KR0134350B1 - 적응적 비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템 - Google Patents
적응적 비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템Info
- Publication number
- KR0134350B1 KR0134350B1 KR1019920022904A KR920022904A KR0134350B1 KR 0134350 B1 KR0134350 B1 KR 0134350B1 KR 1019920022904 A KR1019920022904 A KR 1019920022904A KR 920022904 A KR920022904 A KR 920022904A KR 0134350 B1 KR0134350 B1 KR 0134350B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- band
- buffer
- data
- divided
- bit allocation
- Prior art date
Links
- 238000013139 quantization Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000012447 hatching Effects 0.000 abstract 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000013144 data compression Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/002—Dynamic bit allocation
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders
- G10L19/0204—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders using subband decomposition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
본 발명의 적응적 비트할당을 이용한 부화 및 복호화시스템은, 일정한 전송율로 데이타를 출력하는 버퍼와 입력신호의 주파수스펙트럼을 분석하여 인간이 청각특성상 노이즈를 감지할 수 없는 소정의 임계레벨을 산출하며, 상기 버퍼의 데이타 저장량에 관한 정보를 입력받아 양자화를 위해 비트할당되는 최고 주파수의 분할대역을 결정하는 임계레벨산출수단과, 임계레벨산출수단에서 정해진 비트할당가능한 분할대역들에 상기 버퍼의 데이타저장량에 따라 적응적으로 비트할당하는 수단과, 적응적으로 할당되는 비트에 따라 입력데이타를 양자화하여 상기 버퍼로 출력하는 양자화부로 구성되는 부호화장치와, 상기 비트할당정보 및 양자화된 데이타를 입력받아 복호화하는 장치로 구성됨으로써, 부호화에서 발생하는 인조잡상을 제거하며 원신호에 가까운 신호를 재생할 수 있는 효과가 있다.
Description
제1도는 종래의 오디오데이타 비트할당방법을 나타낸 개념도.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향신호부호화장치의 블록도.
제3도는 음향신호에 관련된 주파수 스펙트럼.
제4도는 버퍼상태에 따른 세가지 비트할당방식을 구분하기 위한 개념도.
제5도는 버퍼상태에 따른 최동분할대역결정 및 비트할당 방법을 설명하기 위한 개념도.
제6도는 가변적인 부호화율로 부호화된 음향데이타.
제7도는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향신호복호화장치의 블록도.
본 발명은 적응적비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템에 관한 것으로서, 특히 부호화를 위해 할당되는 입력신호의 데이타비트수를 적응적으로 변환함으로써 데이타를 압축하며 비트할당정보를 이용하여 압축된 데이타를 신장하는 부호화 및 복호화시스템에 관한 것이다.
일반적으로 사람이 들을 수 있는 청각주파수의 범위는 20~20kHz이다. 기존의 디지탈오디오제품인 CD나 DAT등은 이러한 청각특성을 이용하여 40kHz 이상의 샘플링주파수에서 16비트의 해상도로 오디오신호를 샘플링하여 기록 및 재생한다. 이런 경우, 오디오신호를 일그러짐 없이 96dB의 다이나믹레인지(dynamicrange)와 광대역에서 재생할 수 있다. 상술의 방식으로 샘플링된 디지탈오디오신호를 기록 및 재생하거나 전송 및 수신할 때 채널당 700kbit/sec 이상이 소요되는데, 응용제품에 따라 이 소요데이타량이 과다하여 그 구현에 어려움이 있다. 이를 해결하기 위하여, CD의 음질을 그대로 유지하면서 4개 이상의 데이타압축을 수행하기 위한 여러가지 방식이 제안되고 있다.
제1도는 종래의 오디오데이타 비트할당방법을 나타낸 개념도로서, 움직이는 화상전문그룹(Motion Picture Expert Group:MPEG)에서 제안한 비트할당방법을 나타낸 것이다.
일반적으로 어떤 소리가 다른 소리를 들을 수 있는 능력을 감소시키는 현상을 마스킹효과(Masking Effect)라 한다. 마스킹효과를 이용하여 노이즈와 마스킹문턱(Masking Threshold) 즉, 듣고자 하는 소리에 노이즈가 섞이더라도 사람이 그 노이즈를 감지할 수 없는 레베의 비를 구한다. 비트할당이 이루어지는 최소시간구간(이하, '프레임'이라 함)에서의 각 분할대역(Subband)에 대한 마스킹문턱과 노이즈의 비(Mask to Noise Ratio:MNR)가 구해지면, 가장 낮은 MNR을 갖는 분할대역 즉, 제1도(가)의 'A'는 1비트가 추가할당된다. 디지탈신호처리에 있어서, 샘플을 표현하기 위한 비트수가 1비트 늘어날때마다 약 6데시베(dB)씩 신호대잡음비(Signal to Noise Ration:SNR)가 증가하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 1비트가 추가할당된 제1도(가)의 분할대역 'A'는 SNR이 약 6데시벨정도 증가되며, MNR 역시 6dB증가된 점선의 데시벨값이 된다. 이렇게 변경된 MNR을 갖는 제1도(나)의 분할대역들중에서 가장 낮은 MNR을 갖는 분할대역 'B'에 1비트가 할당되어 MNR 증가가 이루어진다. 한 프레임에 주어진 비트를 모두 소모할 때까지 비트할당을 계속한 결과를 제1도(다)에 표시하였다.
