KR960012085B1 - 스케일 펙터를 사용하는 블록 코드화된 디지탈 오디오 신호전송방법 - Google Patents

Abstract

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Description

스케일 펙터를 사용하는 블록 코드화된 디지탈 오디오 신호전송방법

본 발명은 신호값들의 시퀀스(블록)중 피크값 크기로부터 디지탈화된 오디오 신호의 블록 코딩중에 형성되고 각 시퀀스의 샘플링된 신호값에 양자화된 형태로 주어지는 스케일 펙터를 사용하는 블록 코드화된 디지탈 오디오 신호전송방법에 관한 것이다. 이러한 전송방법은 유럽 특허출원 제61,119호에 설명되어 있다.

신호값 시퀀스(블록)의 총 피크값으로부터 블록 코딩중 스케일 팩터를 형성함으로써, 디지탈 오디오 신호를 전송하는 것이 공지되어 있으며(독일 특허 제3,328,344호), 여기서 이 스케일 펙터는 그 여러 크기 범위 중 어느 하나에 피크값의 진폭이 놓여 있다는 것을 나타낸다. 추가하여, 독일 특허 제3,639,753호에 기술된 바와 같이 샘플 신호값온 복수의 스펙트럼 서브밴드 신호로 나타내어지고, 각 서브밴드의 샘플값은 비상관성(irrelevance) 및 중복성(redundance)을 감소시키는 의미로 인간의 청각조직의 각 마스킹 스레쉬 홀드에 의해 결정되는 것처럼 변화된다. 디지탈 오디오 신호를 스팩트럼 서브 밴드로 분할하는 대신에 그것을 푸리에 분석하는 것이 가능하여, 또한 비상관성 및 중복성을 감소시킬 뿐만 아니라 스펙트럼값의 그룹에 대한 스케일 펙터를 결정하는 것이 가능하다. 우수한 특성의 오디오 신호, 예를 들면 무선방송 신호에 대하여 비상관성 및 중복성 감소 시도는 압축 디지탈 오디오 신호가 ISDN 파워네트의 계층(hierarchy)과 조화되도록 하는 것이다.

즉, 그것은 n 64K/bit/s의 상수 비트를 가지는 것이다. 특히 64kbit/s의 낮은 비트 속도에 대하여, 만족할만한 오디오 특성을 구현하기 위하여 유용한 정보뿐 아니라, 예를 들면 스케일 펙터 등과 같은 제어정보를 그들의 데이타 속도를 초과하는 정도로 압축할 필요가 있다.

유럽 특허출원 제64,119호에서는 협대역 음성신호의 블록 코딩과 관련하여, 하나의 블록 또는 서브 밴드의 연속적인 스케일 펙터들의 차를 초기에 형성시킴으로써 블록 또는 서브 밴드당 전송되는 스케일 펙터의 총수를 감소시키는 것을 기술하고 있다. 만약 소정의 차이값 범위에 도달되지 않거나 또는 초과된다면 고려되는 모든 스케일 펙터가 전송되고, 만약 그렇지 않다면 고려되는 최고의 스케일 펙터만이 전송될 것이다. 얼마나 많은 스케일 펙터에 대하여 하나의 전송된 스케일 펙터가 유효한지를 디코더에서 검출할 수 있도록하기 위하여 식별정보가 상기 스케일 펙터들에 추가하여 전송된다.

공지의 스케일 펙터 압축 기술에서 중복된 정보만 감소되지 않지만, 그러나 인간 청각조직의 전 마스킹효과 및 후 마스킹 효과에 관한 심리음향학을 기초로 하여 비상관 정보는 감소되지 않는다.

그에 비하여 본 발명의 목적은, 중복된 정보에 추가하여 비상관 정보도 또한 감소됨으로써 스케일 펙터에 대하여 정보 감소를 실행시키고자 하는 것이다.

이것은 본 발명에 따르면 특허청구의 범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다.

본 발명은 도면하에 실시예를 참조로 하여 상세히 설명된다.

비트 절약 스케일 펙터 전송은 패턴의 검출 및 코딩에 기초를 두고 있으며, 그리하여 중복성 및 비상관성을 제거한다.

입력 행렬은 K열과 n행으로 구성되며, k는 시간에서 연속적인 스케일 펙터의 총수를 나타내며, n은 서브 밴드의 총수를 나타낸다. 이하에서 상세한 설명이 왼쪽 칼럼에 주어지고, 한편 실시예가 오른쪽 칼럼에 주어진다. 실시예(오른쪽)는 총 32서브 밴드(이하에 프레임이라 칭함)를 포함하는 연속적인 세개의 스케일펙터에 관한 것이다. 그 스케일 펙터는 6비트로 양자화되고, 그리하여 26=64까지 가능한 값들을 취할 수 있다. 스케일 펙터가 형성되는 블록은 8ms의 랭스를 가진다.

입력 행렬 :

이제 각 행 및/또는 열의 연속적인 값들의 차 d가 계산된다. 그들은 매개 행렬에 저장된다. 그 차의 크기는 절대 블록 랭스(행)또는 서브 밴드 폭(열)의 합수이다. 이하에 시간적으로 연속적인 스케일 펙터만이 고려된다.

예를 들면 :

d_1,21=scf₁₂-scf_l1｜ 좌동

상기 매개 행렬은 k-1열을 가진다.(열을 고려할 경우, n-1행을 가진다.)

매개 행렬 :

표에 의하면, 가능한 차 D₁는 클래스(I)로 분류된다. 한 클래스(I)는 하나 또는 복수의 차 D의 크기이다. 예를 들면, 우측에서 차 D는 5개의 클래스(I)에 지정되며, 하나 또는 여러개의 가능한 차는 하나의 클래스에 속한다 :

I₁= {D₁,D₂…D₆} d -2이고 d -64이면, I₁

I₂= {D₇,D₈…D₁₂} d -3이고 d 0이면, I₂

I₃= {D₁₃,D₁₄…D₁₇} d = 0 이면, I₃

I₄= {D₁₈} d 3이고 d 0이면, I₄

.

. d 2이고 d 64이면, I₅

.

In = {D_1-4,D_1-3,…D₁}

클래스(I)의 모든 가능한 시퀀스는 조합 C에 대한 (k-1)¹확률을 발생시킨다.

C1 = I₁I₁…I₁

C2 = I₁I₁…I₂

C3 = I₁I₁…I₃

.

.

.

C_(k-1)I= I_k-1I_k-1…I_k-1

데이타 감소는 조합 c가 각 지정된 스케일 펙터 전송 패턴이라는 점에서 실현된다. 이 패턴은 제어정보 및 스케일 펙더 시퀀스로 구성되며, 시퀀스내의 다른 스케일 펙터량은 입력 행렬로부터의 다른 스케일 펙터량보다 적거나 같다. 클래스화된 차와 관련된 전송 패턴은 신호의 통계적 지식을 근거로하여, 그리고 인간청각조직의 전 마스킹 및 후 마스킹 효과에 관한 심리음향 효과에 따라 결정된다. 예를 들면, 만약 입력 행렬에서 행의 스케일 펙터가 변하지 않는다면, 이것은 중복된 정보이기 때문에(중복성) 모든 스케일 펙터를 전송하는 것을 불필요하다. 오름차순 스케일 펙터는 내림차순 스케일 펙터보다 더욱 정확히 전송되어야 하는데, 그 이유는 인간 청각조직은 200ms까지의 범위에서 분명한 후 마스킹을 나타내지만 20ms까지만의 범위에서는 전 마스킹만을 나타낸다는 것(비상관성)이 심리음향학에서 알려져 있기 때문이다.

만약 입력 행렬이 예를 들면 세개의 행을 가지며, 또한 행마다 고려된다면 클래스화되고 25개의 가능한 조합 c로 되는 두개의 차가 발생한다.

각 조합 c가 하나의 스케일 펙터 전송 패턴에 지정된다. 이것은 전송될 일정한 수의 스케일 펙터와 전송되게 하고, 상기 스케일 펙터가 각각 위치하거나 변화하는 제어정보를 발생시킨다. 이 실시예에서 두개 또는 세개의 스케일 펙터가 전송되어야 하고 2비트의 제어정보가 전송되어야 한다.

네가지 가능한 전송 패턴 및 그에 따른 2비트의 제어정보가 이 실시예에 대한 결과로 나타난다 :

1. 세가지 서로 다른 스케일 펙터

sl s2 s3 00

프레임에 대한 데이타 흐름(3*6비트+2비트)*32=64비트 :

2. 제1위치에 대한 제1스케일 펙터, 제2 및 제3위치에 대한 제2스케일 펙터

sl s3 s3 01

s1 s2 s2

프레임에 대한 데이타 흐름(2*6비트+2비트)* 32=448비트 :

3. 제1 및 제2위치에 대한 제1스케일 펙터, 제3위치에 대한 제3스케일 펙터

s2 s2 s3 10

s1 sl s3

프레임에 대한 데이타 흐름(2*6비트+2비트)*32=448비트:

4. 총 3가지 위치에 대한 하나의 스케일 펙터

s1 s1 s1 11

s2 s2 s2

s3 s3 s3

프레임에 대한 데이타 흐름(1*6비트+2비트)*32=256비트

만약 세개의 시간적으로 연속적인 스케일 펙터를 고려한다면(실시예에서 프레임이 정확히 24ms에 대응한다면), 그 효과로는 낮은 디코더 지연 및 작은 액세스 유닛(디코드되는 최소 유닛)이 결과로 발생할 것이다. 이 효과가 중요하지 않다면 더 큰 시간구간이 고려될 경우는 다음에 의해서 데이터가 더 많이 감소될 것이다.

-행의 총수가 더 큰 입력 행렬에 의하여:

-프레임에 대하여 scf를 전송하지 말라는 정보를 전송함에 의하여:

수치 실시예:

Claims (2)

1. 디코더에서는 : (a) n서브 밴드 또는 스펙트럼값으로 세분화된 오디오 신호의 각 주파수 서브 밴드 또는 스팩트럼값 그룹의 복수의 k의 시간 연속적인 스케일 펙터들(scf₁₁,scf₁₂내지 scf_lk:… scf_nl,scf_n2,… scf_nk)로부터 (여기서 n≥1), 그 차이

   가 부호 및 총량에 따라 형성되는 단계 ; (b) 단계 (a)에 따라 형성된 (k-1)×n차가 하나 또는 복수의 가능한 차들의 크기를 포함하는 2 이상의 값 클래스를 가지는 값 클래스들로 그룹화되는 단계 : 및 (c) 스케일 펙터가 단계(b)에 따라 -n 서브 밴드 또는 스팩트럼값 그룹중의 각 하나에 대하여 별도로 -형성된(k-1)×n값 클래스의 시퀀스를 기초로 하여 선택되고, 식별정보가 상기 스케일 펙터에 제공되는 단계가 수행되며, 상기 시퀀스내의 선택된 연속적인 다른 스케일 펙터의 총수는 고려된 서브 밴드 또는 스펙트럼값 그룹의 연속적인 다른 스케일 펙터의 총수보다 작거나 같고 ; 상기 식별정보는 새로운 스케일 펙터중의 각 하나에 대한, 각각의 서브 밴드 또는 스팩트럼값 그룹의 샘플된 신호값의 하나 이상의 k블록과 조합을 검증하고 ; 그리고 디코더에서는, (d) 관련되고 선택된 스케일 펙터가 식별정보에 의하여 샘플링된 신호값의 블록에 지정되는 단계 : 및 (e) 원래의 오디오 신호에 상응하는 오디오 신호들이 상기 샘플링된 신호값 및 상기 지정되고 선택된 스케일 펙터로부터 재생성되는 단계를 수행하도록 된 신호값들의 시퀀스(블록)중 피크값 크기로부터 디지탈화된 오디오 신호의 블록 코딩중에 형성되고 각 시퀀스의 샘플링된 신호값에 양자화된 형태로 주어지는 스케일 펙터를 사용하는 블록 코드화된 디지탈 오디오 신호 전송방법에 있어서, 블록 디코딩중에 비상관성 및 중복성을 감소시켜 오디오 데이타를 감소시키기 위하여 (f) 상기 단계(a)에 따라 형성된(k-1) n차가 두개 이상의 값 클래스로 분류되는 단계; (g) 상기 단계(c)에 따른 스케일 펙터의 선택에서, 인간 청각조직의 전 마스킹 효과 및 후 마스킹 효과에 관한 심리음향 효과에 따라, 스케일 펙터에서 심리음향적으로 관련된 변화들 사이에서 구별이 생기도록 새로운 스케일 펙터의 전송 패턴이 n 서브 밴드 또는 스펙트럼값 그룹들중 각 하나에 대하여 독립적으로 결정되는 단계 , 및 (h) 새로운 스케일 펙터가 배치되는 위치 k를 나타내는 제어정보가 식별정보로서 사용되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일 펙터를 사용하는 블록 코드화된 디지탈 오디오 전송방법.
2. 제1항에 있어서, 제어정보는 새로운 스케일 펙터가 전송되지 않았지만, 이전의 새로운 스케일 펙터가 관련된 모든 k 블록에 대해 적용가능한지를 나타내는 것을 특징으로 하는 스케일 펙터를 사용하는 블록 코드화된 디지탈 오디오 전송방법.