KR100721537B1 - 광대역 음성 부호화기의 고대역 음성 부호화 장치 및 그방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 광대역 음성 부호화기의 고대역 음성 부호화 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 저대역 음성 부호화 정보와 TNS(Temporal Noise Shaping) 기법을 이용하여 고대역 음성을 부호화함으로써, 고대역 음성 부호화 과정에서 발생하는 프리-에코 현성을 줄일 수 있는, 광대역 음성 부호화기에서의 고대역 음성 부호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 광대역 음성 부호화기에서 저대역 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성 신호를 부호화하는 고대역 음성 부호화 장치로서, 입력된 고대역 음성 신호를 주파수 영역으로 변환하기 위한 영역변환수단; 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 음성 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정하기 위한 선형예측차수 결정수단; 결정된 선형예측차수에 따라 상기 주파수 영역으로 변환된 고대역 음성 신호를 분석하여 선형예측계수를 생성하기 위한 선형예측 분석수단; 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 합성 신호를 이용하여 상기 선형예측계수를 양자화하기 위한 선형예측계수 양자화수단; 및 양자화된 선형예측계수를 역양자화하여 잔차신호를 구하고, 그 잔차신호를 양자화하기 위한 잔차신호 양자화수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 음성 부호화 등에 이용됨.
분할대역, 광대역, 고대역 음성, 부호화, 복호화, 저대역 음성
Description
도 1은 본 발명이 적용되는 분할 대역 방식의 광대역 음성 부호화기 및 복호화기에 대한 일실시예 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고대역 음성 부호화 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 3은 도 2의 선형예측계수 양자화부의 상세한 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 고대역 음성 복호화 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 5는 도 4의 선형예측계수 역양자화부의 상세한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 고대역 음성 부호화 방법을 설명하는 일실시예 흐름도,
도 7은 도 6의 선형예측계수 양자화 과정의 상세한 흐름도,
도 8은 본 발명에 따른 고대역 음성 복호화 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 9는 도 8의 선형예측계수 역양자화 과정의 상세한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
201 : 주파수 영역 변환부 202 : 선형예측차수 결정부
203 : 선형예측 분석부 204 : 선형예측계수 양자화부
205 : 잔차신호 양자화부
본 발명은 광대역 음성 부호화기 및 복호화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저대역(전화선대역, 협대역) 음성 부호화기를 핵심 부호화기로 사용하는 광대역 음성 부호화기에서 저대역 음성 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성을 부호화하기 위한 고대역 음성 부호화 장치 및 그 방법과 이에 대응하는 고대역 음성 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광대역 음성 부호화 방법은 크게 전대역 신호(50~7000Hz)를 한꺼번에 부호화하는 전대역 부호화 방식, 전대역 신호를 필터를 이용하여 50~4000Hz의 저대역과 4000~7000Hz의 고대역 신호로 나누어 각각 독립된 알고리즘으로 부호화하는 분할 대역 부호화 방식, 그리고 전대역 신호를 저대역 통과 필터링 및 다운 샘플링한 후에 이를 저대역 음성 부호화기로 처리하고, 저대역 음성 부호화기로 처리된 신호를 다시 업샘플링 한 후에 전대역 신호와의 차를 다시 부호화화는 단계적 부호화 방식으로 나눌 수 있다. 단계적 부호화 방식에서 전대역 신호와 저대역 부호화기로 처리된 신호의 차이는 대부분 고대역 부분에 집중되어 있으므로, 단계적 부호화 방식에서 고대역 부호화가 음질 향상에 중요한 역할을 한다.
분할 대역 혹은 단계적 부호화 방식의 광대역 음성 부호화기는 저대역 음성 부호화를 위해 이미 표준화되어 있는 전화대역(0~4kHz) 음성 부호화 방식(예를 들면, ITU-T G.723.1, G.729, EVRC 등)을 이용하고, 고대역 음성 부호화를 위해서는 잡음 신호 변조 방식과 주파수 영역 부호화 방식을 주로 이용한다. 따라서, 분할 대역 또는 단계적 부호화 방식의 광대역 음성 부호화기는 기존 통신 시스템에 적용되어 있는 전화대역 음성 부호화기와 호환이 가능하다.
