KR20070037945A - 오디오 신호의 부호화/복호화 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오디오 신호를 비트플레인(bitplane) 단위로 비트율 조절이 가능하도록 부호화/복호화 하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 그 부호화 방법은 오디오 신호를 복수의 주파수 대역으로 분할하는 단계; 및 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 분할된 주파수 대역들에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계를 포함하고, 주파수 대역에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계는 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인을 상기 남은 비트를 이용하여 부호화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 오디오 신호를 부호화/복호화하고자 하는 경우, 오디오 신호 중 복호화 시 음질에 큰 영향을 미치는 신호를 먼저 부호화 하도록 비트플레인의 부호화 순서를 결정함으로써, 저비트율에서의 음질 저하를 감소시킬 수 있다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 오디오 신호의 부호화 장치의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 비트플레인의 부호화 순서를 결정하는 방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 주파수 대역에 포함된 비트플레인들에 대한 예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 순서정보생성부에 대한 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 비트플레인의 부호화 순서를 결정하는 방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 오디오 신호의 복호화 장치의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 순서정보생성부에 대한 실시예를 나타내는 블록도이다.
본 발명은 오디오 신호의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 특히 오디오 신 호를 비트플레인(bitplane) 단위로 비트율 조절이 가능하게 부호화/복호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
오디오 기기는 기록 저장매체에 신호를 저장한 후 사용자가 필요시에 저장된 신호를 들을 수 있도록 하는 장치이다. 최근 디지털 신호 처리 기술이 발달함에 따라 기존의 아날 로그 신호에 의한 LP 또는 테이프(tape)로부터 디지털 신호에 의한 CD(Compact Disk) 또는 DAT(Digital Audio Tape)로의 개발이 진행되어 음질의 향상을 이루었으나, 데이터의 양이 많아 저장 및 전송에 문제가 있다, 따라서 데이터의 양을 줄이기 위해 DPCM(Differential Pulse Code Modulation)이나 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation) 등의 방법이 제안되었으나 신호의 종류에 따라 효율성이 크게 차이가 나는 단점을 보였다, 그에 따라 ISO(International Standard Organization)에 의해 표준화 작업이 이루어진 MPEG 등에서는 인간의 청각심리(psyciacoustics)를 고려하여 데이터의 양을 줄이는 방법을 사용하였다. 상기 방법들은, 대부분 하나의 비트 문자열이 1개의 특정 비트율, 예를 들어 128kbps와 같은 고정 비트율을 가진다. 상기와 같은 고정 비트율은 특정 비트율을 고정적으로 지원하는 전용선을 이용하여 신호가 전송되는 경우에는 오차없이 전송되나, 전송선로가 불안정한 경우에는 수신단에서 제대로 해석하기 어려워지는 문제가 있었다. 예를 들어, 하나의 오디오 프레임이 n 개의 슬롯으로 구성되어 있는 경우, 주어진 시간 내에 n개의 슬롯이 모두 수신부로 전달되어지면 오차없는 데이터가 계산되나, 그렇지 못한 경우에는 데이터의 오차가 발생한다.
또한, 하나의 송신부에서 제공되는 데이터를 여러 수신부에서 받는 경우, 각 수신부마다 전송선로의 용량이 다르거나 각 수신부에 의해 서로 다른 비트율을 요구할 때 고정비트율만을 지원하는 송신부라면 상기와 같은 수신부의 요구를 만족시키기 어렵다, 이러한 경우, 오디오 신호의 부호화된 비트스트림이 여러 가지 단계의 비트율로 구성이 되어 있다면 주어진 환경이나 사용자의 요구사항에 대해 적절하게 대처할 수 있을 것이다. 그를 위해, 최근에는 비트율 조절이 가능한 오디오 신호의 부호화/복호화 방법 및 장치들이 제안되고 있다.