종래의 MPEG방식으로 소정 프레임에 대한 비트할당을 완료하였을 때, 신호음의 특성에 의해 주어진 비트수를 모두 소모하고서도 MNR이 전체대역에 걸쳐 0데시벨이상이 되지 못하고 일부 분할대역은 0데시벨이하의 MNR을 갖는 경우가 발생한다. 특히, 저역주파수영역에 가까운 분할대역의 MNR이 0데시벨이상이 되지 못하는 경우 이러한 신호음을 재생하면 청취자는 귀에 거슬리는 소리를 듣게 된다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 비트할당이 고려되는 분할대역들중의 최고 주파수의 분할대역을 버퍼상태에 따라 적응적으로 제한하며, 비트할당이 고려되는 분할대역들의 비트할당을 버퍼상태에 따라 가변시킴으로써 재생시 원음에 가까운 소리로 재생할 수 있는 부호화 및 복호화방법을 제공함에 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 위의 방법을 구현한 부호화 및 복호화장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 입력신호의 주파수대역을 다수의 분할대역으로 분할하며, 입력신호를 스펙트럼분석하여 인간의 감각특성상 노이즈를 감자할 수 없는 소정의 임계레벨을 산출하고, 상기 임계레벨을 이용하여 상기 각 분할대역의 신호를 양자화하는 부호화방법에 있어서, 양자화 및 다중화(multiplexing)된 데이타를 버퍼에 저장하는 단계와, 상기 버퍼의 데이타저장량에 관한 정보를 발생하는 단계와, 상기 버퍼의 데이타저장량에 관한 정보를 발생하는 단계와, 상기 데이타저장량의 시간적 변화에 따라 비트할당되는 분할대역들중 최고주파수의 분할대역인 최종분할대역을 결정하고, 최종분할대역보다 큰 분할대역들에는 비트할당을 하지 않도록 임계레벨을 조정하는 임계레벨재조정 단계와, 상기 재조정된 임계레벨과 버퍼의 데이타저장량에 따라 상기 최종분할대역 이하의 주파수를 갖는 분할대역에 양자화에 필요한 비트수를 적응적으로 할당하는 단계 및 상기 할당된 비트수에 따라 상기 분할된 각 주파수대역의 신호를 양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화방법과, 상술의 부호화방법에 의해 부호화된 신호를 입력받는 단계와, 상기 부호화된 신호를 역다중화(demultiplexing)하여 부호화된 데이타 비트할당정보를 분리하는 단계와, 상기 분리된 비트할당정보를 이용하여 상기 부호화된 데이타를 역양자화하는 단계와, 상기 역양자화된 주파수분할대역들의 데이타를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화방법에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 입력신호의 주파수대역을 다수의 분할대역으로 분리하는 수단과,입력신호의 주파수스펙트럼을 분석하는 수단을 포함하는 부호화장치에 있어서, 부호화된 데이타를 입력받고, 데이타저장량에 관한 정보를 발생하는 버퍼와, 상기 스펙트럼분석수단에서 얻어진 입력신호의 스펙트럼에 따라 인간의 감각특성상 노이즈를 감지할 수 없는 소정의 임계레벨을 계산하며, 상기 버퍼의 데이타저장량의 시간적변화에 따라 비트할당되는 분할대역들중의 최고 주파수의 분할대역인 최종분할대역을 데이타처리의 단위인 프레임마다 결정하는 임계레벨산출수단과, 상기 버퍼의 점유율 및 임계레벨 산출수단의 소정 임계레벨을 입력받아 상기 최종분할대역이하의 분할대역들에 양자화에 필요한 비트수를 적응적으로 할당하는 제1비트할당수단과, 상기 비트할당수단에서 제공하는 비트할당정보에 따라 상기 주파수대역분할수단에서 출력하는 각 분할대역의 신호를 양자화하여 상기 버퍼로 출력하는 양자화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치와, 상술의 부호화장치에 의해 부호화된 신호를 입력받는 입력단과, 상기 입력단으로 인가되는 신호를 역다중화(demultiplexing)하여 부호화된 데이타와 역양자화하는 수단과, 상기 분리된 비트할당정보를 상기 역양자화수단에 제공하는 수단과, 상기 역양자화된 각 주파수성분의 신호를 합성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화장치에 의해 달성된다.
