KR20120038311A - 공간 파라미터 부호화 장치 및 방법，그리고 공간 파라미터 복호화 장치 및 방법 - Google Patents

공간 파라미터 부호화 장치 및 방법，그리고 공간 파라미터 복호화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

공간 파라미터 부호화 장치 및 방법, 그리고 공간 파라미터 복호화 장치 및 방법이 개시된다. 공간 파라미터 부호화 장치는 멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터를 부호화함으로써 멀티 채널 오디오 신호를 효율적으로 부호화할 수 있다.

Description

공간 파라미터 부호화 장치 및 방법，그리고 공간 파라미터 복호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING SPATIAL PARAMETER}
본 발명의 일실시예들은 공간 파라미터 부호화 장치 및 방법, 그리고 공간 파라미터 복호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공간 파라미터들 간의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터를 부호화/복호화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 멀티채널 오디오 신호를 부호화하는 방식은 웨이브폼(waveform) 멀티채널 오디오 코딩과 파라미터(Parametric) 멀티채널 오디오 코딩이 있다. 이 때, 멀티채널 오디오 신호는 2개 이상의 채널 신호를 의미한다.
웨이브폼 멀티채널 오디오 코딩은 MPEG-2 멀티채널 오디오 코딩, AAC 멀티채널 오디오 코딩 및 BSAC/AVS 멀티채널 오디오 코딩 등을 포함한다. 그리고, 파라미터 멀티채널 오디오 코딩은 MPEG Surround을 포함한다.
특히, MPEG Surrond는 멀티 채널 오디오 신호에 대한 다운믹스 신호와 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터를 이용하여 멀티채널 오디오 신호를 복원할 수 있다. 공간 파라미터 중 위상차 정보는 오디오 신호의 공간감을 향상시킬 수 있으나 낮은 비트율에서는 비트량을 줄이기 위해 사용되지 않는다. 물론, 양자화 레벨을 조절하여 공간 파라미터의 비트량을 줄일 수 있으나, 음질의 열화가 발생될 수 있다.
따라서, 낮은 비트율을 고려하여 적은 양의 공간 파라미터를 이용하더라도 공간감을 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 일실시예에 따른 공간 파라미터 부호화 장치는 멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 유효 범위 결정부; 상기 유효 범위에 기초하여 상기 공간 파라미터를 양자화하는 파라미터 양자화부; 및 상기 양자화된 공간 파라미터를 부호화하는 파라미터 부호화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공간 파라미터 복호화 장치는 부호화된 공간 파라미터를 복호화하는 공간 파라미터 복호화부; 멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 유효 범위 결정부; 및 상기 유효 범위에 기초하여 상기 공간 파라미터를 역양자화하는 파라미터 역양자화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공간 파라미터 부호화 방법은 멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계; 상기 유효 범위에 기초하여 상기 공간 파라미터를 양자화하는 단계; 및 상기 양자화된 공간 파라미터를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공간 파라미터 복호화 방법은 부호화된 공간 파라미터를 복호화하는 단계; 멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계; 및 상기 유효 범위에 기초하여 상기 공간 파라미터를 역양자화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 공간 파라미터 간의 상관 관계를 이용하여 유효하지 않은 파라미터 정보를 제거함으로써 효율적으로 공간 파라미터를 부호화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 공간 파라미터 간의 상관 관계에 따라 적은 비트량의 공간 파라미터로도 공간감을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 멀티 채널 오디오 신호를 부호화하는 장치들을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 멀티 채널 오디오 신호를 복호화하는 장치들을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1의 공간 파라미터 부호화 장치의 세부 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 도 2의 공간 파라미터 복호화 장치의 세부 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 공간 파라미터 간의 상관 관계와 상관 관계에 따른 유효 범위를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 멀티 채널 오디오 신호를 부호화하는 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 6의 공간 파라미터를 부호화하는 단계를 구체화한 플로우차트이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 멀티 채널 오디오 신호를 복호화하는 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 도 8의 공간 파라미터를 복호화하는 과정을 구체화한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 멀티 채널 오디오 신호를 부호화하는 장치들을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 멀티 채널 오디오 신호는 다운믹싱 장치(101), 공간 파라미터 추출 장치(102), 오디오 신호 부호화 장치(103), 공간 파라미터 부호화 장치(104) 및 멀티플렉싱 장치(105)를 통해 부호화될 수 있다. 부호화된 결과는 비트스트림을 통해 제공될 수 있다.
다운믹싱 장치(101)는 입력된 멀티 채널 오디오 신호를 다운믹싱(downmixing)하여 대표 신호를 생성할 수 있다. 일례로, 다운믹싱 장치(101)는 2개의 채널을 가지는 스테레오 신호를 다운믹싱하여 1개의 채널을 가지는 모노 신호로 다운믹싱할 수 있다. 그러면, 모노 신호가 대표 신호로 될 수 있다. MPEG Surround의 경우, 도 1과 같이 스테레오 신호를 코딩하는 장치(2-1-2)를 기초로 트리 구조를 형성하여 2개의 채널 이상의 멀티 채널 오디오 신호를 코딩할 수 있다.