다만, 상기와 같은 비트율 조절이 가능한 오디오 신호의 부호화/복호화 방법 및 장치를 이용하는 경우, 저비트율에서 음질의 저하가 심하게 발생하는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 오디오 신호를 부호화/복호화함에 있어 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 저비트율에서 발생하는 음질의 저하를 감소시킬 수 있는 비트율 조절 가능한 오디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 오디오 신호 부호화 방법은, 상기 오디오 신호를 복수의 주파수 대역으로 분할하는 단계; 및 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 분할된 주파수 대역들에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 주파수 대역에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계는 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트 에서 하위 비트의 순서로 부호화하고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인을 상기 남은 비트를 이용하여 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 다른 오디오 신호 부호화 방법은, 상기 오디오 신호를 복수의 주파수 대역으로 분할하는 단계; 스케일팩터(scalefactor) 값을 이용하여 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 중요도를 계산하고, 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트(shift)시키는 단계; 및 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 분할된 주파수 대역들에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 주파수 대역에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계는 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 또 다른 오디오 신호 부호화 방법은, 상기 오디오 신호를 복수의 주파수 대역으로 분할하는 단계; 및 스케일팩터 값을 이용하여 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 중요도를 계산하고, 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트시키는 단계; 및 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 분할된 주파수 대역들에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 주파수 대역에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계는 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인 들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인을 상기 남은 비트를 이용하여 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 오디오 신호 복호화 방법은, 상기 비트스트림에 포함된 스케일팩터 값을 이용하여 상기 비트플레인들의 중요도를 계산하고, 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 단계; 상기 비트플레인들이 부호화된 순서에 대한 정보를 생성하는 단계; 및 상기 비트스트림으로부터 상기 비트플레인들을 복호화하고, 상기 생성된 순서 정보에 따라 상기 복호화된 비트플레인들을 매핑하여 오디오 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 비트플레인들의 부호화된 순서는 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화된 것임을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 다른 오디오 신호 복호화 방법은, 상기 비트스트림에 포함된 스케일팩터 값을 이용하여 상기 비트플레인들의 중요도를 계산하고, 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 단계; 상기 비트플레인들이 부호화된 순서에 대한 정보를 생성하는 단계; 및 상기 비트스트림으로부터 상기 비트플레인들을 복호화하고, 상기 생성된 순서 정보에 따라 상기 복호화된 비트플레인들을 매핑하여 오디오 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 비트플레인들의 부호화된 순서는 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화되는 것임을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 방법.저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화되고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인이 부호화된 것임을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 오디오 신호 부호화 장치는, 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 부호화 순서를 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 결정하여, 상기 결정된 부호화 순서에 대한 정보를 생성하는 순서정보생성부; 및 상기 결정된 부호화 순서에 따라, 상기 비트플레인들을 부호화하는 부호화부를 포함하고, 상기 순서정보생성부는 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인을 상기 남은 비트를 이용하여 부호화하는 것으로 상기 부호화 순서를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 다른 오디오 신호 부호화 장치는, 스케일팩터 값을 이용하여 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 중요도를 계산하는 중요도계산부; 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 비트쉬프터; 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 부호화 순서를 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 결정하는 순서결정부; 및 상기 결정된 부호화 순서에 따라, 상기 비트플레인들을 부호화하는 부호화부를 포함하고, 상기 순서결정부는 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하는 것으로 상기 부호화 순서를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 오디오 신호 다른 부호화 장치는, 스케일팩터 값을 이용하여 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 중요도를 계산하는 중요도계산부; 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 비트쉬프터; 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 부호화 순서를 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 결정하는 순서결정부; 및 상기 결정된 부호화 순서에 따라, 상기 비트플레인들을 부호화하는 부호화부를 포함하고, 상기 순서결정부는 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인을 상기 남은 비트를 이용하여 부호화하는 것으로 상기 부호화 순서를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 오디오 신호 복호화 장치는, 상기 비트플레인들이 부호화된 순서에 대한 정보를 생성하는 순서정보생성 부; 및 상기 비트스트림으로부터 상기 비트플레인들을 복호화하고, 상기 생성된 순서 정보에 따라 상기 복호화된 비트플레인들을 매핑하여 오디오 신호를 생성하는 복호화부를 포함하고, 상기 순서정보생성부는 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화되고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인이 부호화된 것으로 상기 비트플레인의 부호화된 순서를 결정하는 것을 특징으로 한다.
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상기 오디오 신호의 부호화 방법은 바람직하게는 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 오디오 신호의 부호화/복호화 방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 오디오 신호 부호화 장치의 전체적인 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도시된 부호화 장치는 주파수대역분할부(100), 양자화부(110), 청각심리모델링부(120), 순서정보생성부(130) 및 비트플레인코딩부(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 주파수대역분할부(100)는 입력되는 시간 영역의 오디오 신호들을 주파 수 신호들로 변환하여, 소정의 개수의 주파수 영역으로 나누어진 주파수 대역으로 분할하여 출력한다. 바람직한 일실시예로는 디지털신호로 PCM 샘플링(sampling)된 신호를 사용하고, 상기 PCM 신호를 서브밴드 필터(sub-band filter)를 이용하여 시간영역의 입력신호를 소정의 개수의 주파수대역별 신호로 변환시킨다. 상기 주파수 대역으로의 분할은 상기 서브밴드 필터 이외에도 DCT, MDCT, FFT 등을 사용할 수 도 있다.