이하, 본 발명의 적응적 비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템을 구현한 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향신호부호화장치의 블록도로서, 아날로그음향신호를 입력받아 일정한 전송비트율의 음향데이타로 출력하는 음향신호부호화장치를 나타낸 것이다.
제2도의 장치는, 아날로그신호를 디지탈데이타로 변환하는 A/D변환기(21)와 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform:FFT)회로를 내장하며 입력데이타의 주파수성분을 각 분할대역별로 분리하는 변환 및 대역분할부(22)와, 입력데이타의 주파수스펙트럼을 각 프레임단위로 분석하는 스펙트럼분석부(24)와, 가변적인 전송율로 입력하는 데이타를 일정한 전송율로 출력하는 제1버퍼(26)와, 제1버퍼(26)의 데이타 저장상태에 관한 정보인 버퍼점유율 및 스펙트럼분석부(24)의 출력데이타를 입력받아 버퍼상태가 고려된 MNR을 산출하는 임계레벨계산부(25)와, 제1버퍼(26)의 버퍼점유율 및 임계레벨계산부(25)의 출력데이타를 입력받아 각 분할대역들에 비트할당하는 제1비트할당부(27)와, 변환 및 대역분할부(22)의 출력데이타를 비트할당정보에 따라 양자화하는 양자화부(23) 및 양자화부(23)의 출력데이타와 비트할당정보를 결합하여 제1버퍼(26)로 출력하는 형식화부(28)를 구비한다.
입력단(a)을 통하여 음향신호가 A/D변환기(21)로 입력하면, A/D변환기(21)는 소정크기의 샘플링주파수(fs)를 입력받아 위의 음향신호를 샘플링하여 디지탈데이타로 변환출력한다. 변환 및 대역분할부(22)는 입력데이타를 주파수영역의 데이타로 고속푸리에 변환한 다음, 각 프레임내의 음향데이타를 주파수 대역분할하여 양자화부(23)로 출력한다. 스펙트럼분석부(24)는 시간의 함수로 표시되는 음향데이타를 입력받아 고속푸리에변환함으로써 각 프레임내의 음향데이타가 갖는 주파수스펙트럼을 분석하여 임계레벨계산부(25)로 출력한다.
제3도는 음향신호에 관련된 주파수스펙트럼을 나타낸 것으로서, 한 프레임에 속하는 음향신호에 의한 주파수스펙트럼을 점선으로 구분되는 분할대역단위로 표시한 것이다. 음향신호의 음압레벨(Sound Pressure Level:SPS)과 마스킹문턱은 각각 제3도(가)의 실선 및 일점쇄선으로 표시한다. 그리고, 제3도(나)에서는 신호대마스크의 비(Signal to mask Ratio:SMR)를 점선으로, MNR을 실선으로 표시한다.
제3도에서 SMR은 SPL에서 마스킹문턱을 감산함으로써 구해지고, MNR은 SNR에서 SMR을 감산함으로써 얻어진다. 그리고, 비트할당이 되지 않았을 때 SPL과 노이즈레벨이 일치하게 되어 MNR=SNR-SMR로 부터 MNR=SMR이 된다. 따라서, 비트할당이 전혀되지 않은 상태에서는, MNR과 SMR은 주파수축(f)에 서로 대칭인 데시벨(dB)값을 갖게 되고, 이것은 제3도(나)에서 'A' 이상의 주파수영역에 표시되었다.
인간의 귀는 고주파성분보다 저주파성분에 더 민감하므로, 본 발명에서는 비트할당이 완료되었을 때 MNR이 0데시벨이하인 분할대역이 저역 및 중간 주파수영역에 나타나지 않도록 하는 대신 고주파영역의 특정분할대역이상의 분할대역들에는 비트할당을 하지 않는다. 이하, 비트할당이 이루어지는 가장 높은 주파수의 분할대역을 '최종분할대역'이라 하고, 임계레벨계산부(25)의 최종분할대역결정 및 MNR의 계산과 제1비트할당부(27)의 가변적인 비트할당방법을 아래의 제4도 및 제5도를 참조하여 설명한다.