공간 파라미터 추출 장치(102)는 멀티 채널 오디오 신호에 대해 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터를 추출할 수 있다. 일례로, 공간 파라미터는 채널간 에너지 레벨의 강도 차이를 나타내는 채널간 크기차(Inter-Channel Intensity: IID 또는 Channel Level Difference: CLD), 채널간 파형의 유사성에 따른 채널간 상관도(Inter Channel Correlation: ICC), 채널간 위상차(Inter Phase Difference:IPD 또는 Inter Time Difference: ITD) 또는 2개의 채널 간의 위상차가 모노 신호를 기준으로 어떻게 분포하는 지를 나타내는 전체적 위상 분포(Overall Phase Difference: OPD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
공간 파라미터는 하기 수학식 1의 조건에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, M은 다운믹스 신호, D는 다운믹스 신호의 decorrelated 신호를 의미함.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
수학식 1에서 행렬식의 오른쪽 부분은 채널간 상관도를 이용하여 주된 신호와 잔향위주의 신호로 분리하여 처리할 때 에너지를 보존하기 위하여 삼각함수의 성질을 이용하였다. 그리고, 수학식 1에서 행렬식의 왼쪽 부분은 위상 변화가 적용된 부분으로 다운믹스된 모노 신호의 위상, 채널간 위상차 및 전체적 위상분포를 이용하여, 다운믹스된 모노 신호와 좌우신호간의 위상차를 구하는 것을 의미한다. 그러면, 위상차만큼 위상 이동될 수 있다.
그리고, 전체적 위상 분포는 하기 수학식 2에 따라 추정을 통해 계산될 수 있다.
Figure pat00005
또한, 채널간 위상차 및 채널간 상관도는 하기 수학식 3에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00006
Figure pat00007
오디오 신호 부호화 장치(103)는 다운믹싱 장치(101)를 통해 도출된 멀티 채널 오디오 신호의 대표 신호(M)를 부호화할 수 있다. 이 때, 오디오 신호 부호화 장치(103)는 다운믹싱을 통해 도출된 잔여 신호(Res)도 부호화할 수 있다.
그리고, 공간 파라미터 부호화 장치(104)는 공간 파라미터 추출 장치(102)를 통해 추출된 공간 파라미터들 간의 상관 관계에 기초하여 공간 파라미터(spatial parameter)를 부호화할 수 있다.
멀티플렉싱 장치(105)는 부호화된 멀티 채널 오디오 신호의 대표 신호(M)와 잔여 신호(Res) 및 공간 파라미터를 멀티플렉싱하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 생성된 비트스트림은 도 2의 복호화 장치에 전달될 수 있다.
오디오 신호 부호화 장치(104)에 대해 도 3에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 멀티 채널 오디오 신호를 복호화하는 장치들을 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 멀티 채널 오디오 신호는 디멀티플렉싱 장치(201), 오디오 신호 복호화 장치(202), 공간 파라미터 복호화 장치(203) 및 업믹싱 장치(204)를 통해 복호화될 수 있다.
디멀티플렉싱 장치(201)는 비트스트림을 디멀티플렉싱(de-multiplexing)하여 비트스트림으로부터 부호화된 대표 신호(M)와 잔여 신호(Res) 및 부호화된 공간 파라미터를 추출할 수 있다.
오디오 신호 복호화 장치(202)는 부호화된 대표 신호(M)와 잔여 신호를 복호화한 후, 그 결과를 업믹싱 장치(204)에 전달할 수 있다. 공간 파라미터 복호화 장치(203)는 공간 파라미터의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터를 복호화한 후, 그 결과를 업믹싱 장치(204)에 전달할 수 있다.
업믹싱 장치(204)는 공간 파라미터를 이용하여 대표 신호(M)를 업믹싱 할 수 있다. 만약, 대표 신호가 모노 신호인 경우, 업믹싱 장치(204)는 대표 신호를 2개의 채널 신호(y1, y2)를 가지는 스테레오 신호로 업믹싱할 수 있다.
오디오 신호 복호화 장치(203)에 대해 도 4에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1의 공간 파라미터 부호화 장치의 세부 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3을 참고하면, 공간 파라미터 부호화 장치(104)는 상관 관계 설정부(301), 유효 범위 결정부(302), 파라미터 양자화부(303) 및 파라미터 부호화부(304)를 포함할 수 있다.
상관 관계 설정부(301)는 입력된 공간 파라미터들 간에 상관 관계가 존재하는 지 여부를 판단할 수 있다. 만약, 공간 파라미터들 간에 상관 관계가 없는 경우, 상관 관계 설정부(301)는 해당 공간 파라미터에 대해 상관 관계를 임의로 설정할 수 있다. 반대로, 공간 파라미터들 간에 상관 관계가 존재하는 경우, 상관 관계 설정부(301)를 패스할 수 있다.
