which upmixes the converted subband signals into multichannel signals using spatial information; And 상기 업믹싱된 멀티채널 신호를 시간 도메인으로 변환하는 QMF 합성 필터뱅크부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화장치. And a QMF synthesis filter bank for converting the upmixed multichannel signal into a time domain. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 QMF 분석 필터뱅크부는 상기 다운믹스 신호가 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링 되기 전에, 상기 다운믹스 신호를 전주파수 대역에 걸쳐 QMF 필터링하는 전처리 분석 필터뱅크를 더 포함하며,The QMF analysis filter bank unit further includes a preprocessing analysis filter bank for QMF filtering the downmix signal over the entire frequency band before the downmix signal is filtered through the at least two QMF analysis filter banks. 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크는 상기 전처리된 서브밴드 신호들을 그 주파수 대역별로 각각 필터링하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화장치.And the at least two QMF analysis filter banks respectively filter the preprocessed subband signals by their frequency bands. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 QMF 분석 필터뱅크부는 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 변환된 서브밴드 신호들 중 저주파대역의 신호의 해상도가 증가하도록 저주파대역의 서브밴드 신호를 QMF 필터링하는 후처리 분석 필터뱅크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화장치.The QMF analysis filter bank unit further includes a post-processing analysis filter bank for QMF filtering the low-band subband signal among the subband signals converted through the at least two QMF analysis filter banks to increase the resolution of the low-band signal. Multi-channel audio signal decoding apparatus characterized in that. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크들은 상기 변환된 서브밴드 신호들의 인접대역간 발생하는 앨리어싱이 상쇄되도록 필터계수가 설정된 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 복호화장치.And the at least two QMF analysis filter banks have filter coefficients set to cancel aliasing between adjacent bands of the converted subband signals. 멀티채널 신호의 주파수축상 신호를 대역별로 분할하고, 상기 멀티채널 신호를 상기 분할된 주파수 대역별로 각각 서로 다른 필터계수를 가지는 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링하여 QMF 도메인으로 변환하는 QMF 분석 필터뱅크부;QMF analysis filter for dividing the frequency-axis signal of the multi-channel signal by band, filtering the multi-channel signal through at least two QMF analysis filter banks having different filter coefficients for each of the divided frequency bands, and converting the multi-channel signal into a QMF domain. Bank portion; 상기 변환된 서브밴드 신호들에서 공간 정보를 추출하고 상기 변환된 서브대역 신호들을 다운믹스 신호로 다운믹싱하는 써라운드 부호화부; 및A surround encoder extracting spatial information from the transformed subband signals and downmixing the transformed subband signals into a downmix signal; And 상기 다운믹싱된 다운믹스 신호를 시간 도메인으로 변환하는 QMF 합성 필터뱅크부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화장치. And a QMF synthesis filter bank for converting the downmixed downmix signal into a time domain. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 QMF 분석 필터뱅크부는 상기 멀티채널 신호가 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 필터링 되기 전에, 상기 멀티채널 신호를 전주파수 대역에 걸쳐 QMF 필터링하는 전처리 분석 필터뱅크를 더 포함하며,The QMF analysis filter bank unit further includes a preprocessing analysis filter bank for QMF filtering the multi-channel signal over the entire frequency band before the multi-channel signal is filtered through the at least two QMF analysis filter banks. 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크는 상기 전처리된 서브밴드 신호들을 그 주파수 대역별로 각각 필터링하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화장치.And the at least two QMF analysis filter banks filter the preprocessed subband signals by their frequency bands, respectively. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 QMF 분석 필터뱅크부는 상기 적어도 2개의 QMF 분석 필터뱅크를 통해 변환된 서브밴드 신호들 중 저주파대역의 신호의 해상도가 증가하도록 상기 저주파대역의 서브밴드 신호를 QMF 필터링하는 후처리 분석 필터뱅크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 오디오신호 부호화장치.The QMF analysis filter bank further includes a post-processing analysis filter bank for QMF filtering the low-band subband signal to increase the resolution of the low-band signal among the subband signals converted through the at least two QMF analysis filter banks. Multi-channel audio signal encoding apparatus comprising a. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method of any one of claims 1 to 16 on a computer. 제 17 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 기재된 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 미디어 방송 장치.A multimedia broadcasting apparatus comprising the apparatus according to any one of claims 17 to 23.
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