제4도는 버퍼상태에 따른 세가지 비트할당방식을 구분하기 위한 개념도로서, 좌측끝을 버퍼가 비어 있는 상태로 정하고, 오른쪽끝은 버퍼에 데이타가 완전히 들어찬 상태로 정한다. A, B, C는 버퍼의 데이타저장상태 또는 버퍼점유율을 세가지 영역으로 구분하기 위한 것이다. 그리고, B영역에서 점선으로 구분되는 단위간격은 제1버퍼(26)의 일정한 출력전송율에 의해 결정되는 한 프레임의 데이타비트수이다.
제5도는 버퍼상태에 따른 최종분할대역결정 및 비트할당을 설명하는 개념도로서, 제5도(가)는 최종분할대역결정이 완료되었을 때의 MNR을, 제5도(나)는 비트할당이 완료된 후의 최종 MNR을 각각 표시한 것이다.
임계레벨계산부(25)는 이전 프레임의 음향데이타에 의한 제1버퍼(26)의 데이타저장상태에 관한 정보와 스펙트럼분석부(24)로 부터 출력되는 현재 프레임의 주파수스펙트럼을 입력받아 버퍼상태가 고려된 MNR을 다음과 같이 계산한다. 먼저, 임계레벨계산부(25)는 스펙트럼분석부(24)에서 출력되는 음향데이타 주파수스펙트럼을 이용하여 제5도(가)에서 실선으로 표시된 MNR을 계산한다. 그리고, 이전 프레임의 데이타가 제1버퍼(26)를 통과하면서 생성된 버퍼상태정보를 입력받아 비트할당이 고려되는 현재 프레임의 최종분할대역을 적응적으로 가변시킨다. 즉, 제1버퍼에 저장되는 데이타량이 제4도의 B영역에 해당하는 경우 한 프레임의 데이타간격으로 분할되는 다수의 데이타량 비교기준점에서 이전 프레임에서의 제1버퍼(26)의 데이타저장량을 비교한다. 비교에 의해 제1버퍼(26)의 데이타저장량이소정 비교기준점보다 낮은 상태로 있다가 그 기준점을 초과하면, 최종분할대역을 한 분할대역만큼 저주파쪽으로 이동시키며 다음 프레임에서의 데이타저장량을 비교하기 위한 비교기준점을 두 간격만큼 데이타저장량이 큰 기준점으로 이동시킨다. 반면에 검사에 의해 데이타저장량이 소정 기준점보다 높은 상태로 있다가 그 기준점보다 낮은 상태로 떨어지면, 최종분할대역을 한 분할대역만큼 고주파쪽으로 이동시키며 비교기준점을 한 가격만큼 데이타저장량이 낮은 쪽으로 이동시킨다. 그리고, 비트할당이 고려되는 최종분할대역보다 주파수가 큰 분할대역들에 비트할당을 하지 않기 위하여 최종분할대역보다 높은 분할대역들에는 SPL을 매우 낮은 값으로 정한다. SPL이 매우 낮은 값으로 정해진 분할대역들은 상술의 관계식 MNR = -SMR에 의해 새로운 MNR이 형성되는데, 최종분할대역보다 높은 분할대역들의 SPL을 -30데이벨로 정하고, 제5도(가)의 A이상의 분할대역에 존재하는 음질(tonal) 및 잡음(nontonal) 성분에 의한 마스킹가산효과를 무시하면, 제5도(가)의 점선으로 표시된 MNR로 대체되어 A 이상의 주파수 영역의 분할대역들에는 비트할당이 이루어지지 않는다. 여기서, A 이상의 분할대역에 존재하는 음질 및 잡음성분에 의한 마스킹가산효과를 무시하는 이유는 A미만의 분할대역에 대해 영향을 끼치지 않기 위해서이다.
또한, 임계레벨계산부(25)는 급격한 데이타량변화에 의한 초종분할대역결정의 오류를 방지하기 위해 50프레임(가변가능)마다 최종분할대역을 초기화하는데, 그 초기화 값은 MNR이 0데시벨이하가 되는 최고주파수의 분할대역을 최종분할대역으로 정한다. 또한, 신호가 급격히 변하는 경우에 있어서 최종분할대역이 가질 수 있는 최저의 주파수분할대역을 설정하고, 구해진 최종분할대역이 설정된 최저 주파수분할대역보다 낮은 경우에는 설정된 최저주파수분할대역을 비트할당이 이루어지는 최종분할대역으로 결정한다. 50프레임마다 새로 정해지는 최종분할대역과 바로 이전 프레임의 최종분할대역의 차이가 3개의 분할대역 이상이면, 상술한 바로 이전 프레임의 최종분할대역에 가까와지도록 2개의 분할대역을 고주파 방향으로 이동한 분할대역을 50프레임마다 초기화되는 최종분할대역으로 결정한다.