한편, 종래 광대역 음성 부호화기에서 고대역 음성의 부호화에 사용되는 잡음 신호 변조 방식은 랜덤한 잡음 신호를 고대역 음성의 에너지 분포에 맞게 변조하여 간단히 모델링하는 방식이다. 이러한 잡음 신호 변조 방식은 광대역 음성의 느낌만 전달할 뿐, 다양한 음성을 부호화하기에는 부적합하고 음질 또한 좋지 않다.
또한, 종래 광대역 음성 부호화기에서 고대역 음성의 부호화에 많이 사용되는 주파수 영역 부호화 방식은 DFT(Discrete Fourier Transform), DCT(Discrete Cosine Transform)와 같은 변환 알고리즘을 통해 고대역 음성을 주파수 영역으로 변환하고 그로부터 얻은 계수를 양자화하는 방식이다. 이러한 주파수 영역 부호화 방식은 잡음 신호 변조 방식과는 달리 직접 음성 신호 파형을 부호화하기 때문에 다양한 입력 신호 부호화에 적합하다. 그러나, 고대역 음성에는 공격 펄스가 많이 나타나기 때문에 주파수 영역 부호화 방식을 적용하면 광대역 음성 합성시 전구간에 걸쳐 잡음이 발생하는 문제점이 있다. 즉, 피치 펄스 구간이나 공격(onset) 펄스 구간에서 제한된 전송률에 의해 발생하는 양자화 에러가 프리-에코(pre-echo) 현상을 발생시켜 광대역 음성을 합성시 전구간에 걸쳐 잡음을 발생시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 저대역 음성 부호화 정보와 TNS(Temporal Noise Shaping) 기법을 이용하여 고대역 음성을 부호화함으로써, 고대역 음성 부호화 과정에서 발생하는 프리-에코 현성을 줄일 수 있는, 광대역 음성 부호화기에서의 고대역 음성 부호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 고대역 음성 부호화 장치 및 방법에 의해 부호화된 고대역 음성 신호를 복호화하기 위한, 광대역 음성 복호화기에서의 고대역 음성 복호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 또다른 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광대역 음성 부호화기에서 저대역 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성 신호를 부호화하는 고대역 음성 부호화 장치로서, 입력된 고대역 음성 신호를 주파수 영역으로 변환하기 위한 영역변환수단; 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 음성 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정하기 위한 선형예측차수 결정수단; 결정된 선형예측차수에 따라 상기 주파수 영역으로 변환된 고대역 음성 신호를 분석하여 선형예측계수를 생성하기 위한 선형예측 분석수단; 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 합성 신호를 이용하여 상기 선형예측계수를 양자화하기 위한 선형예측계수 양자화수단; 및 양자화된 선형예측계수를 역양자화하여 잔차신호를 구하고, 그 잔차신호를 양자화하기 위한 잔차신호 양자화수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 광대역 음성 복호화기에서 저대역 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성 신호를 복호화하는 고대역 음성 복호화 장치로서, 수신된 비트 스트림으로부터 잔차신호를 복호화하기 위한 잔차신호 복호화수단; 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 음성 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정하기 위한 선형예측차수 결정수단; 결정된 선형예측차수 및 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 합성 신호를 이용하여, 수신된 선형예측계수 정보로부터 선형예측계수를 역양자화하기 위한 선형예측계수 역양자화수단; 상기 복호화된 잔차신호를 상기 역양자화된 선형예측계수를 이용하여 선형예측 합성하기 위한 선형예측 합성수단; 및 선형예측 합성된 주파수 영역의 고대역 음성 신호를 시간 영역의 고대역 음성 신호로 변환하기 위한 영역변환수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 광대역 음성 부호화기에서 저대역 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성 신호를 부호화하는 방법으로서, 입력된 고대역 음성 신호를 주파수 영역으로 변환하는 영역변환단계; 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 음성 신호의 피치정보를 이용하여 선형예측차수를 결정하는 선형예측차수 결정단계; 결정된 선형예측차수에 따라 상기 주파수 영역으로 변환된 고대역 음성 신호를 분석하여 선형예측계수를 생성하는 선형예측 분석단계; 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 합성 신호를 이용하여 상기 선형예측계수를 양자화하는 선형예측계수 양자화단계; 및 양자화된 선형예측계수를 역양자화하여 잔차신호를 구하고, 그 잔차신호를 양자화하는 잔차신호 양자화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 광대역 음성 복호화기에서 저대역 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성 신호를 복호화하는 방법으로서, 수신된 비트 스트림으로부터 잔차신호를 복호화하는 잔차신호 복호화단계; 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 음성 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정하는 선형예측차수 결정단계; 결정된 선형예측차수 및 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 합성 신호를 이용하여, 수신된 선형예측계수 정보로부터 선형예측계수를 역양자화하는 선형예측계수 역양자화단계; 상기 복호화된 잔차신호를 상기 역양자화된 선형예측계수를 이용하여 선형예측 합성하는 선형예측 합성단계; 및 선형예측 합성된 주파수 영역의 고대역 음성 신호를 시간 영역의 고대역 음성 신호로 변환하는 영역변환단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명 을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 적용되는 TNS 기법은 DFT나 DCT를 이용하여 주파수 영역으로 변환된 신호를 선형예측 분석한 후 잔차 신호를 양자화하는 기법으로, 본 발명은 고대역 음성 부호화에 상기 TNS 기법을 적용할 경우 고려해야 하는 최적 선형예측차수 결정과 선형예측계수 양자화에 대한 방안을 제시한다.
정확한 대역 분할이 불가능한 조건에서, 고대역 신호는 저대역 신호의 일부를 갖고, 고대역 신호의 시간축 에너지 분포는 저대역 신호의 에너지 분포와 유사하기 때문에 저대역 부호화 정보는 고대역 선형예측 분석에 이용될 수 있다.
예를들어, 고대역 음성 부호화 과정에서 선형예측차수 결정을 위해 저대역 음성 부호화 과정에서 생성된 피치 정보를 이용하고, 선형예측계수 양자화를 위해 저대역 합성 신호를 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 분할 대역 방식의 광대역 음성 부호화기 및 복호화기에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분할 대역 방식의 광대역 음성 부호화기(110)는 입력된 광대역 음성 신호를 저대역 통과 필터(111)와 고대역 통과 필터(112)를 통해 각각 저대역 음성 신호와 고대역 음성 신호로 나눈다. 분리된 저대역 음성 신호와 고대역 음성 신호는 간축부(113, 114, decimation)를 통해 2배 간축되어 각 대역의 부호화부(115, 116)로 입력된다.
한편, 분할 대역 방식의 광대역 음성 복호화기(120)는 상기 분할 대역 방식의 광대역 음성 부호화기(110)로부터 전송된 각 대역의 부호화된 음성 신호를 각 대역의 복호화부(121, 122)를 통해 복호화하고, 복호화된 각 대역의 음성 신호를 보간부(123, 124)를 통해 2배 보간한다. 그리고, 보간된 각 대역의 음성 신호는 각 대역의 통과 필터(125, 126)를 거친 후 합성되어 최종 광대역 음성 신호로 출력된다.
본 발명에 따른 부호화 장치 및 방법은 상기 광대역 음성 부호화기(110)의 고대역 부호화부(116)에 적용될 수 있고, 본 발명에 따른 복호화 장치 및 방법은 상기 광대역 음성 복호화기(120)의 고대역 복호화부(122)에 적용될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않음은 당업자에게 있어 자명하다.
도 2는 본 발명에 따른 고대역 음성 부호화 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고대역 음성 부호화 장치는 주파수 영역 변환부(201), 선형예측차수 결정부(202), 선형예측 분석부(203), 선형예측계수 양자화부(204) 및 잔차신호 양자화부(205)를 포함한다.
주파수 영역 변환부(201)는 고대역 음성 신호를 주파수 영역으로 변환한다. 본 실시예에서는 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform)를 통해 고대역 음성 신호를 주파수 영역으로 변환하고, 주파수 영역 변환 과정을 통해 MDCT 계수가 생성된다.
선형예측차수 결정부(202)는 저대역 부호화 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정한다. 즉, 저대역 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정한다. 선형예측차수(p)는 다음 [수학식1]과 같이 구할 수 있다.
여기서, Nw는 광대역 부호화기의 프레임 길이, T는 저대역 부호화를 통해 구해진 피치값이다. 
는 프레임 내에 존재하는 피치 펄스의 개수를 의미하고, 하나의 피치 펄스를 표현하기 위해 2차의 선형예측차수가 필요하므로 필요한 선형예측 차수(p)는 [수학식1]과 같이 표현된다.
선형예측 분석부(203)는 선형예측차수 결정부(202)에서 결정된 선형예측차수에 따라 주파수 영역으로 변환된 고대역 음성 신호를 분석하여 선형예측계수를 구한다. 즉, 주파수 영역 변환부(201)를 통해 주파수 영역으로 변환된 고대역 음성 신호의 자기상관계수를 구한 후 Levison Durbin 알고리즘을 이용하여 선형예측계수를 구한다.
선형예측계수 양자화부(204)는 저대역 부호화 정보(저대역 합성 신호)를 이용하여 상기 선형예측 분석부(203)에서 구한 선형예측계수를 양자화한다.
한편, 잔차신호 양자화부(205)는 상기 선형예측계수 양자화부(204)에서 양자화된 선형예측계수를 역양자화하고, 역양자화된 선형예측계수를 이용하여 선형예측 분석 필터링을 하여 잔차신호를 구한다. 이 잔차신호를 선형예측 잔차 MDCT 계수라 한다. 잔차신호 양자화부(205)는 상기 잔차신호를 양자화한다. 즉, 잔차신호를 여러 대역으로 나누어 각 대역의 에너지와 정규화된 잔차신호의 계수를 양자화한다. 이 때, 각 대역의 에너지를 양자화할 때 저대역 부호화기의 고정 코드북 이득 정보를 이용할 수 있다. 즉, 각 대역의 에너지 정보를 양자화하는 대신 각 대역의 에너지와 저대역 부호화기의 고정 코드북 이득값의 차를 양자화함으로써 양자화 효율을 높일 수 있다.
도 3은 도 2의 선형예측계수 양자화부의 상세한 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 2의 선형예측계수 양자화부(204)는 제 1 LSP 변환부(301), 주파수 영역 변환부(302), 선형예측 분석부(303), 제 2 LSP 변환부(304) 및 벡터 양자화부(305)를 포함한다.
제 1 LSP 변환부(301)는 도 2의 선형예측 분석부(203)에서 생성된 고대역 선형예측계수(LPC:Linear Prediction Coefficient)를 라인스펙트럼쌍(LSP:Line Spectrum Pair, 이하 "LSP"라 함)으로 변환한다.
한편, 주파수 영역 변환부(302)는 저대역 부호화기의 합성 신호를 주파수 영역으로 변환한다. 일예로, MDCT를 통해 저대역 합성 신호를 주파수 영역으로 변환한다.
선형예측 분석부(303)는 주파수 영역으로 변환된 저대역 합성 신호의 자기상관계수를 구하고, Levison Durbin 알고리즘을 이용하여 선형예측계수를 구한다. 그리고, 제 2 LSP 변환부(304)는 저대역 합성 신호의 선형예측계수(LPC)를 LSP로 변 환한다.
벡터 양자화부(305)는 제 1 LSP 변환부(301)에서 구한 고대역 LSP와 제 2 LSP 변환부(304)에서 구한 저대역 LSP의 차를 벡터 양자화한다.
도 4는 본 발명에 따른 고대역 음성 복호화 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고대역 음성 복호화 장치는 잔차신호 복호화부(401), 선형예측차수 결정부(402), 선형예측계수 역양자화부(403), 선형예측 합성부(404) 및 주파수 영역 역변환부(405)를 포함한다.
잔차신호 복호화부(401)는 고대역 음성 부호화 장치로부터 전송된 주파수 대역별 에너지와 정규화된 잔차신호 계수값으로부터 잔차신호를 복원한다. 이 때, 각 대역의 에너지가 그대로 양자화되어 전송되지 않고, 각 대역의 에너지와 저대역 부호화기의 고정 코드북 이득값의 차가 양자화되어 전송된 경우, 그 차를 역양자화하고, 역양자화된 값에 고정 코드북 이득값을 더하여 각 대역의 에너지를 복원한다.
선형예측차수 결정부(402)는 부호화 과정에서와 마찬가지로 저대역 부호화 정보, 즉 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정한다.
선형예측계수 역양자화부(403)는 결정된 선형예측차수와 저대역 부호화 정보, 즉 저대역 합성 신호를 이용하여 고대역 음성 부호화 장치로부터 전송된 선형예측계수 정보를 역양자화하여 선형예측계수를 복호한다.
선형예측 합성부(404)는 상기 복호화된 잔차신호를 상기 역양자화된 선형예 측계수를 이용하여 선형예측 합성한다. 즉, 복호화된 전차신호에 대해 선형예측 역필터링을 수행하여 MDCT 계수를 생성한다.
주파수 영역 역변환부(405)는 선형예측 합성된 신호를 시간 영역의 신호로 변환하여 합성된 고대역 음성 신호를 출력한다. 즉, IMDCT(Inverse MDCT)를 수행하여 시간 영역의 고대역 음성 신호를 출력한다.
도 5는 도 4의 선형예측계수 역양자화부의 상세한 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도 4의 선형예측계수 역양자화부(403)는 벡터 역양자화부(501), 주파수 영역 변환부(502), 선형예측 분석부(503), LSP 변환부(504) 및 LPC 변환부(505)를 포함한다.
벡터 역양자화부(501)는 고대역 음성 부호화 장치로부터 전송된 선형예측계수 정보를 벡터 역양자화하여 LSP를 복원한다. 즉, 고대역 LSP와 저대역 LSP의 차를 복원한다.
주파수 영역 변환부(502)는 저대역 부호화 정보, 예를 들면 저대역 합성 신호를 주파수 영역으로 변환한다. 일예로, MDCT를 통해 저대역 합성 신호를 주파수 영역으로 변환한다.
선형예측 분석부(503)는 주파수 영역으로 변환된 저대역 합성 신호의 자기상관함수를 계산하고 Levison Durbin 알고리즘으로 선형예측계수를 생성한다.
LSP 변환부(504)는 생성된 저대역 합성 신호의 선형예측계수(LPC)를 LSP로 변환한다.
그리고, 상기 벡터 역양자화부(501)에서 복원된 LSP와 상기 LSP 변환부(504)에서 변환된 저대역 LSP는 서로 합산되어 LPC 변환부(505)에서 선형예측계수(LPC)로 변환된다. 즉, 고대역 신호의 선형예측계수가 생성된다.
도 6은 본 발명에 따른 고대역 음성 부호화 방법을 설명하는 일실시예 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 입력된 고대역 음성 신호를 주파수 영역으로 변환한다(601). 일예로, MDCT를 통해 고대역 음성 신호를 주파수 영역으로 변환한다.
이어서, 저대역 부호화 정보, 예를 들어 저대역 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정한다(602).
다음으로, 결정된 선형예측차수에 따라 상기 주파수 영역으로 변환된 고대역 음성 신호를 분석하여 선형예측계수를 구한다. 즉, 주파수 영역으로 변환된 고대역 음성 신호의 자기상관계수를 구한 후에 Levison Durbin 알고리즘을 이용하여 선형예측계수를 구한다(603).
이어서, 저대역 부호화 정보, 예를 들면 저대역 합성 신호를 이용하여 상기 선형예측계수를 양자화한다(604).
다음으로, 양자화된 선형예측계수를 역양자화한 후, 역양자화된 선형예측계수를 이용하여 선형예측 분석 필터링하여 잔차신호를 구하고, 그 잔차신호를 양자화한다(605). 즉, 잔차신호를 여러 대역으로 나누어 각 대역의 에너지와 정규화된 잔차신호의 계수를 양자화한다. 이 때, 각 대역의 에너지를 양자화할 때 저대역 부호화기의 고정 코드북 이득 정보를 이용할 수 있다. 각 대역의 에너지 정보를 양자화하는 대신 각 대역의 에너지와 저대역 부호화기의 고정 코드북 이득값의 차를 양자화함으로써 양자화 효율을 높일 수 있다.
도 7은 도 6의 선형예측계수 양자화 과정(604)의 상세한 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 도 6의 603 단계에서 구한 선형예측계수를 LSP로 변환한다(701).
한편, 저대역 부호화 정보, 즉 저대역 합성 신호를 주파수 영역으로 변환하고(702), 주파수 영역으로 변환된 저대역 합성 신호에 대해 주파수 영역에서의 선형예측 분석을 수행한다(703). 즉, 주파수 영역으로 변환된 저대역 합성 신호의 자기상관계수를 구한 후에 Durbin 알고리즘을 이용하여 선형예측계수를 구한다. 그리고, 구해진 선형예측계수를 LSP로 변환한다(704).
이어서, 상기 701 단계에서 생성된 고대역 신호에 대한 LSP와 상기 704 단계에서 생성된 저대역 합성 신호에 대한 LSP의 차를 계산하고(705), 그 차를 벡터 양자화한다(706).
도 8은 본 발명에 따른 고대역 음성 복호화 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 먼저, 고대역 음성 부호화 장치로부터 전송된 잔 차신호 정보로부터 잔차신호를 복호화한다(801). 즉, 고대역 음성 부호화 장치로부터 전송된 주파수 대역별 에너지와 잔차신호 계수값으로 잔차신호를 복원한다. 이 때, 각 대역의 에너지가 그대로 양자화되어 전송되지 않고, 각 대역의 에너지와 저대역 부호화기의 고정 코드북 이득값의 차가 양자화되어 전송된 경우, 그 차를 역양자화하고, 역양자화된 값에 고정 코드북 이득값을 더하여 각 대역의 에너지를 복원한다.
한편, 부호화 과정에서와 마찬가지로 저대역 부호화 정보, 예를 들면 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정한다(802).
이어서, 저대역 부호화 정보, 예를 들면 저대역 합성 신호를 이용하여 고대역 음성 부호화 장치에서 양자화되어 전송된 선형예측계수를 역양자한다(803).
그리고, 역양자화된 선형예측계수를 이용하여 상기 801 단계에서 복호화된 잔차신호를 선형예측 합성한다(804). 즉, 복호화된 전차신호에 대해 선형예측 합성 필터링한다.
이어서, 선형예측 합성된 신호를 시간 영역의 신호로 변환하여 합성된 고대역 음성 신호를 출력한다(805).
도 9는 도 8의 선형예측계수 역양자화 과정(803)에 대한 상세한 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 고대역 음성 부호화 장치에서 양자화되어 전송된 선형예측계수를 벡터 역양자화하여 LSP를 복원한다(901). 즉, 고대역 신호에 대한 LSP와 저대역 합성 신호에 대한 LSP의 차를 복원한다.
한편, 저대역 부호화 정보, 즉 저대역 합성 신호를 주파수 영역으로 변환하고(902), 이어서 주파수 영역으로 변환된 저대역 합성 신호의 자기상관계수를 구한 후 Levison Durbin 알고리즘을 이용하여 선형예측계수를 구한다(903).
이어서, 구해진 저대역 합성 신호의 선형예측계수를 LSP로 변환한다(904).
그리고, 상기 901 단계에서 복원된 LSP와 상기 904 단계에서 변환된 LSP를 합산하고 합산된 LSP를 선형예측계수(LPC)로 변환한다(905).
상기와 같은 본 발명은, 저대역 부호화 정보를 이용하여 TNS를 위한 최적의 선형예측 차수를 계산하고 그 최적의 선형예측 차수를 고대역 음성 부호화에 적용함으로써, 프리-에코 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다. 즉, 프리-에코 현상을 제거함으로써 음성 천이 구간 뿐만 아니라, 유성음 전반에 나타나는 잡음을 효과적으로 제거하여 고품질의 음성을 얻을 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 고대역 음성 부호화에 사용된 선형예측 계수를 저대역 부호화 정보를 이용하여 저전송률로 양자화할 수 있는 효과가 있다.
Claims (20)
- 광대역 음성 부호화기에서 저대역 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성 신호를 부호화하는 고대역 음성 부호화 장치로서,입력된 고대역 음성 신호를 주파수 영역으로 변환하기 위한 영역변환수단;상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 음성 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정하기 위한 선형예측차수 결정수단;상기 결정된 선형예측차수에 따라 상기 주파수 영역으로 변환된 고대역 음성 신호를 분석하여 선형예측계수를 생성하기 위한 선형예측 분석수단;상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 합성 신호를 이용하여 상기 선형예측계수를 양자화하기 위한 선형예측계수 양자화수단; 및상기 양자화된 선형예측계수를 역양자화하여 잔차신호를 구하고, 그 잔차신호를 양자화하기 위한 잔차신호 양자화수단을 포함하는 고대역 음성 부호화 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 선형예측계수 양자화수단은,고대역 선형예측계수를 라인 스펙트럼 쌍(LSP:Line Spectrum Pair)으로 변환하기 위한 제1 LSP 변환수단;저대역 부호화 정보를 분석하여 저대역 선형예측계수를 생성하기 위한 저대역 선형예측 분석수단;저대역 선형예측계수를 라인 스펙트럼 쌍(LSP)으로 변환하기 위한 제2 LSP 변환수단; 및고대역 라인 스펙트럼 쌍과 저대역 라인 스펙트럼 쌍의 차를 벡터 양자화하기 위한 벡터 양자화수단을 포함하는 고대역 음성 부호화 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 잔차신호 양자화수단은,잔차신호를 여러 대역으로 나누어 각 대역의 에너지와 정규화된 잔차신호의 계수를 양자화하는 것을 특징으로 하는 고대역 음성 부호화 장치.
- 광대역 음성 복호화기에서 저대역 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성 신호를 복호화하는 고대역 음성 복호화 장치로서,수신된 비트 스트림으로부터 잔차신호를 복호화하기 위한 잔차신호 복호화수단;상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 음성 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정하기 위한 선형예측차수 결정수단;상기 결정된 선형예측차수 및 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 합성신호를 이용하여, 수신된 선형예측계수 정보로부터 선형예측계수를 역양자화하기 위한 선형예측계수 역양자화수단;상기 복호화된 잔차신호를 상기 역양자화된 선형예측계수를 이용하여 선형예측 합성하기 위한 선형예측 합성수단; 및상기 선형예측 합성된 주파수 영역의 고대역 음성 신호를 시간 영역의 고대역 음성 신호로 변환하기 위한 영역변환수단을 포함하는 고대역 음성 복호화 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 선형예측계수 역양자화수단은,외부로부터 입력된 선형예측계수 정보를 벡터 역양자화하여 라인 스펙트럼 쌍(제1 LSP)을 복원하기 위한 벡터 역양자화수단;저대역 부호화 정보를 분석하여 저대역 선형예측계수를 생성하기 위한 저대역 선형예측 분석수단;저대역 선형예측계수를 라인 스펙트럼 쌍(제2 LSP)으로 변환하기 위한 LSP 변환수단; 및상기 제1 LSP와 상기 제2 LSP의 합을 선형예측계수(LPC)로 변환하기 위한 LPC 변환수단을 포함하는 고대역 음성 복호화 장치.
- 삭제
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 잔차신호 복호화수단은,주파수 대역별 에너지와 정규화된 잔차신호의 계수값으로부터 잔차신호를 복호화하는 것을 특징으로 하는 고대역 음성 복호화 장치.
- 삭제
- 광대역 음성 부호화기에서 저대역 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성 신호를 부호화하는 방법으로서,입력된 고대역 음성 신호를 주파수 영역으로 변환하는 영역변환단계;상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 음성 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정하는 선형예측차수 결정단계;상기 결정된 선형예측차수에 따라 상기 주파수 영역으로 변환된 고대역 음성 신호를 분석하여 선형예측계수를 생성하는 선형예측 분석단계;상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 합성 신호를 이용하여 상기 선형예측계수를 양자화하는 선형예측계수 양자화단계; 및상기 양자화된 선형예측계수를 역양자화하여 잔차신호를 구하고, 그 잔차신호를 양자화하는 잔차신호 양자화단계를 포함하는 고대역 음성 부호화 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 선형예측계수 양자화단계는,고대역 선형예측계수를 라인 스펙트럼 쌍(LSP:Line Spectrum Pair)으로 변환하는 제1 LSP 변환단계;저대역 부호화 정보를 분석하여 저대역 선형예측계수를 생성하는 저대역 선형예측 분석단계;저대역 선형예측계수를 라인 스펙트럼 쌍(LSP)으로 변환하는 제2 LSP 변환단계; 및고대역 라인 스펙트럼 쌍과 저대역 라인 스펙트럼 쌍의 차를 벡터 양자화하는 벡터 양자화단계를 포함하는 고대역 음성 부호화 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,상기 잔차신호 양자화단계는,잔차신호를 여러 대역으로 나누어 각 대역의 에너지와 정규화된 잔차신호의 계수를 양자화하는 것을 특징으로 하는 고대역 음성 부호화 방법.
- 광대역 음성 복호화기에서 저대역 부호화 정보를 이용하여 고대역 음성 신호를 복호화하는 방법으로서,수신된 비트 스트림으로부터 잔차신호를 복호화하는 잔차신호 복호화단계;상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 음성 신호의 피치 정보를 이용하여 선형예측차수를 결정하는 선형예측차수 결정단계;상기 결정된 선형예측차수 및 상기 저대역 부호화 정보로서 저대역 합성 신호를 이용하여, 수신된 선형예측계수 정보로부터 선형예측계수를 역양자화하는 선형예측계수 역양자화단계;상기 복호화된 잔차신호를 상기 역양자화된 선형예측계수를 이용하여 선형예측 합성하는 선형예측 합성단계; 및상기 선형예측 합성된 주파수 영역의 고대역 음성 신호를 시간 영역의 고대역 음성 신호로 변환하는 영역변환단계를 포함하는 고대역 음성 복호화 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 선형예측계수 역양자화단계는,외부로부터 입력된 선형예측계수 정보를 벡터 역양자화하여 라인 스펙트럼 쌍(제1 LSP)을 복원하는 벡터 역양자화단계;저대역 부호화 정보를 분석하여 저대역 선형예측계수를 생성하는 저대역 선형예측 분석단계;저대역 선형예측계수를 라인 스펙트럼 쌍(제2 LSP)으로 변환하는 LSP 변환단계; 및상기 제1 LSP와 상기 제2 LSP의 합을 선형예측계수(LPC)로 변환하는 LPC 변 환단계를 포함하는 고대역 음성 복호화 방법.
- 삭제
- 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,상기 잔차신호 복호화단계는,주파수 대역별 에너지와 정규화된 잔차신호의 계수값으로부터 잔차신호를 복호화하는 것을 특징으로 하는 고대역 음성 복호화 방법.
- 삭제
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