KR20050087956A

KR20050087956A - 무손실 오디오 부호화/복호화 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20050087956A
Application number: KR1020040013681A
Authority: KR
Inventors: 김중회; 미아오레이; 이시화; 김상욱; 오은미; 김도형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-01
Also published as: EP1569203A3; CN100588124C; CN1684371A; JP2012226375A; US20050192799A1; JP5384780B2; JP2005242363A; EP1569203A2; US7617110B2

Abstract

무손실 오디오 부호화/복호화 방법 및 장치가 개시된다. 그 부호화 방법은 시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하는 신호변환단계; 주파수영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 신호로 맵핑하는 맵핑단계; 및 비트플레인을 구성하는 이진 샘플에 대해, 소정의 문맥을 이용하여 결정된 확률모델을 통해 무손실부호화하는 무손실부호화단계를 포함함을 특징으로 한다. 그리고 그 복호화 방법은 오디오 비트스트림을 역다중화하여 소정의 손실부호화된 손실비트스트림과 상기 에러데이터의 에러비트스트림을 추출하는 단계; (bb) 상기 추출된 손실비트스트림을 소정의 손실복호화하는 단계; 추출된 에러비트스트림을 무손실복호화하는 단계; 복호화된 손실비트스트림과 에러비트스트림을 이용하여 주파수 스펙트럴 신호로 복원하는 단계; 및 주파수 스펙트럴 신호를 역 정수 시간/주파수변환하여 시간영역의 오디오 신호를 복원하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 입력의 분포에 관계없이 통계적인 분포를 통하여 만들어진 모델을 통해 최적의 성능을 제공하며, 문맥기반 부호화 방식을 통하여 BPGC보다 우월한 압축률 제공한다.

Description

무손실 오디오 부호화/복호화 방법 및 장치{Lossless audio decoding/encoding method and apparatus}

본 발명은 오디오신호 부호화/복호화에 관한 것으로서, 특히 비트율 조절이 가능한 무손실 오디오 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.

무손실 오디오 부호화 방식은 MLP(Meridian Lossless audio compression), Monkey's Audio, Free Lossless Audio Coding 등이 있으며, MLP의 경우에는 DVD-A에 적용되어 사용되고 있다. 인터넷의 네트워크 대역폭이 증가하면서 대용량의 멀티미디어 컨텐츠가 제공되어지고 있으며, 오디오의 경우 무손실 오디오 방식이 필요하다. EU에서는 이미 DAB(Digital Audio Broadcasting)을 통해 디지털 오디오 방송이 시작되었으며 이를 위한 방송국이나 컨텐츠 제공자들은 오디오 무손실 부호화 방식을 이용고 있다. 이에 MPEG 그룹에서도 ISO/IEC 14496-3:2001 / AMD 5, Audio Scalable to Lossless Coding(SLS)의 이름으로 무손실 오디오 압축방식에 대한 표준화가 진행중이다. 이는 FGS(Fine Grain Scalablity)를 제공하며 무손실 오디오 압축이 가능한 기술이다.

무손실오디오 압축기술에서 가장 중요한 요소인 압축률은 데이터 간의 중복정보를 제거함으로써 개선될 수 있다. 상기 중복정보는 인접 데이터간의 예측을 통해 제거될 수 있으며 인접 데이터간의 문맥을 통해 제거될 수도 있다.

정수(integer) MDCT 계수는 라플라시안 분포를 보이며, 이러한 분포에서는 골롬(Golomb) 코드라는 압축 방식이 최적의 결과를 보인다. FGS를 제공하기 위해서는 비트플레인 코딩이 필요한데 상기 Golomb 코드와 비트플레인 코딩을 조합한 것이 BPGC(Bit Plane Golomb Coding)이라 불리우며, 이는 최적의 압축률과 FGS를 제공한다. 그러나 상기 정수 MDCT 계수가 라플라시안 분포를 가진다는 가정은 실제 데이터 분포에서는 적절하지 않은 경우가 있다. 상기 BPGC는 정수 MDCT 계수가 라플라시안 분포를 한다고 가정하고 고안된 알고리즘이므로 상기 정수 MDCT 계수가 라플라시안 분포를 하지 않을 경우에는 최적의 압축률을 제공할 수 없다. 따라서 상기 정수 MDCT 계수가 라플라시안 분포를 한다는 가정에 관계없이 최적의 압축률을 제공할 수 있는 무손실 오디오 부호화 및 복호화방식이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 정수 MDCT 계수가 라플라시안 분포를 한다는 가정에 관계없이 최적의 압축률을 제공할 수 있는 무손실 오디오 부호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 정수 MDCT 계수가 라플라시안 분포를 한다는 가정에 관계없이 최적의 압축률을 제공할 수 있는 무손실 오디오 복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무손실 오디오 부호화 방법은, 시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하는 신호변환단계; 상기 주파수영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 신호로 맵핑하는 맵핑단계; 및 상기 비트플레인을 구성하는 이진 샘플에 대해, 소정의 문맥을 이용하여 결정된 확률모델을 통해 무손실부호화하는 무손실부호화단계를 포함함을 특징으로 한다. 상기 무손실부호화 단계는 상기 주파수 영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑하는 단계; 비트플레인 별로 최상위비트와 골롬파라미터를 획득하는 단계; 최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택하는 단계; 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산하는 단계; 상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화하는 단계를 포함함이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무손실 오디오 부호화 방법은, (a) 시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하는 단계; (b) 상기 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호를 스켈일링을 통해 손실부호화기의 입력신호로 정합시키는 단계; (c) 상기 스케일링된 주파수 신호를 손실 압축 부호화하는 단계; (d) 상기 손실부호화된 데이터와 상기 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호의 차에 해당하는 에러매핑된 신호를 구하는 단계; (e) 상기 에러매핑된 신호를 문맥을 이용하여 무손실부호화하는 단계; 및 (f) 상기 무손실부호화된 신호와 상기 손실부호화된 신호를 다중화하여 비트스트림으로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다. 상기 (e) 단계는 (e1) 상기 (d)단계의 에러맵핑된 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑하는 단계; (e2) 상기 비트플레인의 최상위비트와 골롬파라미터를 획득하는 단계; (e3) 최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택하는 단계; (e4) 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산하는 단계; (e5) 상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택하는 단계; 및 (e6) 상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화하는 단계를 포함함이 바람직하다.

상기 (e4)단계는 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 부호화된 이전 샘플들을 하나의 스칼라 값으로 만들어 상기 이진 샘플의 문맥값을 계산함이 바람직하다. 또한 상기 (e4)단계는 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 비트플레인에 존재하는 소정의 샘플들에 대해 '1'이 나올 확률을 구하여 상기 확률값에 소정의 정수값을 곱하여 정수로 나타낸 후 상기 정수를 이용하여 문맥값을 계산함이 바람직하다. 또한 상기 (e4)단계는 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 주파수상의 이미 부호화된 상위 비트플레인 값을 이용하여 문맥값을 계산함이 바람직하다. 또한 상기 (e4)단계는 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 주파수상의 이미 부호화된 상위 비트플레인의 값이 존재하는지에 대한 정보를 이용하여 문맥값을 계산하되, 상기 상위 비트플레인에 '1'이 하나라도 존재하면 문맥값을 '1'로 하고, '1'이 하나라도 존재하지 않으면 문맥값을 '0'으로 함이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무손실 오디오 부호화 장치는, 시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하는 정수 시간/주파수 변환부; 및 상기 주파수영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 맵핑하고 상기 비트플레인을 구성하는 이진 샘플을 소정의 문맥을 이용하여 무손실부호화하는 무손실부호화부를 포함함을 특징으로 한다. 상기 무손실부호화부는 상기 주파수 영역의 오디오신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑하는 비트플레인 매핑부; 상기 비트플레인의 최상위비트와 골롬파라미터를 획득하는 파라미터획득부; 최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택하는 이진샘플선택부; 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산하는 문맥계산부; 상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택부; 및 상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화하는 이진샘플부호화부를 포함함을 특징으로 한다. 상기 정수 시간/주파수 변환부는 정수 MDCT 임이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무손실 오디오 부호화 장치는, 시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하는 정수 시간/주파수 변환부; 상기 정수 시간/주파수 변환부의 오디오 주파수 신호를 손실부호화부의 입력신호로 정합시키는 스케일링부; 상기 스케일링된 주파수 신호를 손실 압축 부호화하는 손실부호화부; 상기 손실부호화된 신호와 상기 정수 시간/주파수 변환부의 신호의 차를 구하는 에러맵핑부; 상기 에러맵핑된 신호를 문맥을 이용하여 무손실부호화하는 무손실부호화부; 상기 무손실부호화된 신호와 상기 손실부호화된 신호를 다중화하여 비트스트림으로 생성하는 멀티플렉서를 포함함을 특징으로 한다. 상기 무손실부호화부는 상기 에러맵핑부의 에러맵핑된 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑하는 비트플레인 매핑부; 상기 비트플레인의 최상위비트와 골롬파라미터를 획득하는 파라미터획득부; 최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택하는 이진샘플선택부; 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산하는 문맥계산부; 상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택부; 및 상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화하는 이진샘플부호화부를 포함함이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무손실 오디오 복호화 방법은, 오디오데이터의 비트스트림으로부터 골롬파라미터를 획득하는 단계; 최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택하는 샘플선택단계; 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하는 문맥계산단계; 상기 콜롬파라미터와 문맥을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택단계; 상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화하는 산술복호화단계; 및 모든 샘플이 복호화될 때까지 상기 샘플선택단계 내지 산술복호화단계를 반복 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다. 상기 문맥계산단계는 같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산하는 단계; 및 같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산하는 단계를 포함함이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무손실 오디오 복호화 방법은, 손실부호화된 오디오데이터와, 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호의 차를 에러데이터라 할 때, (aa) 오디오 비트스트림을 역다중화하여 소정의 손실부호화된 손실비트스트림과 상기 에러데이터의 에러비트스트림을 추출하는 단계; (bb) 상기 추출된 손실비트스트림을 소정의 손실복호화하는 단계; (cc) 상기 추출된 에러비트스트림을 무손실복호화하는 단계; (dd) 상기 복호화된 손실비트스트림과 에러비트스트림을 이용하여 주파수 스펙트럴 신호로 복원하는 단계; 및 (ee) 상기 주파수 스펙트럴 신호를 역 정수 시간/주파수변환하여 시간영역의 오디오 신호를 복원하는 단계를 포함함을 특징으로 한다. 상기 (cc) 단계는 (cc1) 오디오데이터의 비트스트림으로부터 골롬파라미터를 획득하는 단계; (cc2) 최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택하는 단계; (cc3) 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하는 단계; (cc4) 상기 콜롬파라미터와 문맥을 이용하여 확률모델을 선택하는 단계; (cc5) 상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화하는 단계; 및 (cc6) 모든 샘플이 복호화될 때까지 상기 (cc2)단계 내지 (cc5)단계를 반복 수행하는 단계를 포함함이 바람직하다. 상기 (cc3)단계는 같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산하는 단계; 및 같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산하는 단계를 포함함이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무손실 오디오 복호화 장치는, 오디오데이터의 비트스트림으로부터 골롬파라미터를 획득하는 파라미터 획득부; 최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택하는 샘플선택부; 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하는 문맥계산부; 상기 파라미터 획득부의 콜롬파라미터와 상기 문맥계산부의 문맥을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택부; 및 상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화하는 산술복호화부를 포함함을 특징으로 한다. 상기 문맥계산부는 같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산하는 제1문맥계산부; 및 같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산하는 제2문맥계산부를 포함함이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무손실 오디오 복호화 장치는, 손실부호화된 오디오데이터와, 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호의 차를 에러데이터라 할 때, 오디오 비트스트림을 역다중화하여 소정의 손실부호화된 손실비트스트림과 상기 에러데이터의 에러비트스트림을 추출하는 역다중화부; 상기 추출된 손실비트스트림을 소정의 손실복호화하는 손실복호화부; 상기 추출된 에러비트스트림을 무손실복호화하는 무손실복호화부; 상기 복호화된 손실비트스트림과 에러비트스트림을 합성하여 주파수 스펙트럴 신호로 복원하는 오디오신호 합성부; 및 상기 복원된 주파수 스펙트럴 신호를 역 정수 시간/주파수변환하여 시간영역의 오디오 신호를 복원하는 역 정수 시간/주파수변환부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 손실복호화부는 AAC 복호화부임이 바람직하다. 상기 무손실 오디오 복호화장치는 상기 손실복호화부에서 복호화된 주파수 영역의 오디오 신호를 시간영역의 오디오 신호로 복원하는 역 시간/주파수 변환부를 더 구비함이 바람직하다. 상기 무손실복호화부는 오디오데이터의 비트스트림으로부터 골롬파라미터를 획득하는 파라미터획득부; 최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택하는 샘플선택부; 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하는 문맥계산부; 상기 콜롬파라미터와 문맥을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택부; 및 상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화하는 산술복호화부를 포함함이 바람직하다.

상기 문맥계산부는 같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산하는 제1문맥계산부; 및 같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산하는 제2문맥계산부를 구비함이 바람직하다.

그리고 상기 기재된 발명을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무손실 오디오 부호화/복호화 방법 및 장치를 상세히 설명한다. 오디오 부호화에 있어서, FGS(Fine Grain Scalability)를 제공하고 무손실 오디오 부호화를 위해서는 정수화된 MDCT(Integer Modified Discrete Cosine Transform)를 이용한다. 특히 상기 오디오 신호의 입력샘플 분포가 라플라시안(Laplacian) 분포를 따르면 BPGC(Bit Plane Golomb Coding) 방식이 최적의 압축결과를 보이며, 이는 Golomb 코드와 등가적인 결과를 제공하는 것으로 알려져 있다. Golomb 파라미터는 다음과 같은 과정에 의해 구해질 수 있다.

For(L=0;(N<<L+1))<=A;L++);

을 통해 Golomb 파라미터 L을 구할 수 있으며, Golomb 코드의 특성상 L보다 작은 비트플레인에서는 0 또는 1이 나올 확률을 1/2로 볼 수 있다. 하지만 이러한 결과는 라플라시안 분포일 경우에는 최적이지만 그렇지 않을 경우에는 최적의 압축률을 제공할 수 없다. 따라서 본 발명의 기본 개념은 데이터 분포가 라플라시안 분포를 따르지 않더라도 통계적 분석을 통해 문맥을 이용하여 최적의 압축률을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 무손실 오디오 부호화 장치에 대한 일실시예의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 정수 시간/주파수 변환부(100) 및 무손실부호화부(120)를 포함하여 이루어진다. 상기 정수 시간/주파수 변환부(100)는 시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하며, 바람직하게는 정수 MDCT를 사용한다. 상기 무손실부호화부(120)는 상기 주파수영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 맵핑하고 상기 비트플레인을 구성하는 이진 샘플을 소정의 문맥을 이용하여 무손실부호화하며, 비트플레인매핑부(200), 파라미터획득부(210), 이진샘플선택부(220), 문맥계산부 (230), 확률모델선택부(240), 이진샘플부호화부(250)를 포함하여 이루어진다.

상기 비트플레인 매핑부(200)는 상기 주파수 영역의 오디오신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑한다. 도 8은 주파수에 따른 비트플레인 데이터로의 매핑된 일 예를 도시한 것이다.

상기 파라미터획득부(210)는 상기 비트플레인의 최상위비트(MSB)와 골롬파라미터를 획득한다. 상기 이진샘플선택부(220)는 최상위비트부터 최하위비트(LSB), 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택한다.

상기 문맥계산부(230)는 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산한다. 상기 확률모델선택부(240)는 상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택한다. 상기 이진샘플부호화부(250)는 상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화한다.

도 3은 본 발명에 의한 무손실 오디오 부호화 장치의 다른 실시예의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 정수 시간/주파수 변환부(300), 스케일링부(310), 손실부호화부(320), 에러매핑부(330),무손실부호화부(340) 및 멀티플렉서(350)를 포함하여 이루어진다.

상기 정수 시간/주파수 변환부(300)는 시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하며, 바람직하게는 정수 MDCT를 사용한다. 상기 스케일링부(310)는 상기 정수 시간/주파수 변환부(300)의 오디오 주파수 신호를 손실부호화부(320)의 입력신호로 정합시킨다. 상기 정수 시간/주파수 변환부(300)의 출력신호는 정수로 나타내지므로, 상기 손실부호화부(320)의 입력으로 직접 사용될 수 없다. 따라서 상기 스케일링부(310)를 통해 손실부호화부(320)의 입력신호로 사용될 수 있도록 상기 정수 시간/주파수 변환부(300)의 오디오 주파수 신호를 정합시킨다.

상기 손실부호화부(320)는 상기 스케일링된 주파수 신호를 손실 압축 부호화하며, 바람직하게는 AAC core 부호화기를 사용한다. 상기 에러매핑부(330)는 상기 손실부호화된 신호와 상기 정수 시간/주파수 변환부(300)의 신호의 차에 해당하는 에러매핑된 신호를 구한다. 상기 무손실부호화부(340)는 상기 에러매핑된 신호를 문맥(context)을 이용하여 무손실부호화한다. 상기 멀티플렉서(350)는 상기 무손실부호화부(340)의 무손실부호화된 신호와 상기 손실부호화부(320)의 손실부호화된 신호를 다중화하여 비트스트림으로 생성한다.

도 4는 상기 무손실부호화부(340)의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 비트플레인 매핑부(400),파라미터획득부(410), 이진샘플선택부(420), 문맥계산부(430), 확률모델선택부(440), 이진샘플부호화부(450)을 구비한다.

상기 비트플레인 매핑부(400)는 상기 에러매핑부의 에러맵핑된 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑한다. 상기 파라미터획득부(410)는 상기 비트플레인의 최상위비트와 골롬(Golomb) 파라미터를 획득한다. 상기 이진샘플선택부(420)는 최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택한다. 상기 문맥계산부(430)는 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산한다. 상기 확률모델선택부(440)는 상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택한다. 상기 이진샘플부호화부(450)는 상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화한다.

도 2 및 도 4에 도시된 문맥계산부(230, 430)는 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 부호화된 이전 샘플들을 하나의 스칼라 값으로 만들어 상기 이진 샘플의 문맥값을 계산할 수 있다. 또한 상기 문맥계산부(230, 430)는 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 비트플레인에 존재하는 소정의 샘플들에 대해 '1'이 나올 확률을 구하여 상기 확률값에 소정의 정수값을 곱하여 정수로 나타낸 후 상기 정수를 이용하여 문맥값을 계산할 수 있다. 상기 문맥계산부(230, 430)는 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 주파수상의 이미 부호화된 상위 비트플레인 값을 이용하여 문맥값을 계산할 수 있으며, 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 주파수상의 이미 부호화된 상위 비트플레인의 값이 존재하는지에 대한 정보를 이용하여 문맥값을 계산하되, 상기 상위 비트플레인에 '1'이 하나라도 존재하면 문맥값을 '1'로 하고, '1'이 하나라도 존재하지 않으면 문맥값을 '0'으로 하여 문맥을 계산할 수도 있다.

도 5는 도 1에 도시된 본 발명에 의한 무손실오디오 부호화 장치의 일실시에에 대한 동작을 흐름도로 도시한 것으로서, 이를 참조하여 상기 무손실오디오 부호화 장치의 구성을 설명하기로 한다. 먼저, 시간영역의 오디오 신호에 해당하는 PCM 신호가 상기 정수 시간/주파수변환부(100)에 입력되면, 이를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴(spectral) 신호로 변환한다.(500단계) 여기서는 int MDCT를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 나서 도 8과 같이 상기 주파수영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 신호로 맵핑한다.(520단계) 그 다음에 상기 비트플레인을 구성하는 이진 샘플에 대해, 소정의 문맥을 이용하여 결정된 확률모델을 통해 무손실부호화한다.(540단계)

그리고 도 6은 도 1에 도시된 상기 무손실부호화부(120)의 동작을 흐름도로 도시한 것으로서, 도 6을 참조하여 그 동작을 설명한다.

먼저, 상기 주파수 영역의 오디오 신호가 비트플레인 매핑부(200)에 입력되면, 상기 주파수영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑한다.(600단계) 또한 Golomb 파라미터 획득부(210)을 통해 비트플레인 별로 최상위비트와 골롬파라미터를 획득한다.(610단계) 그리고 나서 상기 이진샘플 선택부(220)를 통해 최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택한다.(610단계) 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 이진 샘플 선택부(220)에서 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산한다.(620단계) 상기 Golomb 파라미터 획득부(210)에서 구해진 골롬(Golomb) 파라미터와 상기 문맥계산부(230)에서 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택한다.(630단계) 상기 확률모델 선택부(240)에서 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화한다.(640단계)

도 7은 도 3에 도시된 본 발명에 의한 무손실오디오 부호화 장치의 다른 실시에에 대한 동작을 흐름도로 도시한 것으로서, 이를 참조하여 상기 무손실오디오 부호화 장치의 다른 실시예에 대한 동작을 설명하기로 한다. 먼저, 정수 시간/주파수 변환부(300)를 통해 시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴(spectral) 신호로 변환한다.(710단계)

그리고 나서 상기 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호는 상기 스케일링부(310)에서 스켈일링되어 손실부호화부(320)의 입력신호로 사용될 수 있도록 정합된다.(720단계) 상기 스케일링부(310)에서 스케일링된 주파수 신호는 손실압축부호화부(320)에서 손실 압축 부호화한다.(730단계) 상기 손실압축 부호화는 AAC Core 부호화기에 의해 수행됨이 바람직하다.

상기 손실부호화부(320)에서 손실부호화된 데이터와 상기 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호의 차에 해당하는 에러매핑된 신호가 에러매핑부(330)에서 구해진다.(740단계) 상기 에러매핑된 신호는 무손실부호화부(340)에서 문맥을 이용하여 무손실부호화된다.(750단계)

상기 무손실부호화부(340)에서 무손실부호화된 신호와 상기 손실부호화부(320)에서 손실부호화된 신호는 멀티플렉서(350)에서 다중화되여 비트스트림으로 생성된다.(760단계) 상기 무손실 부호화(750단계)는 에러매핑된 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑한다. 그리고 나서 최상위비트(MSB)와 골롬파라미터를 구하는 과정 이후는 도 6과 동일하므로 설명을 생략한다.

도8은 부호화될 샘플이 비트플레인 상에서 문맥을 선택하는 샘플들의 범위를 나타낸 것이다. 점선으로 표시된 부분을 이용하여 이미 부호화된 샘플들로부터 현재 샘플의 확률분포를 계산한다.

일반적으로 MDCT에 의한 spectral leakage로 인해 주파수축상의 주변 샘플들의 상관관계(correlation)가 존재하게 된다. 즉 인접 샘플의 값이 X이면 현재 샘플의 값이 X부근의 값일 확률이 매우 높다는 것이다. 이에 주변 인접 샘플을 문맥으로 선택하면 상기 correlation을 이용하여 압축률 향상을 꾀할 수 있다.

또한 상위 비트플레인의 값은 하위 샘플의 확률분포에 correlation이 높은 것을 통계분석을 통해 알 수 있었으며 이에 주변 인접 샘플을 문맥으로 선택하면 correlation을 이용하여 압축률 향상을 꾀할 수 있다.

상기 문맥을 계산하는 방식을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 같은 비트플레인상에 존재하는, 이전에 이미 코딩된 샘플들을 이용하여 문맥을 계산하는 방식이 다. 상기 방식에는 여러 가지 방법이 있을 수 있으며, 그 중에 대표적인 방법은 다음과 같다.

첫 번째 방법은, 동일한 비트플레인 상에 소정의 길이 이전에 있는 이진 샘플들을 하나의 스칼라값으로 만들어 문맥으로 사용하는 것이다. 예를 들어 4개의 이전 이진샘플을 문맥으로 사용하기로 한다면, 상기 이전의 샘플들이 0100이라고 하면 이를 이진수로 보고 상기 0100(2)를 4로 하여 상기 4를 문맥값으로 한다. 일반적으로 0001(2)일 경우 현재 샘플이 '1'일 확률이 가장 높다. 경우에 따라 모델의 크기를 고려하여 문맥의 범위를 한정하는 경우도 있다. 보통 문맥은 8~16의 범위를 가진다.

두 번째 방법은, 동일한 비트플레인 상에 존재하는 '1'을 카운트하여 부호화하고자 하는 샘플보다 먼저 부호화된 샘플들에 대해 상기 샘플이 '1'일 확률을 구하는 방법이다. 이를 문맥으로 표현하기 위해 상기 '1'이 나올 확률값에 정수 N을 곱하여 정수로 표현한다. 만일 이 값이 0일 경우 동일 비트플레인 상의 이전 샘플에 '1'이 하나도 나타나지 않은 경우이므로 현재의 샘플이 '1'일 확률이 상당히 높게 되며 N에 가까운 값을 보일 경우에는 이미 앞 샘플들이 '1'이 많이 나온 상태이므로 '0'일 확률이 높게 된다. 때에 따라 모델의 크기를 고려하여 문맥의 범위를 한정하는 경우도 있다. 보통 문맥은 8~16의 범위를 가진다.

상기 문맥을 계산하는 다음 방식으로는, 같은 주파수상에 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 문맥을 계산하는 것이다. 상기 방식에도 여러 가지 방법이 있을 수 있으며 그 중에 대표적인 방법은 다음과 같다.

첫 번째 방법은, 이미 부호화된 상위 비트플레인의 값을 문맥으로 이용한다. 예를 들어 상위 비트플레인 샘플들이 0110이라면 이를 이진수로 계산하여 0110(2), 즉 6이라는 문맥으로 표현한다. 경우에 따라서는 모델의 크기를 고려하여 문맥의 범위를 한정하는 경우도 있다. 보통 문맥은 8~16의 범위를 가진다.

두 번째 방법은, 이미 부호화된 상위 비트플레인의 값이 존재하는지에 대한 정보를 이용한다. 같은 주파수 상의 상위 비트플레인에 '1'이 하나라도 있으면 문맥값은 '1'이며, '1'이 없는 경우에는 문맥값을 '0' 으로 한다. 이는 최상위비트(MSB)가 아직 부호화되지 않았다면 현재 샘플이 '1'일 확률이 매우 높다는 것을 의미한다.

실제 부호화하는 예를 들어 보면, 3번째 비트플레인의 4번째 샘플을 부호화한다고 하자. 현재 부호화할 샘플은 '0'이다. 현재 부호화할 데이터들의 golomb parameter를 4라고 하면, 먼저 같은 비트플레인 상에 있는 샘플들의 문맥을 계산한다. 같은 비트플레인상에서 문맥을 구하는 방식 중 상기 첫 번째 방법에 따라 문맥을 구하면 상기 샘플의 값이 001(2)이므로 문맥값은 1이 된다. 그리고 같은 주파수의 상위 비트플레인 상에 있는 샘플들의 문맥을 계산한다고 하면 10(2)이므로 상기 첫 번째 방법에 따라 문맥값은 2가 된다. 따라서 확률모델은 위의 3개의 파라미터, 즉 Golomb parameter는 '4', 문맥1은 '1', 문맥2는 '2'를 이용하여 확률모델을 선택한다. 확률모델은 구현하기에 따라 다를 수 있지만 그 중의 한 방법은 삼차원 배열을 두어 Prob[Golomb][Context1][Context2] 로 하여 표현할 수 있다.

이렇게 구해진 확률모델을 통해 무손실 부호화를 수행한다. 상기 무손실 부호화의 대표적인 것으로는 산술부호화가 사용될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 무손실 오디오 복호화 장치 및 방법을 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명에 의한 무손실 오디오 복호화 장치의 일실시예에 대한 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 파라미터 획득부(900), 샘플선택부(910), 문맥계산부(920), 확률모델선택부(930), 산술복호화부(940)를 포함하여 이루어진다.

상기 파라미터 획득부(900)는 오디오데이터의 비트스트림이 입력되면, 상기 비트스트림으로부터 최상위비트(MSB)와 골롬(Golomb)파라미터를 구한다. 상기 샘플선택부(910)는 최상위비트(MSB)로부터 최하위비트(LSB)로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택한다.

상기 문맥계산부(920)는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하며, 도 10에 도시된 바와 같이 제1문맥계산부(1000) 및 제2문맥계산부(1020)를 포함하여 이루어진다. 상기 제1문맥계산부(1000)는 같은 비트플레인 상에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산한다. 제2문맥계산부(1020)는 같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산한다.

상기 확률모델선택부(930)는 상기 파라미터 획득부(900)의 Golomb 파라미터와 상기 문맥계산부(920)에서 계산된 문맥을 이용하여 확률모델을 선택한다. 상기 산술복호화부(940)는 상기 확률모델선택부(930)에서 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화한다.

도 11은 본 발명에 의한 무손실 오디오 복호화 장치의 다른 실시예에 대한 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 역다중화부(1100), 손실복호화부(1110), 무손실복호화부(1120), 오디오신호 합성부(1130), 역 정수 시간/주파수변환부(1140)를 포함하여 이루어지고, 역 시간/주파수 변환부(1150)를 더 구비함이 바람직하다.

상기 역다중화부(1100)는 오디오 비트스트림이 입력되면 상기 오디오 비트스트림을 역다중화(demultiplex)하여, 상기 비트스트림이 부호화될 때 사용된 소정의 손실부호화 방식에 의해 형성된 손실비트스트림과 상기 에러데이터의 에러비트스트림을 추출한다.

상기 손실복호화부(1110)는 상기 역다중화부(1100)에서 추출된 손실비트스트림을 상기 비트스트림이 부호화될 때 사용된 소정의 손실 부호화 방식에 대응되는 소정의 손실 복호화 방식에 의해 손실복호화한다. 상기 무손실복호화부(1120)는 상기 역다중화부(1100)에서 추출된 에러비트스트림을 역시 무손실부호화에 대응되는 무손실복호화방식에 의해 무손실 복호화한다.

상기 오디오신호 합성부(1130)는 상기 복호화된 손실비트스트림과 에러비트스트림을 합성하여 주파수 스펙트럴 신호로 복원한다. 상기 역 정수 시간/주파수변환부(1140)는 상기 오디오신호 합성부(1130)에서 복원된 주파수 스펙트럴 신호를 역 정수 시간/주파수변환하여 시간영역의 오디오 신호를 복원한다.

그리고 상기 역 시간/주파수 변환부(1150)는 상기 손실복호화부(1110)에서 복호화된 주파수 영역의 오디오 신호를 시간영역의 오디오 신호로 복원하며, 이렇게 복원된 신호는 손실 복호화된 신호이다.

도 12는 상기 무손실복호화부(1120)의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 파라미터획득부(1200), 샘플선택부(1210), 문맥계산부(1220), 확률모델선택부(1230), 산술복호화부(1240)를 포함하여 이루어진다.

상기 파라미터획득부(1200)는 오디오데이터의 비트스트림으로부터 최상위비트(MSB) 및 Golomb 파라미터를 획득한다. 상기 샘플선택부(1210)는 최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택한다.

상기 문맥계산부(1220)는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하며, 제1문맥계산부와 제2문맥계산부를 구비한다. 상기 제1문맥계산부는 같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산한다. 그리고 상기 제2문맥계산부는 같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산한다.

상기 확률모델선택부(1230)는 상기 콜롬파라미터와 문맥을 이용하여 확률모델을 선택한다. 상기 산술복호화부(1240)는 상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화한다.

도 13은 도 9에 도시된 본 발명에 의한 무손실오디오 복호화 장치의 일실시예에 대한 동작을 흐름도로 도시한 것으로서, 이를 참조하여 상기 무손실오디오 복호화 장치의 구성을 설명하기로 한다.

먼저, 오디오데이터의 비트스트림이 파라미터획득부(900)에 입력되면, 상기 오디오 데이터의 비트스트림으로부터 골롬파라미터를 획득한다.(1300단계) 그리고 나서 샘플선택부(910)를 통해 최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택한다.(1310단계)

상기 샘플선택부(910)에서 복호화할 샘플이 선택되면, 문맥계산부(920)를 통해 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산한다.(1320단계) 여기서 상기 문맥은 제1문맥과 제2문맥으로 이루어지며, 도 10에 도시된 바와 같이 제1문맥계산부(1000)를 통해 같은 비트플레인 상에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산한다. 그리고 제2문맥계산부(1020)를 통해 같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산한다.

그리고 나서 상기 확률모델 선택부(930)를 통해 상기 Golomb 파라미터와 상기 제1문맥과 제2문맥을 이용하여 확률모델을 선택한다.(1330단계) 상기 확률모델 선택부(930)에서 확률모델이 선택되면, 상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화한다.(1340단계) 상기 1310단계 내지 1340단계를 모든 샘플이 복호화될 때까지 반복 수행한다.(1350단계)

도 14는 도 11에 도시된 본 발명에 의한 무손실오디오 복호화 장치의 다른 실시예에 대한 동작을 흐름도로 도시한 것으로서, 이를 참조하여 상기 무손실오디오 복호화 장치의 동작을 설명하기로 한다.

손실부호화된 오디오데이터와, 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴(spectral) 신호의 차를 에러데이터라 정의하기로 한다. 먼저 오디오 비트스트림이 역다중화부(1100)에 입력되면, 상기 비트스트림을 역다중화(demultiplex)하여 소정의 손실부호화를 통해 생성된 손실비트스트림과 상기 에러데이터의 에러비트스트림을 추출한다.(1400단계)

상기 추출된 손실비트스트림은 손실복호화부(1110)에 입력되어, 부호화시의 손실부호화에 대응되는 소정의 손실복호화 방식에 의해 손실복호화한다.(1410단계) 또한 상기 추출된 에러비트스트림은 무손실복호화부(1120)에 입력되어 무손실복호화한다.(1420단계) 상기 무손실복호화(1420단계)의 보다 상세한 과정은 도 13에 도시된 것과 동일하다.

상기 손실복호화부(1110)에서 손실 복호화된 손실비트스트림과 상기 무손실복호화부(1120)에서 무손실 복호화된 에러비트스트림을 오디오신호 합성부(1130)로 입력시켜 주파수 스펙트럴(spectral) 신호로 복원한다.(1430단계) 상기 주파수 스펙트럴 신호는 상기 역 정수 시간/주파수변환부(1140)에 입력되어 시간영역의 오디오 신호를 복원된다.(1440단계)

본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 의한 무손실 오디오 부호화/복호화 방법 및 장치에 의하면, 입력의 분포에 관계없이 통계적인 분포를 통하여 만들어진 모델을 통해 최적의 성능을 제공한다. 즉 정수 MDCT 계수가 라플라시안 분포를 한다는 가정에 관계없이 최적의 압축률을 제공한다. 따라서 문맥기반 부호화 방식을 통하여 BPGC보다 우월한 압축률 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 무손실 오디오 부호화 장치에 대한 일실시예의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 2는 무손실부호화부의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 무손실 오디오 부호화 장치의 다른 실시예의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 4는 상기 무손실부호화부(340)의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 5는 도 1에 도시된 본 발명에 의한 무손실오디오 부호화 장치의 일실시에에 대한 동작을 흐름도로 도시한 것이다.

도 6은 도 1에 도시된 무손실부호화부의 동작을 흐름도로 도시한 것이다.

도 7은 도 3에 도시된 본 발명에 의한 무손실오디오 부호화 장치의 다른 실시에에 대한 동작을 흐름도로 도시한 것이다.

도 8은 주파수에 따른 비트플레인 데이터로의 매핑된 일 예를 도시한 것이다.

도 9는 본 발명에 의한 무손실 오디오 복호화 장치의 일실시예에 대한 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 10은 도 9에 도시된 문맥계산부의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 11은 본 발명에 의한 무손실 오디오 복호화 장치의 다른 실시예에 대한 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 12는 무손실복호화부의 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 13은 도 9에 도시된 본 발명에 의한 무손실오디오 복호화 장치의 일실시예에 대한 동작을 흐름도로 도시한 것이다.

도 14는 도 11에 도시된 본 발명에 의한 무손실오디오 복호화 장치의 다른 실시예에 대한 동작을 흐름도로 도시한 것이다.

Claims

시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하는 신호변환단계;

상기 주파수영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 신호로 맵핑하는 맵핑단계; 및

상기 비트플레인을 구성하는 이진 샘플에 대해, 소정의 문맥을 이용하여 결정된 확률모델을 통해 무손실부호화하는 무손실부호화단계를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 방법.
제1항에 있어서, 상기 무손실부호화 단계는

상기 주파수 영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑하는 단계;

비트플레인 별로 최상위비트와 골롬파라미터를 획득하는 단계;

최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택하는 단계;

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산하는 단계;

상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택하는 단계; 및

상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 방법.
(a) 시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하는 단계;

(b) 상기 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호를 스켈일링을 통해 손실부호화기의 입력신호로 정합시키는 단계;

(c) 상기 스케일링된 주파수 신호를 손실 압축 부호화하는 단계;

(d) 상기 손실부호화된 데이터와 상기 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호의 차에 해당하는 에러매핑된 신호를 구하는 단계;

(e) 상기 에러매핑된 신호를 문맥을 이용하여 무손실부호화하는 단계; 및

(f) 상기 무손실부호화된 신호와 상기 손실부호화된 신호를 다중화하여 비트스트림으로 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 방법.
제3항에 있어서, 상기 (e) 단계는

(e1) 상기 (d)단계의 에러맵핑된 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑하는 단계;

(e2) 상기 비트플레인의 최상위비트와 골롬파라미터를 획득하는 단계;

(e3) 최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택하는 단계;

(e4) 상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산하는 단계;

(e5) 상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택하는 단계; 및

(e6) 상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 방법.
제4항에 있어서, 상기 (e4)단계는

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 부호화된 이전 샘플들을 하나의 스칼라 값으로 만들어 상기 이진 샘플의 문맥값을 계산함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 방법.
제4항에 있어서, 상기 (e4)단계는

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 비트플레인에 존재하는 소정의 샘플들에 대해 '1'이 나올 확률을 구하여 상기 확률값에 소정의 정수값을 곱하여 정수로 나타낸 후 상기 정수를 이용하여 문맥값을 계산함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 방법.
제4항에 있어서, 상기 (e4)단계는

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 주파수상의 이미 부호화된 상위 비트플레인 값을 이용하여 문맥값을 계산함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 방법.
제4항에 있어서, 상기 (e4)단계는

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 주파수상의 이미 부호화된 상위 비트플레인의 값이 존재하는지에 대한 정보를 이용하여 문맥값을 계산하되, 상기 상위 비트플레인에 '1'이 하나라도 존재하면 문맥값을 '1'로 하고, '1'이 하나라도 존재하지 않으면 문맥값을 '0'으로 함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 방법.
시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하는 정수 시간/주파수 변환부; 및

상기 주파수영역의 오디오 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 맵핑하고 상기 비트플레인을 구성하는 이진 샘플을 소정의 문맥을 이용하여 무손실부호화하는 무손실부호화부를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 장치.
제9항에 있어서, 상기 무손실부호화부는

상기 주파수 영역의 오디오신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑하는 비트플레인 매핑부;

상기 비트플레인의 최상위비트와 골롬파라미터를 획득하는 파라미터획득부;

최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택하는 이진샘플선택부;

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산하는 문맥계산부;

상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택부; 및

상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화하는 이진샘플부호화부를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 장치.
제9항에 있어서, 상기 정수 시간/주파수 변환부는

정수 MDCT 임을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 장치.
시간영역의 오디오 신호를 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호로 변환하는 정수 시간/주파수 변환부;

상기 정수 시간/주파수 변환부의 오디오 주파수 신호를 손실부호화부의 입력신호로 정합시키는 스케일링부;

상기 스케일링된 주파수 신호를 손실 압축 부호화하는 손실부호화부;

상기 손실부호화된 신호와 상기 정수 시간/주파수 변환부의 신호의 차를 구하는 에러맵핑부;

상기 에러맵핑된 신호를 문맥을 이용하여 무손실부호화하는 무손실부호화부;

상기 무손실부호화된 신호와 상기 손실부호화된 신호를 다중화하여 비트스트림으로 생성하는 멀티플렉서를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 장치.
제12항에 있어서, 상기 무손실부호화부는

상기 에러맵핑부의 에러맵핑된 신호를 주파수에 따른 비트플레인 데이터로 매핑하는 비트플레인 매핑부;

상기 비트플레인의 최상위비트와 골롬파라미터를 획득하는 파라미터획득부;

최상위비트부터 최하위비트, 낮은 주파수성분부터 높은 주파수 순으로 부호화할 비트플레인 상의 이진샘플을 선택하는 이진샘플선택부;

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 이전 샘플들을 이용하여 상기 선택된 이진 샘플의 문맥을 계산하는 문맥계산부;

상기 획득된 골롬 파라미터와 상기 계산된 문맥들을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택부; 및

상기 선택된 확률모델을 이용하여 상기 이진샘플을 무손실 부호화하는 이진샘플부호화부를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 장치.
제13항에 있어서, 상기 문맥계산부는

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 동일한 비트플레인 상의 부호화된 이전 샘플들을 하나의 스칼라 값으로 만들어 상기 이진 샘플의 문맥값을 계산함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 장치.
제13항에 있어서, 상기 문맥계산부는

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 비트플레인에 존재하는 소정의 샘플들에 대해 '1'이 나올 확률을 구하여 상기 확률값에 소정의 정수값을 곱하여 정수로 나타낸 후 상기 정수를 이용하여 문맥값을 계산함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 장치.
제13항에 있어서, 상기 문맥계산부는

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 주파수상의 이미 부호화된 상위 비트플레인 값을 이용하여 문맥값을 계산함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 장치.
제13항에 있어서, 상기 문맥계산부는

상기 선택된 이진 샘플에 대해, 같은 주파수상의 이미 부호화된 상위 비트플레인의 값이 존재하는지에 대한 정보를 이용하여 문맥값을 계산하되, 상기 상위 비트플레인에 '1'이 하나라도 존재하면 문맥값을 '1'로 하고, '1'이 하나라도 존재하지 않으면 문맥값을 '0'으로 함을 특징으로 하는 무손실 오디오 부호화 장치.
오디오데이터의 비트스트림으로부터 골롬파라미터를 획득하는 단계;

최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택하는 샘플선택단계;

이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하는 문맥계산단계;

상기 콜롬파라미터와 문맥을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택단계;

상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화하는 산술복호화단계; 및

모든 샘플이 복호화될 때까지 상기 샘플선택단계 내지 산술복호화단계를 반복 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 방법.
제18항에 있어서, 상기 문맥계산단계는

같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산하는 단계; 및

같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 방법.
손실부호화된 오디오데이터와, 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호의 차를 에러데이터라 할 때,

(aa) 오디오 비트스트림을 역다중화하여 소정의 손실부호화된 손실비트스트림과 상기 에러데이터의 에러비트스트림을 추출하는 단계;

(bb) 상기 추출된 손실비트스트림을 소정의 손실복호화하는 단계;

(cc) 상기 추출된 에러비트스트림을 무손실복호화하는 단계;

(dd) 상기 복호화된 손실비트스트림과 에러비트스트림을 이용하여 주파수 스펙트럴 신호로 복원하는 단계; 및

(ee) 상기 주파수 스펙트럴 신호를 역 정수 시간/주파수변환하여 시간영역의 오디오 신호를 복원하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 방법.
제20항에 있어서, 상기 (cc) 단계는

(cc1) 오디오데이터의 비트스트림으로부터 골롬파라미터를 획득하는 단계;

(cc2) 최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택하는 단계;

(cc3) 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하는 단계;

(cc4) 상기 콜롬파라미터와 문맥을 이용하여 확률모델을 선택하는 단계;

(cc5) 상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화하는 단계; 및

(cc6) 모든 샘플이 복호화될 때까지 상기 (cc2)단계 내지 (cc5)단계를 반복 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 방법.
제21항에 있어서, 상기 (cc3)단계는

같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 방법.
제21항에 있어서, 상기 (cc3)단계는

같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 방법.
제21항에 있어서, 상기 (cc3)단계는

같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산하는 단계; 및

같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 방법.
오디오데이터의 비트스트림으로부터 골롬파라미터를 획득하는 파라미터 획득부;

최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택하는 샘플선택부;

이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하는 문맥계산부;

상기 파라미터 획득부의 콜롬파라미터와 상기 문맥계산부의 문맥을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택부; 및

상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화하는 산술복호화부를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 장치.
제25항에 있어서, 상기 문맥계산부는

같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산하는 제1문맥계산부; 및

같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산하는 제2문맥계산부를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 장치.
손실부호화된 오디오데이터와, 정수값을 갖는 주파수 영역의 오디오 스펙트럴 신호의 차를 에러데이터라 할 때,

오디오 비트스트림을 역다중화하여 소정의 손실부호화된 손실비트스트림과 상기 에러데이터의 에러비트스트림을 추출하는 역다중화부;

상기 추출된 손실비트스트림을 소정의 손실복호화하는 손실복호화부;

상기 추출된 에러비트스트림을 무손실복호화하는 무손실복호화부;

상기 복호화된 손실비트스트림과 에러비트스트림을 합성하여 주파수 스펙트럴 신호로 복원하는 오디오신호 합성부; 및

상기 복원된 주파수 스펙트럴 신호를 역 정수 시간/주파수변환하여 시간영역의 오디오 신호를 복원하는 역 정수 시간/주파수변환부를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 장치.
제27항에 있어서, 상기 손실복호화부는

AAC 복호화부임을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 장치.
제27항에 있어서,

상기 손실복호화부에서 복호화된 주파수 영역의 오디오 신호를 시간영역의 오디오 신호로 복원하는 역 시간/주파수 변환부를 더 구비함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 장치.
제27항에 있어서, 상기 무손실복호화부는

오디오데이터의 비트스트림으로부터 골롬파라미터를 획득하는 파라미터획득부;

최상위비트로부터 최하위비트로, 낮은 주파수로부터 높은 주파수의 순서로 복호화할 이진 샘플을 선택하는 샘플선택부;

이미 복호화된 샘플들을 이용하여 소정의 문맥을 계산하는 문맥계산부;

상기 콜롬파라미터와 문맥을 이용하여 확률모델을 선택하는 확률모델선택부; 및

상기 선택된 확률모델을 이용하여 산술복호화하는 산술복호화부를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 장치.
제30항에 있어서, 상기 문맥계산부는

같은 비트플레인상의 앞에 존재하는 이미 복호화된 샘플들을 이용하여 제1문맥을 계산하는 제1문맥계산부; 및

같은 주파수 상에서 이미 복호화된 상위 비트플레인의 샘플들을 이용하여 제2문맥을 계산하는 제2문맥계산부를 포함함을 특징으로 하는 무손실 오디오 복호화 장치.
제1항 내지 제8항, 제18항 내지 제24항 중 어느 한 항에 기재된 발명을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.