상술의 방법에 의해 임계레벨계산부(25)가 MNR을 계산하여 출력하면, 제1비트할당부(27)는 임계레벨계산부(25)에 의해 결정된 최종분할대역이하의 주파수분할대역들에 비트할당을 실행한다. 제1비트할당부(27)의 비트할당방식은 제1버퍼(26)의 데이타저장상태에 따라 A, B, C에 대응하는 세가지 방식으로 나뉜다. 제1버퍼(26)가 제4도의 A영역에 해당하는 데이타저장량 또는 점유율을 갖는 경우, 제1비트할당부(27)는 일정한 전송율로 데이타를 출력하는 제1버퍼(26)에서 언더플로우(underflow)가 발생하지 않도록, 부호화되어 제1버퍼(26)로 입력하는 음향데이타의 프레임당 최소비트수를 제1버퍼(26)의 출력데이타의 전송유과 같게 하고, 부호화되어 버퍼(26)로 입력하는 음향데이타의 프레임당 최대비트수를 제1버퍼(26)의 데이타 전송율의 1.5배가 넘지 않도록 한다. 제1버퍼(26)의 데이타저장량이 제4도의 B영역에 속하는 경우, 부호화되어 버퍼(26)로 입력하는 음햐데이타의 프레임당 최소 비트수는 한계범위를 정하지 않고, 그 최대 비트수는 제1버퍼(26)의 데이타전송율의 1.5배가 되도록 제한한다. 그리고 버퍼(26)의 저장량이 제4도의 C영역에 속하는 경우, 제1버퍼(26)로 입력하는 데이타의 프레임당 최소 비트수는 한계범위를 정하지 않으며 그 최대 비트수는 버퍼(26)의 데이타전송율이 되도록하여 버퍼(26)에서 오버플로우(overflow)가 발생하지 않도록 한다.
제1비트할당부(27)는 제1버퍼(26)의 데이타저장상태에 따라 상술한 비트할당방법중의 하나를 선택하며, 거기에 종래의 비트할당방식인 제1도의 MPEG 방식을 결합하여 MNR이 0데시벨이하인 분할대역중의 최소 데시벨값을 갖는 분할대역에 비트할당하는 과정을 반복한다. 제5도(가)의 'A' 이하의 주파수 대역에 대한 비트할당과정에서 전체 분할대역들의 MNR이 0데시벨이상이 되면 비트할당을 종료하고, 그 때까지 부호화에 이용된 비트수를 그 프레임의 부호화비트수로 정한다. 따라서, 제1비트할당부(27)는 제5도(나)와 같이 0데시벨이하의 MNR을 갖는 분할대역들을 가능한한 모두 0데시벨이상으로 끌어올린 비트할당을 한다.
양자화부(23)는 제1비트할당부(27)의 비트할당정보를 입력받아 변환 및 대역분할부(22)로 부터 출력하는 음향데이타를 양자화한다. 양자화된 음향데이타가 형식화부(28)로 입력하면, 형식화부(28)는 비트할당부(27)로 부터 전송되는 비트할당정보와 양자화된 음향데이타를 다중화(multiplexing)하여 제1버퍼(26)로 출력한다.
제6도는 가변적인 부호화율로 부호화된 음향데이타를 나타낸 것으로서, 각 프레임의 데이타길이가 가변적임을 보인 것이다.
제1버퍼(26)에 저장되는 음향데이타는 제6도에서 보인 바와 같이 각 프레임마다 가변적인 길이로 입력하므로, 제1버퍼(26)는 입력데이타중에서 일정한 데이타전송율 때문에 출력전송되지 않고 남아있는 잔여데이타를 저장하고, 데이타저장상태에 관한 정보를 임계레벨계산부(25) 및 제1비트할당부(27)로 전송하여 다음 프레임의 음향데이타의 양자화과정에 비트할당을 실행할 수 있게 한다.
제7도는 본 발명의 일 실시예에 따른 음행신호복호화장치의 블록도로서, 제2도의 장치에 의해 부호화 및 전송되는 음향데이타를 복원하는 장치를 나타낸 것이다.
제7도의 장치는 제2버퍼(71)의 데이타출력단에 연결되며 입력데이타를 역다중화(demultiplexing)하는 역형식화부(72)로부터 주파수성분으로 표시되는 음향데이타를 입력받아 역양자화하는 역영자화부(74)와, 상술의 역형식화부(72)로부터 출력되는 비트할당정보를 입력받아 음향데이타의 영양자화를 위한 비트할당정보를 공급하는 제2비트할당부(73)와, 역양자화된 음향데이타의 각 분할대역을 결합하며 시간의 함수로 표시되는 음향데이타로 변환 출력하는 변환 및 분할대역합성부(75) 및 샘플링주파수(fs)를 이용하여 입력데이타를 아날로그신호를 출력하는 D/A 변환기(76)를 구비한다.