시간상으로 인간이 인지하는 신호의 특성의 차이가 그리 크지 않지만, 이렇게 변환된 주파수 영역의 신호들은 인간의 음향심리모델에 따라 각 대역에서 인간이 느낄 수 있는 신호와 느낄 수 없는 신호의 차이가 크기 때문에 각 주파수 대역에 따른 할당되는 비트의 수를 다르게 함으로써 압축의 효율을 높일 수 있다.
청각심리모델링부(120)은 상기 주파수 영역의 성분으로 변환된 오디오 신호들에 대해 각 주파수 대역 별로 마스킹현상을 이용해 마스킹 문턱치(masking threshold)를 계산하고, 계산된 주파수 대역별 마스킹 문턱치를 이용하여 인간이 느끼는 음질의 변화를 최소화 하면서 부호화 효율을 높이기 위한 신호 처리를 수행한다. 상기 부호화 효율을 높이기 위한 신호 처리 방법에는 시간영역 잡음 형상화, Intensity 스테레오 처리, 지각잡음대체 처리, Mid/Side(M/S) 스테레오 처리 등이 있다.
양자화부(110)는 인간이 들어도 느끼지 못하도록 각 대역의 양자화 잡음의 크기가 마스킹 문턱값보다 작도록 각 대역의 주파수 신호들을 스칼라(scalar) 양자화한다. 상기 양자화된 결과 값들은 비트플레인코딩부(140)에서 비트플레인 단위로 무손실 부호화된 후, 부가정보들, 예를 들어 양자화에 사용된 스케일 팩터 값 등과 함께 비트스트림으로 생성된다. 상기 생성되는 비트스트림에는 주파수 대역들 각각에 대해 미리 정해진 크기의 비트가 할당되어 있어, 상기 할당된 비트 중 부가정보에 사용되는 비트를 제외한 나머지 비트를 이용하여 상기 양자화된 결과값들을 비트플레인 단위로 부호화한다.
순서정보생성부(130)는 상기 비트플레인들을 부호화하는 순서를 결정하여 상기 결정된 순서에 대한 정보를 생성해 비트플레인코딩부(140)로 출력하고, 비트플레인코딩부(140)는 상기 입력된 부호화 순서에 따라 상기 비트플레인을 부호화 한다.
도 2는 순서정보생성부(130)가 비트플레인들의 부호화 순서를 결정하는 방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 것으로, 오디오 신호가 6개의 주파수 대역으로 분할되고, 각 주파수 대역들에 1 이상의 비트플레인이 포함된 것을 나타낸 것으로, 비트플레인에 표시된 숫자가 부호화 순서를 나타낸다. 이하에서는 상기 도 2를 참조하여, 순서정보생성부(130)가 비트플레인들의 부호화 순서를 결정하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로, 각 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 주파수 대역에 포함된 비트플레인들을 최상위 비트(MSB, Most Significant Bit)에서 최하위비트(LSB, Least Significant Bit)의 순서로 부호화 하고, 주파수 대역에 포함된 비트플레인을 모두 부호화한 후에도 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 남는 비트를 이용하여 상기 주파수 대역보다 저주파인 대역들에 포함된 부호 화되지 않은 비트플레인을 부호화한다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 대역에 할당된 비트 내에서 상기 제1 대역에 포함된 비트플레인들을 최상위비트(MSB, Most Significant Bit)에서 최하위비트(LSB, Least Significant Bit)의 순서로 부호화하고, 더이상 제1 대역에 할당된 비트가 남아있지 않으면 제2 대역에 포함된 비트플레인을 부호화한다. 그러나, 상기 제2 대역에 할당된 비트들이 부가정보를 위해 대부분 사용되어 하나의 비트플레인을 부호화하기 위한 비트도 남아있지 않은 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이 제3 대역에 포함된 비트플레인을 부호화한다. 상기와 같은 방법에 의해, 각 대역에 할당된 비트 내에서, 제1 대역의 상위 3개의 비트플레인들과 제3 대역의 최상위 비트플레인을 부호화한 후, 제4 대역의 비트플레인들을 부호화한다.
