KR20110111804A - 오디오 디코딩 시스템 및 그것의 오디오 디코딩 방법 - Google Patents

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    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
    • G10L19/16—Vocoder architecture
    • G10L19/167—Audio streaming, i.e. formatting and decoding of an encoded audio signal representation into a data stream for transmission or storage purposes

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템은, 오디오 데이터를 디코딩하는 메인 디코더, 및 제 1 구간에서 상기 디코딩된 오디오 데이터를 압축하여 저장하고, 제 2 구간에서 상기 저장된 오디오 데이터를 해제하는 오디오 버퍼 압축기를 포함한다. 본 발명에 따른 오디오 디코딩 시스템은, 출력 버퍼의 전후 단계에서 실시간 처리가 가능한 콤팩트 코더를 이용함으로써, 출력 버퍼의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 오디오 디코딩 시스템, 제한된 출력 버퍼 내에 보다 긴 시간 동안 오디오 데이터를 저장함으로써, 디코딩을 수행하는 프로세서의 동작 주기를 늘린다. 이에, 프로세서의 슬립모드 시간이 증가되고, 프로세서 모드 변환 회수를 감소시켜 모드 변환에 필요한 부가적인 동작을 줄임으로써, 소비전력이 줄어든다.

Description

오디오 디코딩 시스템 및 그것의 오디오 디코딩 방법{AUDIO DECODING SYSTEM AND AUDIO DECODING METHOD THEREOF}
본 발명은 오디오 디코딩 시스템 및 그것의 오디오 디코딩 방법에 관한 것이다.
일반적으로 오디오 스트림에 재생도중 끊김이 발생하면 사람의 귀에 민감하게 영향을 미친다. 이러한 오디오 스트림의 끊김 현상을 방지하기 위해, 일반적인 오디오 디코딩 시스템은 충분하게 버퍼링을 수행하는 출력 버퍼를 구비한다.
본 발명의 목적은 출력 버퍼의 크기를 줄이는 오디오 디코딩 시스템 및 그것의 오디오 디코딩 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 전력소비를 줄이는 오디오 디코딩 시스템 및 그것의 오디오 디코딩 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템은, 오디오 데이터를 디코딩하는 메인 디코더, 및 제 1 구간에서 상기 디코딩된 오디오 데이터를 압축하여 저장하고, 제 2 구간에서 상기 저장된 오디오 데이터를 해제하는 오디오 버퍼 압축기를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 오디오 데이터를 저장하는 적어도 하나의 아이피, 및 상기 적어도 하나의 아이피로부터 상기 오디오 데이터를 읽어오는 메모리를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 적어도 하나의 아이피가 상기 메모리에 직접 접근할 수 있도록 하는 직접 메모리 접근기를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 메인 디코더는 프로세서이고, 상기 오디오 데이터가 디코딩될 때 상기 프로세서는 활성 모드 상태이고, 상기 디코딩된 오디오 데이터가 압축된 후 상기 프로세서는 슬립 모드 상태이다.
전반적인 동작을 제어하는 프로세서를 더 포함하고, 상기 메인 디코더는 상기 프로세서이다.
실시 예에 있어서, 상기 오디어 버퍼 압축기는, 상기 제 1 구간에서 상기 제 1 프레임을 압축하고, 상기 제 2 구간에서 상기 제 2 프레임을 압축하는, 상기 제 1 및 제 2 프레임 각각은 상기 디코딩된 오디오 데이터인 콤팩트 인코더, 상기 압축된 제 1 프레임을 저장하는 제 1 출력 버퍼, 상기 압축된 제 2 프레임을 저장하는 제 2 출력 버퍼, 및 상기 제 2 구간에서 상기 제 1 출력 버퍼에 저장된 상기 압축된 제 1 프레임을 해제하고, 상기 제 1 구간에서 상기 제 2 출력 버퍼에 저장된 압축된 프레임을 해제한다.
실시 예에 있어서, 상기 콤팩트 인코더는, 상기 오디오 데이터가 스테레오 오디오 데이터일 때 미스사이드(Mid-side) 코딩을 이용하여 상기 제 1 및 제 2 프레임들 각각의 공간 리던던시를 제거하는 미스사이드 코더, 상기 미스사이드 코더의 출력으로부터 선택적으로 주파수 영역 리던던시를 제거하는 유한 임펄스 응답 필터, 및 골롬라이스(Golomb-rice) 코딩을 이용하여 상기 유한 임펄스 응답 필터의 출력으로부터 통계적 데이터를 압축하는 엔트로피 코더를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 콤팩트 디코더는, 상기 엔트로피 코더에 인버스 기능을 수행하고, 상기 골롬라이스 코딩을 이용하여 상기 제 1 출력버퍼 혹은 제 2 출력 버퍼에 저장된 압축된 프레임을 디코딩하는 엔트로피 디코더, 상기 유한 임펄스 응답 필터에 인버스 기능을 수행함으로써, 상기 제거된 임시적인 리던던시를 복구하는 무한 임펄스 응답 필터, 및 상기 미스사이드 코더에 인버스 기능을 수행함으로써, 상기 제거된 공간 리던던시를 복구하는 미스사이드 디코더를 포함한다.
실시 예에 있어서, 전반적인 동작을 제어하는 프로세서를 더 포함하고, 상기 메인 디코더는 상기 프로세서 외에 별도로 존재한다.