제2도의 부호화장치로 부터 일정한 전송율로 전송하는 음향데이타가 제2버퍼(71)에 저장되면, 제2버퍼(71)는 프레임단위의 데이타를 역형식화부(72)로 출력한다. 역형식화부(72)는 입력데이타 즉, 비트할당정보를 포함한 부가정보 및 부호화된 음향데이타를 역다중화하여 출력한다. 제2비트할당부(73)는 역형식화부(72)로 부터 출력하는 비트할당정보를 입력받아 각 프레임의 비트할당정보를 역양자화부(74)가 입력음향데이타 및 해당 비트할당정보를 입력받아 역양자화된 데이타를 출력하면, 변환 및 분할 대역 합성부(75)는 입력음향데이타의 각 주파수분할대역들을 합성하며 합성된 주파수성분의 음향데이타를 고속 푸리에 역변환시킨다. 분할대역합성 및 역변환에 의해 시간의 함수로 표시되는 음향데이타는 D/A변환기(76)에 의해 아날로그음향신호로 출력된다. 따라서, 제2도 및 제7도의 장치에 의해 부호화 및 복호화된 음향신호는 원음에 가까운 신호로 재생된다.
상기의 일 실시예에서 설정된 수치들은 본 발명의 기술내용을 한정하지 않으며, 부호화부의 버퍼상태에 따라 최종분할대역을 제한하며 비트할당되는 분할대역들내에서 부호화측 버퍼의 데이타저장량에 따라 다수의 서로 다른 방식으로 비트할당을 실행하는 어떠한 형태의 장치도 본 발명의 기술적범주에서 구현가능하다. 그리고, 상기 일 실시예에서는 음향신호의 부호화를 이용하여 본 발명을 설명하였으나, 사람이 느끼는 화질을 결정하는 휘도신호의 고주파영역에도 둔감한 인간의 시각특성을 이용하여 영상신호의 부호화 및 복호화시스템을 구현하는 것도 본 발명의 기술범주내에서 가능하다.
상기와 같은 본 발명의 적응적비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템에 의하면, 부호화된 데이타를 저장하는 버퍼의 데이타저장상태를 이용하여 비트할당되는 최고 주파수의 분할대역을 결정하고, 버퍼의 데이타저장상태에 따라 부호화되는 데이타에 적응적으로 비트할당함으로써 부호화에서 발생하는 인조잡상을 제거하여 부호화되기 이전의 원신호에 가까운 신호를 재생할 수 있는 효과가 있다.
Claims (19)
- 입력신호의 주파수대역을 다수의 분할대역으로 분할하며, 입력신호를 스펙트럼분석하여 인간의 감각특성상 노이즈를 감지할 수 없는 소정의 임계레벨을 산출하고,상기 임계레벨을 이용하여 상기 각 분할대역의 신호를 양자화하는 부호화방법에 있어서, 양자화 및 다중화(multiplexing)된 데이타를 버퍼에 저장하는 단계와,상기 버퍼의 데이타저장량에 관한 정보를 발생하는 단계와, 상기 데이타저장량의 시간적 변화에 따라 비트할당되는 분할대역들중 최고 주파수의 분할대역인 최종분할대역을 결정하고, 최종분할대역보다 큰 분할대역들에는 비트할당을 하지 않도록 임계레벨을 조정하는 임계레벨재조정 단계와, 상기 재조정된 임계레벨과 버퍼의 데이타저장량에 따라 상기 최종분할대역 이하의 주파수를 갖는 분할대역에 양자화에 필요한 비트수를 적응적으로 할당하는 단계 및 상기 할당된 비트수에 따라 상기 분할된 각 주파수대역의 신호를 양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화방법.
- 제1항에 있어서, 상기 임계레벨재조정단계는 버퍼의 데이타저장량에 따라 상기 최종분할대역이 가변적인 영역과 최종분할대역이 일정한 영역으로 구분하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화방법.
- 제2항에 있어서, 임계레벨재조정단계는 상기 분할대역가변영역에서 버퍼의 데이타저장량이 소정크기 이상 증가하는 경우 최종분할대역을 한 분할대역만큼 저주파쪽으로 이동하고, 버퍼의 데이타저장량이 다른 소정 크기이상 감소하는 경우 최종분할대역을 한 분할대역만큼 저주파쪽으로 이동하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화방법.