제4 대역에 포함된 비트플레인들을 모두 부호화한 후에도 상기 제4 대역에 할당된 비트가 남는 경우, 상기 남는 비트를 이용하여 제1, 2, 3 대역들에 포함된 부호화되지 않은 비트플레인들 중 가장 상위 비트의 비트플레인을 부호화한다. 상기 부호화되지 않은 비트플레인들 중 가장 상위비트의 비트플레인이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 비트플레인 중 상기 비트플레인이 속한 주파수 대역에서 부호화된 비트플레인의 수가 가장 적인 비트플레인이 상기 남은 비트를 이용하여 우선 부호화 된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 비트플레인들은 그 위치에 따라 "not significant", "to be significant", "significant" 및 "refinement"로 나뉠 수 있는데, 상기 남아있는 비트를 이용하여 상기 2 이상의 비트플레인 중 "to be significant", "significant", "refinement"의 순서로 부호화된다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 제4 대역에서 남은 비트를 이용하여 "to be significant"인 제2 대역의 최상위 비트플레인이 부호화되고, "significant"인 제3 대역의 두번째 상위 비트플레인이 부호화된 후, "refinement"인 제1 대역의 4번째 상위 비트플레인이 부호화된다.
그 후에는, 제5 대역이 최상위 비트플레인, 최하위 비트플레인 순으로 부호화된 후, 제6 대역의 비트플레인이 부호화된다.
도 4는 도 1의 순서정보생성부에 대한 실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 순서정보생성부(130)는 중요도계산부(400), 비트쉬프터(410) 및 순서결정부(420)를 포함하여 이루어진다.
중요도계산부(400)는 부호화할 비트플레인들의 중요도를 스케일팩터(scf, scalefactor)를 이용하여 다음의 수학식 1과 같이 계산한다.
상기 수학식 1에서, 상기 k는 스케일팩터의 단위 및 양자화방식에 의해 정해지는 상수이고, 상기 
는 올림 연산자로서 내부 값 이상의 최소 정수를 나타내는 연산자이다. 상기 △scf는 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 소정의 스케일팩터 값의 차로서, 일 실시예로 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 첫번째 스케일팩터 대역의 스케일팩터 값의 차인 것이 바람직하다.
비트쉬프터(410)는 상기 계산된 중요도 값만큼 상기 비트플레인을 비트 쉬프트(bit shift)하고, 순서결정부(420)는 상기 도 2를 참조하여 설명한 부호화 순서 결정방법에 대한 제1 실시예와 같은 방법을 이용하여 비트플레인들의 부호화 순서를 결정한다. 스케일팩터의 값이 클수록 양자화 에러값이 커질 수 있으므로, 상기와 같이 스케일팩터 값이 클수록 비트플레인의 중요도가 높도록 하여 비트를 상위로 쉬프트함으로써 다른 비트플레인에 비해 먼저 부호화 되도록해 양자화 에러를 최소화할 수 있다.
상기 중요도를 이용하여 비트플레인의 부호화 순서를 결정하는 방법의 일 실시예를 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. 제3 대역에 포함된 스케일 팩터 대역의 스케일팩터에 의해 계산된 중요도가 1인 경우, 상기 스케일팩터 대역의 비트플레인들을 상위로 1비트 쉬프트한다. 제1 대역에 할당된 비트 내에서 제1 대역의 상위 3개의 비트플레인을 부호화한 후, 제2 대역에 할당된 비트가 없어 제3 대역의 비트플레인을 먼저 부호화하는데, 이 때 제3 대역에 할당된 비트를 이용하여 비트 쉬프트된 최상위 비트플레인(500)이 먼저 부호화된다. 그 후에는, 상기에서 설명한 바와 같이, 제4 대역을 부호화한 후, 남는 비트를 이용하여 제1, 2, 3 대역의 부호화되지 않은 비트플레인들 중 최상위 비트인 제1 대역의 4번째 상위 비트플레인이 부호화되고, "to be significant"인 제2 대역의 최상위 비트플레인, 제3 대역의 두번째 비트플레인의 순서로 부호화된다.