본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 오디오 디코딩 시스템은, 적어도 하나는 오디오 데이터를 저장하는 복수의 아이피들, 상기 복수의 아이피들 중 적어도 하나에서 오디오 데이터를 읽어오는 메모리, 상기 복수의 아이피들이 상기 메모리에 직접 접근하도록 하는 직접 메모리 접근기, 전반적인 동작을 제어하고, 오디오 디코딩시 상기 오디오 데이터에 대한 디코딩을 수행하는 프로세서, 제 1 구간에서 상기 디코딩된 오디오 데이터를 압축하여 저장하고, 제 2 구간에서 상기 저장된 오디오 데이터를 해제하여 출력하는 오디오 버퍼 압축기, 상기 제 2 구간에서 상기 출력된 오디오 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기, 및 상기 제 2 구간에서 상기 변환된 아날로그 신호를 외부로 출력하는 스피커를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제 1 및 제 2 구간들에서 상기 오디오 데이터에 대한 디코딩이 완료된 후 슬립 모드이다.
실시 예에 있어서, 상기 오디오 버퍼 압축기는 상기 디지털 아날로그 변환기와 인터페이싱을 수행하는 인터페이스를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 오디오 버퍼 압축기는, 상기 압축된 오디오 데이터를 저장하는 출력 버퍼를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 오디오 디코딩 시스템은, 적어도 하나는 오디오 데이터를 저장하는 복수의 아이피들, 상기 복수의 아이피들 중 적어도 하나에서 오디오 데이터를 읽어오는 메모리, 상기 복수의 아이피들이 상기 메모리에 직접 접근하도록 하는 직접 메모리 접근기, 전반적인 동작을 제어하는 프로세서, 상기 메모리에 저장된 오디오 데이터를 프레임 단위로 디코딩하고, 제 1 구간에서 상기 디코딩된 오디오 데이터를 압축하고, 제 2 구간에서 상기 압축된 오디오 데이터를 출력하는 오디오 서브시스템, 상기 오디오 서브시스템의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기, 및 상기 제 2 구간에서 상기 변환된 아날로그 신호를 외부로 출력하는 스피커를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 오디오 서브시스템은, 상기 메모리로부터 프레임 단위로 오디오 데이터를 입력받는 입력 버퍼, 상기 입력 버퍼에 저장된 오디오 데이터를 프레임 단위로 디코딩하는 메인 오디오 디코더, 및 상기 메인 오디오 디코더의 출력을 상기 제 1 구간에서 압축하여 저장하고, 상기 제 2 구간에서 상기 압축된 오디오 데이터를 해제하는 오디오 버퍼 압축기를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 오디오 버퍼 압축기는, 상기 제 1 구간에서 압축된 오디오 데이터를 저장하는 제 1 출력 버퍼, 및 상기 제 2 구간에서 해제하기 위한 압축된 오디오 데이터를 저장하는 제 2 출력 버퍼를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 입력 버퍼 및 상기 제 1 및 제 2 출력 버퍼들은 하나의 버퍼 메모리에 포함되고, 상기 버퍼 메모리는 상기 입력 버퍼, 상기 제 1 및 제 2 출력 버퍼들의 영역들을 할당한다.
본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 방법은, 제 1 구간에서, 제 N(여기서 N은 정수) 프레임을 디코딩하고, 상기 디코딩된 상기 제 N 프레임을 압축하고, 압축된 제 N-1 프레임을 해제하고, 및 제 2 구간에서, 제 N+1 프레임을 디코딩하고, 상기 디코딩된 상기 제 N+1 프레임을 압축하고, 상기 압축된 상기 제 N 프레임을 해제한다.
실시 예에 있어서, 상기 제 1 구간에서, 상기 해제된 상기 제 N-1 프레임을 아날로그 신호로 변환하고, 상기 변환된 상기 N-1 프레임의 아날로그 신호를 외부로 출력하는 것을 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 제 2 구간에서, 상기 해제된 상기 제 N 프레임을 아날로그 신호로 변환하고, 상기 변환된 상기 N프레임의 아날로그 신호를 외부로 출력하는 것을 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 제 1 구간에서 상기 압축된 상기 제 N 프레임은 제 1 출력 버퍼에 저장되고, 상기 제 2 구간에서 상기 압축된 상기 제 N+1 프레임은 제 2 출력 버퍼에 저장되는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 오디오 디코딩 시스템 및 그것의 오디오 디코딩 방법은, 출력 버퍼의 전후 단계에서 실시간 처리가 가능한 콤팩트 코더를 이용함으로써, 출력 버퍼의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 오디오 디코딩 시스템 및 그것의 오디오 디코딩 방법은, 제한된 출력 버퍼 내에 보다 긴 시간 동안 오디오 데이터를 저장가능함으로써, 디코딩을 수행하는 프로세서의 동작 주기를 늘린다. 이에, 프로세서의 슬립모드 시간이 증가되고, 프로세서 모드 변환 회수를 감소시켜 모드 변환에 필요한 부가적인 동작을 줄임으로써, 소비전력이 줄어든다.