- 제3항에 있어서, 상기 임계레벨재조정단계는 상기 최종분할대역가변영역의 최종분할대역을 소정기간간격마다 재설정하는 것을 특징으로 하는 적응적 비트할당을 이용한 부호화방법.
- 제2항에 있어서, 상기 적응적비트할당단계는 상기 최종분할대역이 가변적인 영역과 최종분할대역이 일정한 영역의 비트할당범위를 서로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화방법.
- 부호화된 신호를 복호화하는 방법에 있어서, 제1항의 방법에 의해 부호화된 신호를 입력받는 단계와, 상기 부호화된 신호를 역다중화(demultiplexing)하여 부호화된 데이타와 비트할당정보를 분리하는 단계와 상기 분리된 비트할당정보를 이용하여 상기 부호화된 데이타를 역양자화하는 단계와, 상기 역양자화된 각 주파수분할대역들의 데이타를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화방법.
- 제6항에 있어서, 상기 역양자화단계는 부호화의 양자화단계에서 소정의 데이타에 할당된 비트수를 동일한 데이타를 역양자화하는데 이용한 것을 특징으로 하는 복호화방법.
- 입력신호의 주파수대역을 다수의 분할대역으로 분리하는 수단과, 입력신호의 주파수스펙트럼을 분석하는 수단을 포함하는 부호화장치에 있어서, 부호화된 데이타를 입력받고, 데이타저장량에 관한 정보를 발생하는 버퍼와 상기 스펙트럼분석수단에서 얻어진 입력신호의 스펙트럼에 따라 인간의 감각특성상 노이즈를 감지할 수 없는 소정의 임계레벨을 계산하며, 상기 버퍼의 데이타저장량의 시간적변화에 따라 비트할당되는 분할대역들중의 최고 주파수의 분할대역인 최종분할대역을 데이타처리의 단위인 프레임마다 결정하는 임례레벨산출수단과, 상기 버퍼의 점유율 및 임계레벨산출수단의 소정 임계레벨을 입력 받아 상기 최종분할대역이하의 분할대역들에 양자화에 필요한 비트수를 적응적으로 할당하는 제1비트 할당수단과, 상기 비트할당수단에서 제공하는 비트할당정보에 따라 상기 주파수대역분할수단에서 출력하는 각 분할대역의 신호를 양자화하여 상기 버퍼로 출력하는 양자화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제8항에 있어서, 임계레벨산출수단은 버퍼의 데이타저장량에 따라 상기 최종분할대역이 가변적인 영역과 일정한 영역으로 구분하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제9항에 있어서, 상기 임계레벨산출수단은 최종분할대역이 가변적인 영역에서 프레임간버퍼의 데이타저장량이 소정 크기이상 증가하는 경우 최종분할대역을 한 분할대역만큼 저주파쪽으로 이동하고, 버퍼의 데이타저장량이 다른 소정 크기 이상 감소하는 경우 최종분할대역을 한 분할대역 만큼 고주파쪽으로 이동하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제10항에 있어서, 상기 버퍼의 데이타저장량 증가비교기준은 상기 버퍼의 데이타전송율의 2배 간격으로 설정하며, 버퍼의 데이타저장량 감소비교기준은 버퍼의 데이타전송율간격으로 설정하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제10항에 있어서, 상기 임계레벨산출수단은 최종분할대역가변영역의 최종분할대역을 소정 시간간격마다 재설정하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제12항에 있어서, 상기 소정 시간간격마다 재설정되는 최종분할대역은 상기 임계레벨인 마스크대 노이즈의 비(MNR)가 0데시벨이하인 최고 주파수의 분할대역인 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제12항에 있어서, 최종분할대역이 가질 수 있는 최저주파수의 분할대역을 미리 설정하여 상기 소정 시간간격마다 재설정되는 최종분할대역이 상기 미리 설정된 최저주파수의 분할대역이하이면 설정된 최저주파수의 분할대역을 최종분할대역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제14항에 있어서, 소정 시간간격마다 재설정되는 최종분할대역과 바로 이전 프레임의 최종분할대역간의 분할대역간격이 3개의 분할대역이상이면, 상기 바로 이전 프레임의 최종분할대역에서 상기 재설정되는 최종분할대역쪽으로 2개 분할대역만큼 이동한 분할대역을 최종분할대역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 제1비트할당수단은 상기 최종분할대역이 가변적인 영역과 일정한 영역의 비트할당범위를 서로 다르게 결정하는 것을 특징으로 하는 적응적 비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제16항에 있어서, 상기 최종분할대역이 가변적인 영역에서의 비트할당범위는 부호화되어 버퍼로 입력하는 데이타의 프레임당 최대비트수를 버퍼의 데이타전송율에 의한 프레임당 비트수보다 큰 소정의 비트수로 정하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 제16항에 있어서, 상기 최종분할대역이 일정한 영역을 버퍼가 완전히 비어있는 상태에 가까운 제1영역과 버퍼가 완전히 채워진 상태에 가까운 제2영역으로 나누고, 사기 제1영역에서는 상기 버퍼에서 언더플로우(underflow)가 발생하지 않을 정도의 데이타가 상기 버퍼로 입력하도록 비트할당하며, 상기 제2영역에서는 상기 버퍼에서 오버플로우(overflow)가 발생하지 않을 정도의 데이타가 상기 버퍼로 입력하도록 비트할당하는 것을 특징으로 하는 적응적비트할당을 이용한 부호화장치.