도 6은 본 발명에 따른 오디오 신호의 복호화 장치의 전체적인 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도시된 복호화 장치는 파싱부(600), 순서정보생성부(610), 비 트플레인디코딩부(620) 및 역양자화부(670)을 포함하여 이루어진다.
파싱부(600)는 입력되는 비트스트림을 해석하여, 상기 비트스트림으로부터 부가정보 및 부호화된 비트플레인 데이터를 추출한다. 순서정보생성부(610)는 부호화 단계에서 상기 비트플레인들이 부호화된 순서를 결정하여, 상기 결정된 부호화된 순서에 대한 정보를 생성한다. 순서정보생성부(610)는 상기 부호화 장치에 포함된 순서정보생성부(130)가 비트플레인의 부호화 순서를 결정하는 방법과 동일한 방법으로 상기 비트스트림에 포함된 비트플레인들이 부호화된 순서를 결정한다. 따라서 순서정보생성부(610)가 결정한 비트플레인의 부호화된 순서는 부호화 장치에서 실제 비트플레인이 부호화된 순서와 일치하게 된다.
도 7은 도 6의 순서정보생성부(610)에 대한 실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도 4에 도시된 부호화 장치에 포함되는 순서정보생성부(130)에 대한 실시예와 동일하다. 즉, 오디오 신호 부호화 장치에 도 4에 도시된 바와 같은 순서정보생성부(130)가 포함되어 비트플레인의 부호화 순서를 결정하는 경우에는,복호화 장치도 상기 도 6에 도시된 바와 같은 순서정보생성부(610)를 포함하여야 부호화 장치에서 실제 비트플레인이 부호화된 순서와 일치하는 부호화 순서를 결정할 수 있다.
부호화 장치에서 결정된 부호화 순서에 따라 비트플레인이 부호화되어 비트스트림으로 생성이되므로, 상기 순서정보생성부(610)가 결정한 비트플레인의 부호화된 순서는 상기 입력된 비트플레인에서 각 비트플레인의 부호화된 데이터가 차지하는 위치와 일치한다. 즉, 비트플레인의 부호화된 순서를 이용하여 상기 비트플레인의 부호화된 데이터가 비트스트림에서 차지하는 위치를 알 수 있다.
비트플레인디코딩부(620)는 파싱부(600)에서 추출된 부호화된 비트플레인데이터를 복호화한 후, 상기 순서정보생성부(610)로부터 입력받은 순서 정보를 이용하여 상기 복호화된 비트플레인을 각 주파수 대역으로 맵핑한다. 역양자화부(670)는 상기 복호화된 비트플레인들을 상기 추출딘 부가정보를 이용하여 역양자화하여 오디오 신호로 복호화한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
본 발명에 따른 비트율 조절이 가능한 오디오 신호의 부호화/복호화 방법 및 장치에 의하면, 오디오 신호 중 복호화 시 음질에 큰 영향을 미치는 신호를 먼저 부호화 하도록 비트플레인의 부호화 순서를 결정함으로써, 저비트율에서의 음질 저 하를 감소시킬 수 있다.
Claims (25)
- 오디오 신호를 부호화하는 방법에 있어서,상기 오디오 신호를 복수의 주파수 대역으로 분할하는 단계; 및저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 분할된 주파수 대역들에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계를 포함하고,상기 주파수 대역에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계는상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인을 상기 남은 비트를 이용하여 부호화하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 방법.
- 오디오 신호를 부호화하는 방법에 있어서,상기 오디오 신호를 복수의 주파수 대역으로 분할하는 단계;스케일팩터(scalefactor) 값을 이용하여 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 중요도를 계산하고, 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트(shift)시키는 단계; 및저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 분할된 주파수 대역들에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계를 포함하고,상기 주파수 대역에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계는상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 중요도는다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 방법.상기 수학식에서, 상기 k는 스케일팩터의 단위 및 양자화방식에 의해 정해지는 상수이고, 상기는 올림 연산자이며, 상기 △scf는 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 소정의 스케일팩터 값의 차이다.
- 제3항에 있어서, 상기 비트플레인의 비트를 쉬프트시키는 단계는상기 비트플레인의 비트를 상기 계산된 중요도만큼 쉬프트시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 방법.
- 오디오 신호를 부호화하는 방법에 있어서,상기 오디오 신호를 복수의 주파수 대역으로 분할하는 단계; 및스케일팩터 값을 이용하여 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 중요 도를 계산하고, 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트시키는 단계; 및저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 분할된 주파수 대역들에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계를 포함하고,상기 주파수 대역에 포함된 비트플레인들을 부호화하는 단계는상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인을 상기 남은 비트를 이용하여 부호화하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 중요도는다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 방법.상기 수학식에서, 상기 k는 스케일팩터의 단위 및 양자화방식에 의해 정해지는 상수이고, 상기는 올림 연산자이며, 상기 △scf는 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 소정의 스케일팩터 값의 차이다.
- 비트플레인 단위로 부호화된 오디오 비트스트림을 복호화하는 방법에 있어서,상기 비트플레인들이 부호화된 순서에 대한 정보를 생성하는 단계; 및상기 비트스트림으로부터 상기 비트플레인들을 복호화하고, 상기 생성된 순서 정보에 따라 상기 복호화된 비트플레인들을 매핑(mapping)하여 오디오 신호를 생성하는 단계를 포함하고,상기 비트플레인들의 부호화된 순서는저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화되고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인이 부호화된 것임을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 방법.
- 비트플레인 단위로 부호화된 오디오 비트스트림을 복호화하는 방법에 있어서,상기 비트스트림에 포함된 스케일팩터 값을 이용하여 상기 비트플레인들의 중요도를 계산하고, 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 단계;상기 비트플레인들이 부호화된 순서에 대한 정보를 생성하는 단계; 및상기 비트스트림으로부터 상기 비트플레인들을 복호화하고, 상기 생성된 순서 정보에 따라 상기 복호화된 비트플레인들을 매핑하여 오디오 신호를 생성하는 단계를 포함하고,상기 비트플레인들의 부호화된 순서는저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화된 것임을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 중요도는다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 방법.상기 수학식에서, 상기 k는 스케일팩터의 단위 및 양자화방식에 의해 정해지는 상수이고, 상기는 올림 연산자이며, 상기 △scf는 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 소정의 스케일팩터 값의 차이다.
- 제9항에 있어서, 상기 비트플레인의 비트를 쉬프트시키는 단계는상기 비트플레인의 비트를 상기 계산된 중요도만큼 쉬프트시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 방법.
- 비트플레인 단위로 부호화된 오디오 비트스트림을 복호화하는 방법에 있어서,상기 비트스트림에 포함된 스케일팩터 값을 이용하여 상기 비트플레인들의 중요도를 계산하고, 상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 단계;상기 비트플레인들이 부호화된 순서에 대한 정보를 생성하는 단계; 및상기 비트스트림으로부터 상기 비트플레인들을 복호화하고, 상기 생성된 순서 정보에 따라 상기 복호화된 비트플레인들을 매핑하여 오디오 신호를 생성하는 단계를 포함하고,상기 비트플레인들의 부호화된 순서는저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화되는 것임을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 방법.저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화되고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인이 부호화된 것임을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 중요도는다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 방법.상기 수학식에서, 상기 k는 스케일팩터의 단위 및 양자화방식에 의해 정해지는 상수이고, 상기는 올림 연산자이며, 상기 △scf는 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 소정의 스케일팩터 값의 차이다.
- 오디오 신호를 부호화하는 장치에 있어서,상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 부호화 순서를 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 결정하여, 상기 결정된 부호화 순서에 대한 정보를 생성하는 순서정보생성부; 및상기 결정된 부호화 순서에 따라, 상기 비트플레인들을 부호화하는 부호화부를 포함하고,상기 순서정보생성부는상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인을 상기 남은 비트 를 이용하여 부호화하는 것으로 상기 부호화 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 장치.
- 오디오 신호를 부호화하는 장치에 있어서,스케일팩터 값을 이용하여 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 중요도를 계산하는 중요도계산부;상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 비트쉬프터;상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 부호화 순서를 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 결정하는 순서결정부; 및상기 결정된 부호화 순서에 따라, 상기 비트플레인들을 부호화하는 부호화부를 포함하고,상기 순서결정부는상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하는 것으로 상기 부호화 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 장치.
- 제14항에 있어서, 상기 중요도는다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 장치.상기 수학식에서, 상기 k는 스케일팩터의 단위 및 양자화방식에 의해 정해지는 상수이고, 상기는 올림 연산자이며, 상기 △scf는 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 소정의 스케일팩터 값의 차이다.
- 제15항에 있어서, 상기 비트쉬프터는상기 비트플레인의 비트를 상기 계산된 중요도만큼 쉬프트시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 장치.
- 오디오 신호를 부호화하는 장치에 있어서,스케일팩터 값을 이용하여 상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 중요도를 계산하는 중요도계산부;상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 비트쉬프터;상기 오디오 신호에 포함된 비트플레인들의 부호화 순서를 저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 결정하는 순서결정부; 및상기 결정된 부호화 순서에 따라, 상기 비트플레인들을 부호화하는 부호화부를 포함하고,상기 순서결정부는상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상기 비트플레인들을 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화하고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인을 상기 남은 비트를 이용하여 부호화하는 것으로 상기 부호화 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 중요도는다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 부호화 장치.상기 수학식에서, 상기 k는 스케일팩터의 단위 및 양자화방식에 의해 정해지는 상수이고, 상기는 올림 연산자이며, 상기 △scf는 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 소정의 스케일팩터 값의 차이다.
- 비트플레인 단위로 부호화된 오디오 비트스트림을 복호화하는 장치에 있어서,상기 비트플레인들이 부호화된 순서에 대한 정보를 생성하는 순서정보생성부; 및상기 비트스트림으로부터 상기 비트플레인들을 복호화하고, 상기 생성된 순서 정보에 따라 상기 복호화된 비트플레인들을 매핑하여 오디오 신호를 생성하는 복호화부를 포함하고,상기 순서정보생성부는저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화되고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인이 부호화된 것으로 상기 비트플레인의 부호화된 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 장치.
- 비트플레인 단위로 부호화된 오디오 비트스트림을 복호화하는 장치에 있어서,상기 비트플레인들이 부호화된 순서에 대한 정보를 생성하는 순서정보생성부; 및상기 비트스트림으로부터 상기 비트플레인들을 복호화하고, 상기 생성된 순서 정보에 따라 상기 복호화된 비트플레인들을 매핑하여 오디오 신호를 생성하는 복호화부를 포함하고,상기 순서정보생성부는상기 비트스트림에 포함된 스케일팩터 값을 이용하여 상기 비트플레인들의 중요도를 계산하는 중요도계산부;상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 비트쉬프터; 및저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화된 것으로 상기 비트플레인의 부호화된 순서를 결정하는 순서결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 장치.
- 제20항에 있어서, 상기 중요도는다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 장치.상기 수학식에서, 상기 k는 스케일팩터의 단위 및 양자화방식에 의해 정해지는 상수이고, 상기는 올림 연산자이며, 상기 △scf는 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 소정의 스케일팩터 값의 차이다.
- 제21항에 있어서, 상기 비트쉬프터는상기 비트플레인의 비트를 상기 계산된 중요도만큼 쉬프트시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 장치.
- 비트플레인 단위로 부호화된 오디오 비트스트림을 복호화하는 장치에 있어서,상기 비트플레인들이 부호화된 순서에 대한 정보를 생성하는 순서정보생성부; 및상기 비트스트림으로부터 상기 비트플레인들을 복호화하고, 상기 생성된 순서 정보에 따라 상기 복호화된 비트플레인들을 매핑하여 오디오 신호를 생성하는 복호화부를 포함하고,상기 순서정보생성부는상기 비트스트림에 포함된 스케일팩터 값을 이용하여 상기 비트플레인들의 중요도를 계산하는 중요도계산부;상기 계산된 중요도에 따라 상기 비트플레인들의 비트를 쉬프트 시키는 비트쉬프터; 및저주파 대역에서 고주파 대역의 순서로 상기 비트플레인이 부호화되며, 상기 주파수 대역에 할당된 비트 내에서 상위 비트에서 하위 비트의 순서로 부호화되고, 상기 부호화 후 상기 할당된 비트가 남는 경우에는 상기 주파수 대역 보다 낮은 주파수를 가지는 대역들 중 부호화된 비트플레인의 수가 최소인 대역의 부호화되지 않은 최상위 비트의 비트플레인이 부호화된 것으로 상기 비트플레인의 부호화된 순서를 결정하는 순서결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 장치.
- 제23항에 있어서, 상기 중요도는다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 복호화 장치.상기 수학식에서, 상기 k는 스케일팩터의 단위 및 양자화방식에 의해 정해지는 상수이고, 상기는 올림 연산자이며, 상기 △scf는 상기 비트플레인의 스케일팩터 값과 소정의 스케일팩터 값의 차이다.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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