도 1은 본 발명에 따른 오디오 디코딩 시스템에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 오디오 디코딩 시스템의 오디오 디코딩시 전력소비 패턴에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 오디오 버퍼 압축기를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템의 동작 시간을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 인코더를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 디코더를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 오디오 디코딩 시스템에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 콤팩트 코더의 압출 비율과 슬립 모드 시간 증가량에 관한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템의 오디오 디코딩 방법을 보여주는 흐름도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템(100)를 보여주는 블록도이다. 도 1를 참조하면, 오디오 디코딩 시스템(100)은 프로세서(110), 직접 메모리 접근기(120), 메모리(130), 복수의 아이피들(141~14n), 오디오 버퍼 압축기(150), 디지털 아날로그 변환기(160), 및 스피커(170)를 포함한다. 하나의 버스(101)에 프로세서(110), 직접 메모리 접근기(120), 메모리(130), 복수의 아이피들(141~14n), 오디오 버퍼 압축기(150)가 연결된다.
본 발명의 오디오 디코딩 시스템(100)은 MP3 플레이어, AAC(Advanced Audio Coding) 플레이어 등일 수 있다.
프로세서(110)는 오디오 디코딩 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(110)는 복수의 아이피들(141~14n) 중 적어도 하나로부터 출력된 오디오 데이터를 디코딩한다. 여기서, 적어도 하나의 저장 장치로부터 출력된 오디오 데이터는 메모리(130)에 임시로 저장되고, MP3 혹은 AAC 등의 음성용 코딩에 의해 압축된 데이터이다. 프로세서(110)이 오디오 데이터를 디코딩한다는 것은, 음성용 코딩에 의하여 압축된 음성 데이터를 해제한다는 의미이다. 실시 예에 있어서, 프로세서(110)는 모바일 프로세서일 수 있다.
직접 메모리 접근기(120)는 복수의 아이피들(141~14n) 중 적어도 하나가 메모리(130)를 직접 접근할 수 있는 기능을 수행한다. 예를 들어, 직접 메모리 접근기(120)을 통하여 복수의 아이피들(141~14n) 중 적어도 하나로부터 출력된 오디오 데이터(혹은 오디오 스트림)는 프로세서(110)를 경유하지 않고 메모리(130)로 직접 전달된다.
메모리(130)는 프로세서(110)의 동작을 수행하는데 필요한 데이터 혹은 수행된 데이터를 임시로 저장한다. 예를 들어, 메모리(130)는 디코딩하기 위한 오디오 데이터를 임시로 저장한다. 여기서, 오디오 데이터는 복수의 아이피들(141~14n) 중 적어도 하나의 저장장치로부터 전달된다.
복수의 아이피들(141~14n)은 특정한 기능을 수행하는 장치들이다. 복수의 아이피들(141~14n) 중 적어도 하나는, 오디오 데이터를 저장하는 저장장치일 수 있다.
오디오 버퍼 압축기(150)는 프로세서(110)에 의해 디코딩된 오디오 데이터를 프레임(frame) 단위로 입력받고, 입력된 오디오 데이터를 콤팩트 인코더(compact encoder)로 압축(compress)하고, 압축된 오디오 데이터를 출력 버퍼(도시되지 않음)에 저장하고, 출력 버퍼에 저장된 오디오 데이터를 콤팩트 디코더(compact decoder)로 해제(decompress)하여 프레임 단위로 출력한다. 여기서, 콤팩트 인코더와 콤팩트 디코더는 상호간에 인버스 기능을 수행한다. 도시되지 않았지만, 오디오 버퍼 압축기(150)는 해제된 오디오 데이터를 출력하기 위한 인터페이스(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
디지털 아날로그 변환기(160)는 오디오 버퍼 압축기(150)로부터 출력된 오디오 데이터를 아날로그 신호로 변환시킨다.
스피커(170)는 디지털 아날로그 변환기(160)에 의해 변환된 아날로그 신호를 외부로 출력한다. 스피커(170)는 도시되지 않았지만 왼쪽 채널용 스피커 및 오른쪽 채널용 스피커를 포함할 수 있다.
정리하면, 오디오 디코딩 시스템(100)은 프레임 단위로 오디오 데이터를 디코딩하고, 디코딩된 오디오 데이터를 압축하여 오디오 버퍼 압축기(150)에 저장하고, 저장된 오디오 데이터를 해제하여 출력한다.
본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템(100)은 디코딩된 오디오 데이터를 압축하여 저장하는 오디오 버퍼 압축기(150)를 구비함으로써, 일반적인 오디오 디코딩 시스템과 비교하여 출력 버퍼의 크기를 줄일 수 있다. 그 결과로써, 본 발명은 오디오 디코딩 시스템(110)의 집적화에 유리하다.
일반적으로, 오디오 디코딩 동작시 소비전력을 줄이기 위하여 프로세서 및 그것의 관련 장치들(예를 들어, 복수의 아이피들)의 슬립모드(sleep mode) 시간을 증가시키는 것이 유리하다.
