KR960003627B1 - Decoding method of subband decoding audio signal for people hard of hearing - Google Patents

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Abstract

examining whether process for the signal of sub-band is needed or not to a person with hearing hardness after performing reverse quantization and reverse multiplication of sub-band coded audio signal; performing the signal process for applying the weighting value corresponding to each sub-band; synthesizing audio signal value by mixing of sub-band signal which is not necessary for signal process and which has signal processed signal of sub-band; and repeating the above steps until the new coded signal is not input

Description

서브 밴드 부호화된 오디오 신호의 난청자용 복호화 방법Decoding Method for Hearing Aids of Subband Coded Audio Signals

제1도는 일반적인 오디오 방송 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a general audio broadcasting system.

제2도는 기존의 서브밴드 부호화 방법의 처리 흐름도.2 is a processing flowchart of a conventional subband encoding method.

제3도는 기존의 서브밴드 복호화 방법의 처리 흐름도.3 is a flowchart of a conventional subband decoding method.

제4도는 본 발명에 의한 난청자용 서브밴드 복호화 방법에 대한 처리 흐름도.4 is a flowchart of a subband decoding method for the hearing loss according to the present invention.

제5도는 난청자용 신호처리 방법의 흐름도.5 is a flowchart of a signal processing method for the hearing loss.

제6도는 본 발명에 의한 난청자용 신호처리에서 사용하는 가중치의 예를 나타낸 도.6 is a diagram showing an example of weights used in the signal processing for the hearing loss according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : A/D 변환부 2 : 오디오 부호화부1: A / D converter 2: audio encoder

3 : 전송부3: transmission unit

본 발명은 부호화된 오디오 신호가 방송될 때 난청자가 쉽게 들을 수 있도록 하기 위한 서브 밴드 부호화된 오디오 신호의 난청자용 복호화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a decoding method for a hearing loss of a subband coded audio signal so that the hearing loss can be easily heard when the encoded audio signal is broadcast.

오디오 신호를 디지틀 전송방식으로 방송하는데 있어서 일반적으로 전송대역폭을 줄이기 위해 오디오 신호를 압축해서 보내는 부호화 방식을 사용한다. 오디오 부호화 방식은 제1도에서 보이는 바와 같이 아날로그 오디오 신호를 디지틀 오디오 신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부(1), 입력된 디지틀 오디오 신호를 부호화하는 오디오 부호화부(2), 그리고 부호화 결과값을 전송하는 전송부(3)로 구성되는 오디오 방송 시스템에 있어서 오디오 부호화부(2)를 구성하기 위해 사용되는 부호화 방식으로서 소프트웨어 혹은 하드웨어로 구현되어 사용된다.In broadcasting an audio signal through a digital transmission method, an encoding method for compressing an audio signal is generally used to reduce a transmission bandwidth. As shown in FIG. 1, the audio encoding method includes an A / D converter 1 for converting an analog audio signal into a digital audio signal, an audio encoder 2 for encoding an input digital audio signal, and an encoding result. In an audio broadcasting system composed of a transmission unit 3 for transmitting a signal, an encoding method used to configure the audio encoding unit 2 is implemented by software or hardware.

오디오 신호를 압축하는 기존의 부호화 방식으로는 제2도에서 보이는 바와 같은 서브밴드 부호화 방법이 있다.Conventional coding schemes for compressing audio signals include a subband coding scheme as shown in FIG.