유효 범위 결정부(302)는 멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정할 수 있다. 여기서, 공간 파라미터의 유효 범위는 2개의 공간 파라미터들 간의 상관 관계로 인하여 각각의 파라미터가 가질 수 있는 값의 범위를 의미한다.
일례로, 공간 파라미터는 채널간 상관도 (Inter Channel Correlation: ICC) 및 채널간 위상차(Inter Phase Difference: IPD)를 포함할 수 있다. 앞서 설명하였듯이 공간 파라미터는 채널간 크기차(CLD), 전체적 위상 분포(OPD)도 포함할 수 있다. 이하에서는 채널간 상관도와 채널간 위상차를 중심으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 공간 파라미터의 상관 관계를 이용하여 보다 효율적으로 공간 파라미터를 처리할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일실예들은 공간 파라미터들 간의 상관 관계를 이용하여 하나의 공간 파라미터가 결정되면, 상관 관계에 대응하는 조건식을 이용하여 다른 하나의 공간 파라미터를 처리함으로써 양자화할 수 있다.
채널간 상관도 (ICC)는, 수학식 4와 같이 복소수의 실수부만 가져와 실수로 정의하거나, 또는 수학식 5와 같이 복소수에 대한 절대값으로서 양의 실수로 표현될 수 있다.
Figure pat00008
Figure pat00009
수학식 4와 5에서, l은 스테레오 신호에서 왼쪽 채널 신호를 의미하고, r은 스테레오 신호에서 오른쪽 채널 신호를 의미한다. IPD는 채널간 위상차를 의미한다. 수학식 4, 5에서 <l,r>이 좌우 채널 신호의 내적을 의미한다.
수학식 4와 같이 채널간 상관도가 복소수의 실수로 정의되는 경우, 채널간 위상차(IPD)를 사용하여 위상복부호화를 하지 않을 경우를 의미한다. 그리고, 채널간 상관도가 복소수의 절대값으로 정의되는 경우, 채널간 위상차(IPD)를 사용하여 위상복부호화를 할 때를 의미한다.
일례로, 유효 범위 결정부(302)는 실수 채널간 상관도(ICCRe)에 대해 유효 범위를 결정할 수 있다. 다른 일례로, 유효 범위 결정부(302)는 절대값 채널간 상관도와 채널간 위상차에 대한 부호가 적용된 채널간 상관도(ICCsign)에 대해 유효 범위를 결정할 수 있다.
수학식 4와 수학식 5를 참고하면, 절대값 채널간 상관도는 실수 채널간 상관도에 채널간 위상차의 삼각함수값인 (cos(IPD))를 적용한 것이다. 따라서, 채널간 상관도와 채널간 위상차는 부분적으로 서로 상관 관계가 있으며, 중복된 정보를 갖고 있음을 알 수 있다. 실수 채널간 상관도(ICCRe)는 -1 ~ 1 사이의 값을 가지며, 채널간 위상차(IPD)는 0~ 2π 사이의 값을 가질 수 있다.
이 때, 채널간 위상차(IPD)가 0~π/2 및 3π/2~2π 범위에 속하는 경우, cos(IPD)값은 삼각함수의 특성에 따라 양수를 가질 수 있다. 그리고, 채널간 위상차(IPD)가 π/2 ~ 3π/2 범위에 속하는 경우, cos(IPD)는 음수를 가질 수 있다. 실수 채널간 상관도(ICCRe)와 채널간 위상차(IPD)의 관계식을 나타내는 수학식 1을 참고하면, cos(IPD)의 부호에 따라 실수 채널간 상관도(ICCRe)의 부호가 결정된다. 반대로 실수 채널간 상관도(ICCRe)의 부호에 따라 cos(IPD)의 부호가 결정되어, IPD가 가질 수 있는 값의 범위인 유효 범위가 결정될 수 있다.
결국, 본 발명의 일실시예에 따르면, cos(IPD)와 ICC가 서로 상관 관계에 있어 하나의 공간 파라미터에 의해 유효 범위가 결정되므로, 이에 따라 양자화를 다르게 하면 효율적으로 공간 파라미터를 부호화/복호화할 수 있다. 예를 들어, 실수 채널간 상관도(ICCRe)가 -1이면, 절대값 채널간 상관도(ICCabs)는 1보다 작거나 같다. 그러면, cos(IPD)은 음수가 되어야 하고, -1보다 작거나 같아야 한다. 결국 절대값 채널간 상관도(ICCabs)는 1이고, 채널간 위상차(IPD)는 π값이어야 cos(IPD)와 ICC가 서로 상관 관계를 만족한다.
이상에서 설명한 조건들을 이용하여 공간 파라미터인 채널간 상관도와 채널간 위상차의 구간을 확대해가면, 실수 채널간 상관도(ICCRe)가 특정 구간에 속하는 경우, 채널간 위상차(IPD)는 실수 채널간 상관도(ICCRe)와의 상관 관계에 의해 결정된 구간에 속하여야 양자간 상관 관계인 조건식이 성립할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 공간 파라미터 간의 상관 관계를 나타내는 조건식을 이용하여 공간 파라미터의 양자화 구간을 설정하고, 양자화 구간을 이용하여 효율적인 부호화할 수 있다.
앞서 설명한 조건들을 정리하여, 하기 수학식 6과 같이 채널간 상관도와 채널간 위상차 간의 상관 관계가 정의될 수 있다.
Figure pat00010
수학식 6에 따르면, (조건 1),(조건 2) 및 (조건 3)을 모두 만족하지 않으면 실수 채널간 상관도(ICCRe)와 채널간 위상차(IPD)는 존재할 수 없다. 따라서, 공간 파라미터 부호화 장치(104)는 공간 파라미터를 양자화할 때 수학식 6을 만족하지 않는 경우는 제외하여 효율적으로 양자화할 수 있다.
파라미터 양자화부(303)는 유효 범위에 기초하여 공간 파라미터를 양자화할 수 있다. 일례로, 파라미터 양자화부(303)는 공간 파라미터 간의 상관 관계에 기초한 공간 파라미터의 유효 범위를 포함하는 동시양자화(Joint Quantization) 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 양자화할 수 있다. 즉, 동시양자화 테이블은 수학식 6을 만족하는 실수 채널간 상관도(ICCRe)와 채널간 위상차를 동시에 표현할 수 있다.
USAC WD7의 레퍼런스 소프트웨어에 사용되는 IPDQ와 ICCQ의 값과 그 경계값(각각 IPDB, ICCB)은 다음과 같다.
IPDQ = [0, π/4, π/2, 3π/4, π, 5π/4, 3π/2, 7π/4]
IPDB = [(0), π/8, 3π/8, 5π/8, 7π/8, 9π/8, 11π/8, 13π/8, (2π)]
ICCQ = [1.0000, 0.9370, 0.84118, 0.60092, 0.36764, 0.0, -0.5890, -0.9900]
ICCB = [(1), 0.9685, 0.88909, 0.72105, 0.48428, 0.18382, -0.2945, -0.7895, (-1)]
채널간 위상차(IPD)는 특정한 값에 의존할 필요가 없기 때문에 파라미터 양자화부(303)는 균일(uniform)하게 채널간 위상차(IPD)를 양자화할 수 있다. 여기서, 균일하다는 의미는 채널간 위상차의 간격이 서로 일정하다는 것을 의미한다. 그리고, 채널간 상관도(ICC)는 실험적으로 유효 범위가 결정될 수 있다.
파라미터 양자화부(303)는 공간 파라미터이 유효 범위에 기초하여 최소한의 양자화 스텝만을 사용하도록 설정함으로써, 2개의 공간 파리미터에 대해 동시양자화 테이블을 생성할 수 있다. 일례로, IPD와 IPDB는 동일하게 유지하면서 ICC, ICCB를 최소한으로 변경하여 동시양자화 테이블을 생성할 수 있다. 구체적으로, 파라미터 양자화부(303)는 수학식 7에 기초하여 동시양자화 테이블을 생성할 수 있다.
Figure pat00011
즉, 수학식 7에 의하면, 채널간 위상차(IPD)가 특정 범위에 속할 때, 채널간 상관도(ICC)가 가질 수 있는 유효 범위가 결정될 수 있다.
파라미터 양자화부(303)는 수학식 7과 cos(IPDB)를 이용하여 주요한 ICC의 경계값(ICCB2)을 결정할 수 있다. 그 결과값은 다음과 같다.
cos(IPDB) =[(1), 0.9239, 0.3827, -0.3827, -0.9239, -0.9239, -0.3827, 0.3827, 0.9239, (1)]
ICCB2 = [(1), 0.9239, 0.3827, 0, -0.3827, -0.9239, (-1)]
ICC의 경계값의 절대값이 ICCB2의 값인 0.9239, 0.3827보다 작게 되면, 양자화 스텝이 증가할 수 있다. 예를 들어, IPDQ=π/4일 때, 대응하는 cos(IPDB)는 [0.9239, 0.3827]이 되고, ICCRe는 0보다 크고 0.9239보다 작아야 하므로, ICCRe이 0.9239보다 큰 경우는 존재하지 않는다.
이러한 방식을 이용한 ICCQ', ICCB'의 결과값은 다음과 같다.
ICCQ' =[1.0000, 0.9370, 0.84118, 0.60092, 0.1676, -0.1676, -0.5978, -0.9900]
ICCB' = [(1), 0.9685, 0.88909, 0.72105, 0.3843, 0.0, -0.3827, -0.7939, (-1)]
ICCQ', ICCB'의 결과값에 따른 새로운 양자화 스텝을 이용하면 다음과 같은 장점이 있다. 첫째, ICCQ=0인 경우 IPDQ는 모든 값을 가져야 하나, 상기 ICCQ', ICCB'의 결과값에 의하면, ICCQ=0인 경우가 존재하지 않기 때문에 양자화 스텝 수가 감소할 수 있다. 둘째, ICCB의 절대값이 0.3827보다 작지 않도록 대응하는 ICCQ를 0.1676, -0.1676, -0.5978의 값들로 설정하였기 때문에, ICCQ값에 대한 양자화 스텝이 감소될 수 있다. (만약, -0.5890을 그대로 사용했다면, IPDB는 -0.3783이 되어 양자화 스텝이 3개가 아닌 5개가 필요하다.) 이와 같이, 공간 파라미터들 간의 상관 관계를 이용하여 동시양자화 테이블을 생성하는 경우, 양자화 스텝 면에서 효율적인 부호화가 가능하다.
아래 표 1은 동시양자화 테이블로서, 채널간 위상차(IPD)와 실수 채널간 상관도(ICCRe)의 상관 관계에 따른 유효 범위와 양자화 스텝을 나타낸다.
Figure pat00012
표 1에서, X표시는 채널간 상관도와 채널간 위상차 간의 상관 관계에 따라 각각의 공간 파라미터가 존재할 수 있는 경우의 수는 없는 것을 의미한다. 결국, 채널간 상관도와 채널간 위상차 간의 상관 관계를 나타내는 수학식 3 및 수학식 4의 조건들은 부등식들의 집합이다.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 양자화부(303)는 부등식의 교집합에 기초한 공간 파라미터의 유효 범위를 설정하여 공간 파라미터를 효율적으로 양자화할 수 있다. 그러면, 양자화할 수 있는 채널간 상관도와 채널간 위상차의 유효 범위에 따라 양자화를 하기 위한 경우의 수가 절반 이상으로 감소될 수 있다. 뿐만 아니라, DQICC (복호화된 채널간 상관도 값)이 1일 때, DQIPD(복호화된 채널간 위상차)는 항상 0을 가지므로, 어느 하나의 결과값을 반드시 복호화 장치에 전송할 필요가 없다.
일례로, 채널간 위상차(IPD)를 표 2와 같이 2개의 값(0, π)으로 양자화하는 경우, 실수 채널간 상관도(ICCRe)의 부호에 의해 채널간 위상차(IPD)가 결정될 수 있다. 즉, 실수 채널간 상관도(ICCRe)의 부호에 따라 채널간 위상차(IPD)가 결정되므로 복호화 장치에 채널간 위상차(IPD)를 전송할 필요가 없다. (단, 양자화 스텝 중에서 ICCRe이 0인 경우, 미리 IPD를 0 혹은 1로 할지 정해두어야 한다.)
Figure pat00013
아래 표 3은 동시양자화 테이블로서, 채널간 위상차(IPD)와 절대값 채널간 상관도(ICCabs)의 상관 관계에 따른 유효 범위와 양자화 스텝을 나타낸다. 이 때, 표 3에서 채널간 상관도는 절대값 채널간 상관도와 채널간 위상차에 대한 부호가 적용된 채널간 상관도(ICCsign)가 사용된다.
Figure pat00014
표 3에 의하면, 실수로 정의된 채널간 상관도를 이용하는 것보다 데이터양을 많이 줄일 수 없지만, 절대값 채널간 상관도(ICCabs)를 위상복부호화에 이용하는 것이 실수 채널간 상관도(ICCRe)를 쓰는 것보다 음질 면에서 장점이 있다. ICCsign은 하기 수학식 8에 따라 정의될 수 있다.
Figure pat00015
Figure pat00016
수학식 8에 의하면, cos(IPD)의 부호가 반영된 ICCsign을 얻을 수 있다. 만약, 공간 파라미터들 간에 상관 관계가 존재하지 않더라도 특정한 상관 관계를 임의로 설정하여 양자화할 수 있다. 그렇다고 하더라도, Joint entropy는 줄이면서도 인지되는 음질의 변화는 거의 없다.
표 3과 수학식 8에 따르면, cos(IPD)의 부호가 반영되어 있기 때문에, 채널간 위상차는 절반의 경우의 수만 사용하여 양자화될 수 있다. 만약 cos(IPD)의 부호가 + 또는 - 중 한 쪽에 치우쳐져 있다면, 치우쳐져 있는 쪽에 더 많은 채널간 상관도의 양자화 스텝을 주도록 양자화 구간을 정할 수 있다. 이와 같은 방법으로 인해 데이터양을 줄이면서도 동일한 음질을 구현할 수 있다. 만약, 채널간 위상차(IPD)를 2개의 값만으로 양자화하는 경우, 채널간 상관도(ICCsign)의 부호에 의해 채널간 위상차(IPD)가 결정될 수 있다. 그 결과는 아래 표 4와 같다. 결국, 채널간 상관도(ICCsign)의 부호에 따라서만 채널간 위상차(IPD)가 결정되므로, 복호화 장치에 채널간 위상차(IPD)를 전송할 필요가 없다.
Figure pat00017
파라미터 부호화부(304)는 양자화된 공간 파라미터를 부호화할 수 있다. 부호화된 공간 파라미터는 복호화 장치에 전달되어, 다운믹싱된 멀티 채널 신호를 업믹싱하는 데 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 도 2의 공간 파라미터 복호화 장치의 세부 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 4를 참고하면, 공간 파라미터 복호화 장치(203)는 파라미터 복호화부(401), 상관 관계 설정부(402), 유효 범위 결정부(403) 및 파라미터 역양자화부(404)를 포함할 수 있다.
파라미터 복호화부(401)는 비트스트림에서 부호화된 공간 파라미터를 복호화할 수 있다. 이 때, 공간 파라미터는 채널간 상관도(ICC)와 채널간 위상차(IPD)를 포함할 수 있다.
상관 관계 설정부(402)는 공간 파라미터 간에 상관 관계가 존재하는 지 여부를 판단할 수 있다. 상관 관계 설정부(402)는 상관 관계가 존재하지 않는 공간 파라미터에 대해 상관 관계를 설정할 수 있다.
유효 범위 결정부(403)는 멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정할 수 있다. 일례로, 유효 범위 결정부(403)는 실수 채널간 상관도(ICCRe)에 대해 유효 범위를 결정할 수 있다. 다른 일례로, 유효 범위 결정부(403)는 절대값 채널간 상관도(ICCabs)와 채널간 위상차에 대한 복호가 적용된 채널간 상관도(ICCsign)에 대해 유효 범위를 결정할 수 있다.
파라미터 역양자화부(404)는 유효 범위에 기초하여 공간 파라미터를 역양자화할 수 있다. 일례로, 파라미터 역양자화부(404)는 공간 파라미터 간의 상관 관계에 기초한 공간 파라미터의 유효 범위를 포함하는 동시역양자화(Joint Quantization) 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 역양자화할 수 있다. 구체적으로, 파라미터 역양자화부(404)는 도 3에서 설명한 표 1 내지 표 4에 대응하는 동시역양자화 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 역양자화할 수 있다. 일례로, 표 4에 의해 구해지는 ICCsign값은 필요에 의해 설정한 상관 관계에 의한 값이므로 IPD를 역양자화한 후에는 ICCabs값으로 변형해야 하며, 이는 임의로 설정한 상관 관계를 무효화하는 ICCabs=|ICCsign|의 식을 이용할 수 있다.
또한 일례로, 표 1에 의해 구해지는 실수 채널간 상관도(ICCRe)값은 있는대로 사용해도 되지만, 위상정보가 IPD에 의해서 처리될 수 있기 때문에 실수 채널간 상관도(ICCRe)를 그대로 사용할 필요가 없으며, 실수 채널간 상관도(ICCRe)와 IPD를 이용해서 절대값 채널간 상관도(ICCabs)를 추정 (예를 들어 , ICCabs=ICCRe/cos(IPD)) 하여 사용하거나, 상관도 파라미터로서 |ICCRe| 값을 사용할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 공간 파라미터 간의 상관 관계와 상관 관계에 따른 유효 범위를 도시한 도면이다.
그래프(501)는 채널간 상관도(ICC)와 채널간 위상차 간의 상관 관계를 나타낸다. 그래프(501)는 수학식 4와 수학식 5로 표현될 수 있다. 채널간 상관도(ICCabs)는 실수 채널간 상관도(ICCRe)와 허수 채널간 상관도(ICCIm)로 결정된다. 그리고, 채널간 위상차(IPD)는 절대값 채널간 상관도(ICCabs)에 의해 결정되는 위상을 의미한다.
그래프(502)는 채널간 상관도(ICC)와 채널간 위상차 간의 상관 관계에 기초한 채널간 상관도(ICC)와 채널간 위상차 각각의 유효 범위를 나타낸다. 그래프(502)는 수학식 6과 수학식 7로 표현될 수 있다. 만약, 실수 채널간 상관도(ICCRe)가 결정되면, 상관 관계로 인해 채널간 위상차(IPD)의 범위가 결정된다. 즉, 그래프(502)에서 음영으로 표시된 부분이 채널간 상관도(ICC)와 채널간 위상차 각각의 유효 범위를 의미한다. 다시 말해서, 채널간 위상차(IPD)가 일정 범위에 속하는 경우, 채널간 위상차(IPD)와 채널간 상관도(ICC)간의 상관 관계로 인해서 채널간 상관도(ICC)가 가질 수 있는 유효 범위가 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 멀티 채널 오디오 신호를 부호화하는 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
다운믹싱 장치(101)는 멀티 채널 오디오 신호를 다운믹싱하여 대표 신호를 생성할 수 있다(S601). 이 때, 멀티 채널 오디오 신호가 스테레오 신호인 경우, 다운믹싱 장치(101)는 스테레오 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성할 수 있다.
공간 파라미터 추출 장치(102)는 멀티 채널 오디오 신호에 대해 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터를 추출할 수 있다(S602).
오디오 신호 부호화 장치(103)는 대표 신호를 부호화할 수 있다(S603).
공간 파라미터 부호화 장치(104)는 공간 파라미터의 상관 관계에 기초하여 공간 파라미터를 부호화할 수 있다(S604).
최종적으로, 멀티플렉싱 장치(105)는 부호화된 대표 신호와 공간 파라미터를 이용하여 비트스트림을 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 6의 공간 파라미터를 부호화하는 단계를 구체화한 플로우차트이다.
공간 파라미터 부호화 장치(104)는 공간 파라미터에 대해 상관 관계가 존재하는 지 여부를 판단할 수 있다. 공간 파라미터 부호화 장치(104)는 상관 관계가 존재하지 않는 공간 파라미터에 대해 상관 관계를 설정할 수 있다(S701).
공간 파라미터 부호화 장치(104)는 공간 파라미터의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정할 수 있다(S702). 이 때, 공간 파라미터는 채널간 상관도(ICC) 및 채널간 위상차(IPD)를 포함할 수 있다. 일례로, 공간 파라미터 부호화 장치(104)는 실수 채널간 상관도(ICCRe)에 대해 유효 범위를 결정할 수 있다. 다른 일례로, 공간 파라미터 부호화 장치(104)는 절대값 채널간 상관도와 채널간 위상차에 대한 부호가 적용된 채널간 상관도(ICCsign)에 대해 유효범위를 결정할 수 있다.
공간 파라미터 부호화 장치(104)는 공간 파라미터의 유효 범위에 기초하여 공간 파라미터를 양자화할 수 있다(S703). 일례로, 공간 파라미터 부호화 장치(104)는 공간 파라미터 간의 상관 관계에 기초한 공간 파라미터의 유효 범위를 포함하는 동시양자화(Joint Quantization) 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 양자화할 수 있다. 구체적으로, 공간 파라미터 부호화 장치(104)는 상기 표 1 내지 표 4에 대응하는 동시양자화 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 양자화할 수 있다.
공간 파라미터 부호화 장치(104)는 양자화된 공간 파라미터를 부호화할 수 있다(S704).
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 멀티 채널 오디오 신호를 복호화하는 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
디멀티플렉싱 장치(201)는 비트스트림을 멀티플렉싱하여 부호화된 대표 신호와 공간 파라미터를 추출할 수 있다. 그러면, 오디오 신호 복호화 장치(202)는 부호화된 대표 신호를 복호화할 수 있다(S801).
그리고, 공간 파라미터 복호화 장치(203)는 공간 파라미터의 상관 관계를 이용하여 부호화된 공간 파라미터를 복호화할 수 있다(S802).
이 후, 업믹싱 장치(204)는 공간 파라미터를 이용하여 대표 신호를 업믹싱함으로써 멀티 채널 오디오 신호를 복원할 수 있다(S803).
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 도 8의 공간 파라미터를 복호화하는 과정을 구체화한 플로우차트이다.
공간 파라미터 복호화 장치(203)는 부호화된 공간 파라미터를 복호화할 수 있다(S901).
공간 파라미터 복호화 장치(203)는 공간 파라미터 간에 상관 관계가 존재하는 지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 공간 파라미터 복호화 장치(203)는 상관 관계가 존재하지 않는 공간 파라미터에 대해 상관 관계를 설정할 수 있다(S902).
공간 파라미터 복호화 장치(203)는 공간 파라미터의 상관 관계를 이용하여 유효 범위를 결정할 수 있다(S903). 일례로, 공간 파라미터 복호화 장치(203)는 실수 채널간 상관도(ICCRe)에 대해 유효 범위를 결정할 수 있다. 다른 일례로, 공간 파라미터 복호화 장치(203)는 절대값 채널간 상관도와 채널간 위상차에 대한 복호가 적용된 채널간 상관도(ICCsign)에 대해 유효 범위를 결정할 수 있다.
공간 파라미터 복호화 장치(203)는 공간 파라미터의 유효 범위에 기초하여 공간 파라미터를 역양자화할 수 있다. 일례로, 공간 파라미터 복호화 장치(203)는 공간 파라미터 간의 상관 관계에 기초한 공간 파라미터의 유효 범위를 포함하는 동시역양자화(Joint Quantization) 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 역양자화할 수 있다. 구체적으로, 공간 파라미터 복호화 장치(203)는 도 3에서 설명한 표 1 내지 표 4에 대응하는 동시역양자화 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 역양자화할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 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.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
101: 다운믹싱 장치
102: 공간 파라미터 추출 장치
103: 오디오 신호 부호화 장치
104: 공간 파라미터 부호화 장치
105: 멀티플렉싱 장치

Claims (26)

  1. 멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 유효 범위 결정부;
    상기 유효 범위에 기초하여 상기 공간 파라미터를 양자화하는 파라미터 양자화부; 및
    상기 양자화된 공간 파라미터를 부호화하는 파라미터 부호화부
    를 포함하는 공간 파라미터 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공간 파라미터는,
    채널간 상관도 (Inter Channel Correlation: ICC) 및 채널간 위상차(Inter Phase Difference: IPD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파라미터 양자화부는,
    공간 파라미터 간의 상관 관계에 기초한 공간 파라미터의 유효 범위를 포함하는 동시양자화(Joint Quantization) 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 양자화하는 공간 파라미터 부호화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상관 관계가 존재하지 않는 공간 파라미터에 대해 상관 관계를 설정하는 상관 관계 설정부
    를 더 포함하고,
    상기 유효 범위 결정부는,
    상기 설정된 상관 관계에 기초하여 공간 파라미터에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유효 범위 결정부는,
    실수 채널간 상관도(ICCRe)에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 유효 범위 결정부는,
    절대값 채널간 상관도와 채널간 위상차에 대한 부호가 적용된 채널간 상관도(ICCsign)에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 파라미터 부호화부는,
    채널간 위상차가 2개의 값을 갖도록 양자화되고, 채널간 위상차가 채널간 상관도의 부호에 기초하여 결정되는 경우, 상기 채널간 위상차를 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 장치.
  8. 부호화된 공간 파라미터를 복호화하는 공간 파라미터 복호화부;
    멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 유효 범위 결정부; 및
    상기 유효 범위에 기초하여 상기 공간 파라미터를 역양자화하는 파라미터 역양자화부
    를 포함하는 공간 파라미터 복호화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공간 파라미터는,
    채널간 상관도 (Inter Channel Correlation: ICC) 및 채널간 위상차(Inter Phase Difference: IPD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 복호화 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 파라미터 역양자화부는,
    공간 파라미터 간의 상관 관계에 기초한 공간 파라미터의 유효 범위를 포함하는 동시역양자화(Joint Quantization) 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 역양자화하는 공간 파라미터 복호화 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상관 관계가 존재하지 않는 공간 파라미터에 대해 상관 관계를 설정하는 상관 관계 설정부
    를 더 포함하고,
    상기 유효 범위 결정부는,
    상기 설정된 상관 관계에 기초하여 공간 파라미터에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 복호화 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 유효 범위 결정부는,
    실수 채널간 상관도(ICCRe)에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 복호화 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 유효 범위 결정부는,
    절대값 채널간 상관도와 채널간 위상차에 대한 복호가 적용된 채널간 상관도(ICCsign)에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 복호화 장치.
  14. 멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계;
    상기 유효 범위에 기초하여 상기 공간 파라미터를 양자화하는 단계; 및
    상기 양자화된 공간 파라미터를 부호화하는 단계
    를 포함하는 공간 파라미터 부호화 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 공간 파라미터는,
    채널간 상관도 (Inter Channel Correlation: ICC) 및 채널간 위상차(Inter Phase Difference: IPD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 공간 파라미터를 양자화하는 단계는,
    공간 파라미터 간의 상관 관계에 기초한 공간 파라미터의 유효 범위를 포함하는 동시양자화(Joint Quantization) 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 양자화하는 공간 파라미터 부호화 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상관 관계가 존재하지 않는 공간 파라미터에 대해 상관 관계를 설정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계는,
    상기 설정된 상관 관계에 기초하여 공간 파라미터에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계는,
    실수 채널간 상관도(ICCRe)에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계는,
    절대값 채널간 상관도와 채널간 위상차에 대한 부호가 적용된 채널간 상관도(ICCsign)에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 양자화된 공간 파라미터를 부호화하는 단계는,
    채널간 위상차가 2개의 값을 갖도록 역양자화되고, 채널간 위상차가 채널간 상관도의 복호에 기초하여 결정되는 경우, 상기 채널간 위상차를 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 부호화 방법.
  21. 부호화된 공간 파라미터를 복호화하는 단계;
    멀티 채널 오디오 신호의 채널간 특성 관계를 나타내는 공간 파라미터들의 상관 관계를 이용하여 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계; 및
    상기 유효 범위에 기초하여 상기 공간 파라미터를 역양자화하는 단계
    를 포함하는 공간 파라미터 복호화 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 공간 파라미터는,
    채널간 상관도 (Inter Channel Correlation: ICC) 및 채널간 위상차(Inter Phase Difference: IPD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 복호화 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 공간 파라미터를 역양자화하는 단계는,
    공간 파라미터 간의 상관 관계에 기초한 공간 파라미터의 유효 범위를 포함하는 동시역양자화(Joint Quantization) 테이블을 이용하여 공간 파라미터를 역양자화하는 공간 파라미터 복호화 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상관 관계가 존재하지 않는 공간 파라미터에 대해 상관 관계를 설정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계는,
    상기 설정된 상관 관계에 기초하여 공간 파라미터에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 복호화 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계는,
    실수 채널간 상관도(ICCRe)에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 복호화 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 공간 파라미터의 유효 범위를 결정하는 단계는,
    절대값 채널간 상관도와 채널간 위상차에 대한 부호가 적용된 채널간 상관도(ICCsign)에 대해 유효 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 파라미터 복호화 방법.
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