일반적인 오디오 디코딩 시스템은 오디오 버퍼의 공간적 제한으로 인하여 프로세서의 슬립모드 시간을 증가시키는 것에 제한을 갖는다. 반면에, 본 발명의 오디오 버퍼 압축기(150)는 압축된 오디오 데이터를 저장함으로써, 일반적인 출력 버퍼에 비교하여 상대적으로 큰 용량의 디코딩된 오디오 데이터를 저장할 수 있다. 따라서, 본 발명의 오디오 디코딩 시스템(100)은 일반적인 오디오 디코딩 시스템과 비교하여 오디오 데이터를 디코딩하는(혹은, 프로세서의 활성모드) 주기를 늘릴 수 있다. 즉, 그 만큼 프로세서(110)의 슬립모드 시간이 증가된다. 그 결과로써, 본 발명의 오디오 디코딩 시스템(100)은 일반적인 오디오 디코딩 시스템과 비교하여 소비전력을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템(100)은 프로세서(110)의 슬립 모드 시간이 증가됨에 따라 웨이크 업되는 충분한 시간을 확보할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(110)이 슬립 모드에서 웨이크 업되는데 필요한 예비 동작들에 대한 부담이 줄어든다. 즉, 프로세서(110)의 모드 변환 회수를 감시시켜 모드 변환에 필요한 부가적인 동작이 줄어든다. 그 결과로서, 본 발명의 디코딩 시스템(100)은 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 프로세서(110)의 동작 모드에 따른 소비 전력을 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 프로세서(110)가 활성 모드일 때, 예를 들어 데이터가 이동되거나, 오디오 데이터가 디코딩될 때 전력 소비가 많다. 반면에, 프로세서(110)의 슬립 모드일 때, 전력 소비가 적다. 따라서, 오디오 디코딩시 소비전력을 줄이기 위해서, 프로세서(110)는 슬립모드 시간을 증가시키는 것이 유리하다.
본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템(100)는 프로세서(110)가 메모리(130)에서 오디오 버퍼 압축기(150)로 디코딩된 오디오 데이터를 전달하는 주기(cycle)을 늘림으로써, 소비전력을 줄인다. 디코딩된 오디오 데이터를 전달하는 주기를 늘리기 위하여, 오디오 버퍼 압축기(150)의 압축 및 해제가 이용된다.
본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템(100)는 오디오 디코딩시 프로세서(110)의 저전력 동작모드(예를 들어, 슬립 모드)를 더 오래 지속시킴으로써, 모바일 애플리케이션에 적용가능하다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 오디오 버퍼 압축기(150)을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 오디오 버퍼 압축기(150)는 콤팩트 인코더(152), 제 1 출력 버퍼(154), 제 2 출력 버퍼(156) 및 콤팩트 디코더(158)를 포함한다.
콤팩트 인코더(152)는 프로세서(110)에 의해 디코딩된 오디오 데이터, 즉, 원 오디오(Raw audio) 데이터를 압축한다. 여기서, 데이터 압축은 프레임 단위로 수행된다. 프레임 단위로 압축된 오디오 데이터는 제 1 출력 버퍼(154) 및 제 2 출력 버퍼(156) 중 어느 하나로 출력된다. 콤팩트 인코더(152)는 압축된 오디오 데이터를 제 1 출력 버퍼(154) 및 제 2 출력 버퍼(156)에 교대로 출력한다.
제 1 출력 버퍼(154) 및 제 2 출력 버퍼(156)는 압축된 오디오 데이터를 순차적으로 저장한다. 예를 들어, 제 N-1 프레임의 압축된 오디오 데이터는 제 2 출력 버퍼(156)에 저장되고, 제 N 프레임의 압축된 오디오 데이터는 제 1 출력 버퍼(154)에 저장되고, 제 N+1 번째 프레임의 압축된 오디오 데이터는 제 2 출력 버퍼(156)에 저장된다.
콤팩트 디코더(158)는 제 1 출력 버퍼(154) 및 제 2 출력 버퍼(156) 중 어느 하나에 저장된 압축된 오디오 데이터를 해제한다. 콤팩트 디코더(152)는 제 1 출력 버퍼(154) 혹은 제 2 출력 버퍼(156)에 저장된 압축된 오디오 데이터를 교대로 해제한다. 즉, 콤팩트 디코더(158)는 제 1 출력 버퍼(154)에 저장된 압축된 오디오 데이터를 해제한 뒤, 제 2 출력 버퍼(156)에 저장된 압축된 오디오 데이터를 해제한다. 콤팩트 디코더(158)는 출력 버퍼들(154,156)에 저장된 압축된 오디오 데이터를 실시간으로 해제(혹은, 디코딩)하여 원래의 오디오 데이터를 디지털 아날로그 변환기(160)으로 전달한다.
본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템(100)은 예를 들어, MP3 등과 같은 고품질 오디오 코더들을 약 1000 샘플 이상의 프레임 단위로 동작시킨다. 이때, 프로세서(110)는 프레임 구간내의 오디오 샘플 재생시간 이내로 동작을 종료한다. 콤팩트 인코더(152)는 프로세서(110, 혹은 메인 디코더)의 슬립 모드 구간에서동작을 완료하기 위하여 단순한 구조로 구현된다. 콤팩트 디코더(158)는 오디오 샘플링 주파수로 오디오 샘플을 디지털 아날로그 변환기(160)으로 전달하기 위하여 실시간, 연속처리 가능하도록 구현된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템(100)의 동작 시간을 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 오디오 디코딩 시스템(100)의 동작 시간은 다음과 같다.
제 1 구간(t0~t1)에서는, 제 N 프레임에 대한 프로세서(110)의 메인 디코딩이 수행되고, 메인 디코딩 이후에 콤팩트 인코더(152)의 콤팩트 인코딩(혹은, 압축)이 수행되고, 동시에 제 N-1 프레임에 대한 콤팩트 디코더158)의 콤팩트 디코딩이 수행되고, 실시간으로 콤팩트 디코딩(혹은, 해제)된 제 N-1 프레임이 아날로그 신호로 변환되고, 변환된 아날로그 신호가 스피커(170)를 통해 재생된다.
제 2 구간(t1~t2)에서는, 제 N+1 번째 프레임에 대한 프로세서(110)의 메인 디코딩이 수행되고, 메인 디코딩 이후에 제 N+1 번째 프레임에 대한 콤팩트 인코더(152)의 콤팩트 인코딩(혹은, 압축)이 수행되고, 동시에 제 N 프레임에 대한 콤팩트 디코더158)의 콤팩트 디코딩이 수행되고, 실시간으로 콤팩트 디코딩(혹은, 해제)된 제 N 프레임이 아날로그 신호로 변환되고, 변환된 아날로그 신호가 스피커(170)를 통해 재생된다.
한편, 제 1 구간(t0~t1)과 제 2 구간(t1~t2)는 서로 동일하다.
한편, 제 1 구간(t0~t1) 및 제 2 구간(t1~t2)의 메인 디코딩 구간들에서 프로세서(110)는 활성 모드이다. 반면에, 제 1 구간(t0~t1)의 메인 디코딩 완료 시점부터, 제 2 구간(t1~t2)의 메인 디코딩 시작 시점 사이에 프로세서(110)는 슬립 모드로 진입할 수 있다.
본 발명의 실시 예 따른 오디오 디코딩 시스템(100)의 오디오 디코딩 방법은, 제 N 프레임에 대한 메인 디코딩 및 콤팩트 인코딩을 수행하면서, 동시에 제 N-1 프레임에 대한 콤팩트 디코딩 및 재생을 수행할 수 있다. 이로써, 본 발명의 오디오 디코딩 방법은, 실시간으로 오디오 데이터를 재생할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 인코더(152)를 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 콤팩트 인코더(152)는 미드사이드(Mid-side) 코더(1522), 유한 임펄스 응답 필터(1524), 및 엔트로피 코더(1526)를 포함한다.
미드사이드(Mid-side) 코더(1522)는 오디오 데이터가 스테레오 오디오 데이터일 때 미드사이드 코딩(Mid-side coding)을 이용하여 원 오디오 데이터로부터 공간 리던던시(Spatial redundancy)를 제거한다. 다른 말로, 미드사이드 코더(1522)는 미드사이드 코딩을 통하여 오디오 샘플 사이의 상관관계(correlation) 성분을 제거한다. 여기서, 미드사이드 코딩은, 왼쪽 채널 및 오른쪽 채널을 미드 채널 및 사이드 채널로 변환한다. 여기서 미드 채널은 왼쪽 채널과 오른쪽 채널의 합이고, 사이드 채널은 왼쪽 채널과 오른쪽 채널의 차이이다.
본 발명의 콤팩트 인코더(152)가 공간 리던더시를 제거하기 위하여 미드 사이드 코딩을 반드시 이용할 필요는 없다. 본 발명의 콤팩트 인코더(152)는 공간 리던던시를 제거하기 위하여 다양한 종류의 조인트 스테레오 코딩(Joint stereo coding)을 이용할 수 있다.
유한 임펄스 응답 필터(1524)는 선형 필터로써, 선택적으로 주파수 영역 리던던시를 제거하는데 이용된다. 여기서 주파수 영역 리던던시는 저대역 주파수 성분들을 포함할 수 있다. 다른 말로, 유한 임펄스 응답 필터(1524)는 많은 에너지를 차지하는 저주파 성분을 감쇄함으로써 정보량을 줄인다.
일반적으로 유한 임펄스 응답 필터는 출력 데이터가 현재와 과거에 입력된 데이터와 필터 계수 간의 컨볼루션 합으로만 이루어지는 디지털 필터이다.
엔트로피 코더(1526)는 골롬라이스 코딩(Golomb-rice coding)을 이용하여 통계적인 데이터 압축(Statistical data compression)을 수행한다. 다른 말로, 엔트로피 코더(1526)는 골롬라이스 코딩을 이용하여 오디오 데이터의 다이나믹 레인지에 따라 비트를 할당한다. 예를 들어, 상대적으로 많이 나오는 데이터에는 작은 비트가 할당되고, 그렇지 않은 데이터에는 상대적으로 큰 비트가 할당된다.
본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 인코더(152)는 시간 도메인 코딩을 수행함으로써, 복잡도가 낮고 실시간 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 인코더(152)는 하드웨어 혹은 소프트웨어로 구현될 수 있다. 콤팩트 인코더(152)가 소프트웨어로 구현될 경우, 콤팩트 인코더(152)의 콤팩트 인코딩 동작은 프로세서(110, 도 1 참조)에서 수행된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 디코더(158)를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 콤팩트 디코더(158)는 엔트로피 디코더(1582), 무한 임펄스 응답 펄스 필터(1584) 및 미드사이드 디코더(1586)를 포함한다.
엔트로피 디코더(1582)는 골롬라이스 코딩(Golomb-rice coding)을 이용하여 통계적인 데이터 해제(Statistical data decompression)를 수행한다. 엔트로피 디코더(1582)는, 도 5에 도시된 엔트로피 코더(1526)에 인버스 기능을 수행한다.
무한 임펄스 응답 필터(1584)는 선형 필터로써, 도 5에 도시된 유한 임펄스 응답 필터(1524)에서 감쇄된 정보량을 손실없이 복원하는 기능을 수행한다. 일반적으로 무한 임펄스 응답 필터는 현재의 출력데이터가 현재 및 과거에 입력된 데이터와 필터의 계수 및 과거의 출력 데이터 간의 컨볼루션 합으로 이루어지는 디지털 필터이다.