먼저, 처리해야 할 1152개의 디지틀 오디오 신호를 입력(4)해서 한편으로는 입력된 신호들에 대해 고속 푸리에 변환(5)을 수행하여 입력된 신호들의 주파수 성분값을 구하고, 다른 한편으로는 입력된 신호들에 대해 서브밴드 필터링(6)을 수행하여 동일 주파수 대역을 갖는 32개의 각 서브밴드에 속하는 신호들을 계산한 다음 각 서브밴드에 속하는 12개의 신호들중 최대값을 찾아낸다(7). 상기(5)와 (7)과정의 수행에 의해 구한 주파수 성분 값들과 서브밴드별 12개의 신호들중 최대값을 이용하여 신호가 인간의 청각에 감지되지 않는 레벨을 나타내는 차단 무턱값을 서브 밴드별로 계산한다(8). 상기 과정(8)에서 구한 서브밴드별 차단 문턱값을 기준으로 차단 문턱값 이하의 신호만을 갖는 서브밴드에 대해서는 영(0) 비트를 할당하고(9), 차단 문턱값 이상의 신호를 포함하는 서브밴드에 대해서는 신호 레벨과 차단 문턱값의 비율에 따라 서브밴드별로 양자화 비트를 할당(9) 한 다음 그에 따라 각 서브밴드에 속하는 신호들을 양자화(10)한다. 그 다음 서브밴드별 신호 최대값들과 양자화 비트 할당 그리고 양자화 결과값들에 대한 정보들을 다중화(11)하여 전송을 하기 위한 단일 비트 열 형태로 만든다. 이상의 과정을 새로운 오디오 입력 신호가 나타나지 않을 때까지 반복 수행한다.First, 1152 digital audio signals to be processed are inputted (4) and fast Fourier transforms (5) are performed on the input signals on the one hand to obtain the frequency component values of the input signals. Subband filtering (6) is performed on the signals to calculate signals belonging to each of 32 subbands having the same frequency band, and then find a maximum value of 12 signals belonging to each subband (7). A block threshold indicating a level at which a signal is not detected by the human hearing is obtained for each subband by using the frequency component values obtained by performing the steps (5) and (7) and the maximum value of 12 signals for each subband. Calculate (8). A subband having zero or more bits is allocated to a subband having only a signal lower than or equal to a blocking threshold value based on the blocking threshold value of each subband obtained in the process (8), and the subband including a signal having a blocking threshold value or more. For the quantization bit for each subband according to the ratio of the signal level and the blocking threshold (9) and then quantize the signals belonging to each subband (10) accordingly. Subsequently, information about the signal maximum values for each subband, quantization bit allocation, and quantization result values are multiplexed (11) to form a single bit string for transmission. The above procedure is repeated until no new audio input signal appears.

상기와 같이 부호화된 오디오 신호를 복호화하기 위해서는 제3도에서 보이는 바와 같은 서브밴드 복호화 방식이 사용된다. 이 방식의 동작 흐름도를 살펴보면 다음과 같다.In order to decode the audio signal encoded as described above, a subband decoding scheme as shown in FIG. 3 is used. The operation flow chart of this method is as follows.

부호화된 오디오 신호가 입력(12)되면 이를 역다중화(13)하여 서브밴드별 신호 최대값들, 비트할당값 그리고 양자화 값을 분리해내고 이들을 이용하여 서브밴드별 역양자화(14)를 수행한다. 각 서브밴드별로 구한 서브밴드 신호들에 대해서 서브밴드 합성(15)을 통하여 오디오 신호값을 출력(16)한다. 이상의 과정을 더 이상의 부호화된 오디오 신호가 입력되지 않을 때까지 반복한다.When the encoded audio signal is input 12, the demultiplexer 13 separates the signal maximum values, bit allocation values, and quantization values for each subband, and performs inverse subquantization 14 for each subband. Audio signal values are outputted through subband synthesis 15 for the subband signals obtained for each subband. The above process is repeated until no more encoded audio signals are input.

그런데 난청자의 경우는 정상인에 비해서 고주파 신호에 대해서 감지 능력이 약하기 때문에 난청자용으로 고주파 성분이 증폭된 별도의 오디오 신호의 제공이 필요하다. 이를 위해서는 상기의 복호화 과정을 수행한후에 별도의 신호 처리 기능을 수행하는 방법도 가능하지만 그만큼 기능의 구현이 복잡해진다.However, since hearing loss is weaker than normal people, it is necessary to provide a separate audio signal in which a high frequency component is amplified. To this end, a method of performing a separate signal processing function after performing the decoding process is also possible, but the implementation of the function is complicated.

난청자는 일반적으로 소리를 들을 때 정상인에 비해서 소리에 대한 감지능력이 약하며, 특히 고주파 신호에 대해 감지능력이 현저히 약한 것으로 알려져 있다. 이 때문에 방송되는 오디오 음을 들을 때 많은 불편을 안고 있다.Hearing impaired people are generally weaker in their ability to detect sounds than those of normal people, especially those with high frequency signals. Because of this, there is a lot of inconvenience when listening to the audio sound broadcast.

앞으로 발전된 형태로의 오디오 전송은 오디오 신호가 방송될때 부호화된 신호가 방송되고 수신기에서는 이 부호화된 신호를 복호화하여 듣게 되는데, 이 경우에도 정상인을 대상으로 복호화되기 때문에 난청자가 듣기 어려운 것은 종래의 문제점과 같은 어려움이 있다.In the future, the audio transmission in the advanced form is that when the audio signal is broadcast, the encoded signal is broadcast, and the receiver decodes and listens to the encoded signal. In this case, the hearing loss is difficult to hear because it is decoded for a normal person. There is the same difficulty.

상기 종래 기술에 대한 문제점을 해결하기 위해여 안출된 본 발명은, 부호화된 오디오 신호를 수신하는데 있어서 정상인을 대상으로 한 오디오 신호를 복호화 하는 기존의 방식에 덧붙여 난청자를 위한 고주파 신호처리 기능을 간단히 선택적으로 추가함으로써 정상인을 위한 오디오 복호화 방법과 난청자를 위한 오디오 복호화 방법을 제공하는 데 있다.The present invention devised to solve the problems of the prior art, in addition to the conventional method of decoding the audio signal for the normal person in receiving the encoded audio signal, simply selects a high frequency signal processing function for the hearing impaired The present invention provides an audio decoding method for a normal person and an audio decoding method for a deaf person.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, A/D 변환부, 오디오 부호화부, 전송부를 구비하는 오디오 전송시스템에 적용되는 서브 밴드 부호화된 오디오 신호의 난청자용 복호화 방법에 있어서, 부호화된 오디오 신호를 서브밴드별 역다중화 및 역양자화를 수행하고 서브밴드 신호에 대해서 난청자용 처리가 필요한가를 조사하는 제1단계 ; 상기 제1단계 수행 후, 난청자용 처리가 필요한 경우 각 서브랜드에 해당하는 가중치를 부여하는 난청자용 신호처리를 수행하는 제2단계 ; 상기 제1단계 수행 후, 난청자용 신호처리를 거친 각 서브밴드 신호와 난청자용 신호처리가 필요없는 서브밴드 신호에 대해서 서브밴드 합성으로 오디오 신호값을 출력하며 새로운 부호화된 신호가 입력되지 않을 때까지 반복수행하는 제3단계를 포함하여 아루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a decoding method for a hearing loss of a subband coded audio signal applied to an audio transmission system including an A / D converter, an audio encoder, and a transmitter. A first step of performing deband multiplexing and dequantization for each band and investigating whether subband signals require processing for the hearing loss; A second step of performing signal processing for the hearing impaired by assigning a weight corresponding to each subland after the first step is performed; After performing the first step, an audio signal value is output by subband synthesis for each subband signal that has undergone signal processing for the hearing loss and subband signal that does not require signal processing for the hearing loss, and until a new coded signal is not input. Characterized in that it comprises a third step to be repeated.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

제4도는 본 발명에 따른 난청자용 신호처리를 추가하여 서브밴드 부호화된 오디오 신호의 난청자용 복호화 방법에 대한 처리 흐름도이다.4 is a flowchart of a method for decoding a hearing loss of a subband encoded audio signal by adding a signal for hearing loss according to the present invention.

저주파 서브밴드에서 고주파 서브밴드 까지의 각 신호들에 대해서 서브밴드별로 가중치를 주어 난청자가 듣기 어려운 주파수 대역에 해당하는 서브밴드의 신호들을 상대적으로 크게 해줌으로써 난청자가 보다 쉽게 들을 수 있도록 한 것이다. 난청자용으로 고주파 성분을 증폭시키기 위해서는 주파수 별로, 신호 처리를 해야 하는데, 상기한 기존의 서브밴드 복호화 방식은 원래 주파수별로 신호를 처리하기 때문에 손쉽게 난청자용 신호처리를 할 수 있는 것이다.Each signal from the low frequency subband to the high frequency subband is weighted for each subband so that the hearing loss can be easily heard by increasing the signals of the subbands corresponding to the frequency bands that are difficult for the hearing impaired. In order to amplify a high frequency component for the hearing loss, signal processing must be performed for each frequency. The conventional subband decoding method can easily perform signal processing for the hearing loss because it processes the signal for each frequency.

본 발명의 동작 흐름도를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention as follows.

먼저, 부호화된 오디오 신호가 입력되면(17) 이를 역다중화하여(18) 서브밴드별 신호 최대값들, 비트할당값, 그리고 양자화값을 분리해내고 이들을 이용하여 서브밴드별 역양자화를 수행한다(19). 각 서브밴드별로 구한 서브밴드 신호들에 대해서 난청자용 처리가 필요한 경우 난청자가 듣기 쉽도록 각 서브밴드에 해당하는 가중치를 부여하는 난청자용 신호처리를 수행한다(20)(여기서, 정상인이 수신할 경우에는 난청자용 신호 처리가 필요 없기 때문에 이과정을 생략 할 수 있다).First, when an encoded audio signal is input (17), it is demultiplexed (18) to separate signal maximum values, bit allocation values, and quantization values for each subband, and perform inverse quantization for each subband using them. 19). If the sub-band signals obtained for each sub-band is required for the hearing loss process is performed for the hearing loss signal to give a weight corresponding to each sub-band so that the hearing loss is easy to hear (20) (where, if the normal person receives This process can be omitted because it does not require signal processing for the hearing impaired).

난청자용 신호처리(20)를 거친 각 서브밴드의 신호들에 대해서 서브밴드 합성을 통하여(21) 오디오 신호값을 출력한다(22). 이상의 과정을 더이상의 부호화된 오디오 신호가 입력되지 않을때까지 반복한다.An audio signal value is output (22) through subband synthesis on the signals of each subband that has undergone the hearing loss signal processing 20 (22). The above process is repeated until no more encoded audio signals are input.

제5도는 난청자용 신호처리(20)의 세부 동작 흐름도이다.5 is a detailed operation flowchart of the signal processing 20 for the hearing loss.

먼저, 처리하려는 첫번째 서브밴드의 신호들, 즉 S1(2),…S1(36)을 입력한 다음(23) 첫번째 서브밴드에 해당하는 가중치 W(1)을 입력한다(24).First, the signals of the first subband to be processed, that is, S1 (2),... After inputting S1 36 (23), a weight W (1) corresponding to the first subband is input (24).

첫번째 서브밴드의 신호들에 대해 가중치 W(1)을 곱한다(25). 가중치가 부여된 결과값을 다음 처리를 위해 저장한(26) 후 다음의 서브밴드에 대해서 동일한 과정을 반복 수행하여 32개의 서브밴드에 대해서 가중치를 곱한다.The weights W (1) are multiplied by the signals of the first subband (25). After storing the weighted result value for the next processing (26), the same process is repeated for the next subband, and the weight is multiplied for the 32 subbands.

제6도는 본 발명에 의한 난청자용 신호처리를 구현하는데 있어서 각 서브밴드에 부여할 수 있는 가중치의 예를 그림으로 나타낸 것이다.6 is a diagram showing an example of weights that can be assigned to each subband in implementing the signal processing for the hearing loss according to the present invention.

여기서는 가중치를 연속적인 값으로 표현하였지만 실제로 적용할 때에는 서브밴드당 한 개의 값을 선택하여 사용한다. 각 서브 밴드의 신호들에 대해 해당 가중치를 곱하여 신호레벨을 조정함으로써 어떤 서브밴드의 신호들은 크기가 증폭하고, 어떤 서브밴드의 신호들은 크기가 감소한다. 신호의 크기가 증폭되는 주파수 대역이 난청자들이 듣기 어려운 주파수 대역에 해당되는 대역으로서 이런 주파수 대역의 신호를 증폭시킴으로써 난청자가 듣기 쉽도록 하는 것이다.In this example, the weight is expressed as a continuous value, but in actual application, one value per subband is selected and used. By adjusting the signal level by multiplying the corresponding weights for the signals of each subband, the signals of some subbands are amplified in magnitude, and the signals of some subbands are reduced in magnitude. The frequency band where the amplitude of the signal is amplified corresponds to a frequency band that is hard for the hearing impaired to amplify the signal of such a frequency band so that the hearing loss can be easily heard.

따라서, 상기와 같은 본 발명을 이용하여 서브밴드 부호화된 오디오 신호를 복호화할 경우 상기와 같이 기존의 서브밴드 복호화 방식에 간단히 기능 추가를 함으로써 정상인을 위한 오디오 복호화 방식을 손쉽게 선택적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.Therefore, when decoding the subband-coded audio signal using the present invention as described above, by simply adding a function to the existing subband decoding method as described above, it is possible to easily and selectively provide an audio decoding method for a normal person. There is.

Claims (2)

A/D 변환부(1), 오디오 부호화부(2), 전송부(3)를 구비하는 오디오 전송시스템에 적용되는 서브 밴드 부호화된 오디오 신호의 난청자용 복호화 방법에 있어서, 부호화된 오디오 신호를 서브밴드별 역다중화 및 역양자화를 수행하고 서브밴드 신호에 대해서 난청자용 처리가 필요한가를 조사하는 제1단계(17 내지 19) ; 상기 제1단계(17 내지 19) 수행 후, 난청자용 처리가 필요한 경우 각 서브밴드에 해당하는 가중치를 부여하는 난청자용 신호 처리를 수행하는 제2단계(20) ; 상기 제1단계(17 내지 19) 수행 후, 난청자용 신호처리를 거친 각 서브밴드 신호와 난청자용 신호처리가 필요없는 서브밴드 신호에 대해서 서브밴드 합성으로 오디오 신호값을 출력하며 새로운 부호화된 신호가 입력되지 않을 때까지 반복수행하는 제3단계(21,22)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 서브 밴드 부호화된 오디오 신호의 난청자용 복호화 방법.A method for decoding a hearing loss of a subband coded audio signal, which is applied to an audio transmission system including an A / D converter 1, an audio encoder 2, and a transmitter 3, comprising: A first step (17 to 19) of performing de-multiplexing and dequantization for each band and checking whether or not the processing for the hearing loss is necessary for the subband signal; A second step (20) of performing a signal processing for the hearing impaired by assigning a weight corresponding to each subband when the first hearing aid (17 to 19) processing is necessary; After performing the first steps 17 to 19, an audio signal value is output by subband synthesis for each subband signal that has undergone signal processing for the hearing loss and subband signal that does not require signal processing for the hearing loss, and a new coded signal is And a third step (21, 22) of repeating until no input. 제1항에 있어서, 상기 제2단계(20)는, 처리하려는 순서의 서브밴드 신호를 입력하여 해당 가중치(W(1))를 입력하는 제1과정(23,24) ; 상기 제1과정(23,24) 수행 후, 해당 서브밴드의 신호에 대해 가중치를 곱하는 과정을 해당 횟수만큼 반복하는 제2과정(25) ; 상기 제2과정(25) 수행후, 각 해당 횟수마다 가중치가 부여된 결과값을 다음 처리를 위해 저장한 후 다음의 서브밴드에 대해서 동일한 과정을 반복 수행하는 제3과정(26)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 서브 밴드 부호화된 오디오 신호의 난청자용 복호화 방법.2. The method of claim 1, wherein the second step (20) comprises: first steps (23, 24) of inputting subband signals in an order to be processed to input corresponding weights W (1); A second process (25) of repeating a process of multiplying a weight with respect to a signal of a corresponding subband by a corresponding number of times after performing the first processes (23, 24); After performing the second process 25, a third process 26 for storing the weighted result value for each processing for the next processing and repeating the same process for the next subband after performing the second process (25) A method for decoding hearing loss of a subband encoded audio signal.
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