KR20080085831A

KR20080085831A - 신호 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20080085831A
Application number: KR1020087013210A
Authority: KR
Inventors: 오현오
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-09-24
Also published as: EP1943648A1; US20080292028A1; WO2007052942A1; JP2009514034A; KR20070046752A; EP1943648A4; CN101300633A

Abstract

본 발명에 의한 신호 처리 방법 및 장치가 개시된다. 이 방법은, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보와 패턴 정보에 대응하여 생성된 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 단계 및 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 데이터를 획득하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 효율적인 데이터 코딩이 가능하다.

Description

신호 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SIGNAL PROCESSING AND ENCODING AND DECODING METHOD, AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 상세하게는 신호의 압축 및 신호의 복원을 위한 코딩 방법과 그를 위한 장치에 관한 것이다.

지금까지 신호 압축과 복원에 관한 많은 기술들이 소개되었으며, 일반적으로 해당 기술들의 적용 대상은 오디오와 비디오를 포함한 다양한 데이터이다. 또한, 신호 압축이나 복원 기술들은 압축률은 높으면서도 화질이나 음질은 보다 좋아지도록 하는 방향으로 발전하고 있다. 또한, 다양한 통신 환경에 적응하기 위해서 그 동안 전송 효율을 높이려는 많은 노력이 있어 왔었다.

그러나 전송 효율을 효과적으로 더 높일 수 있는 여지가 있다는 것이 중론이다. 따라서 신호에 대한 새로운 처리 방안의 개발을 통해 복잡한 통신 환경하에서도 신호의 전송 효율을 극대화시킬 있는 구체적인 연구가 요구되고 있는 실정이다.

기술적 과제

본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 신호의 전송 효율을 최적화하는 신호 처리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 효율적인 데이터 코딩 방법과 그를 위한 장치를 제공하는 데 있다.

기술적 해결방법

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 신호 처리 방법은, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보와 상기 패턴 정보에 대응하여 생성된 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 단계; 및 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 상기 데이터를 획득하는 단계를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다른 신호 처리 방법은, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 상응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 단계; 및 상기 패턴 정보와 상기 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 단계를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 신호 처리 장치는, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보와 상기 패턴 정보에 대응하여 생성된 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 정보 획득부; 및 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 상기 데이터를 획득하는 데이터 획득부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 신호 처리 방법은, 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 단계; 및 상기 식별 정보에 따른 상기 데이터 코딩 방식으로, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 상기 데이터를 획득하는 단계를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다른 신호 처리 장치는, 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 정보 획득부; 및 상기 식별 정보에 따른 상기 데이터 코딩 방식으로, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 상기 데이터를 획득하는 데이터 획득부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 신호 처리 방법은, 미리 설정된 조건에 따라 결정된 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 단계; 및 상기 식별 정보, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 단계를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 신호 처리 장치는, 미리 설정된 조건에 따라 결정된 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 정보 생성부; 및 상기 식별 정보, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 정보 출력부를 구비하는 것이 바람직하다.

유리한 효과

본 발명에 의한 신호 처리 방법 및 장치를 통해 효율적인 데이터 코딩이 가능하다. 이를 통해 전송 효율이 높은 데이터 압축 복원이 가능해 진다. 부연하면, 원 신호를 부호화할 때보다 적은 비트 수로 무손실 부호화가 가능하며, 특히 템플릿 기반 코딩에 의해 보다 높은 압축 효율을 위해 패턴 레지듀얼 정보를 손실 부호화할 수도 있다. 게다가, 연산량을 그다지 증가시키지 않으면서도 압축 효율을 높일 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 시스템을 도시한 것이다.

도 3 내지 도 5는 템플릿 기반 코딩의 이해를 돕기 위한 예시적인 도면들이다.

도 6은 템플릿 기반 코딩에 의해 신호를 압축하는 데이터 인코딩부의 본 발명에 의한 실시예의 블럭도이다.

도 7은 템플릿 기반 코딩에 의해 압축된 신호를 복원하는 제1 또는 제2 디코딩부의 본 발명에 의한 실시예의 블럭도이다.

도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 오디오 압축 및 복원을 위한 신호 처리 장치의 블럭도이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술 적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

관련하여, 본 발명에서 사용하는 "코딩(coding)"의 의미는, 인코딩 과정 및 디코딩 과정을 포함한다. 단, 특정의 코딩 과정은 인코딩 과정 또는 디코딩 과정의 어느 한 과정에만 적용될 수 있음은 자명하고, 이는 해당 설명부분에서 구분되어 설명될 것이다.

[본 발명의 전체 개요]

일반적으로 신호를 코딩하는 방법은 데이터 코딩(data coding)과 엔트로피(entropy coding) 코딩으로 양분될 수 있다. 여기서, 데이터 코딩과 엔트로피 코딩은 상호 연관성을 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 데이터 코딩을 적용한 구체적인 예로서, 공간정보를 가지는 오디오 코딩(예를 들어, "ISO/IEC 23003, MPEG Surround")() 방법을 예를 들어 설명할 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 시스템을 도시한 것이다. 도 1은 인코딩 장치(1)를 도 2는 디코딩 장치(2)를 각각 도시한 것이다.

도 1에 도시된 인코딩 장치(1)는 데이터 그룹핑부(100, Data grouping part), 데이터 인코더(200, Data encoder), 엔트로피 인코딩부(300, entropy encoding part) 및 비트스트림 다중화부(400, bitstream multiplexing part) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성된다. 여기서, 본 발명을 이용한 특정 시스템에서 데이터 그룹핑부(100) 및/또는 엔트로피 인코딩부(300)가 사용되지 않는 경우에는, 데이터 그룹핑부(100) 및/또는 엔트로피 인코딩부(300)를 제외하고 인코딩 장치(1)를 구성할 수 있음은 자명하다.

데이터 그룹핑부(100)는 입력단자 IN1을 통해 받은 데이터를 일정 단위로 묶어 데이터 처리의 효율을 도모한다. 본 발명에 의하면, 도 1에 도시된 바와 달리, 데이터 그룹핑부(100)는 데이터 코딩 방식에 따라 데이터 인코더(200)에 내장될 수도 있다. 예를 들면, 데이터 그룹핑부(100)는 제1 및 제2 데이터 인코딩부들(210 및 220) 중 적어도 하나에 포함될 수도 있다. 또한, 데이터 그룹핑부(100)는 데이터 처리의 효율을 위해 데이터 중 일부를 적어도 하나 이상의 그룹으로 구분하고, 구분된 각 그룹별 데이터가 데이터 인코더(200)에서 인코딩될 수도 있다. 이하, 데이터 그룹핑부(100)를 통해 특정의 그룹핑 방식이 적용된 최종의 그룹을 '데이터 그룹'이라 하고, 데이터 그룹들 중에서 현재의 코딩을 위해 관심의 대상이 되는 그룹을 '대상 그룹(object group)'이라 정의한다. 이 때, 그룹핑되어 특정의 의미를 가지는 데이터는 오디오 신호의 복원에 사용되는 '파라미터(parameter)'가 될 수 있다.

데이터 그룹핑부(100)는 다양한 방식으로 데이터를 그룹핑한다. 예를 들면, 데이터 그룹핑 방식으로서 인터리브(interleave) 방식, 벡터 방식 또는 행렬 방식을 이용할 수 있다.

다음은 데이터 그룹핑부(100)가 복수 개의 데이터를 그룹핑하는 방법에 대한 일실시예를 설명한 것이다. 데이터 그룹핑부(100)는 복수 개의 데이터를 인터리브하여 그룹핑한다. 예를 들어, 복수 개의 데이터로서 7, 6, 2, 8, 9, 10, 11, 16, 5, 4.... 등이 있다고 하자. 이 때, 두 개의 데이터씩 인터리브할 경우, 7, 8, 11, 4..를 그룹핑하고, 6, 9, 16,...을 그룹핑하고, 2, 10, 5,...를 그룹핑한다. 또한, 복수 개의 데이터를 행 또는 렬의 개수가 1인 행렬 즉, 그의 차수가 1xa 또는 ax1인 행렬로 그룹핑할 수 있다. 예를 들어, 행렬의 길이(a)가 5일 경우, 상기 데이터들은 [7 6 2 8 9]와 [10 11 16 5 4]로 그룹핑될 수 있다. 또한, 복수 개의 데이터는 다음 수학식 1과 같은 행렬의 형태로 그룹핑될 수도 있다.

수학식 1

도 1에 도시된 데이터 인코더(200)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 데이터 인코더(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 직렬로 배열된 제1 데이터 인코딩부(210, First data encoding part) 및 제2 데이터 인코딩부(220, Second data encoding part)로 구성될 수도 있다. 또는, 데이터 인코더(200)는 도 1에 도시된 바와 달리 제1 및 제2 데이터 인코딩부들(210 및 220) 중 적어도 하나만으로 구성될 수도 있고, 병렬로 배열된 제1 및 제2 데이터 인코딩부들(210 및 220)로 구성될 수도 있다. 게다가, 데이터 인코더(200)는 3개 이상의 데이터 인코딩부들로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 인코더(200)에 의해 인코딩된 데이터는 엔트 로피 인코딩부(300)에 의해 가변 길이 부호(variable length code)화가 수행된다.

데이터 인코더(200)는 데이터를 해당 인코딩 방식에 따라 부호화한다. 예를 들어, 데이터 인코더(200)는 패턴 기반 코딩(Pattern based coding) 방식을 사용하여 데이터를 부호화할 수 있다.

제1 데이터 인코딩부(210)는 패턴 기반 코딩 방식을 사용하여 데이터를 코딩하고, 제2 데이터 인코딩부(220)는 상기 패턴 기반 코딩 방식을 포함하는 여러 인코딩 방식들 중 적어도 어느 하나를 수행하여 데이터를 코딩할 수 있다. 상기 제2 데이터 인코딩부(220)가 수행하는 인코딩 방식으로는 종래의 비디오, 오디오 코딩 방식 등 여러 인코딩 방식이 제한 없이 사용 가능하다.

제1 데이터 인코딩부(210)는 데이터 그룹핑부(100)에서 그룹핑된 데이터를 부호화할 수도 있고, 입력단자 IN1을 통해 들어온 그룹핑되지 않은 데이터를 부호화할 수도 있다. 이와 비슷하게, 제2 데이터 인코딩부(220)는 제1 데이터 인코딩부(210)에서 부호화된 데이터를 다시 부호화할 수도 있고, 입력단자 IN1을 통해 들어온 그룹핑되지 않은 데이터를 부호화할 수도 있고, 데이터 그룹핑부(100)에서 그룹핑된 데이터를 부호화할 수도 있다.

엔트로피 인코딩부(300)는 엔트로피 테이블(미도시)을 참조하여 데이터의 통계적 특성에 따라 가변 길이 부호화를 수행할 수 있다. 일반적으로, 엔트로피 인코딩부(300)는 특정 데이터의 발생 확률을 통계적 방식으로 처리한다. 예를 들어, 확률적으로 발생 빈도가 높은 데이터에 대해서는 적은 비트를 할당하고, 확률적으로 발생 빈도가 낮은 데이터에는 많은 비트를 할당함으로써, 전체적으로 전송 효율을 높이는 기능을 수행하게 된다.

또한, 비트스트림 다중화부(400)는 제1 또는 제2 데이터 인코딩부(210 또는 220) 또는 엔트로피 인코딩부(300)에서 코딩된 데이터를 전송 규격에 맞게 배열 및/또는 변환하여 비트스트림 형태로 출력단자 OUT1을 통해 전송할 수 있다. 단, 본 발명을 이용한 특정 시스템에서 비트스트림 다중화부(400)가 사용되지 않는 경우에는, 비트스트림 다중화부(400)를 제외하고 시스템을 구성할 수 있음은 자명하다.

도 2에 도시된 디코딩 장치(2)는 비트스트림 역다중화부(600, bitstream demultiplexing part), 엔트로피 디코딩부(700, entropy decoding part), 데이터 디코더(800) 및 데이터 복원부(900, Data reconstructing part) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성된다. 여기서, 비트스트림 역다중화부(600)는 입력 비트스트림을 입력단자 IN2를 통해 수신하고, 수신된 비트스트림내에 포함된 다양한 정보를 기 결정된 포맷에 따라 해석하고 분류한다. 엔트로피 디코딩부(700, entropy decoding part)는 엔트로피 테이블(미도시)을 이용하여 엔트로피 인코딩 이전의 데이터로 복원한다. 관련하여, 엔트로피 테이블은 인코딩 장치(1)내의 엔트로피 데이블과 동일한 테이블로 구성되어 짐은 자명하다.

데이터 디코더(800)는 제1 데이터 디코딩부(810, first data decoding part) 및 제2 데이터 디코딩부(820, second data decoding part)로 구성된다. 여기서, 도 1에 도시된 인코딩 장치(1)에서 데이터 그룹핑부(100) 및/또는 엔트로피 인코딩부(300)가 사용되지 않는 경우에는, 엔트로피 디코딩부(700) 및/또는 데이터 복원부(900)를 제외하고 디코딩 장치(2)를 구성할 수 있음은 자명하다. 즉, 디코딩 장치 (2)는 전술한 인코딩 장치(1)에 대응하여 구성되어진다.

또한, 제1 데이터 디코딩부(810) 및 제2 데이터 디코딩부(820, Second data decoding part)는 전술한 제2 데이터 인코딩부(220) 및 제1 데이터 인코딩부(210)에 각각 대응하는 디코딩 과정을 수행한다. 또한, 데이터 디코더(800)는 도 1에 도시된 데이터 인코더(200)의 구성 형태에 대응하는 구성 형태를 갖는다. 즉, 데이터 인코더(200)가 제1 및 제2 데이터 인코딩부(210 및 220) 중 하나만으로 구성될 경우, 데이터 디코더(800)는 제2 및 제1 데이터 디코딩부(820 및 810) 중 하나만으로 구성된다. 또한, 데이터 인코더(200)가 병렬로 배열된 제1 및 제2 데이터 인코딩부들(210 및 220)로 구성될 경우, 데이터 디코더(800)는 병렬로 배열된 제1 및 제2 데이터 디코딩부들(810 및 820)로 구성될 수 있다.

또한, 데이터 복원부(900)는 제1 및 제2 데이터 디코딩부들(810 및 820)을 통해 디코딩된 데이터를 복원한다.

본 발명은 데이터 코딩의 효율적 수행을 위해 적어도 2개 이상의 코딩 방식을 혼용하여 사용할 수 있고, 코딩 방식 상호 간의 관련성을 이용하여 효율적인 코딩 방식을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 데이터 코딩을 효율적으로 수행하기 위해 다양한 방식으로 데이터를 그룹핑한다.

관련하여, 본 발명의 기술적 사상을 이용하여 다양한 시스템에 적용시, 전술한 도 1 및 도 2에 도시된 구성요소들 외에도, 다양한 부가적 구성이 필요함은 자명하다. 예를 들어, 데이터의 양자화(quantization)를 수행하거나 또는 제어부(controller)(미도시)를 통해 전술한 과정의 제어가 필요할 수도 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 데이터의 패턴 정보를 이용하여 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 패턴 기반 코딩 방법에 대한 실시예를 설명하기로 한다.

패턴 기반 코딩은 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 기반하여 데이터를 코딩하는 방식으로, 복수 개의 데이터를 그의 패턴에 적합한 방식으로 코딩하여 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼(residual) 정보를 코딩의 결과물로서 생성한다. 상기 패턴 정보는 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응되는 정보를 의미하며, 예를 들어 상기 패턴 자체이거나 상기 패턴을 식별하기 위한 인덱스 등의 식별 정보일 수 있다. 또한 상기 패턴 레지듀얼 정보는 복수 개의 데이터들의 부호화 오차에 대한 정보를 의미하는 것으로, 상기 패턴 정보와 상기 복수 개의 데이터들 간의 오차 정보 또는 차분 정보를 지칭한다.

템플릿 기반 코딩을 적용할 때 패턴을 식별시키는 인자가 될 수도 있다. 이와 같이, 패턴 기반 코딩의 대상이 되는 데이터가 형성하는 패턴에 따라 패턴 정보는 기준이 되는 값만을 갖는 1차원 형태를 취할 수도 있고, 인덱스(index)와 이득을 갖는 2차원 형태를 취할 수도 있다.

상기 패턴 정보는 코딩될 데이터의 패턴에 따라 계산될 수 있으며, 또는 코딩될 데이터에 관계없이 템플릿으로 미리 설정되어 있을 수도 있다.

패턴 기반 코딩의 대상이 되는 복수 개의 데이터를 데이터 그룹핑부(100)에서 어떻게 그룹핑할 것인가는 그 데이터가 형성하는 패턴에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 분산이 적은 패턴을 보이는 복수 개의 데이터를 그룹핑하거나, 템플릿 패턴에 매칭되는 패턴을 보이는 데이터 세트를 그룹핑한다. 부연하면, 도 1에 도시된 제1 데이터 인코딩부(210)가 패턴 기반 코딩 방식으로 부호화를 수행할 경우, 데이터 그룹핑부(100)는 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴별로 데이터를 그룹핑하고, 그룹에 포함되는 데이터가 제1 데이터 인코딩부(210)에 의해 인코딩될 수 있다.

본 발명의 신호 처리 방법은, 우선 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보와 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 획득한다. 다음, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여, 데이터를 획득한다. 또한, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보의 일부 또는 전부 중 적어도 하나를 디코딩하는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 신호 처리 장치는, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보와 패턴 정보에 대응하여 생성된 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 정보 획득부 및 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 데이터를 획득하는 데이터 획득부를 포함한다. 정보 획득부 및 데이터 획득부는 데이터 디코더(800)에 포함될 수 있다. 이 때, 신호 처리 장치는 패턴 레지듀얼 정보를 디코딩하는 레지듀얼 디코더를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 다른 신호 처리 방법은, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 패턴 정보에 상응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성하고, 생성된 패턴 정보와 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 과정을 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 다른 신호 처리 장치는, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 정보 생성부 및 패턴 정보와 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 정보 출력부를 포 함한다. 정보 생성부 및 정보 출력부는 데이터 인코더(200)에 포함된다.

본 발명에 의한 또 다른 신호 처리 방법은, 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 획득하고, 식별 정보에 따른 데이터 코딩 방식으로, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 데이터를 획득하는 과정을 포함한다. 이 때, 데이터 코딩 방식은 코딩의 대상이 되는 복수 개의 데이터의 개수에 따라 결정된다. 또한, 데이터 코딩 방식은 코딩의 대상이 되는 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 따라 결정된다.

본 발명에 의한 또 다른 신호 처리 장치는, 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 정보 획득부 및 식별 정보에 따른 데이터 코딩 방식으로, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 데이터를 획득하는 데이터 획득부를 포함한다. 여기서, 정보 획득부와 데이터 획득부는 데이터 디코딩(800)에 포함된다.

본 발명에 의한 또 다른 신호 처리 방법은 미리 설정된 조건에 따라 결정된 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 생성하고, 식별 정보, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 과정을 포함한다. 여기서, 미리 설정된 조건은 복수 개의 데이터의 개수가 될 수도 있고, 복수 개의 데이터에 의해 형성되는 패턴이 될 수도 있다.

본 발명에 의한 또 다른 신호 처리 장치는, 미리 설정된 조건에 따라 결정된 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 정보 생성부 및 식별 정보, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 정 보 출력부를 포함한다. 여기서, 정보 획득부와 데이터 획득부는 데이터 인코딩(200)에 포함된다.

본 발명의 패턴 기반 코딩은 별도의 패턴 정보를 선정하여 이를 비트스트림상에 포함시켜야 된다는 면에서 다른 부호화 방식에 대비하여 전송 효율이 낮아질 수 있다. 따라서, 패턴 기반 코딩으로 데이터를 코딩했을 때의 부호화 효율이 패턴 기반 코딩을 사용하지 않을 때의 부호화 효율보다 큰 경우에만 패턴 기반 코딩을 사용하는 것이 바람직하다. 패턴 기반 코딩의 사용 여부는 그룹 단위로 결정될 수도 있고, 그룹들 단위로 결정될 수도 있다. 이 때, 패턴 기반 코딩의 사용 여부를 알리는 플래그를 인코딩 장치(1)로부터 디코딩 장치(2)로 전송할 수 있다.

본 발명의 신호 처리 방법은, 우선 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보와 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 획득한다. 다음, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여, 데이터를 획득한다. 또한, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보의 일부 또는 전부 중 적어도 하나를 디코딩하는 과정을 더 포함할 수 있다. 또한, 패턴 기반 코딩의 적용 대상인 데이터는 파라미터이고, 획득된 파라미터를 이용하여 오디오 신호를 복원하는 과정을 더 포함할 수 있다.

이하에서는 패턴 정보인 템플릿을 이용하여 복수의 데이터들을 코딩하는 방법에 대한 일실시예를 설명한다.

상기 템플릿 기반 코딩은 코딩의 대상이 되는 데이터가 형성하는 패턴과 매칭되는 템플릿을 식별하고, 코딩의 대상이 되는 데이터와 식별된 템플릿간의 관계를 이용하여 코딩하는 방식이다. 여기서, 템플릿 기반 코딩의 대상이 하나의 값인 경우, 상기 하나의 값은 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 복수 개의 데이터에 의해 표현될 수 있다. 이해를 돕기 위해, 하나의 값이 '10'일 때, '10'은 이진수 '1010'으로 표현 가능하다. 이 경우, 복수 개의 데이터는 비트들 1 0 1 0 을 의미한다. 템플릿이란, 일정한 패턴을 보이는 데이터의 묶음을 의미하며, 자주 등장하는 패턴 위주로 미리 결정되어 만들어질 수 있다. 즉, 템플릿 기반 코딩의 경우 다수 개의 템플릿들이 미리 설정되어 마련 가능하다. 또는, 템플릿을 계산하여 산출할 수도 있다. 예를 들어, 템플릿 기반 코딩의 대상이 복수 개의 값인 경우 템플릿은 미리 설정될 수 있고, 템플릿 기반 코딩의 대상이 단수 개 예를 들면 하나의 값인 경우 템플릿은 계산될 수 있다.

템플릿은 데이터 그룹핑부(100)에서 데이터를 그룹핑하는 형태와 동일한 형태를 갖는다. 즉, 템플릿의 형태는 데이터 그룹의 형태와 동일하다. 예를 들어, 데이터 그룹핑부(100)에서 데이터를 벡터의 형태로 그룹핑할 경우, 템플릿은 벡터의 형태를 갖는다. 또한, 데이터를 행렬의 형태로 그룹핑할 경우, 템플릿은 행렬의 형태를 갖는다. 이 경우, 템플릿의 길이/크기와 데이터 그룹의 길이/크기가 동일하게 되도록, 데이터 그룹핑부(100)는 데이터를 그룹핑하여 데이터 그룹을 생성한다. 템플릿 기반 코딩의 경우, 코딩의 대상이 되는 복수 개의 데이터에 의해 형성되는 패턴과 매칭되는 패턴을 갖는 템플릿을 식별시키는 인자[또는, 인덱스]를 패턴 정보로서 구한다. 또한, 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 복수 개의 데이터와 템플릿에 속하는 데이터 간의 크기 차 또는 비율인 이득을 패턴 정보로서 구한다. 관련하여, 인덱스에 대응하는 템플릿에 속하는 데이터와 이득(g)의 곱을 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 데이터로부터 감산하여 생성되는 차이 값을 패턴 레지듀얼 정보로서 구한다.

템플릿에 속하는 데이터(혹은, 값들)의 속성에 따라 이득이 조정될 수 있다. 부연하면, 템플릿에 속하는 값들은 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 만일, 템플릿에 속하는 값들이 동일한 경우, 동일한 값들은 이득을 조정하여 더 작은 값들로 변경 가능하다. 이해를 돕기 위해, 템플릿에 속하는 값들이 [3 3 3 3 3]인 경우 이 값들은 3*[1 1 1 1 1]으로 볼 수 있다. 그러므로, 템플릿을 [3 3 3 3 3]으로부터 [1 1 1 1 1]으로 변경하고, 이득의 크기를 3배 만큼 증가시킨다. 이를 일반화시킬 경우, 템플릿이 [fh fh fh fh fh]인 경우, 템플릿은 [h h h h h]의 형태로 변경되고, 이득은 'g'로부터 'g*f'로 변경된다. 이와 같이, 템플릿에 속하는 값들이 동일할 경우, 템플릿은 항상 동일한 형태(ex [h h h h h])를 취하고 이득(g)만이 변경되므로, 템플릿에 대한 인덱스를 디코딩 장치(2)로 전송하지 않고 이득만을 전송할 수도 있다. 이 경우, 패턴 정보는 이득만을 갖는다.이하, 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 프레임에 포함되는 데이터[S(n)]의 개수를 N이라 하고, 템플릿의 크기를 M이라 가정하면서, 템플릿 기반 코딩을 위한 데이터 그룹핑부(100)의 동작을 아래와 같이 설명한다. 대상 그룹의 각 성분을 V(m)이라 할 때, 1≤m≤M, 1≤n≤N 이다.

데이터 그룹핑부(100)는 주어진 N개의 데이터를 M개씩 묶어서 전술한 그룹핑 방식에 의거하여 다양하게 그룹핑할 수 있다. 즉, 데이터 그룹핑부(100)는 관심의 대상이 되는 데이터의 개수(N)를 템플릿의 크기(M)에 맞도록 재 구성하는 역할을 수행한다.

먼저, N=M인 경우, 즉, 프레임에 포함된 데이터의 개수가 템플릿의 크기와 일치하는 경우, 데이터 그룹핑부(100)는 별도의 그룹핑 동작을 하지 않는다. 왜냐하면, 외부로부터 프레임 단위로 주어지는 N개의 데이터 자체에 대해 템플릿 기반 코딩을 수행하면 되기 때문이다.

다음으로, N=K*M인 경우, 데이터 그룹핑부(100)는 N개의 데이터를 M개씩 묶어서 그룹핑하여 K개 만큼의 대상 그룹을 생성한다. 또는, 데이터 그룹핑부(100)는 N개의 데이터를 K개씩 건너뛰면서 인터리브 방식으로 그룹핑하여 K개 만큼의 대상 그룹을 생성한다. 예를 들어, N=6이고, K=3인 경우, S(0) S(1)이 하나의 대상 그룹이 되고, S(2) S(3)이 다른 대상 그룹이 되고, S(4) S(5)가 또 다른 대상 그룹이 될 수 있다. 또는, 인터리브할 경우, S(0) S(3)이 하나의 대상 그룹이 되고, S(1) S(4)이 다른 대상 그룹이 되고, S(2) S(5)가 또 다른 대상 그룹이 될 수 있다. 이와 같이, M이 N보다 적고, N과 M이 정수배의 관계를 가질 때, 단위 프레임은 K번 만큼 템플릿 기반 코딩에 의해 부호화될 수 있다.

본 발명에 의한 템플릿 기반 코딩의 실시예를 다음과 같이 설명한다.

첫째, 코딩의 대상이 되는 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴을 인식한다. 복수 개의 템플릿들 중에서, 인식된 패턴과 매칭되는 패턴을 갖는 템플릿을 선정한다. 선정된 템플릿을 식별하는 인덱스를 패턴 정보로서 결정한다. 이 때, 패턴 레지듀얼 정보를 최소화시킬 수 있는 이득을 결정한다. 즉, 템플릿에 속하는 데이터와 이득의 곱하고, 곱한 결과를 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 데이터로부터 감산하여 생성되는 차이 값을 최소화시킬 수 있도록 이득을 결정한다. 이득을 결정하 는 방법에는 여러 가지가 있다. 예를 들어, 패턴 레지듀얼 정보에 포함된 레지듀얼 성분들의 전력 값, 분산 값, 가중 합(weighted sum) 또는 코딩 소요 비트 수를 최소화시킬 수 있도록 이득을 결정한다. 또는 레지듀얼 성분들의 전력 값, 분산 값, 가중 합 및 코딩 소요 비트 수를 복합적으로 최소화시킬 수 있도록 이득을 결정한다.

둘째, 이득 및/또는 인덱스를 포함하는 패턴 정보에 상응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성한다. 하나의 실시예로서, 인식된 템플릿에 속하는 데이터와 이득을 먼저 승산한다. 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 복수 개의 데이터로부터 승산 결과를 감산하고, 감산된 결과를 패턴 레지듀얼 정보로서 결정한다. 즉, 패턴 레지듀얼 정보는 다음 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

수학식 2

여기서, R(m)은 패턴 레지듀얼 정보를 나타내고, V(m)은 대상 그룹을 나타내고, T(j,m)은 인덱스(j)에 의해 지칭되는 템플릿을 나타내고, m은 템플릿에 속하는 데이터의 인덱스로서, 1≤m≤M이고, M은 템플릿의 길이(또는, 크기)를 나타낸다.

또는, 다른 실시예로서, 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 데이터에 대응하는 복수 개의 템플릿을 선정한다. 선정된 복수 개의 템플릿에 속하는 데이터와 이득을 승산한다. 승산된 결과들을 모두 합한다. 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 데이터로부터 합의 결과를 감산하고, 감산된 결과를 패턴 레지듀얼 정보로서 결정한다. 래지듀얼 정보는 다음 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

수학식 3

여기서, RX(m)은 패턴 레지듀얼 정보를 나타내고, V(m)은 대상 그룹을 나타내고, g1 ∼ gX는 이득을 나타내고, T1(j1,m) 내지 TX(jX,m)은 인덱스(j1 내지 jX)에 의해 지칭되는 템플릿들을 나타낸다. 템플릿[Tx(jx,m)]은 Jx개만큼 마련된다. 1≤x≤X 이다. 수학식 3의 경우, 이득(g1 ∼ gX)과 인덱스(j1 내지 jX)가 패턴 정보로서 전송된다.

셋째, 본 발명에 의하면, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보의 일부 또는 전부 중 적어도 하나를 다시 부호화할 수 있다. 이 때, 패턴 정보 및 패턴 레지듀얼 정보 중 적어도 하나는 전송 과정에서 가능한 데이터 전송률에 따라 무손실 부호화 및 손실 부호화 중 적어도 하나의 방식으로 부호화 가능하다. 예를 들어, 데이터 전송률이 충분하여 패턴 레지듀얼 정보의 전부를 무손실 부호화하는 경우, 엔트로피 코딩 방식과 같은 무손실 코딩 방식이 이용될 수 있다.

또는, 데이터의 전송률이 모자랄 경우, 패턴 레지듀얼 정보의 일부에 대해 무손실 부호화를 수행하고, 패턴 레지듀얼 정보의 나머지에 대해서는 손실 부호화를 수행할 수 있다. 또는, 데이터의 전송률에 따라 패턴 레지듀얼 정보의 일부는 무손실 부호화를 수행하고, 패턴 레지듀얼 정보의 나머지는 부호화없이 그대로 전송할 수도 있고 전송하지 않을 수도 있다. 이와 같이, 도 1에 도시된 데이터 인코딩부(200)에서 패턴 레지듀얼 정보가 부호화될 경우, 도 2에 도시된 데이터 디코딩 부(800)에서 패턴 레지듀얼 정보가 복호화된다. 패턴 레지듀얼 정보가 무손실 부호화/복호화된 경우, 템플릿 기반 코딩에 의해 원래의 신호가 완전히 복원될 수 있다. 패턴 정보의 경우도 전술한 패턴 레지듀얼 정보처럼 부호화될 수 있음은 자명하다.

전술한 바와 같이 템플릿 기반으로 부호화된 데이터를 복호화하는 과정은 부호화 과정의 역순이다. 보다 구체적으로 살펴보면, 복수 개의 템플릿들 중에서 패턴 정보인 인덱스가 지칭하는 템플릿을 선택한다. 선택된 템플릿, 이득 및 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 대상 그룹을 획득한다. 보다 구체적으로 살펴보면, 전술한 수학식 2와 같이 패턴 레지듀얼 정보가 생성된 경우, 선택된 템플릿에 속하는 데이터와 이득을 승산하고, 승산된 결과를 패턴 레지듀얼 정보에 속하는 레지듀얼 성분들에 합하여 대상 그룹[V'(m)]을 획득할 수 있다. 이는 다음 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

수학식 4

또는, 전술한 수학식 3과 같이 패턴 레지듀얼 정보가 생성된 경우, 복수 개의 인덱스가 지칭하는 템플릿들과 복수 개의 이득들을 승산하고, 승산된 결과들을 합하고, 합한 결과와 패턴 레지듀얼 정보를 합하여 대상 그룹을 획득할 수 있다. 이는 다음 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.

수학식 5

이와 같이, 대상 그룹이 획득된 경우, 대상 그룹으로부터 원래의 복수 개의 데이터를 복원한다.

이하, 템플릿 기반 코딩의 이해를 돕기 위해, 전술한 례 에서와 같이, 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 복수 개의 데이터로서 7, 6, 2, 8, 9, 10, 11, 16, 5, 4.... 등이 있다고 가정 하자.

만일, 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 데이터에 [7 6 2 8 9] 또는 [10 11 16 5 4]의 패턴이 자주 등장할 경우, 데이터 그룹핑부(100)는 1차원의 행렬, 즉 1Xa 또는 aX1의 행렬로 데이터를 그룹핑한다. 데이터 그룹핑부(100)는 상기 수학식 1과 2차원 이상의 행렬을 이용하여 데이터를 그룹핑할 수도 있다.

이하, 코딩의 대상이 되는 데이터를 '대상 데이터'라 하고 템플릿에 속하는 데이터를 '템플릿 데이터'라 한다.

본 발명의 이해를 돕기 위해, 대상 데이터가 1차원의 행렬, 예를 들면 [7 6 2 8 9] 또는 [10 11 16 5 4]의 형태로 그룹핑되고, [7 5 1 8 9]의 패턴을 갖는 템플릿 데이터에 첫 번째(j=0) 데이터 그룹이 매칭되고 [5 5 8 2 2]의 패턴을 갖는 템플릿에 두 번째(j=1) 데이터 그룹이 매칭된 후, 전술한 수학식 2에 의해 패턴 레지듀얼 정보가 구해질 수 있다.

먼저, V(m)=[7 6 2 8 9]의 경우, g는 '1'로서 결정되고, j는 '0'으로서 결정되므로, 패턴 레지듀얼 정보는 [0 1 1 0 0]가 된다. 이 때, 이득(g)은 패턴 레지듀얼 정보에 포함되는 레지듀얼 성분들[r1 r2 r3 r4 r5](r1=0, r2=1, r3=1, r4=0, r5=0)에 의한 전력 값, 분산 값, 가중 합(w) 또는 코딩 소요 비트 수를 감소시키는 값인 '1'로서 결정되었다. 여기서, 가중 합이란, 성분들(r1 r2 r3 r4 r5)에 가중치들(w1 w2 w3 w4 w5)을 각각 승산한 후, 승산된 결과들을 모두 합한 결과를 의미한다. 이 때, 패널 정보(g=1 및 j=0)와 패턴 레지듀얼 정보([0 1 1 0 0])가 데이터 인코더(200)로부터 출력된다.

다음으로, V(m)=[10 11 16 5 4]의 경우, g는 '2'로서 결정되고, j는 '1'로서 결정되므로, 패턴 레지듀얼 정보는 [0 1 0 1 0]가 된다.

상기와 같은 패턴 정보는 행렬에 포함된 값들이 동일할 수도 있으며, 그러한 경우 상기 패턴 정보는 상기 행렬에 포함된 하나의 값으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 패턴 정보가 [3 3 3 3 3]인 경우, 상기 패턴 정보는 3으로 줄여 표현될 수 있다. 이 경우, 패턴 정보는 [1 1 1 1 1]의 형태를 가지고 이득만이 달라질 수 있다.

이하, 템플릿 기반 코딩이 오디오 신호의 처리에 적용될 경우를 예로 하여 설명한다. 먼저, 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 데이터는 오디오 신호의 주파수 밴드별 에너지라고 가정한다.

도 3 내지 도 5는 템플릿 기반 코딩의 이해를 돕기 위한 예시적인 도면들로서, 도 3은 주파수 밴드, 시간 및 에너지 크기 간의 관계를 나타내는 도면이고, 도 4 (a) 내지 (c)들은 임의의 타임 슬롯들 각각에서 에너지 크기 및 주파수 밴드 간의 관계로 다양한 패턴을 보이는 그래프들이고, 도 5 (a) 및 (b)는 템플릿 기반 코딩의 효율을 설명하기 위한 에너지 크기와 주파수 밴드 간의 관계를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 시간 축(i)에서 오디오 신호를 일정한 구간별로 주파수 변환한다. 주파수 변환은 필터 뱅크에 의해 수행될 수 있다. 변환된 주파수 스펙트럼의 샘플 수가 Y개라고 가정할 경우, 이를 N(도 3의 경우 N=20)개의 밴드(N <Y) 개의 밴드를 갖는 신호로 재 구성한 후, 각 밴드에서의 에너지 값을 dB 스케일로 나타낸 후, 정수화한 값을 S(n)으로서 정의할 수 있다. 즉, 템플릿 기반 코딩의 대상이 되는 데이터는 S(0) 내지 S(19)가 된다.

도 3에 도시된 임의의 타임 슬롯들에서 S(n)을 그래프화하면, 도 4 (a) 내지 도 4 (c)에 도시된 바와 같이, 다른 종류의 패턴들이 보여질 수 있다. 따라서, 서로 분산이 적지 않고, 템플릿 데이터 패턴과 매칭된 패턴을 형성하는 복수의 대상 데이터[S(n)]에 대해 템플릿 기반 코딩이 유효하게 적용될 수 있음을 알 수 있다.

도 5 (a)에서 실선은 특정한 타임 슬롯에서의 복수의 대상 데이터[S(n)]를 나타낸다. 설명의 편의상, 템플릿 데이터의 개수와 대상 데이터의 개수는 동일하다고 가정한다. 도 5 (a)에 도시된 점선은 실선의 패턴과 매칭되는 패턴을 보이는 템플릿 데이터와 이득을 승산한 결과[g*T]이다. 따라서, 도 5 (a)에 도시된 실선과 점선 간의 차분인 패턴 레지듀얼 정보는 도 5 (b)에 도시된 바와 같이 구해질 수 있다. 도 5 (a)에 도시된 실선에 해당하는 복수 개의 대상 데이터의 분산은 377.6인 반면, 도 5 (b)에 도시된 패턴 레지듀얼 정보의 분산은 25.1이다. 분산이 적은 도 5 (b)에 도시된 패턴 레지듀얼 정보가 원래의 대상 데이터보다 압축이 유리하다.

도 6은 템플릿 기반 코딩에 의해 신호를 압축하는 제1 또는 제2 데이터 인코 딩부(210 또는 220)의 본 발명에 의한 실시예의 블럭도로서, 템플릿 압축부(230) 및 레지듀얼 인코더(270)로 구성된다. 여기서, 도 6에 도시된 데이터 인코딩부(210 또는 220)는 레지듀얼 인코더(270)를 제외하고 구성될 수도 있다.

도 6에 도시된 템플릿 압축부(230)는 데이터 그룹핑부(100)에서 그룹핑된 대상 그룹[V(m)]으로부터 패턴 정보와 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 역할을 한다. 이를 위해, 템플릿 압축부(230)는 템플릿 저장부(231), 템플릿 선택부(235), 이득 결정부(236) 및 패턴 레지듀얼 정보 생성부(237)로 구성된다.

템플릿 저장부(231)는 복수 개의 서로 다른 템플릿들(232, 233, ... 및 234)을 저장한다. 이 때, 템플릿 선택부(235)는 대상 그룹[V(m)]에 속한 대상 데이터의 패턴과 매칭되는 패턴을 갖는 템플릿을 템플릿들(232, 233, ... 및 234) 중에서 선택하고, 선택된 템플릿의 인덱스(j)를 패턴 정보로서 출력한다.

이 때, 이득 결정부(236)는 전술한 바와 같이, 이득을 결정하고, 결정된 이득을 패턴 레지듀얼 정보 생성부(237)로 출력하는 한편, 패턴 정보로서 출력한다. 패턴 레지듀얼 정보 생성부(237)는 이득(g), 결정된 인덱스(j)가 지칭하는 템플릿[T(j,m)] 및 대상 그룹[V(m)]을 이용하여 전술한 수학식 2 또는 3에 따라 패턴 레지듀얼 정보를 생성하고, 생성된 패턴 레지듀얼 정보를 레지듀얼 인코더(270)로 출력한다. 레지듀얼 인코더(270)는 패턴 레지듀얼 정보 생성부(237)에서 생성된 패턴 레지듀얼 정보를 인코딩하고, 인코딩된 결과(C)를 출력한다. 이 때, 레지듀얼 인코더(270)는 데이터 코딩 및 엔트로피 코딩 중 적어도 하나의 방식에 의해 패턴 레지듀얼 정보를 인코딩할 수 있다. 이 때, 인코딩된 결과(C)는 패턴 레지듀얼 정보의 전부를 인코딩한 결과일 수도 있지만, 패턴 레지듀얼 정보의 일부(R1)를 인코딩한 결과일 수도 있다. 이 경우, 인코딩되지 않은 패턴 레지듀얼 정보의 나머지(R2)는 도 6에 도시된 바와 같이 그대로 전송될 수도 있고, 전송되지 않을 수도 있다.

만일, 제2 데이터 인코딩부(220)에 템플릿 기반 코딩을 적용하는 경우, 패턴 정보(g 및/또는 j) 및/또는 패턴 레지듀얼 정보(R)는 엔트로피 인코딩부(300)로 출력될 수도 있고, 비트스트림 멀티플렉싱부(400)로 직접 출력될 수도 있다. 그러나, 제1 데이터 인코딩부(210)에 템플릿 기반 코딩을 적용하는 경우, 패턴 정보 및/또는 패턴 레지듀얼 정보는 제2 데이터 인코딩부(220)로 출력되어 다시 데이터 코딩될 수도 있다. 또는, 엔트로피 인코딩부(300)로 출력되어 엔트로피 인코딩될 수도 있다. 또는, 비트스트림 멀티플렉싱부(400)로 출력될 수도 있다.

도 7은 템플릿 기반 코딩에 의해 압축된 신호를 복원하는 제1 또는 제2 디코딩부(810 또는 820)의 본 발명에 의한 실시예의 블럭도로서, 레지듀얼 디코더(830), 템플릿 복원부(840) 및 대상 그룹 획득부(860)로 구성된다. 여기서, 도 1에 도시된 제1 또는 제2 데이터 인코딩부(210 또는 220)가 레지듀얼 인코더(270)를 마련하지 않을 경우, 도2에 도시된 제1 또는 제2 데이터 디코딩부(810 또는 820)는 레지듀얼 디코더(830)를 마련하지 않는다.

도 7에 도시된 템플릿 복원부(840)는 패턴 정보와 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 템플릿을 복원한다. 이를 위해, 템플릿 복원부(840)는 템플릿 저장부(841) 및 패턴 정보 분석부(845)로 구현될 수 있다. 템플릿 저장부(841)는 도 6에 도시된 템플릿 저장부(231)와 동일하다. 레지듀얼 디코더(830)는 도 6에 도시된 바와 같이 패턴 레지듀얼 정보가 인코딩될 경우 마련되며, 인코딩된 패턴 레지듀얼 정보를 코덱 방식 및 엔트로피 방식 중 적어도 하나의 방식으로 디코딩한다. 만일, 레지듀얼 인코더(270)에서 인코딩할 패턴 레지듀얼 정보의 량보다 정보 전송률이 낮을 경우, 레지듀얼 인코더(270)에서 패턴 레지듀얼 정보를 축소시켜 부호화한 후, 레지듀얼 디코더(830)에서 패턴 레지듀얼 정보를 디코딩한 후 스케일러블(scalable)할 수도 있다. 예를 들면, 레지듀얼 인코더(270)에서 패턴 레지듀얼 정보를 인터리빙하여 축소한 경우, 레지듀얼 디코더(830)는 보간에 의해 패턴 레지듀얼 정보의 크기를 스케일할 수 있다.

패턴 정보 분석부(845)는 도 1에 도시된 인코딩 장치(1)에서 생성되어 보내진 패턴 정보인 인덱스를 분석하고, 인덱스가 지칭하는 해당하는 템플릿을 선택하고. 선택한 템플릿을 대상 그룹 획득부(860)로 출력한다. 대상 그룹 획득부(860)는 선택한 템플릿, 이득 및 디코딩된 패턴 레지듀얼 정보를 예를 들면 수학식 4 또는 5와 같이 이용하여 대상 그룹[V'(m)]을 복원한다. 관련하여, 패턴 레지듀얼 정보의 전부가 인코딩(C)되어 전송된 경우, 대상 그룹 획득부(860)는 레지듀얼 디코더(830)에서 디코딩된 패턴 레지듀얼 정보, 이득 및 템플릿을 이용하여 대상 그룹을 획득한다. 그러나, 패턴 레지듀얼 정보의 일부(R1)가 인코딩되어 전송된 경우, 대상 그룹 획득부(860)는 레지듀얼 디코더(830)에서 디코딩된 패턴 레지듀얼 정보 이외에 외부로부터 패턴 레지듀얼 정보의 나머지(R2)를 획득하여 대상 그룹을 획득할 수 있다.

만일, 제2 데이터 디코딩부(820)에 템플릿 기반 코딩을 적용하는 경우, 데이 터 복원부(900)는 획득된 대상 그룹으로부터 원래의 데이터를 복원한다. 그러나, 제1 데이터 디코딩부(810)에 템플릿 기반 코딩을 적용하는 경우, 획득된 대상 그룹에 속하는 데이터는 제2 데이터 디코딩부(820)로 출력되어 다시 데이터 디코딩될 수도 있다. 또는, 획득된 대상 그룹은 제2 데이터 디코딩부(820)로 출력되는 대신에 데이터 복원부(900)로 직접 출력되어 데이터의 형태로 복원될 수도 있다. 즉, 도 1에 도시된 인코딩 장치(1)에 대응되어 동작한다.

이하, 전술한 본 발명에 의한 신호 처리 방법 및 장치를 오디오 코딩에 적용한 일 예를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오디오 압축 및 복원을 위한 신호 처리 장치의 블럭도로서, 오디오 압축을 위한 부분(1105∼1400)과 오디오 복원을 위한 부분(1500∼1800)을 포함한다.

압축을 위한 부분(1105∼1400)은 다운 믹싱부(1105), 코어 코딩부(core coding part)(1200), 공간정보 코딩부(1300) 및 다중화부(multiplexing part)(1400)를 포함한다. 다운믹싱부(1105)는 채널 다운믹싱부(channel downmixing part)(1110)와 공간정보 생성부(spatial information estimating part)(1120)를 포함하여 구성된다.

다운 믹싱부(1105)에서 채널 다운믹싱부(1110)의 입력은 N개 멀티채널(X1, X2, ... , XN)의 오디오 신호 또는 외부에서 임의로 생성된 외부 다운 믹스 신호이다. 채널 다운 믹싱부(1110)는 정해진 다운 믹스 방식을 사용하여 상기한 입력의 채널 개수보다 작은 개수의 채널로 다운믹스된 신호를 출력한다. 다운믹싱부(1105) 의 출력은 한 개 또는 두 개의 채널로 다운믹스되거나 별도의 다운믹스 명령에 따라 특정 개수의 채널로 다운 믹스되거나 시스템 구현상 미리 설정된 특정 개수의 채널로 다운 믹스될 수도 있다.

코어 코딩부(1200)는 채널 다운믹싱부(1110)의 출력 즉, 다운믹스된 오디오 신호에 대해 코어 코딩을 수행한다. 코어 코딩은 이산 변환(descrete transform) 방식과 같은 다양한 변환 방식을 사용하여 입력을 압축한다. 또는, 본 발명에 의한 패턴 기반 코딩에 의해 코어 코딩이 수행될 수도 있다.

공간정보 생성부(1120)는 멀티채널의 오디오신호로부터 공간정보를 추출한다. 그리고, 추출한 공간정보를 공간정보 코딩부(1300)로 송신한다. 공간정보 코딩부(1300)는 입력된 공간정보에 대한 데이터 코딩과 엔트로피 코딩을 수행한다. 공간정보 코딩부(1300)는 데이터 코딩으로 전술된 패턴 기반 코딩을 수행할 수 있으며, 경우에 따라 엔트로피 코딩을 더 수행할 수 있다. 상기한 공간정보 코딩부(1300)에서 어떤 데이터 코딩 방식을 사용했는냐에 따라 공간정보 디코딩부(1700)에서의 디코딩 방식이 결정될 수 있다.

코어 코딩부(1200)의 출력과 공간정보 코딩부(1300)의 출력은 다중화부(1400)로 입력된다. 다중화부(1400)는 상기 두 입력들을 다중화한 비트스트림을 오디오 복원을 위한 부분(1500∼1800)으로 전송한다.

오디오 복원을 위한 부분(1500∼1800)은 역다중화부(demultiplexing part)(1500), 코어 디코딩부(core decoding part)(1600), 공간정보 디코딩부(spatial information decoding part)(1700) 및 멀티채널 생성부(multi-channel generation part)(1800)를 포함한다.

역다중화부(1500)는 수신된 비트스트림을 오디오 부분과 공간정보 부분으로 역다중화한다. 상기에서 오디오 부분은 압축된 오디오신호이며, 공간정보 부분은 압축된 공간정보이다.

코어 디코딩부(1600)는 역다중화부(1500)로부터 압축된 오디오신호를 수신한다. 코어 디코딩부(1600)는 압축된 오디오신호에 대한 디코딩을 수행하여 다운믹스된 오디오신호를 생성한다. 공간정보 디코딩부(1700)는 역다중화부(1500)로부터 압축된 공간정보를 수신한다. 공간정보 디코딩부(1700)는 압축된 공간정보에 대한 디코딩을 수행하여 공간정보를 생성한다.

이를 위해, 수신한 비트스트림에서 코딩 정보를 나타내는 식별정보를 추출하고, 식별정보에 따라 적어도 하나 이상의 디코딩 방식 중에 특정 디코딩 방식이 선택된다. 선택된 디코딩 방식으로 오디오 신호 및/또는 공간 정보를 디코딩하여 공간정보를 생성한다. 이때, 코어 디코딩부(1600)의 디코딩 방식은 코어 코딩부(1200)에서 어떤 코딩 방식을 사용했는냐에 따라 결정될 수 있다. 만일, 코어 코딩부(1200)에서 본 발명에 의한 패턴 기반 코딩에 의해 오디오 신호를 압축하였다면, 코어 디코딩부(1600)는 압축된 오디오 신호를 본 발명에 의한 패턴 기반 코딩으로 디코딩한다. 또한, 공간정보 디코딩부(1700)에서의 디코딩 방식은 공간정보 코딩부(1300)에서 어떤 데이터 코딩 방식을 사용했는냐에 따라 결정될 수 있다. 만일, 공간 정보 인코딩부(1300)에서 본 발명에 의한 패턴 기반 코딩에 의해 공간 정보를 압축하였다면, 공간 정보 디코딩부(1700)는 압축된 공간 정보를 본 발명에 의한 패 턴 기반 코딩으로 디코딩한다.

멀티채널 생성부(1800)는 코어 디코딩부(1600)의 출력을 수신하고, 또한 공간정보 디코딩부(1700)의 출력을 수신한다. 멀티채널 생성부(1800)는 상기 두 출력들로부터 N개 멀티채널(y1, y2, ... , yN)의 오디오신호를 생성한다.

한편 상기 오디오 압축을 위한 부분(1100∼1400)은 공간정보 코딩부(1300)에서 어떤 데이터 코딩 방식을 사용하느냐를 나타내는 식별정보를 오디오 복원을 위한 부분(1500∼1800)에 제공한다. 상기한 경우에 대비하여 오디오 복원을 위한 부분(1500∼1800)은 상기 식별정보를 파싱하기 위한 수단을 포함한다. 그에 따라 공간정보 디코딩부(1700)는 오디오 압축을 위한 부분(1105∼1400)으로부터 제공받은 식별정보를 참조하여 디코딩 방식을 결정한다. 바람직하게, 상기 코딩 방식을 나타내는 식별정보를 파싱하기 위한 수단은 공간정보 디코딩부(1700)에 구비된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다. 예를 들어, 본 발명에 의한 그룹핑, 데이터 코딩 및 엔트로피 코딩을 적용한 다양한 응용 분야 및 제품에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 의한 적어도 일 특징을 적용한 데이터를 저장하는 매체(mediun)를 제공하는 것이 가능하다.

Claims

복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보와 상기 패턴 정보에 대응하여 생성된 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 단계; 및

상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 상기 데이터를 획득하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제1 항에 있어서, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보 중 적어도 하나는

상기 복수 개의 데이터가 그룹핑될 때, 대상 그룹에 대해 생성되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제2 항에 있어서, 상기 복수 개의 데이터는 인터리브 방식, 벡터 방식 및 행렬 방식 중 적어도 하나의 방식에 의해 상기 대상 그룹으로 그룹핑되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제3 항에 있어서, 상기 벡터 방식에 의해 상기 복수 개의 데이터가 그룹핑될 때, 상기 벡터의 길이는 균일하거나 불균일하게 정해지는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제3 항에 있어서, 상기 행렬 방식에 의해 상기 복수 개의 데이터가 그룹핑될 때, 상기 행렬의 크기는 균일하거나 불균일하게 정해지는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제1 항에 있어서, 상기 패턴 정보는

상기 복수 개의 데이터의 패턴과 매칭되는 템플릿을 나타내는 인덱스; 및

상기 대상 데이터와 상기 템플릿 데이터 간의 이득 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제6 항에 있어서, 상기 패턴 레지듀얼 정보는

상기 인덱스가 지시하는 템플릿에 속하는 상기 템플릿 데이터와 상기 이득의 곱을 상기 대상 데이터로부터 감산하여 생성되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제7 항에 있어서, 상기 이득은

상기 감산된 결과를 최소화시키는 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제7 항에 있어서, 상기 이득은

상기 패턴 레지듀얼 정보에 포함된 레지듀얼 성분들의 전력 값, 분산 값, 가 중 합 또는 코딩 소요 비트 수를 최소화시키는 값으로 결정되거나 상기 패턴 레지듀얼 정보에 포함된 레지듀얼 성분들의 전력 값, 분산 값, 가중 합 및 코딩 소요 비트 수를 복합적으로 최소화시키는 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제6 항에 있어서, 상기 데이터를 획득하는 단계는

복수 개의 템플릿들 중에서 상기 인덱스가 지칭하는 템플릿을 선택하는 단계;

상기 선택된 템플릿, 상기 이득 및 상기 패턴 레지듀얼 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 데이터를 복원하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제10 항에 있어서, 상기 대상 데이터를 복원하는 단계는

상기 선택된 템플릿에 속하는 템플릿 데이터와 상기 이득을 승산하는 단계; 및

상기 승산된 결과를 상기 패턴 레지듀얼 정보에 속하는 레지듀얼 성분에 합하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제10 항에 있어서, 상기 대상 데이터를 복원하는 단계는

복수 개의 상기 인덱스가 지칭하는 상기 템플릿들과 복수 개의 상기 이득들 을 승산하는 단계;

승산된 결과들을 합하는 단계; 및

합한 결과와 상기 패턴 레지듀얼 정보를 합하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제1 항에 있어서, 상기 신호 처리 방법은

상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보의 일부 또는 전부 중 적어도 하나를 디코딩하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제1 항에 있어서, 상기 신호 처리 방법은

상기 패턴 레지듀얼 정보를 데이터 코덱 방식 및 엔트로피 코덱 방식 중 적어도 하나를 이용하여 디코딩하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제1 항에 있어서, 상기 신호 처리 방법은

상기 획득된 데이터를 데이터 코덱 방식에 의해 디코딩하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제1 항에 있어서, 상기 신호 처리 방법은

상기 획득된 데이터를 파라미터로 이용하여 오디오 신호를 복원하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제16 항에 있어서, 상기 데이터는

상기 오디오 신호가 양자화된 샘플, 상기 오디오 신호가 양자화된 파라미터, 상기 파라미터의 인덱스 및 상기 오디오 신호가 양자화되기 이전의 실수 샘플들 중 하나인 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 상응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 단계; 및

상기 패턴 정보와 상기 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제18 항에 있어서, 상기 신호 처리 방법은

상기 복수 개의 데이터를 그룹핑하여 대상 그룹을 생성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제18 항에 있어서, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 단계는

상기 데이터가 형성하는 패턴과 매칭되는 패턴을 갖는 데이터를 갖는 템플릿을 선택하는 단계; 및

상기 선택된 템플릿과 이득 중 적어도 하나를 이용하여 상기 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 단계를 구비하고,

상기 템플릿을 나타내는 인덱스와 상기 이득 중 적어도 하나는 상기 패턴 정보에 해당하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제20 항에 있어서, 상기 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 단계는

상기 선택된 템플릿에 속하는 데이터와 상기 이득을 승산하는 단계; 및

상기 코딩의 대상이 되는 데이터로부터 상기 승산된 결과를 감산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제20 항에 있어서, 상기 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 단계는

복수 개의 상기 선택된 템플릿과 복수 개의 상기 이득을 승산하는 단계;

상기 승산된 결과들을 합하는 단계; 및

상기 코딩의 대상이 되는 데이터로부터 상기 합한 결과를 감산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제18 항에 있어서, 상기 신호 처리 방법은

상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보의 일부 또는 전부 중 적어도 하나를 인코딩하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보와 상기 패턴 정보에 대응하여 생성된 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 정보 획득부; 및

상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 상기 데이터를 획득하는 데이터 획득부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
제24 항에 있어서, 상기 신호 처리 장치는

상기 패턴 레지듀얼 정보를 디코딩하는 레지듀얼 디코더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 상응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 정보 생성부; 및

상기 패턴 정보와 상기 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 정보 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
제26 항에 있어서, 상기 신호 처리 장치는

상기 패턴 레지듀얼 정보를 인코딩하는 레지듀얼 인코더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 획득 하는 단계; 및

상기 식별 정보에 따른 상기 데이터 코딩 방식으로, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 상기 데이터를 획득하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제28 항에 있어서, 상기 데이터 코딩 방식은 코딩의 대상이 되는 상기 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제29 항에 있어서, 상기 데이터 코딩 방식은 템플릿 기반 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 획득하는 정보 획득부; 및

상기 식별 정보에 따른 상기 데이터 코딩 방식으로, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 이용하여 상기 데이터를 획득하는 데이터 획득부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
미리 설정된 조건에 따라 결정된 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 단계; 및

상기 식별 정보, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제32 항에 있어서, 상기 미리 설정된 조건은 상기 복수 개의 데이터에 의해 형성되는 패턴인 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
미리 설정된 조건에 따라 결정된 데이터 코딩 방식을 나타내는 식별 정보, 복수 개의 데이터가 형성하는 패턴에 대응하는 패턴 정보 및 상기 패턴 정보에 대응하는 패턴 레지듀얼 정보를 생성하는 정보 생성부; 및

상기 식별 정보, 상기 패턴 정보 및 상기 패턴 레지듀얼 정보를 출력하는 정보 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.