미드사이드 디코더(1586)는 미드사이드 코딩을 이용하여, 도 5에 도시된 미드사이드 코더(1522)에서 제거된 정보를 복원한다.
본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 디코더(158)는 시간 도메인 코딩을 수행함으로써, 복잡도가 낮고 실시간 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 인코더(158)는 하드웨어 혹은 소프트웨어로 구현될 수 있다. 콤팩트 디코더(158)가 소프트웨어로 구현될 경우, 콤팩트 디코더(158)의 콤팩트 디코딩 동작은 프로세서(110, 도 1 참조)에서 수행된다.
도 5 및 도 6에서 상술 된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 인코더(152) 및 콤팩트 디코더(158)(이하, 통칭하여 '콤팩트 코더'라고 함)는 구현 복잡도가 낮으면서 실시간으로 처리 가능하다. 본 발명의 콤팩트 코더는 일반적인 오디오 코더와 비교하여 다음과 같은 특징을 갖는다. 첫째로, 본 발명의 콤팩트 코더는 프레임 단위에 따른 부가 정보를 갖지 않는다. 둘째로, 본 발명의 콤팩트 코더는 가변 압축률(Variable bit-rate) 만을 지원함으로써, 고정 압출률 방식과 비교하여 비트율 예측이나 반복 루프를 이용하지 않는다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 코더는, 오디오 디코딩시 압축된 오디오 데이터를 저장함으로써 오디오 출력 버퍼의 크기를 줄일 수 있다. 일반적으로 오디오 디코딩시 입력 버퍼에 비교하여 출력 버퍼는 상대적으로 큰 공간을 차지한다. 이는, MP3와 같은 메인 오디오 코더의 압출률이 1:10 이상으로 매우 큰 경우, 출력 버퍼는 입력의 10배 이상의 버퍼 공간이 요구됨을 의미한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 코더는, 오디오 디코딩시 출력 버퍼 공간을 줄인만큼 입력 버퍼로 전용할 수 있음으로써, 콤팩트 코더를 갖는 오디오 디코딩 시스템의 소비 전력을 줄일 수 있다. 이는, 줄어든 출력 버퍼 공간의 입력 버퍼 전용에 따른 프로세서의 슬립모드 지연 효과를 얻기 때문이다. 결과적으로 소비전력이 감소된다.
도 1 내지 도 6에서, 프로세서(110)는 오디오 디코딩시 메인 디코딩을 수행한다. 그러나, 본 발명이 프로세서(110)가 반드시 메인 디코딩을 수행할 필요는 없다. 본 발명의 오디오 디코딩 시스템은 메인 디코딩을 수행하기 위한 오디오 디코딩 블록을 별도로 구비할 수 있다. 이러한 오디오 디코딩 블록은 일종의 아이피(혹은, 서브시스템)가 될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 오디오 디코딩 시스템에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 7를 참조하면, 오디오 디코딩 시스템(200)은 프로세서(210), 직접 메모리 접근기(220), 메모리(230), 복수의 아이피들(241~24n), 오디오 서브시스템(250), 디지털 아날로그 변환기(260), 및 스피커(270)를 포함한다.
프로세서(210)는 오디오 디코딩 시스템(200)의 전반적인 동작을 제어한다.
직접 메모리 접근기(220)는 복수의 아이피들(241~24n) 중 적어도 하나가 메모리(230)를 직접 접근할 수 있는 기능을 수행한다. 예를 들어, 직접 메모리 접근기(220)을 통하여 복수의 아이피들(241~24n) 중 적어도 하나로부터 출력된 오디오 데이터는 프로세서(210)를 경유하지 않고 메모리(230)로 직접 전달된다.
메모리(230)는 프로세서(210)의 동작을 수행하는데 필요한 데이터 혹은 수행된 데이터를 임시로 저장한다.
복수의 아이피들(241~24n)은 특정한 기능을 수행하는 장치들이다.
오디오 서브시스템(250)은 메모리(230)에 저장된 오디오 데이터를 디코딩하고, 디코딩된 오디오 데이터를 디지털 아날로그 변환기(260)로 전달한다.
오디오 서브시스템(250)은, 입력 버퍼(252), 메인 오디오 디코더(254), 및 오디오 버퍼 압축기(256)을 포함한다.
입력 버퍼(252)는 오디오 디코딩시 메모리(230)으로부터 프레임 단위로 오디오 데이터를 입력받는다. 도시되지 않았지만, 입력 버퍼(252)는 제 1 프레임이 저장되는 제 1 입력 버퍼 및 제 1 프레임에 연속한 제 2 프레임이 저장되는 제 2 입력 버퍼를 포함할 수 있다. 즉, 제 1 입력 버퍼 및 제 2 입력 버퍼에 프레임이 교대로 저장될 수 있다.
메인 오디오 디코더(254)는 입력 버퍼(252)에 저장된 프레임 단위의 오디오 데이터를 디코딩한다.