- 부호화된 신호를 복호화하는 장치에 있어서, 상기 제8항의 장치에 의해 부호화된 신호를 입력받은 입력단과, 상기 입력단으로 인가되는 신호를 역다중화(demultiplexing)하여 부호화된 데이타와 비트 할당정보를 분리하는 수단과, 상기 분리된 부호화데이타를 역영자화하는 수단과 상기 분리된 비트할당정보를 상기 역양자화수단에 제공하는 수단과, 상기 역양자화된 각 주파수성분의 신호를 합성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019920022904A KR0134350B1 (ko) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 적응적 비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019920022904A KR0134350B1 (ko) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 적응적 비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR940012862A KR940012862A (ko) | 1994-06-24 |
| KR0134350B1 true KR0134350B1 (ko) | 1998-04-29 |
Family
ID=19344366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019920022904A KR0134350B1 (ko) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 적응적 비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0134350B1 (ko) |
-
1992
- 1992-11-30 KR KR1019920022904A patent/KR0134350B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR940012862A (ko) | 1994-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100242864B1 (ko) | 디지탈 신호 부호화 장치 및 방법 | |
| KR960012475B1 (ko) | 디지탈 오디오 부호화장치의 채널별 비트 할당 장치 | |
| KR100209870B1 (ko) | 오디오 신호의 순서화된 타임 시퀸스 처리 방법 및 오디오 신호 전송 방법 | |
| AU648656B2 (en) | High efficiency digital data encoding and decoding apparatus | |
| KR100295217B1 (ko) | 신호스펙트럼-의존양자화비트할당및노이즈스펙트럼-의존양자화비트할당으로서디지탈입력신호를압축하는장치 | |
| KR100310216B1 (ko) | 다중채널오디오신호를위한코딩장치또는방법 | |
| KR100339324B1 (ko) | 고능률부호화방법,고능률부호의복호화방법,고능률부호의부호화장치,고능률부호의복호화장치,및고능률부호화.복호화시스템 | |
| JP3250376B2 (ja) | 情報符号化方法及び装置並びに情報復号化方法及び装置 | |
| KR0134318B1 (ko) | 채널간의 마스킹특성을 고려한 비트할당장치 및 그 방법과 복호화장치 | |
| Ehret et al. | Audio coding technology of exac | |
| JP3519859B2 (ja) | 符号器及び復号器 | |
| KR100723400B1 (ko) | 복수의 룩업테이블을 이용한 디지털 신호 부호화 방법 및장치 | |
| KR0134350B1 (ko) | 적응적 비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템 | |
| JPH08307281A (ja) | 非線形量子化方法及び非線形逆量子化方法 | |
| KR0152016B1 (ko) | 가변 비트할당을 이용한 부호화 및 복호화시스템 | |
| KR100300957B1 (ko) | 룩업테이블을이용한디지탈오디오부호화방법및장치 | |
| JP3528260B2 (ja) | 符号化装置及び方法、並びに復号化装置及び方法 | |
| KR0124384B1 (ko) | 오디어 방송종류에 따른 가변비트 할당장치 | |
| KR960003453B1 (ko) | 채널 및 각 프레임에 적응적으로 비트 할당하여 부호화하는 스테레오 디지탈 오디오 부호화장치 | |
| KR960012473B1 (ko) | 스테레오 디지탈 오디오 부호화 장치의 비트 할당 장치 | |
| KR0144841B1 (ko) | 음향신호의 적응적 부호화 및 복호화장치 | |
| KR0121164B1 (ko) | 고음질 오디오 데이타의 압축/복원을 위한 실시간 시스템 및 그의 부호화/복호화 방법 | |
| KR0144297B1 (ko) | 적응적 디지탈 오디오 부호화 장치 | |
| KR960003454B1 (ko) | 적응적 스테레오 디지탈 오디오 부호화장치 | |
| KR0140681B1 (ko) | 디지탈 오디오 데이타 부호화장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |