KR20100105496A - 멀티 채널 신호의 부호화/복호화 장치 및 방법 - Google Patents

멀티 채널 신호의 부호화/복호화 장치 및 방법 Download PDF

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    • G10L19/008—Multichannel audio signal coding or decoding using interchannel correlation to reduce redundancy, e.g. joint-stereo, intensity-coding or matrixing

Abstract

멀티 채널 신호의 부호화/복호화 장치가 개시된다. 멀티 채널 신호의 부호화 장치는 멀티 채널 신호의 특성을 고려하여 멀티 채널 신호를 구성하는 복수의 채널 간의 위상 정보에 대한 위상 파라미터를 처리한다. 처리된 위상 파라미터 및 멀티 채널 신호로부터 추출된 모노 신호를 이용하여 멀티 채널 신호에 대한 부호화된 비트스트림을 생성한다.

Description

멀티 채널 신호의 부호화/복호화 장치 및 방법{APPARATUS FOR ENCODING/DECODING MULTICHANNEL SIGNAL AND METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 멀티 채널 신호의 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위상 정보를 이용한 멀티 채널 신호의 부호화/복호화 장치 및 방법과 관련한 것이다.
스테레오 신호를 부호화하는데 이용되는 방법으로 파라메트릭 스테레오(PS, Parametric Stereo) 기술이 있다. 파라메트릭 스테레오 기술은 입력되는 스테레오 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성하고, 스테레오 신호에 대한 부가 정보(side information)를 나타내는 스테레오 파라미터를 추출하고, 생성된 모노 신호와 추출된 스테레오 파라미터를 부호화하여 스테레오 신호를 부호화한다.
이 경우 이용되는 스테레오 파라미터에는, 스테레오 신호에 포함된 적어도 두 채널 신호의 에너지 레벨에 따른 강도 차를 나타내는 IID(Inter-channel Intensity Difference) 혹은 CLD(channel level differences), 스테레오 신호에 포함된 적어도 두 채널 신호의 파형의 유사성에 따른 두 채널 신호 사이의 상관도를 나타내는 ICC(Inter-channel Coherence 혹은 Inter-channel Correlation), 스테레오 신호에 포함된 적어도 두 채널 신호 사이의 위상 차를 나타내는 IPD(Inter-channel Phase Difference), 스테레오 신호에 포함된 적어도 두 채널 신호 사이의 위상 차가 모노 신호를 기준으로 두 채널 사이에 어떻게 분포하는지를 나타내는 OPD(Overall Phase Difference) 등이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치는 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부, 상기 복수의 파라미터 중 상기 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터를 수정하는 파라미터 수정부, 상기 수정된 위상 파라미터를 포함하는 상기 복수의 파라미터를 부호화하는 파라미터 부호화부, 상기 멀티 채널 신호를 다운믹싱한 모노 신호를 부호화하는 모노 신호 부호화부, 및 상기 부호화된 복수의 파라미터 및 상기 부호화된 모노 신호를 이용하여 상기 멀티 채널 신호에 대한 부호화된 비트스트림을 생성하는 비트스트림 생성부를 포함한다.
이 때, 상기 복수의 파라미터는 상기 복수 채널 간의 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences)를 포함하고, 상기 파라미터 수정부는 상기 CLD가 0이고, 상기 IPD가 180°인 경우, 상기 IPD를 0°로 수정한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치는 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부, 및 상기 복수의 파라미터 중 상기 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터의 부호화 여부를 결정하고, 상기 위상 파라미터의 부호화가 결정된 경우 상기 위상 파라미터를 포함하는 상기 복수의 파라미터를 부호화하는 파라미터 부호화부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치는 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부, 상기 복수의 파라미터를 양자화하고, 상기 양자화된 복수의 파라미터를 부호화하는 파라미터 부호화부, 상기 멀티 채널 신호를 다운믹싱한 모노 신호를 부호화하는 모노 신호 부호화부, 및 상기 부호화된 복수의 파라미터 및 상기 부호화된 모노 신호를 이용하여 상기 멀티 채널 신호에 대한 부호화된 비트스트림을 생성하는 비트스트림 생성부를 포함하고, 상기 파라미터 부호화부는 상기 멀티 채널 신호에 포함된 복수의 프레임 간의 위상 정보의 연속성에 기초하여 상기 위상 파라미터의 양자화 레벨을 결정한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치는 멀티 채널 신호의 부호화된 비트스트림으로부터 상기 멀티 채널 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호를 복원하는 모노 신호 복호화부, 상기 비트스트림으로부터 상기 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 복원하는 파라미터 복호화부, 상기 복원된 복수의 파라미터를 이용하여 상기 복원된 모노 신호와 상기 멀티 채널 신호간의 위상 차에 관한 파라미터(OPD: Overall Phase Difference)를 추정하는 파라미터 추정부, 상기 추정된 OPD를 수정하는 파라미터 수정부, 및 상기 복원된 적어도 하나의 파라미터 및 상기 수정된 OPD를 이용하여 상기 모노 신호를 업믹싱하는 업믹싱부를 포함한다.
이 때, 상기 복수의 파라미터는 CLD 및 IPD를 포함하고, 상기 파라미터 수정부는 상기 CLD 및 상기 IPD에 기초하여 상기 OPD를 수정할 수 있다.
또한, 멀티 채널 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호와 멀티 채널 신호간의 위상 차에 관한 파라미터를 수정하는 파라미터 수정부 및 수정된 위상 차에 관한 파라미터를 이용하여 상기 모노 신호를 업믹싱하는 업믹싱부를 포함하는 복호화 장치가 제공된다.
또한, 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부, 복수의 파라미터 중 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터를 수정하는 파라미터 수정부, 수정된 위상 파라미터를 통해 멀티 채널 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성하는 다운믹싱부 및 수정된 위상 파라미터를 제외한 상기 복수의 파라미터 및 상기 생성된 모노 신호를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 비트스트림 생성부를 포함하는 부호화 장치가 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화/복호화 장치 및 방법은 데이터 전송시 필요한 데이터의 양을 줄일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화/복호화 장치 및 방법은 음질이 향상된 멀티 채널 오디오 신호를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 스테레오 신호에 포함된 연속되는 프레임에서의 위상 파라미터의 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 6은 OPD 추정 및 CLD 오프셋을 이용하여 스테레오 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성하는 일례이다.
도 7은 OPD 값의 위상을 변형하는 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 파라미터 추출부(110), 파라미터 부호화부(120), 다운믹싱부(130), 모노 신호 부호화부(140), 및 비트스트림 생성부(150)를 포함한다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 파라미터 수정부(160)를 더 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.
여기서, 멀티 채널 신호는 복수의 채널들의 신호를 의미하며, 본 명세서에서는 멀티 채널 신호에 포함된 복수의 채널들 각각을 채널 신호라고 하기로 한다.
또한, 이하에서는, 설명의 편의상 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에 입력되는 멀티 채널 신호는 좌채널 신호 및 우채널 신호를 포함하는 스테레오 신호인 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)가 스테레오 신호에 한정되지 않고 멀티 채널 신호의 부호화에도 이용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다고 할 수 있다.
파라미터 추출부(110)는 스테레오 신호를 구성하는 좌채널 신호와 우채널 신호 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출한다. 복수의 파라미터에는 상기에서 언급한 CLD, ICC, IPD, OPD 등이 포함될 수 있다. 여기서, IPD 및 OPD는 좌채널 신호와 우채널 신호 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터의 일례이다.
파라미터 부호화부(120)는 추출된 복수의 파라미터를 부호화한다.
이 때, OPD는 다른 파라미터들로부터 추정될 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 파라미터 부호화부(120)는 추출된 복수의 파라미터 중에서 CLD, ICC, 및 IPD 만을 부호화하고, OPD는 부호화하지 않을 수 있다. 즉, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 OPD를 부호화하여 전송하지 않음으로써 전송되는 비트스트림의 비트양을 감소시킬 수 있다. OPD의 추정에 대한 보다 상세한 설명은 도 3의 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에 관한 설명을 참고하기로 한다.
또한, 파라미터 부호화부(120)는 복수의 파라미터의 부호화에 할당되는 비트양을 감소시키기 위해 추출된 복수의 파라미터를 양자화하고, 양자화된 복수의 파라미터를 부호화할 수 있다. 만약, 파라미터 부호화부(120)가 복수의 파라미터 중에서 CLD, ICC, 및 IPD 만을 부호화하는 경우, 파라미터 부호화부(120)는 CLD, ICC, 및 IPD 만을 양자화하고, 양자화된 CLD, ICC, 및 IPD를 부호화할 수 있다.
다운믹싱부(130)는 스테레오 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 출력한다.
다운믹싱(Down-Mixing)은 두 채널 이상의 스테레오 신호로부터 한 채널의 모노 신호를 생성하는 것이며, 다운믹싱을 통하여 부호화 과정에 생성되는 비트스트림의 비트량을 줄일 수 있다. 이 때, 모노 신호는 스테레오 신호를 대표하는 신호일 수 있다. 다시 말해, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에서는 스테레오 신호에 포함된 좌채널 신호 및 우채널 신호 각각을 부호화하지 않고, 대표적으로 모노 신호만을 부호화하여 전송할 수 있다.
예를 들어, 모노 신호의 크기는 좌채널 신호 및 우채널 신호의 크기의 평균 값으로 구할 수 있고, 모노 신호의 위상은 좌채널 신호 및 우채널 신호의 위상의 평균 값으로 구할 수 있다.
모노 신호 부호화부(140)는 다운믹싱부(130)에서 출력된 모노 신호를 부호화한다.
일례로서, 스테레오 신호가 음성(voice) 신호인 경우, 모노 신호 부호화부(120)는 모노 신호를 CELP(Code Excited Linear Prediction) 방식으로 부호화할 수 있다.
또한, 다른 일례로서, 스테레오 신호가 음악(music) 신호인 경우, 모노 신호 부호화부(120)는 기존의 MPEG-2/4 AAC나 mp3와 유사한 방법을 사용하여 모노 신호를 부호화할 수 있다.
비트스트림 생성부(150)는 부호화된 복수의 파라미터 및 부호화된 모노 신호를 이용하여 스테레오 신호에 대한 부호화된 비트스트림을 생성한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 전송되는 비트양을 줄이기 위해 스테레오 신호로부터 모노 신호 및 복수의 파라미터를 추출하고, 추출된 모노 신호 및 추출된 복수의 파라미터를 부호화하여 전송한다. 또한, 상기의 경우에 있어서도, 복수의 파라미터의 전송에 사용되는 비트양을 더욱 줄이기 위해, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 복수의 파라미터 중에서 OPD를 제외한 CLD, ICC, 및 IPD만을 부호화하여 전송할 수 있다.
그러나 이러한 경우는 스테레오 신호 자체가 부호화되어 전송되는 것이 아니므로, 스테레오 신호의 재생시 음질의 열화가 발생할 수 있다. 따라서, 음질의 열화를 최소화하면서 전송되는 비트양을 줄일 수 있는 방안이 요구된다. 이하에서는 음질의 열화를 감소시키기 위한 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)의 동작의 실시예들을 살펴보기로 한다. 도 1에서 점선 화살표는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)를 설명할 때 이용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 채널 신호의 부호화 장치(100)에 대해서는 이후 자세히 설명한다.
좌채널 신호와 우채널 신호 간의 위상 정보를 나타내는 위상 파라미터의 수정
상기에서 언급한 바와 같이, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에서 복수의 파라미터 중에서 CLD, ICC, 및 IPD 만을 부호화하여 복호화단으로 전송하는 경우, 복호화단에서는 CLD 및 IPD를 이용하여 OPD를 추정할 수 있다. 이 경우, 추정된 OPD가 연속되는 프레임에서 급격하게 변화한다면, 원하지 않는 노이즈가 발생될 수 있다. 이하에서는 도 2를 참고하여 위상 파라미터의 변화에 따른 노이즈 발생의 개념을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 스테레오 신호에 포함된 연속되는 프레임에서의 위상 파라미터의 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2의 (a)에서는 위상 파라미터(IPD 및 OPD)와 좌채널 신호, 우채널 신호, 및 모노 신호 간의 관계를 도시하고 있다. 여기서, "L"은 주파수 도메인 상에서 좌채널 신호를, "R"은 주파수 도메인 상에서의 우채널 신호를, "M"은 다운믹싱된 모노 신호를 각각 의미한다. 이 때, IPD 및 OPD는 하기의 수학식 1 및 2를 통해 연산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, L·R은 좌채널 신호와 우채널 신호의 내적(dot product), IPD는 좌채널 신호와 우채널 신호가 이루는 각도, *는 복소 공액(complex conjugate)을 각각 의미한다.
Figure pat00002
여기서, L·M은 좌채널 신호와 모노 신호의 내적, OPD는 좌채널 신호와 모노 신호가 이루는 각도, *는 복소 공액(complex conjugate)을 각각 의미한다.
도 2의 (b)에서는 연속되는 프레임에서 위상 파라미터(IPD 및 OPD)가 급격하게 변화하는 일례를 도시하고 있다.
도 2의 (b)에서, "Frame"은 현재 프레임을, "Frame-1"은 현재 프레임의 1프레임 이전의 프레임(이하 "이전 프레임"이라고 함)을 각각 의미한다.
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 이전 프레임 및 현재 프레임에서 IPD가 180°전후에서 변경되는 경우, IPD는 좌채널 신호를 기준으로 180°에서 -180°로 크게 변화하고, 이에 따라 OPD는 좌채널 신호를 기준으로 90°에서 -90°로 급격히 변화한다. 이와 같은 IPD 및 OPD의 급격한 변화로 인하여 스테레오 신호 재생시 원하지 않는 노이즈가 발생하게 된다. 따라서, 스테레오 신호의 재생시 발생하는 노이즈를 줄이고 스테레오 신호의 음질을 향상시키기 위해서는 좌채널 신호화 우채널 신호 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터를 수정하여야 한다.
이를 위해, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 파라미터 추출부(110)에서 추출된 위상 파라미터를 수정하여 연속되는 프레임에서의 위상 파라미터의 변화 정도를 조절함으로써, 스테레오 신호의 재생시 발생하는 노이즈를 감소시킨다. 이 때, 파라미터의 수정은 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에 포함된 파라미터 수정부(160)에서 수행될 수 있다.
일례로, 파라미터 수정부(160)는 CLD가 0이고, IPD가 180°인 경우, IPD를 0°로 수정할 수 있다. 다시 말해, 좌채널 신호와 우채널 신호 간에 에너지 차이가 없고, 좌채널 신호와 우채널 신호 간의 각도가 180°인 경우, IPD를 강제로 0°로 설정한다.
즉, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 IPD가 180° 부근에서 연속적으로 변화하는 경우, IPD가 180°가 되는 시점에서 IPD를 0°로 수정하고 수정된 IPD를 부호화하여 복호화단으로 전송한다. 이 경우, 복호화단에서 추정되는 OPD는 90°에서 -90°로 변화하지 않고, 90°, 0°, -90°의 순서로 단계적으로 변화되므로, 스테레오 신호의 복호화 단계에서 발생하는 위상 정보의 급격한 변화를 방지할 수 있게 된다.
위상 파라미터의 선택적 부호화
상기에서 언급한 바와 같이, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 복수의 파라미터의 부호화에 할당되는 비트양을 감소시키기 위해 추출된 복수의 파라미터(특히, 위상 파라미터)를 양자화하고, 양자화된 복수의 파라미터를 부호화하여 복호화단으로 전송할 수 있다.
그러나, 만약 스테레오 신호에 포함된 연속되는 프레임에서 위상 정보가 연속적으로 변화하는 경우(즉, 위상 파라미터의 변화 정도가 작은 경우)에, 복호화단에서 위상 파라미터를 이용하여 스테레오 신호를 복원하여 재생한다면 위상 파라미터의 양자화 및 이로 인한 불연속적인 위상 값으로 인해 음질의 열화가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 스테레오 신호에 포함된 복수의 프레임 간의 위상 정보의 변화 정도(연속성)에 기초하여 위상 파라미터의 부호화 여부를 결정할 수 있다. 즉, 스테레오 신호에 포함된 복수의 프레임 간의 위상 정보가 연속된 것으로 판단한 경우, 위상 정보를 부호화하지 않고, 위상 정보가 연속되지 않은 것으로 판단한 경우, 위상 정보를 부호화할 수 있다. 이 때, 위상 파라미터의 부호화 여부의 결정은 파라미터 부호화부(120)에서 수행될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 일실시예에 따르면, 파라미터 부호화부(120)는 현재 프레임의 위상 정보 값과 현재 프레임의 1프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값과 현재 프레임의 2프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값을 이용하여 위상 정보의 연속성을 판단할 수 있다. 즉, 파라미터 부호화부(110)는 n번째 프레임의 위상 정보 값, n-1번째 프레임의 위상 정보 값, 및 n-2번째 프레임의 위상 정보 값을 이용하여 n번째 프레임에서의 위상 정보의 연속성을 판단할 수 있다.
일례로서, 파라미터 부호화부(120)는 현재 프레임의 1프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값의 2배수 값과 상기 현재 프레임의 2프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값 간의 차인 제1 위상 차이 값을 연산하고, 현재 프레임의 위상 정보 값과 상기 제1 위상 차이 값 간의 차인 제2 위상 차이 값을 연산하고, 제2 위상 차이 값이 기 설정된 값보다 큰 경우, 위상 정보가 연속되지 않은 것으로 판단(즉, 위상 정보가 천천히 변화하지 않는 것으로 판단)하여 위상 파라미터의 부호화를 결정할 수 있다. 이는 하기 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, Phase[]는 현재 프레임의 위상 정보 값, PhasePrev[]는 현재 프레임의 1프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값, PhasePrev2[]는 현재 프레임의 2프레임 이전 프레임의 위상 정보 값, PhaseError[]는 제2 위상 차이 값, band는 위상 정보가 적용되는 주파수 대역을 각각 의미한다.
따라서, 파라미터 부호화부(120)는 PhaseError[band]가 기 설정된 값보다 큰 경우, 위상 정보의 부호화를 결정하고, PhaseError[band]가 기 설정된 값보다 작거나 같은 경우, 위상 정보의 비부호화를 결정한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 파라미터 부호화부(120)는 1프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값 및 현재 프레임의 위상 정보 값의 차를 이용하여 위상 정보가 연속되는지 여부를 판단하고, 이에 기초하여 위상 파라미터의 부호화 여부를 결정할 수 있다.
일례로서, 파라미터 부호화부는 이는 하기 수학식 4와 같이 현재 프레임의 위상 정보와 1프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값의 차를 계산하고, 이의 기울기를 연산하여 위상 정보가 연속되는지 여부를 판단할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, Slope[]는 현재 프레임의 위상 정보 값과 1프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값의 차, band는 위상 정보가 적용되는 주파수 대역을 각각 의미한다.
Slope[band]가 일정 기울기 이상을 가지고 변하는 경우에 양자화로 인한 위상 정보의 불연속성에 의해 노이즈가 발생할 수 있으므로, 파라미터 부호화부(120)는 slope[band]의 기울기가 기 설정된 값보다 큰 경우, 위상 정보의 비부호화를 결정하고, slope[band]의 기울기가 기 설정된 값보다 작거나 같은 경우, 위상 정보의 부호화를 결정한다.
상기의 수학식 3 및 수학식 4의 연산에 있어서, 파라미터 부호화부(120)는 위상 정보가 360°를 기준으로 연속적(Wrapping property)으로 변한다는 점을 고려하여 제1 위상 차이 값, 제2 위상 차이 값, 및 현재 프레임과 1프레임 이전의 프레임의 위상 차이 값을 연산한다. 예를 들어 위상 차이 값이 370°인 경우 파라미터 부호화부(120)는 360°의 주기를 고려하여 위상 차이 값을 -10°로 연산한다.
또 다른 일례로서, 파라미터 부호화부(120) PhaseError[band]와 slope[band]를 조합하여 위상 정보의 부호화 여부를 결정할 수 도 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 파라미터 부호화부(120)는 PhaseError[band]와 slope[band]를 조합하여 위상 정보의 부호화 여부를 결정할 수 도 있다.
또한, 파라미터 부호화부(120)는 위상 정보의 연속성 이외에, 파라미터 추출부(110)에서 추출된 ICC값에 기초하여 위상 파라미터(보다 정확히는 위상 파라미터에 포함되는 IPD)의 부호화 여부를 결정할 수 있다.
파라미터 추출부(110)에서는 IPD를 이용하여 ICC를 추출할 수도 있고, IPD를 이용하지 않고 ICC를 추출할 수도 있는데, 만약, IPD를 이용하지 않고 추출된 ICC와 IPD를 이용하여 추출된 ICC 간의 차가 기 설정된 값보다 크다면, 스테레오 신호의 복호화 단계에 있어 IPD가 ICC보다 중요한 의미를 지니는 것으로 해석할 수 있고, 반대로 IPD를 이용하지 않고 추출된 ICC와 IPD를 이용하여 추출된 ICC 간의 차가 기 설정된 값보다 작다면, ICC가 IPD보다 중요한 의미를 지니는 것으로 해석할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 파라미터 부호화부(120)는 IPD를 고려하여 추출된 ICC와 IPD를 고려하지 않고 추출된 ICC 간의 차가 기 설정된 값보다 큰 경우, IPD의 부호화를 결정할 수 있다.
이 경우, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 IPD 및 IPD가 고려된 ICC를 부호화하여 복호화단으로 전송할 수 있는데, 복호화단에서는 IPD 및 IPD가 고려된 ICC를 이용하여 스테레오 신호를 복원함으로써, 원음에 근접한 스테레오 신호를 복원할 수 있다.
즉, 복호화단에서는 스테레오 신호를 복원함에 있어, ICC를 이용하여 복원된 모노 신호의 수직 벡터 성분에 해당하는 디코릴레이트(decorrelate)된 신호와 복원된 모노 신호와의 믹싱 정도를 조절한다. 따라서, 복호화단에서 IPD가 고려된 ICC를 이용하여 스테레오 신호를 복원하는 경우, 위상 정보 차이로 인하여 디코릴레이트된 신호화 복원된 모노 신호가 과도하게 믹싱되는 것을 방지하여 원음에 근접한 스테레오 신호를 복원할 수 있게 된다.
일례로서, 파라미터 추출부(120)는 하기 수학식 5에 따라서 IPD가 고려된 ICC를 추출할 수 있다.
Figure pat00005
즉, 위상 정보를 보상하여 좌채널 신호와 우채널 신호 간의 상관성을 계산하고, 상기 계산된 상관성의 실수값 만을 취하여 IPD가 고려된 ICC를 연산할 수 있다.
다른 일례로써, 파라미터 추출부(120)는 하기 수학식 6에 따라서 IPD가 고려된 ICC를 추출할 수 있다.
Figure pat00006
여기서, Q는 양자화를, Q-1은 역양자화를 각각 의미한다.
즉, 수학식 6에 따라 추출된 ICC를 이용하여 복호화단에서 스테레오 신호를 복원하는 경우, 상기에서 언급한 위상 파라미터의 양자화 의해 발생할 수 있는 에러를 보상할 수 있게 된다.
또 다른 일례로서, 파라미터 추출부(120)는 하기 수학식 7에 따라서 IPD가 고려된 ICC를 추출할 수 있다.
Figure pat00007
위상 파라미터의 양자화 방식의 선택적 변경
상기에서 언급한 바와 같이, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 양자화된 위상 파라미터를 부호화하여 복호화단으로 전송할 수 있다. 따라서, 만약 위상 파라미터가 선택적이 아닌 일률적으로 부호화되어 복호화단으로 전송되는 경우, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 양자화된 위상 파라미터로 인한 음질의 열화를 방지하기 위해 양자화 방식을 선택적으로 변경할 수 있다.
다시 말해, 위상 정보의 변화 정도가 작음(즉 위상 정보가 연속적으로 변경됨)에도 불구하고 넓은 간격으로 위상 파라미터가 양자화된다면, 불연속적인 위상 값으로 인해 복호화단에서 재생되는 스테레오 신호의 음질에 열화가 발생할 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 위상 정보의 연속성에 기초하여 위상 파라미터의 양자화 타입(type)을 결정할 수 있다. 이 때, 양자화 타입의 결정은 파라미터 부호화부(120)에서 수행될 수 있다.
즉, 파라미터 부호화부(120)는 위상 정보가 연속되지 않은 것으로 판단한 경우, 위상 파라미터를 제1 양자화 타입에 따라 양자화하고, 위상 정보가 연속된 것으로 판단한 경우, 위상 파라미터를 제2 양자화 타입에 따라 양자화할 수 있다.
이 경우, 제1 양자화 타입에 따른 양자화 레벨의 수와 제2 양자화 타입에 따른 양자화 레벨의 수는 서로 다를 수 있다.
또한, 제1 양자화 타입에 따른 양자화 레벨에서의 대표값(즉 양자화 레벨에서 양자화되는 값)과 제2 양자화 타입에 따른 양자화 레벨에서의 대표값은 서로 다를 수 있다.
따라서, 상기의 경우에 있어, 제1 양자화 타입에 따른 양자화 에러(quantization error)와 제2 양자화 타입에 따른 양자화 에러는 서로 다를 수 있다. 여기서, 양자화 에러는 양자화된 값과 양자화되지 않은 값 간의 차이 값을 의미한다.
일례로서, 파라미터 부호화부(120)는 위상 정보가 연속된 경우에는 그렇지 않은 경우보다 세밀한 간격으로 위상 파라미터를 양자화하여 복호화단에서 발생하는 스테레오 신호의 음질 열화를 최소화시킬 수 있다. 이 경우, 제1 양자화 타입의 양자화 레벨 수는 제2 양자화 타입의 양자화 레벨 수보다 적다.
상기의 경우에 있어서, 위상 정보가 연속되는지 여부는 상기의 수학식 3내지 수학식 4에 기초하여 결정될 수 있다.
파라미터 부호화부(120)가 양자화 타입을 선택적으로 적용하여 위상 파라미터를 부호화하는 경우, 비트스트림 생성부(150)는 결정된 양자화 타입 정보 더 이용하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 이 경우, 비스트스림을 전송받은 복호화단에서는 양자화 타입 정보를 참고하여 역양자화를 수행할 수 있다. 만약, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에서 위상 정보를 복호화단으로 전송하지 않는 경우, 비트스트림 생성부(150)는 양자화 타입 정보를 비트스트림에 포함시키지 않고, 양자화 타입 정보가 포함되지 않은 비트스트림을 전송받은 복호화단은 양자화 타입 정보를 참고하지 않고 역양자화를 수행할 수 있다. 복화화단에서 수행되는 역양자화에 대한 보다 상세한 설명은 도 3의 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에 대한 설명을 참고하기로 한다.
하기의 [표 1] 및 [표 2]는 제1 양자화 타입의 양자화 레벨 수가 8개이고, 제2 양자화 타입의 양자화 레벨 수가 16개인 경우의 양자화 각도 정보를 나타내고 있다.
Figure pat00008
Figure pat00009
이상에서는 전송되는 비트스트림의 비트양을 줄이고 음질의 열화를 감소시키기 위한 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)의 동작의 실시예들에 대해 설명하였다. 이하에서는 도 3을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 모노 신호 복호화부(310), 파라미터 복호화부(320), 파라미터 추정부(330), 업믹싱부(340), 및 파라미터 수정부(350)를 포함한다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.
이하에서도, 설명의 편의상, 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에 입력되는 비트스트림은 스테레오 신호의 부호화된 비트스트림인 것으로 가정한다.
또한, 입력되는 비트스트림은 부호화된 모노 신호 및 부호화된 복수의 파라미터로 역다중화 된 것으로 가정한다.
모노 신호 복호화부(310)는 스테레오 신호의 부호화된 비트스트림으로부터 상기 멀티 채널 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호를 복원한다. 구체적으로, 모노 신호 복호화부(310)는 모노 신호가 시간 도메인에서 부호화된 경우에는 부호화된 모노 신호를 시간 도메인에서 복호화하고, 모노 신호가 주파수 도메인에서 부호화된 경우에는 부호화된 모노 신호를 주파수 도메인에서 복호화할 수 있다.
파라미터 복호화부(320)는 스테레오 신호의 부호화된 비트스트림으로부터 상기 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 복원한다. 이 때, 복수의 파라미터는 CLD, ICC, 및 IPD를 포함할 수는 있으나, OPD는 포함하지 않는다.
파라미터 추정부(330)는 복원된 복수의 파라미터를 이용하여 OPD를 추정한다.
이하에서는 OPD를 추정하는 파라미터 추정부(330)의 동작을 상세히 설명하기로 한다. . 여기서, 후술된 수학식들은 본 발명의 일실시예에 불과하고, 후술된 수학식들은 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다고 할 수 있다.
먼저, 파라미터 추정부(330)는 하기 수학식 8에 따라서, CLD를 이용하여 제1 중간 변수 c를 구한다.
Figure pat00010
여기서, b는 주파수 밴드의 인덱스를 나타낸다. 수학식 8과 같이, 제1 중간 변수 c는 특정 주파수 밴드에서의 IID 값을 20으로 나눈 수를 10의 지수 형태로 표현함으로써 구할 수 있다. 이 때, 제1 중간 변수 c를 이용하여 다음 수학식 9 및 10과 같이 제2 중간 변수 c1 및 제3 중간 변수 c2를 구할 수 있다.
Figure pat00011
Figure pat00012
즉, 제3 중간 변수 c2는 제2 중간 변수 c1의 값에 c를 곱한 값으로 구할 수 있다.
다음으로, 파라미터 추정부(330)는 복원된 모노 신호와, 수학식 9 및 수학식 10에서 구한 제2 중간 변수 및 제3 중간 변수를 이용하여 제1 우채널 신호와 제1 좌채널 신호를 구한다. 제1 우채널 신호 및 제1 좌채널 신호는 하기 수학식 11 및 수학식 12과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00013
여기서, n은 시간 슬롯 인덱스이며, k는 파라미터 밴드 인덱스를 나타낸다. 제1 우채널 신호
Figure pat00014
는 제2 중간 변수 c1과 복원된 모노 신호 M의 곱으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00015
제1 좌채널 신호
Figure pat00016
는 제2 중간 변수 c2와 복원된 모노 신호 M의 곱으로 나타낼 수 있다.
이 때, IPD를
Figure pat00017
라고 하면, 제1 모노 신호
Figure pat00018
는 제1 우채널 신호
Figure pat00019
및 제2 좌채널 신호
Figure pat00020
를 이용하여 다음 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00021
또한, 수학식 10 내지 13을 이용하여, 시간 슬롯과 파라미터 밴드에 따른 제4 중간 변수 p는 다음 수학식 14와 같이 구할 수 있다.
Figure pat00022
여기서, 제4 중간 변수 p는 제1 좌채널 신호, 제1 우채널 신호, 및 제1 모노 신호의 크기의 합을 2로 나눈 값으로 한다. 이 때, OPD의 값을
Figure pat00023
라 할 때, OPD는 다음 수학식 15와 같이 구할 수 있다.
Figure pat00024
또한, OPD와 IPD의 차에 해당하는 값을
Figure pat00025
라 할 때,
Figure pat00026
은 다음 수학식 16과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00027
수학식 15에서 구한 OPD의 값인
Figure pat00028
은 복호화된 모노 신호와 업믹싱될 좌채널 신호 사이의 위상 차이고, 수학식 16에서 구한 값인
Figure pat00029
는 복호화된 모노 신호와 업믹싱될 우채널 신호 사이의 위상 차를 나타낸다.
이와 같이, 파라미터 추정부(330)는 스테레오 신호의 채널 간 크기 차를 나타내는 IID를 이용하여 복원된 모노 신호로부터 좌채널 신호 및 우채널 신호에 대한 제1 좌채널 신호 및 제1 우채널 신호를 생성하고, 스테레오 신호의 채널 간 위상 차를 나타내는 IPD를 이용하여 제1 좌채널 신호 및 제1 우채널 신호로부터 제1 모노 신호를 생성하며, 생성된 제1 좌채널 신호, 제1 우채널 신호, 및 제1 모노 신호를 이용하여 복원된 모노 신호와 스테레오 신호의 위상 차를 나타내는 OPD의 값을 추정할 수 있다.
업믹싱부(340)는 복원된 적어도 하나의 파라미터 및 추정된 OPD를 이용하여 모노 신호를 업믹싱한다.
업믹싱은 한 채널의 모노 신호로부터 두 채널 이상의 스테레오 신호를 생성하는 것으로 다운믹싱과 대응된다. 이하에서는 CLD, ICC, IPD 및 OPD를 이용하여 모노 신호를 업믹싱하는 업믹싱부(340)의 구체적인 동작에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 업믹싱부(340)는 ICC의 값이
Figure pat00030
일 때, 제2 및 제3 중간 변수 c1 및 c2를 이용하여 제1 위상
Figure pat00031
및 제2 위상
Figure pat00032
을 다음 수학식 17 및 18과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00033
Figure pat00034
다음으로, 업믹싱부(340)는 복원된 모노 신호가 M이고, 디코릴레이션된 신호가 D일 때, 수학식 18 및 수학식 19를 통해 구한 제1 및 제2 위상, 제2 및 제3 중간 변수 c1 및 c2 및 수학식 15에서 구한 OPD의 값인
Figure pat00035
, 수학식 16에서 구한 값인
Figure pat00036
을 이용하여 아래의 수학식 19 및 수학식 20과 같이 업믹싱된 좌채널 신호 및 우채널 신호를 구할 수 있다.
Figure pat00037
Figure pat00038
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 전송된 파라미터들을 이용하여 OPD 값을 추정하고, 추정된 OPD 파라미터와 전송된 다른 파라미터들은 이용하여 스테레오 신호를 복원할 수 있다.
그러나 상기 도 2에 대한 설명에서 언급한 바와 같이, 전송된 파라미터를 이용하여 추정된 OPD가 연속되는 프레임에서 급격하게 변화하는 경우, 노이즈가 발생되어 음질이 열화 될 수 있으므로, 부호화단에서 위상 파라미터에 대해 수정을 하지 아니하고 위상 파라미터를 전송한 경우에는 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에서 위상 파라미터에 대하여 수정을 하여 노이즈를 감소시켜야 한다.
이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 추정된 OPD를 수정하고, 수정된 OPD 및 복원된 복수의 파라미터를 이용하여 스테레오 신호를 복원한다.
만약, 복원된 복수의 파라미터가 CLD 및 IPD를 포함한다면, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 CLD 및 IPD에 기초하여 OPD를 수정할 수 있다. 이 경우, 파라미터의 수정은 파라미터 수정부(350)에 의해 수행된다.
일례로, 파라미터 수정부(350)는 복원된 IPD가 180°인 경우, 추정된 OPD를 0°로 수정할 수 있다.
다른 일례로, 파라미터 수정부(350)는 복원된 IPD가 180°가 아닌 경우, 상기 CLD를 이용하여 추정된 OPD를 수정할 수 있는데, 이 경우, 수정된 OPD는 복원된 OPD와 0° 사이의 값 또는 복원된 OPD와 -180° 사이의 값 중에서 어느 하나와 대응될 수 있다.
다시 말해, 복원된 IPD가 180° 부근에서 변경되는 경우, 추정된 OPD는 90° 부근에서 -90° 부근으로 급격하게 변경될 수 있는데, 파라미터 수정부(330)는 이러한 OPD의 급격한 변화를 방지하기 위해, IPD가 180°인 경우 OPD를 0°로 설정하고, IPD가 180°부근의 값인 경우 OPD를 90°와 0° 사이의 값 또는 -90°와 0° 사이의 값 중 어느 하나의 값, 예를 들어 67.5° 또는 -67.5°로 설정할 수 있다. 이에 따라, OPD는 90°에서 -90°로 변화하지 않고, 67.5°, 0°, -67.5°의 순서로 단계적으로 변화되어 위상 정보의 급격한 변화가 방지될 수 있다.
상기에서 설명한 OPD의 수정은 하기 수학식 21에 따라 수행될 수 있다.
Figure pat00039
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 파라미터 수정부(350)는 추정된 OPD를 필터링하여 추정된 OPD의 변화량이 감소되도록 OPD를 수정할 수 있다.
일례로, 파라미터 수정부(350)는 무한 충격 응답 필터(IIR: Infinite Impulse Response)를 이용하여 추정된 OPD를 수정할 수 있다.
또한, 파라미터 수정부(350)는 하기 수학식 22에 기초하여 추정된 OPD를 필터링 할 수 있다.
Figure pat00040
여기서,
Figure pat00041
는 현재 프레임에서의 특정 주파수 대역에 포함되는 신호에 대한 위상 정보,
Figure pat00042
는 현재 프레임의 1프레임 이전의 프레임에서의 특정 주파수 대역에 포함되는 신호에 대한 위상 정보,
Figure pat00043
는 0보다 크고 1보다 작은 임의의 실수,
Figure pat00044
는 현재 프레임에서의 특정 주파수 대역에 포함되는 신호의 필터링된 위상 정보를 각각 의미한다.
즉, 파라미터 수정부(360)는
Figure pat00045
에 제1 가중치(
Figure pat00046
)를 부여하고,
Figure pat00047
에 제2 가중치(
Figure pat00048
)를 부여하고 가중치가 부여된
Figure pat00049
와 가중치가 부여된
Figure pat00050
를 더하여 추정된 OPD의 변화량이 감소되도록 OPD를 수정할 수 있다.
또한, 상기의 경우에 있어, 추정된 OPD에 대한 필터링 적용 여부는 부호화단에서 결정될 수 있다. 부호화단에서는 필터링 수행에 대한 정보를 비트스트림에 포함시켜 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)로 전송하고, 파라미터 수정부(350)는 상기 필터링 수행에 대한 정보에 따라 필터링 수행 여부를 결정할 수 있다.
상기 도 1에 대한 설명에서 언급한 바와 같이, 부호화단에서는 위상 정보의 연속성에 기초하여 양자화 타입을 선택하고, 선택된 양자화 타입에 따라 양자화된 위상 파라미터 및 양자화 타입 정보를 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있다.
만약 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)가 양자화된 위상 파라미터 및 양자화 타입 정보를 포함하는 비트스트림을 수신하는 경우, 파라미터 복호화부(320)는 비트스트림으로부터 양자화된 위상 파라미터(이하 제1 위상 파라미터라고 한다) 및 양자화 타입 정보를 복원하고, 복원된 양자화 타입 정보에 기초하여 제1 위상 파라미터를 역양자화하여 제2 위상 파라미터를 연산할 수 있다.
이 경우, 업믹싱부(340)는 제2 위상 파라미터와 제2 위상 파라미터를 제외한 나머지 파라미터를 이용하여 모노 신호를 업믹싱할 수 있다.
이에 따라, 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 위상 파라미터의 양자화 및 이로 인한 불연속적인 위상 값에 따른 음질의 열화를 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 방법은 도 1에 도시된 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에서 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1에 도시된 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 방법에도 적용된다.
먼저, 단계(S410)에서는 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 정보를 나타내는 복수의 파라미터를 추출한다.
단계(S420)에서는 복수의 파라미터 중 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 정보를 수정한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 위상 파라미터는 IPD를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 파라미터는 CLD를 포함하고, 단계(S410)에서는 CLD가 0이고, IPD가 180°인 경우, IPD를 0°로 수정할 수 있다.
단계(S430)에서는 수정된 위상 파라미터를 포함하는 복수의 파라미터를 부호화한다.
단계(S440)에서는 멀티 채널 신호를 다운믹싱한 모노 신호를 부호화한다.
단계(S450)에서는 부호화된 복수의 파라미터 및 부호화된 모노 신호를 이용하여 멀티 채널 신호에 대한 부호화된 비트스트림을 생성한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 방법은 도 3에 도시된 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에서 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 3에 도시된 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 방법에도 적용된다.
먼저, 단계(S510)에서는 멀티 채널 신호의 부호화된 비트스트림으로부터 멀티채널 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호를 복원한다.
단계(S520)에서는 비트스트림으로부터 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 복원한다.
단계(S530)에서는 복원된 복수의 파라미터를 이용하여 OPD를 추정한다.
단계(S540)에서는 추정된 OPD를 수정한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 파라미터는 CLD 및 IPD를 포함하고, 단계(S540)에서는 CLD 및 IPD에 기초하여 OPD를 수정할 수 있다.
이 경우, 단계(S540)에서는 IPD가 180°인 경우, OPD를 0°로 수정할 수 있다. 또한, 단계(S540)에서는 IPD가 180°가 아닌 경우, CLD를 이용하여 OPD를 수정하고, 수정된 OPD는 상기 복원된 OPD와 0° 사이의 값 또는 상기 복원된 OPD와 -180° 사이의 값 중에서 어느 하나와 대응될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 단계(S540)에서는 추정된 OPD를 필터링하여 추정된 OPD의 변화량이 감소되도록 OPD를 수정할 수 있다. 이 경우, 단계(S540)에서는 IIR 필터를 이용하여 추정된 OPD를 필터링 할 수 있다.
단계(S550)에서는 복원된 적어도 하나의 파라미터 및 수정된 OPD를 이용하여 모노 신호를 업믹싱한다.
다시 도 1을 참조하면, 상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 도 1에서 파라미터 추출부(110), 다운믹싱부(130), 비트스트림 생성부(150) 및 파라미터 수정부(160)만을 포함할 수 있다.
여기서도, 멀티 채널 신호는 복수의 채널들의 신호를 의미하며, 본 명세서에서는 멀티 채널 신호에 포함된 복수의 채널들 각각을 채널 신호라고 하기로 한다.
또한, 설명의 편의상 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에 입력되는 멀티 채널 신호는 좌채널 신호 및 우채널 신호를 포함하는 스테레오 신호인 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)가 스테레오 신호에 한정되지 않고 멀티 채널 신호의 부호화에도 이용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다고 할 수 있다.
파라미터 추출부(110)는 스테레오 신호를 구성하는 좌채널 신호와 우채널 신호 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출한다. 복수의 파라미터에는 상기에서 언급한 CLD, ICC, IPD, OPD 등이 포함될 수 있다. 여기서, IPD는 좌채널 신호와 우채널 신호 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터의 일례이다. 또한, OPD는 이후 설명될 모노 신호와 좌채널 신호 또는 모노 신호와 우채널 신호 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터의 일례이다.
파라미터 수정부(160)는 상기 복수의 파라미터 중 상기 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터를 수정한다. 이때, 상기 복수의 파라미터는 상기 복수 채널 간의 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences)를 포함할 수 있고, 파라미터 수정부(160)는 CLD의 값에 CLD 오프셋(offset)을 부가하여 이후 설명될 모노 신호와 상기 복수 채널 간의 위상 차에 관한 파라미터(OPD: Overall Phase Difference)를 수정할 수 있다.
예를 들어, 상술한 수학식 21에서, CLD의 값에 따라 결정될 수 있는 제2 중간변수 c1 또는 제3 중간 변수 c2의 값에 CLD 오프셋의 값을 곱함으로써, OPD가 수정될 수 있다. 이러한 CLD 오프셋을 추가함으로써, 스테레오 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호의 위상을 결정할 수 있다. 즉, OPD의 계산 시에만 좌채널 신호 또는 우채널 신호의 크기를 키워줄 수 있다. 이러한 예는 아래 수학식 23과 같이 표현될 수 있다. 도 6은 OPD 추정 및 CLD 오프셋을 이용하여 스테레오 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성하는 일례이다. 즉, 점선박스(600)에는 좌채널 신호의 크기를 키워 모노 신호를 생성한 모습을 나타낸다. 이때, 모노 신호의 생성에 대해서는 이후 더욱 자세히 설명한다.
이때, CLD 오프셋을 추가해도 IPD는 항상 유지될 수 있고, 위상 궤적의 기울기는 CLD 오프셋의 값에 따라 결정될 수 있다. 따라서, CLD 오프셋을 이용하여 위상 불연속성(phase discontinuity)을 제거할 수 있고, 다운믹싱 결과를 왜곡(distortion) 없이 복원하는 것이 가능해진다. 이때, 복호화시에도 CLD 오프셋을 부가하여 다운믹싱된 모노 신호를 없이 업믹싱함으로써, 위상 불연속성을 제거할 수 있다. 복호화에 대해서는 이후 더욱 자세히 설명한다.
이러한 CLD 오프셋의 값은 일례로, 가장 큰 차이를 나타내는 IPD 180°를 기준으로, 서로 인접한 프레임간의 차이가 위상 양자화 빈(phase quantization bin)보다 작도록 설정될 수 있다. 코스 양자화(coarse quantization)에서 서로 인접한 프레임간의 차이가 위상 양자화 빈 45°보다 작도록 하기 위해, CLD의 값을 1이라 가정하면 CLD 오프셋은 2의 제곱근을 값으로 가질 수 있다. 또한, 파인 양자화(fine quantization)에서 서로 인접한 프레임간의 차이가 위상 양자화 빈 22.5°보다 작도록 하기 위해, CLD 값을 1이라 가정하면 CLD 오프셋은 1.8477의 값을 가질 수 있다. 이러한 각각의 예는 아래 수학식 23을 이용하여 아래 수학식 24 및 수학식 25와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
여기서, opdipd =180°는 0의 값을 가질 수 있다.
또한, 다른 실시예로, 파라미터 수정부(160)는 위상 불연속성이 나타나는 순간 OPD의 값을 수정하여 위상을 변형함으로써, 위상 불연속성을 제거할 수도 있다. 이때, 파라미터 수정부(160)는 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 OPD 값과 현재 프레임의 OPD 값의 차이가 기선정된 값 이상인 경우, 상기 현재 프레임의 OPD 값을 수정할 수 있다. 예를 들어, 파라미터 수정부(160)는 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 OPD 값과 현재 프레임의 OPD 값의 차이가 90° 이상인 경우, OPD의 값을 180°만큼 수정함으로써, 위상 불연속성을 제거할 수 있다. 도 7은 OPD 값의 위상을 변형하는 일례를 나타낸 도면이다. 이때, 제1 그래프(710)와 제2 그래프(720)에서 x축은 시간을, y축은 위상 값을 각각 나타낸다. 즉, 제2 그래프(720)에서와 같이 OPD의 위상 불연속성이 나타나는 순간, OPD의 값을 180°만큼 수정함으로써, 위상 불연속성을 제거할 수 있다. 제1 화살표(721) 및 제2 화살표(722)는 OPD의 값을 180°만큼 수정함으로써, OPD의 값이 변경되어 위상 불연속성이 제거된 모습을 나타낸다. 이때, OPD의 값을 180°만큼 수정하기 위해, OPD의 값에 180° (π)를 더해주거나 빼줄 수 있다. 이러한 OPD 값의 수정은 아래 수학식 26과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00054
다운믹싱부(130)는 수정된 위상 파라미터를 통해 상기 멀티 채널 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성한다. 즉, 도 1의 파라미터 수정부(160)에서 다운믹싱부(130)로 연결된 점선 화살표와 같이, 수정된 위상 파라미터는 다운믹싱부(130)로 전송될 수 있고, 다운믹싱부(130)는 파라미터 수정부(160)를 통해 전달된 위상 파라미터를 통해 멀티 채널 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 다운믹싱(Down-Mixing)은 두 채널 이상의 스테레오 신호로부터 한 채널의 모노 신호를 생성하는 것이며, 다운믹싱을 통하여 부호화 과정에 생성되는 비트스트림의 비트량을 줄일 수 있다. 이 때, 모노 신호는 스테레오 신호를 대표하는 신호일 수 있다. 다시 말해, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에서는 스테레오 신호에 포함된 좌채널 신호 및 우채널 신호 각각을 부호화하지 않고, 대표적으로 모노 신호만을 부호화하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 모노 신호의 크기는 좌채널 신호 및 우채널 신호의 크기의 평균 값으로 구할 수 있고, 모노 신호의 위상은 좌채널 신호 및 우채널 신호의 위상의 평균 값으로 구할 수 있다. 이때, 파라미터 수정부(160)에 의해 파라미터가 수정됨으로써, 좌채널 신호 및 우채널 신호의 크기 또는 좌채널 신호 및 우채널 신호의 위상이 변화될 수 있고, 이러한 크기 또는 위상이 달라짐에 따라 모노 신호의 크기 및 위상 역시 변화될 수 있다. 또한 다른 실시예로, 다운믹싱부(130)는 상기 IPD 및 상기 OPD에 기초하여 좌채널 신호 및 우채널 신호 각각의 위상을 이동(shift)시킨 뒤 두 채널 신호의 합으로 표현할 수 있다. 이때 모노 신호의 크기를 조정하기 위해 CLD, ICC 에 기초한 gain값이 사용될 수 있다. 이러한 예는 수학식 27과 같이 표현될 수 있다. 이 경우, 도 1의 파라미터 추출부(110)에서 다운믹싱부(130)로 연결된 점선 화살표와 같이 다운믹싱부(130)는 파라미터 추출부(110)로부터 IPD, CLD 및 ICC를 전달받을 수 있다. 즉, IPD, CLD 및 ICC는 파라미터 추출부(110)에서 추출한 복수의 파라미터에 포함될 수 있다.
Figure pat00055
비트스트림 생성부(150)는 상기 수정된 위상 파라미터를 제외한 상기 복수의 파라미터 및 상기 생성된 모노 신호를 부호화하여 비트스트림을 생성한다. 이때, 모노 신호는 일례로, 스테레오 신호가 음성(voice) 신호인 경우, CELP(Code Excited Linear Prediction) 방식으로 부호화될 수 있다. 또한, 다른 일례로서, 스테레오 신호가 음악(music) 신호인 경우, 모노 신호는 기존의 MPEG-2/4 AAC나 mp3와 유사한 방법을 사용하여 부호화될 수 있다.
이때, 수정된 위상 파라미터는 모노 신호와 복수 채널 간의 위상 차에 관한 파라미터인 OPD를 포함할 수 있다. OPD는 다른 파라미터들로부터 추정될 수 있으므로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비트스트림 생성부(150)는 추출된 복수의 파라미터 중에서 CLD, ICC, 및 IPD 만을 부호화하고, OPD는 부호화하지 않을 수 있다. 즉, 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 OPD를 부호화하여 전송하지 않음으로써 전송되는 비트스트림의 비트양을 감소시킬 수 있다. OPD의 추정에 대한 보다 상세한 설명은 도 3의 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에 관한 설명을 참고하기로 한다.
또한, 비트스트림 생성부(150)는 복수의 파라미터의 부호화에 할당되는 비트양을 감소시키기 위해 추출된 복수의 파라미터를 양자화하고, 양자화된 복수의 파라미터를 부호화할 수 있다. 만약, 비트스트림 생성부(150)가 복수의 파라미터 중에서 CLD, ICC, 및 IPD 만을 부호화하는 경우, 비트스트림 생성부(150)는 CLD, ICC, 및 IPD 만을 양자화하고, 양자화된 CLD, ICC, 및 IPD를 부호화할 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 전송되는 비트양을 줄이기 위해 스테레오 신호로부터 모노 신호 및 복수의 파라미터를 추출하고, 추출된 모노 신호 및 추출된 복수의 파라미터를 부호화하여 전송한다. 또한, 상기의 경우에 있어서도, 복수의 파라미터의 전송에 사용되는 비트양을 더욱 줄이기 위해, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 복수의 파라미터 중에서 OPD를 제외한 CLD, ICC, 및 IPD만을 부호화하여 전송할 수 있다. 이때, 스테레오 신호 자체가 부호화되어 전송되는 것이 아니므로, 스테레오 신호의 재생시 음질의 열화가 발생할 수 있다. 따라서, OPD 계산 시 CLD 오프셋을 부가하거나 OPD 값을 수정하여 모노 신호를 생성함으로써, 비트양을 줄임과 동시에 위상 불연속성을 제거하여 음질의 열화를 최소화할 수 있다.
다시 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 업믹싱부(340), 및 파라미터 수정부(350)만을 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.
파라미터 수정부(350)는 멀티 채널 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호와 멀티 채널 신호간의 위상 차에 관한 파라미터를 수정한다. 여기서, 위상 차에 관한 파라미터는 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 통해 추정된 OPD를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 파라미터는 복수 채널 간의 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences)를 포함할 수 있고, 파라미터 수정부(350)는 CLD의 값에 CLD 오프셋(offset)을 부가하여 추정된 OPD를 수정할 수 있다.
또한, 멀티 채널 신호는 복수의 프레임을 포함할 수 있고, 파라미터 수정부(350)는 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 추정된 OPD 값과 현재 프레임의 추정된 OPD 값의 차이가 기선정된 값 이상인 경우, 현재 프레임의 추정된 OPD 값 수정할 수 있다. 예를 들어, 기선정된 값은 90°를 포함할 수 있고, 이 경우, 파라미터 수정부(350)는 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 추정된 OPD 값과 현재 프레임의 추정된 OPD 값의 차이가 90° 이상인 경우, 현재 프레임의 OPD 값을 180°만큼 수정할 수 있다.
CLD 오프셋을 부가하거나 인접한 프레임간의 OPD 값의 차이를 통해 OPD를 수정하는 방법에 대해서는 상술하였기에 중복된 설명은 생략한다.
업믹싱부(340)는 수정된 위상 차에 관한 파라미터를 이용하여 모노 신호를 업믹싱한다. 즉, 업믹싱부(340)는 수정된 OPD를 이용하여 모노 신호를 업믹싱하여 위상 불연속성을 제거함으로써, 음질의 열화를 최소화할 수 있다. 모노 신호를 업믹싱하는 방법에 대해서는 이미 자세히 설명하였기에 반복적인 설명은 생략한다.
이때, 멀티 채널 신호는 도 1을 통해 설명한 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)로부터 부호화된 비트스트림으로서 수신될 수 있고, 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 이러한 비트스트림에서 모노 신호와 복수의 파라미터를 복원할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 위상 차에 관한 파라미터 OPD는 복수의 파라미터를 통해 추정될 수 있다. 이와 같이, 비트스트림으로부터 모노 신호를 얻고 OPD를 추정하기 위해, 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 멀티 채널 신호의 부호화된 비트스트림으로부터 모노 신호를 복원하는 모노 신호 복호화부(310), 비트스트림으로부터 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 복원하는 파라미터 복호화부(320) 및 복원된 복수의 파라미터를 이용하여 상기 위상 차에 관한 파라미터로서 OPD(Overall Phase Difference)를 추정하는 파라미터 추정부(330)를 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 방법은 상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 도 8에서는 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에 의해 각각의 단계가 수행되는 과정을 설명함으로써, 멀티 채널 신호의 부호화 방법을 설명한다.
여기서도, 멀티 채널 신호는 복수의 채널들의 신호를 의미하며, 본 명세서에서는 멀티 채널 신호에 포함된 복수의 채널들 각각을 채널 신호라고 하기로 한다.
또한, 설명의 편의상 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에 입력되는 멀티 채널 신호는 좌채널 신호 및 우채널 신호를 포함하는 스테레오 신호인 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)가 스테레오 신호에 한정되지 않고 멀티 채널 신호의 부호화에도 이용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다고 할 수 있다.
단계(810)에서 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 스테레오 신호를 구성하는 좌채널 신호와 우채널 신호 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출한다. 복수의 파라미터에는 상기에서 언급한 CLD, ICC, IPD, OPD 등이 포함될 수 있다. 여기서, IPD는 좌채널 신호와 우채널 신호 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터의 일례이다. 또한, OPD는 이후 설명될 모노 신호와 좌채널 신호 또는 모노 신호와 우채널 신호 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터의 일례이다.
단계(820)에서 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 상기 복수의 파라미터 중 상기 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터를 수정한다. 이때, 상기 복수의 파라미터는 상기 복수 채널 간의 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences)를 포함할 수 있고, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 CLD의 값에 CLD 오프셋(offset)을 부가하여 이후 설명될 모노 신호와 상기 복수 채널 간의 위상 차에 관한 파라미터(OPD: Overall Phase Difference)를 수정할 수 있다.
예를 들어, 상술한 수학식 21에서, CLD의 값에 따라 결정될 수 있는 제2 중간변수 c1 또는 제3 중간 변수 c2의 값에 CLD 오프셋의 값을 곱함으로써, OPD가 수정될 수 있다. 이러한 CLD 오프셋을 추가함으로써, 스테레오 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호의 위상을 결정할 수 있다. 즉, OPD의 계산 시에만 좌채널 신호 또는 우채널 신호의 크기를 키워줄 수 있다. 이러한 예는 수학식 23과 같이 표현될 수 있다. OPD 추정 및 CLD 오프셋을 이용하여 스테레오 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성하는 방법에 대해서는 도 6을 통한 설명을 참조할 수 있다. 이때, 모노 신호의 생성에 대해서는 이후 더욱 자세히 설명한다.
이때, CLD 오프셋을 추가해도 IPD는 항상 유지될 수 있고, 위상 궤적의 기울기는 CLD 오프셋의 값에 따라 결정될 수 있다. 따라서, CLD 오프셋을 이용하여 위상 불연속성(phase discontinuity)을 제거할 수 있고, 다운믹싱 결과를 왜곡(distortion) 없이 복원하는 것이 가능해진다. 이때, 복호화시에도 CLD 오프셋을 부가하여 다운믹싱된 모노 신호를 없이 업믹싱함으로써, 위상 불연속성을 제거할 수 있다. 복호화 방법에 대해서는 이후 더욱 자세히 설명한다.
이러한 CLD 오프셋의 값은 일례로, 가장 큰 차이를 나타내는 IPD 180°를 기준으로, 서로 인접한 프레임간의 차이가 위상 양자화 빈(phase quantization bin)보다 작도록 설정될 수 있다. 코스 양자화(coarse quantization)에서 서로 인접한 프레임간의 차이가 위상 양자화 빈 45°보다 작도록 하기 위해, CLD의 값을 1이라 가정하면 CLD 오프셋은 2의 제곱근을 값으로 가질 수 있다. 또한, 파인 양자화(fine quantization)에서 서로 인접한 프레임간의 차이가 위상 양자화 빈 22.5°보다 작도록 하기 위해, CLD 값을 1이라 가정하면 CLD 오프셋은 1.8477의 값을 가질 수 있다. 이러한 각각의 예는 상술한 수학식 24 및 수학식 25와 같이 표현될 수 있다.
또한, 다른 실시예로, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 위상 불연속성이 나타나는 순간 OPD의 값을 수정하여 위상을 변형함으로써, 위상 불연속성을 제거할 수도 있다. 이때, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 OPD 값과 현재 프레임의 OPD 값의 차이가 기선정된 값 이상인 경우, 현재 프레임의 OPD 값을 수정할 수 있다. 예를 들어, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 OPD 값과 현재 프레임의 OPD 값의 차이가 90° 이상인 경우, OPD의 값을 180°만큼 수정함으로써, 위상 불연속성을 제거할 수 있다. 위상을 변형하는 일례는 상술한 도 7의 설명 및 상술한 수학식 26을 참조할 수 있다.
단계(830)에서 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 수정된 위상 파라미터를 통해 상기 멀티 채널 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성한다. 여기서, 다운믹싱(Down-Mixing)은 두 채널 이상의 스테레오 신호로부터 한 채널의 모노 신호를 생성하는 것이며, 다운믹싱을 통하여 부호화 과정에 생성되는 비트스트림의 비트량을 줄일 수 있다. 이 때, 모노 신호는 스테레오 신호를 대표하는 신호일 수 있다. 다시 말해, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에서는 스테레오 신호에 포함된 좌채널 신호 및 우채널 신호 각각을 부호화하지 않고, 대표적으로 모노 신호만을 부호화하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 모노 신호의 크기는 좌채널 신호 및 우채널 신호의 크기의 평균 값으로 구할 수 있고, 모노 신호의 위상은 좌채널 신호 및 우채널 신호의 위상의 평균 값으로 구할 수 있다. 이때, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)에 의해 파라미터가 수정됨으로써, 좌채널 신호 및 우채널 신호의 크기 또는 좌채널 신호 및 우채널 신호의 위상이 변화될 수 있고, 이러한 크기 또는 위상이 달라짐에 따라 모노 신호의 크기 및 위상 역시 변화될 수 있다. 또한 다른 실시예로, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 IPD 및 OPD에 기초하여 좌채널 신호 및 우채널 신호 각각의 위상을 이동(shift)시킨 뒤 두 채널 신호의 합으로 표현할 수 있다. 이때 모노 신호의 크기를 조정하기 위해 CLD, ICC 에 기초한 gain값이 사용될 수 있다. 이러한 예는 상술한 수학식 27과 같이 표현될 수 있다.
단계(840)에서 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 상기 수정된 위상 파라미터를 제외한 상기 복수의 파라미터 및 상기 생성된 모노 신호를 부호화하여 비트스트림을 생성한다. 이때, 모노 신호는 일례로, 스테레오 신호가 음성(voice) 신호인 경우, CELP(Code Excited Linear Prediction) 방식으로 부호화될 수 있다. 또한, 다른 일례로서, 스테레오 신호가 음악(music) 신호인 경우, 모노 신호는 기존의 MPEG-2/4 AAC나 mp3와 유사한 방법을 사용하여 부호화될 수 있다.
이때, 수정된 위상 파라미터는 모노 신호와 복수 채널 간의 위상 차에 관한 파라미터인 OPD를 포함할 수 있다. OPD는 다른 파라미터들로부터 추정될 수 있으므로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 추출된 복수의 파라미터 중에서 CLD, ICC, 및 IPD 만을 부호화하고, OPD는 부호화하지 않을 수 있다. 즉, 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 OPD를 부호화하여 전송하지 않음으로써 전송되는 비트스트림의 비트양을 감소시킬 수 있다. OPD의 추정에 대한 보다 상세한 설명은 도 3의 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에 관한 설명을 참고할 수 있다.
또한, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 복수의 파라미터의 부호화에 할당되는 비트양을 감소시키기 위해 추출된 복수의 파라미터를 양자화하고, 양자화된 복수의 파라미터를 부호화할 수 있다. 만약, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 복수의 파라미터 중에서 CLD, ICC, 및 IPD 만을 부호화하는 경우, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 CLD, ICC, 및 IPD 만을 양자화하고, 양자화된 CLD, ICC, 및 IPD를 부호화할 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 전송되는 비트양을 줄이기 위해 스테레오 신호로부터 모노 신호 및 복수의 파라미터를 추출하고, 추출된 모노 신호 및 추출된 복수의 파라미터를 부호화하여 전송한다. 또한, 상기의 경우에 있어서도, 복수의 파라미터의 전송에 사용되는 비트양을 더욱 줄이기 위해, 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)는 복수의 파라미터 중에서 OPD를 제외한 CLD, ICC, 및 IPD만을 부호화하여 전송할 수 있다. 이때, 스테레오 신호 자체가 부호화되어 전송되는 것이 아니므로, 스테레오 신호의 재생시 음질의 열화가 발생할 수 있다. 따라서, OPD 계산 시 CLD 오프셋을 부가하거나 OPD 값을 수정하여 모노 신호를 생성함으로써, 비트양을 줄임과 동시에 위상 불연속성을 제거하여 음질의 열화를 최소화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 방법은 상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에 의해 수행될 수 있다. 도 9에서는 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)에 의해 각각의 단계가 수행되는 과정을 설명함으로써, 멀티 채널 신호의 복호화 방법을 설명한다.
단계(910)에서 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 멀티 채널 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호와 멀티 채널 신호간의 위상 차에 관한 파라미터를 수정한다. 여기서, 위상 차에 관한 파라미터는 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 통해 추정된 OPD를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 파라미터는 복수 채널 간의 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences)를 포함할 수 있고, 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 CLD의 값에 CLD 오프셋(offset)을 부가하여 추정된 OPD를 수정할 수 있다.
또한, 멀티 채널 신호는 복수의 프레임을 포함할 수 있고, 파라미터 수정부(350)는 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 추정된 OPD 값과 현재 프레임의 추정된 OPD 값의 차이가 기선정된 값 이상인 경우, 현재 프레임의 추정된 OPD 값 수정할 수 있다. 예를 들어, 기선정된 값은 90°를 포함할 수 있고, 이 경우, 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 추정된 OPD 값과 현재 프레임의 추정된 OPD 값의 차이가 90° 이상인 경우, 현재 프레임의 OPD 값을 180°만큼 수정할 수 있다.
CLD 오프셋을 부가하거나 인접한 프레임간의 OPD 값의 차이를 통해 OPD를 수정하는 방법에 대해서는 상술하였기에 중복된 설명은 생략한다.
멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 수정된 위상 차에 관한 파라미터를 이용하여 모노 신호를 업믹싱한다. 즉, 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 수정된 OPD를 이용하여 모노 신호를 업믹싱하여 위상 불연속성을 제거함으로써, 음질의 열화를 최소화할 수 있다. 모노 신호를 업믹싱하는 방법에 대해서는 이미 자세히 설명하였기에 반복적인 설명은 생략한다.
이때, 멀티 채널 신호는 도 1을 통해 설명한 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 부호화 장치(100)로부터 부호화된 비트스트림으로서 수신될 수 있고, 다른 실시예에 따른 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 이러한 비트스트림에서 모노 신호와 복수의 파라미터를 복원할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 위상 차에 관한 파라미터 OPD는 복수의 파라미터를 통해 추정될 수 있다. 이와 같이, 비트스트림으로부터 모노 신호를 얻고 OPD를 추정하기 위해, 멀티 채널 신호의 복호화 장치(300)는 멀티 채널 신호의 부호화된 비트스트림으로부터 모노 신호를 복원하는 단계(미도시), 비트스트림으로부터 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 복원하는 단계(미도시) 및 복원된 복수의 파라미터를 이용하여 위상 차에 관한 파라미터로서 OPD(Overall Phase Difference)를 추정하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 데이터 전송시 필요한 데이터의 양을 줄일 수 있고, 음질이 향상된 멀티 채널 오디오 신호를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
300: 복호화 장치
340: 업믹싱부
350: 파라미터 수정부

Claims (33)

  1. 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부;
    상기 복수의 파라미터 중 상기 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터를 수정하는 파라미터 수정부;
    상기 수정된 위상 파라미터를 포함하는 상기 복수의 파라미터를 부호화하는 파라미터 부호화부;
    상기 멀티 채널 신호를 다운믹싱한 모노 신호를 부호화하는 모노 신호 부호화부; 및
    상기 부호화된 복수의 파라미터 및 상기 부호화된 모노 신호를 이용하여 상기 멀티 채널 신호에 대한 부호화된 비트스트림을 생성하는 비트스트림 생성부
    를 포함하는 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상 파라미터는 상기 복수 채널 간의 위상 차 파라미터(IPD: Inter-channel Phase Difference)를 포함하는 부호화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 파라미터는 상기 복수 채널 간의 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences)를 포함하고,
    상기 파라미터 수정부는 상기 CLD가 0이고, 상기 IPD가 180°인 경우, 상기 IPD를 0°로 수정하는 부호화 장치.
  4. 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부; 및
    상기 복수의 파라미터 중 상기 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터의 부호화 여부를 결정하고, 상기 위상 파라미터의 부호화가 결정된 경우 상기 위상 파라미터를 포함하는 상기 복수의 파라미터를 부호화하는 파라미터 부호화부
    를 포함하는 부호화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 파라미터는 상기 복수 채널 간의 유사도 파라미터(ICC: Inter Channel Coherence)를 포함하고,
    상기 위상 파라미터는 IPD를 포함하며,
    상기 파라미터 부호화부는 상기 IPD를 고려하여 추출된 ICC와 상기 IPD를 고려하지 않고 추출된 ICC 간의 차가 기 설정된 값보다 큰 경우, 상기 IPD의 부호화를 결정하는 부호화 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 멀티 채널 신호는 복수의 프레임을 포함하고,
    상기 파라미터 부호화부는 상기 복수의 프레임 간의 위상 정보의 연속성을 고려하여 상기 위상 파라미터의 부호화 여부를 결정하는 부호화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파라미터 부호화부는 현재 프레임의 위상 정보 값, 상기 현재 프레임의 1프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값, 및 상기 현재 프레임의 2프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값을 이용하여 상기 위상 정보의 연속성을 판단하는 부호화 장치
  8. 제6항에 있어서,
    상기 파라미터 부호화부는
    현재 프레임의 1프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값의 2배수 값과 상기 현재 프레임의 2프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값 간의 차인 제1 위상 차이 값을 연산하고,
    상기 현재 프레임의 위상 정보 값과 상기 제1 위상 차이 값 간의 차인 제2 위상 차이 값을 연산하고,
    상기 제2 위상 차이 값이 기 설정된 값보다 큰 경우, 상기 위상 정보가 연속되지 않은 것으로 판단하여 상기 위상 파라미터의 부호화를 결정하는 부호화 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 파라미터는 상기 복수 채널 간의 유사도 파라미터(ICC: Inter Channel Coherence)를 포함하고,
    상기 위상 파라미터는 IPD를 포함하며,
    상기 파라미터 추출부는 상기 IPD를 고려하여 상기 ICC를 추출하고,
    상기 파라미터 부호화부는 상기 IPD를 고려하여 추출된 상기 ICC 및 상기 IPD를 포함하는 상기 복수의 파라미터를 부호화하는 부호화 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 IPD는 양자화된 IPD인 부호화 장치.
  11. 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부;
    상기 복수의 파라미터를 양자화하고, 상기 양자화된 복수의 파라미터를 부호화하는 파라미터 부호화부;
    상기 멀티 채널 신호를 다운믹싱한 모노 신호를 부호화하는 모노 신호 부호화부; 및
    상기 부호화된 복수의 파라미터 및 상기 부호화된 모노 신호를 이용하여 상기 멀티 채널 신호에 대한 부호화된 비트스트림을 생성하는 비트스트림 생성부
    를 포함하고,
    상기 추출된 복수의 파라미터는 상기 멀티 채널 신호에 포함된 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터를 포함하고,
    상기 파라미터 부호화부는 상기 멀티 채널 신호에 포함된 복수의 프레임 간의 위상 정보의 연속성에 기초하여 상기 위상 파라미터의 양자화 타입을 결정하는 부호화 장치.
  12. 제11항에 있어서
    상기 파라미터 부호화부는
    상기 위상 정보가 연속되지 않은 것으로 판단한 경우, 상기 위상 파라미터를 제1 양자화 타입에 따라 양자화하고,
    상기 위상 정보가 연속된 것으로 판단한 경우, 상기 위상 파라미터를 를 제2 양자화 타입에 따라 양자화하고,
    상기 제1 양자화 타입의 양자화 에러(quantization error)와 상기 제2 양자화 타입의 양자화 에러는 서로 다른 부호화 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 멀티 채널 신호는 복수의 프레임을 포함하고,
    상기 파라미터 부호화부는
    현재 프레임의 1프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값의 2배수 값과 상기 현재 프레임의 2프레임 이전의 프레임의 위상 정보 값 간의 차인 제1 위상 차이 값을 연산하고,
    상기 현재 프레임의 위상 정보 값과 상기 제1 위상 차이 값 간의 차인 제2 위상 차이 값을 연산하며,
    상기 제2 위상 차이 값이 기 설정된 값보다 작은 경우, 상기 위상 정보가 연속된 것으로 판단하고, 상기 제2 위상 차이 값이 기 설정된 값보다 큰 경우, 상기 위상 정보가 연속되지 않은 것으로 판단하는 부호화 장치.
  14. 멀티 채널 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호와 상기 멀티 채널 신호간의 위상 차에 관한 파라미터를 수정하는 파라미터 수정부; 및
    상기 수정된 위상 차에 관한 파라미터를 이용하여 상기 모노 신호를 업믹싱하는 업믹싱부
    를 포함하는 복호화 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 멀티 채널 신호의 부호화된 비트스트림으로부터 상기 모노 신호를 복원하는 모노 신호 복호화부;
    상기 비트스트림으로부터 상기 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 복원하는 파라미터 복호화부; 및
    상기 복원된 복수의 파라미터를 이용하여 상기 위상 차에 관한 파라미터로서 OPD(Overall Phase Difference)를 추정하는 파라미터 추정부
    를 더 포함하는 복호화 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 파라미터는 CLD 및 IPD를 포함하고,
    상기 파라미터 수정부는 상기 CLD 및 상기 IPD에 기초하여 상기 OPD를 수정하는 복호화 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 파라미터 수정부는 상기 IPD가 180°인 경우, 상기 OPD를 0°로 수정하는 복호화 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 파라미터 수정부는 상기 IPD가 180°가 아닌 경우, 상기 CLD 및 상기 IPD를 이용하여 상기 추정된 OPD를 수정하고,
    상기 수정된 OPD는 상기 추정된 OPD와 0° 사이의 값 또는 상기 추정된 OPD와 -180° 사이의 값 중에서 어느 하나와 대응되는 복호화 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 파라미터 수정부는 상기 추정된 OPD를 필터링하여 상기 추정된 OPD의 변화량이 감소되도록 상기 OPD를 수정하는 복호화 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 파라미터 수정부는 무한 충격 응답 필터(IIR: Infinite Impulse Response)을 이용하여 상기 추정된 OPD를 필터링하는 복호화 장치.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 파라미터는 상기 복수 채널 간의 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences)를 포함하고,
    상기 파라미터 수정부는, 상기 CLD의 값에 CLD 오프셋(offset)을 부가하여 상기 추정된 OPD를 수정하는, 복호화 장치.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 멀티 채널 신호는 복수의 프레임을 포함하고,
    상기 파라미터 수정부는, 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 추정된 OPD 값과 상기 현재 프레임의 추정된 OPD 값의 차이가 기선정된 값 이상인 경우, 상기 현재 프레임의 추정된 OPD 값을 수정하는, 복호화 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 기선정된 값은 90°를 포함하고,
    상기 파라미터 수정부는, 상기 차이가 90° 이상인 경우, 상기 OPD 값을 180°만큼 수정하는, 복호화 장치.
  24. 멀티 채널 신호의 부호화된 비트스트림으로부터 상기 멀티 채널 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호를 복원하는 모노 신호 복호화부;
    상기 비트스트림으로부터 상기 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 양자화된 제1 위상 파라미터 및 상기 양자화된 제1 위상 파라미터의 양자화 타입 정보를 복원하고, 상기 양자화 타입 정보에 기초하여 상기 양자화된 제1 위상 파라미터를 역양자화하여 제2 위상 파라미터를 연산하는 파라미터 복호화부; 및
    상기 제2 위상 파라미터를 이용하여 상기 모노 신호를 업믹싱하는 업믹싱부
    를 포함하는 복호화 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 파라미터 복원부는
    상기 양자화 타입 정보가 제1 양자화 타입과 대응되는 경우, 상기 제1 양자화 타입에 기초하여 상기 제2 위상 파라미터를 복원하고,
    상기 양자화 타입 정보가 제2 양자화 타입과 대응되는 경우, 상기 제2 양자화 타입에 기초하여 상기 제2 위상 파라미터를 복원하고,
    상기 제1 양자화 타입의 양자화 에러와 상기 제2 양자화 타입의 양자화 에러가 서로 다른 복호화 장치.
  26. 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부;
    상기 복수의 파라미터 중 상기 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터를 수정하는 파라미터 수정부;
    상기 수정된 위상 파라미터를 통해 상기 멀티 채널 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성하는 다운믹싱부; 및
    상기 수정된 위상 파라미터를 제외한 상기 복수의 파라미터 및 상기 생성된 모노 신호를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 비트스트림 생성부
    를 포함하는 부호화 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 복수의 파라미터는 상기 복수 채널 간의 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences)를 포함하고,
    상기 파라미터 수정부는, 상기 CLD의 값에 CLD 오프셋(offset)을 부가하여 상기 모노 신호와 상기 복수 채널 간의 위상 차에 관한 파라미터(OPD: Overall Phase Difference)를 수정하는, 부호화 장치.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 수정된 위상 파라미터는 상기 모노 신호와 상기 복수 채널 간의 위상 차에 관한 파라미터(OPD: Overall Phase Difference)를 포함하고,
    상기 멀티 채널 신호는 복수의 프레임을 포함하고,
    상기 파라미터 수정부는, 현재 프레임의 1프레임 이전 프레임의 OPD 값과 상기 현재 프레임의 OPD 값의 차이가 기선정된 값 이상인 경우, 상기 현재 프레임의 OPD 값을 수정하는, 복호화 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 기선정된 값은 90°를 포함하고,
    상기 파라미터 수정부는, 상기 차이가 90° 이상인 경우, 상기 OPD 값을 180°만큼 수정하는, 복호화 장치.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 복수의 파라미터는 상기 복수 채널 간의 위상 차 파라미터(IPD: Inter-channel Phase Difference)를 포함하고,
    상기 수정된 위상 파라미터는 상기 모노 신호와 상기 복수 채널 간의 위상 차 파라미터(OPD: Overall Phase Difference)를 포함하고,
    상기 다운믹싱부는, 상기 IPD 및 상기 OPD에 기초하여 상기 멀티 채널 신호 각각의 위상을 이동(shift)시켜 다운믹싱하는, 부호화 장치.
  31. 멀티 채널 신호를 구성하는 복수 채널 간의 특성 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 추출하는 단계;
    상기 복수의 파라미터 중 상기 복수 채널 간의 위상 정보에 관한 위상 파라미터를 수정하는 단계;
    상기 수정된 위상 파라미터를 통해 상기 멀티 채널 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 수정된 위상 파라미터를 제외한 상기 복수의 파라미터 및 상기 생성된 모노 신호를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계
    를 포함하는 부호화 방법.
  32. 멀티 채널 신호의 다운믹스 신호인 모노 신호와 상기 멀티 채널 신호간의 위상 차에 관한 파라미터를 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 위상 차에 관한 파라미터를 이용하여 상기 모노 신호를 업믹싱하는 단계
    를 포함하는 복호화 방법.
  33. 제31항 또는 제32항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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