오디어 버퍼 압축기(256)는 메인 오디오 디코더(254)에 의해 디코딩된 오디오 데이터를 프레임(frame) 단위로 입력받고, 입력된 오디오 데이터를 콤팩트 인코더(compact encoder)로 압축(compress)하고, 압축된 오디오 데이터를 출력 버퍼에 저장하고, 출력 버퍼에 저장된 오디오 데이터를 콤팩트 디코더(compact decoder)로 해제(decompress)하여 프레임 단위로 출력한다. 여기서, 콤팩트 인코더와 콤팩트 디코더는 상호간에 인버스 기능을 수행한다. 도시되지 않았지만, 오디오 버퍼 압축기(256)는 해제된 오디오 데이터를 출력하기 위한 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
오디오 버퍼 압축기(256)는, 도 3에 도시된 오디오 버퍼 압축기(150)와 동일한 구성 및 기능을 수행할 수 있다.
디지털 아날로그 변환기(260)는 오디오 버퍼 압축기(256)로부터 출력된 오디오 데이터를 아날로그 신호로 변환시킨다.
스피커(270)는 디지털 아날로그 변환기(260)에 의해 변환된 아날로그 신호를 외부로 출력한다.
한편, 입력 버퍼(252)와 오디오 버퍼 압축기(256)의 출력 버퍼(도시되지 않음)는 하나의 버퍼 메모리로 구현된다. 즉, 버퍼 메모리는 입력 버퍼를 위한 영역과 출력 버퍼를 위한 영역을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 시스템(200)은, 디코딩된 오디오 데이터를 압축하여 저장하는 출력 버퍼를 구비함으로써 버퍼 메모리에서 입력 버퍼의 할당 영역을 증가시킬 수 있다. 다른 말로, 본 발명의 오디오 디코딩 시스템(200)은 동일한 크기의 버퍼 메모리를 갖는 일반적인 오디오 디코딩 시스템과 비교하여 큰 프레임을 저장하는 입력 버퍼(252)를 구비할 수 있다. 이로써, 오디오 디코딩 시스템(200)의 프로세서(210)는 오디오 디코딩시 일반적인 오디오 디코딩 시스템의 프로세서와 비교하여 좀더 긴 슬립 모드를 시간을 확보할 수 있다. 그 결과로써, 본 발명의 오디오 디코딩 시스템(200)는 일반적인 오디오 디코딩 시스템과 비교하여 상당한 소비 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 콤팩트 코더는 입력 데이터에 따라 압축률이 달라질 수 있다. 이는 출력 버퍼의 절감 효과 및 입력 버퍼의 용량 개선에 영향을 준다. 도 8은 본 발명에 따른 콤팩트 코더의 압출 비율과 슬립 모드 시간 증가량에 관한 도면이다. 도 8을 참조하면, 콤팩트 코더의 압축 비율이 높으면 높을 수록, 슬립 모드 시간의 증가량이 증가한다. 이로써, 메인 오디오 코더의 압축률이 증가하면 할 수록(혹은, 비트율이 낮을 수록 입력 버퍼에 저장할 수 잇는 오디오 프레임의 크기는 증가하고, 그 결과로써, 프로세서의 슬립 모드 지연 효과 및 소비전력 절감 효과가 증가된다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 오디오 디코딩 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 오디오 디코딩 방법은 다음과 같다.
메인 디코더를 이용하여 오디오 데이터가 디코딩된다(S110). 여기서 메인 디코더는, 도 1의 오디오 디코딩 시스템(100)의 프로세서(110)이거나 도 7의 오디오 디코딩 시스템(200)의 메인 오디오 디코더(254)이다. 아래에서는 설명의 편의를 위하여, 본 발명이 도 1의 오디오 디코딩 시스템(100)이라는 가정하에 설명하도록 하겠다.
콤팩트 인코더를 이용하여 메인 디코더에 의해 디코딩된 오디오 데이터가 압축된다(S120). 여기서, 오디오 데이터의 압축 동작은, 도 4에 도시된 바와 같이 제 N 프레임에 대한 디코딩이 완료된 직후 수행된다.
압축된 오디오 데이터는 출력 버퍼에 저장된다(S130). 여기서 압축된 오디오 데이터는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 출력 버퍼(154) 및 제 2 출력 버퍼(156)에 순차적으로 저장된다.
콤팩트 디코더를 이용하여 출력 버퍼에 저장된 압축된 오디오 데이터가 해제된다(S140). 예를 들어, 제 N-1 프레임에 대한 해제 동작은, 도 4에 도시된 바와 같이 제 N 프레임에 대한 디코딩 동작을 수행하면서 동시에 수행된다.
해제된 오디오 데이터는 디지털 아날로그 변환기(160)를 통하여 아날로그 신호로 변환된다(S150). 아날로그 신호로 변환된 오디오 신호는, 도 4에 도시된 바와 같이 스피커(170)을 통하여 실시간으로 출력된다. 즉, 제 N-1 프레임에 대한 해제 동작이 수행됨과 동시에, 제 N-1 프레임이 재생된다.
본 발명은 MP3, AAC 등 대부분의 오디오 디코딩 시스템이 확보하여 이용하는 출력버퍼의 전후 단계에서 실시간 처리가 가능한 단순한 인코더 및 디코더를 이용함으로써 출력 버퍼의 크기를 줄일 수 있다. 이를 통해 SoC의 메모리 설계 자원이 절약될 수 있다.
또한, 본 발명은 제한된 출력 버퍼 공간 내에 더욱 긴 시간의 출력 오디오 정보를 저장할 수 있기 때문에 모바일 프로세서가 오디오 버퍼를 채우기 위한 주기를 늘이는 효과를 갖는다. 이로써, 본 발명은 오디오 디코딩시 소비 전력 절감 효과를 기대할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200: 오디오 디코딩 시스템
110, 210: 프로세서
120, 220: 직접 메모리 접근기
130, 240: 메모리
141~14n, 241~24n: 아이피
150, 256: 오디오 버퍼 압축기
250: 오디오 서브시스템
160, 260: 디지털 아날로그 변환기
170, 270: 스피커
152: 콤팩트 인코더
154, 156: 출력 버퍼
158: 콤팩트 디코더
1522: 미드사이드 코더
1524: 유한 임펄스 응답 필터
1526: 엔트로피 코더
1582: 엔트로피 디코더
1584: 무한 임펄스 응답 필터
1586: 미드사이드 디코더
252: 입력 버퍼
254: 메인 오디오 디코더

Claims (10)

  1. 오디오 데이터를 디코딩하는 메인 디코더; 및
    제 1 구간에서 상기 디코딩된 오디오 데이터를 압축하여 저장하고, 제 2 구간에서 상기 저장된 오디오 데이터를 해제하는 오디오 버퍼 압축기를 포함하는 오디오 디코딩 시스템
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오디오 데이터를 저장하는 적어도 하나의 아이피, 및
    상기 적어도 하나의 아이피로부터 상기 오디오 데이터를 읽어오는 메모리를 더 포함하는 오디오 디코딩 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아이피가 상기 메모리에 직접 접근할 수 있도록 하는 직접 메모리 접근기를 더 포함하는 오디오 디코딩 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 메인 디코더는 프로세서이고,
    상기 오디오 데이터가 디코딩될 때 상기 프로세서는 활성 모드 상태이고,
    상기 디코딩된 오디오 데이터가 압축된 후 상기 프로세서는 슬립 모드 상태인 오디오 디코딩 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오디어 버퍼 압축기는,
    상기 제 1 구간에서 상기 제 1 프레임을 압축하고, 상기 제 2 구간에서 상기 제 2 프레임을 압축하는, 상기 제 1 및 제 2 프레임 각각은 상기 디코딩된 오디오 데이터인 콤팩트 인코더;
    상기 압축된 제 1 프레임을 저장하는 제 1 출력 버퍼;
    상기 압축된 제 2 프레임을 저장하는 제 2 출력 버퍼; 및
    상기 제 2 구간에서 상기 제 1 출력 버퍼에 저장된 상기 압축된 제 1 프레임을 해제하고, 상기 제 1 구간에서 상기 제 2 출력 버퍼에 저장된 압축된 프레임을 해제하는 콤팩트 디코더를 포함하는 오디오 디코딩 시스템
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 콤팩트 인코더는,
    상기 오디오 데이터가 스테레오 오디오 데이터일 때 미스사이드(Mid-side) 코딩을 이용하여 상기 제 1 및 제 2 프레임들 각각의 공간 리던던시를 제거하는 미스사이드 코더;
    상기 미스사이드 코더의 출력으로부터 선택적으로 주파수 영역 리던던시를 제거하는 유한 임펄스 응답 필터; 및
    골롬라이스(Golomb-rice) 코딩을 이용하여 상기 유한 임펄스 응답 필터의 출력으로부터 통계적 데이터를 압축하는 엔트로피 코더를 포함하는 오디오 디코딩 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 콤팩트 디코더는,
    상기 엔트로피 코더에 인버스 기능을 수행하고, 상기 골롬라이스 코딩을 이용하여 상기 제 1 출력버퍼 혹은 제 2 출력 버퍼에 저장된 압축된 프레임을 디코딩하는 엔트로피 디코더;
    상기 유한 임펄스 응답 필터에 인버스 기능을 수행함으로써, 상기 제거된 임시적인 리던던시를 복구하는 무한 임펄스 응답 필터; 및
    상기 미스사이드 코더에 인버스 기능을 수행함으로써, 상기 제거된 공간 리던던시를 복구하는 미스사이드 디코더를 포함하는 오디오 디코딩 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    전반적인 동작을 제어하는 프로세서를 더 포함하고, 상기 메인 디코더는 상기 프로세서 외에 별도로 존재하는 오디오 디코딩 시스템.
  9. 적어도 하나는 오디오 데이터를 저장하는 복수의 아이피들;
    상기 복수의 아이피들 중 적어도 하나에서 오디오 데이터를 읽어오는 메모리;
    상기 복수의 아이피들이 상기 메모리에 직접 접근하도록 하는 직접 메모리 접근기;
    전반적인 동작을 제어하는 프로세서;
    상기 메모리에 저장된 오디오 데이터를 프레임 단위로 디코딩하고, 제 1 구간에서 상기 디코딩된 오디오 데이터를 압축하고, 제 2 구간에서 상기 압축된 오디오 데이터를 출력하는 오디오 서브시스템;
    상기 오디오 서브시스템의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기; 및
    상기 제 2 구간에서 상기 변환된 아날로그 신호를 외부로 출력하는 스피커를 포함하는 오디오 디코딩 시스템.
  10. 제 1 구간에서, 제 N(여기서 N은 정수) 프레임을 디코딩하고, 상기 디코딩된 상기 제 N 프레임을 압축하고, 압축된 제 N-1 프레임을 해제하고; 및
    제 2 구간에서, 제 N+1 프레임을 디코딩하고, 상기 디코딩된 상기 제 N+1 프레임을 압축하고, 상기 압축된 상기 제 N 프레임을 해제하는 오디오 디코딩 방법.
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