KR100195711B1 - A digital audio decoder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지탈 오디오 복호기에 관한 것으로, 부호화된 디지탈 오디오 신호를 저장하였다가 출력하는 입력버퍼(100)와; 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 부호화 방식에 따라 선택적으로 출력하는 북화화 방식 선택부(200); 상기 복호화 방식 선택부(200)로부터 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 MPEG 오디오 복호화 방식으로 복호화하여 PCM 오디오 신호를 출력하는 MPEG 오디오 복호기(300) 및; 상기 복호화 방식 선택부(200)로부터 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 AC-3 오디오 복호화 방식으로 복호화하여 PCM 오디오 신호를 출력하는 AC-3 오디오 복호기를 포함하여 구성되어, MPEG 오디오 부호화 방식 및 AC-3 오디오 부호화 방식으로 부호화된 디진탈 오디오 신호를 모두 PCM 오디오 신호로 복호화할 수 있는 것이다.The present invention relates to a digital audio decoder, comprising: an input buffer (100) for storing and outputting an encoded digital audio signal; A book display method selector 200 for selectively outputting the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 according to an encoding method; An MPEG audio decoder (300) for outputting a PCM audio signal by decoding the encoded digital audio signal input from the decoding method selection unit (200) by the MPEG audio decoding method; And an AC-3 audio decoder for decoding the encoded digital audio signal input from the decoding method selector 200 using the AC-3 audio decoding method and outputting the PCM audio signal. It is possible to decode all the digital audio signals encoded by the three audio coding schemes into the PCM audio signals.
Description
제1도는 일반적인 MPEG 오디오 부호기의 블럭도.1 is a block diagram of a typical MPEG audio coder.
제2도는 일반적인 MPEG 오디오 복호기의 블럭도.2 is a block diagram of a typical MPEG audio decoder.
제3도는 일반적인 AC-3 오디오 부호기의 블럭도.3 is a block diagram of a typical AC-3 audio encoder.
제4도는 일반적인 AC-3 오디오 복호기의 블럭도.4 is a block diagram of a typical AC-3 audio decoder.
제5도는 본 발명에 따른 디지탈 오디오 복호기의 블럭도이다.5 is a block diagram of a digital audio decoder according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
2 : 분석 서브밴드 필터 4 : 심리 음향 모델2: analysis subband filter 4: psychoacoustic model
6 : 비트 할당 및 양자화기 8 : 비트스트림배열부6 bit allocation and quantizer 8 bit stream array
10 : 비트할당 디코더 12 : 역양자화기10: bit allocation decoder 12: dequantizer
14 : 스케일팩터 디코더 16 : 합성 서브밴드 필터14 scale factor decoder 16 synthesized subband filter
20 : 분석 필터 뱅크 22 : 스펙트럼포락선 부호기20: analysis filter bank 22: spectral envelope encoder
24 : 비트 할당부 26 : 양자화기24 bit allocation unit 26 quantizer
28 : 프레임 배열부 30 : 프레임 역배열부28: frame arrangement unit 30: frame inverse arrangement unit
32 : 비트 할당부 34 : 역양자화기32: bit allocation unit 34: dequantizer
36 : 스펙트럼포락선 복호기 38 : 합성 필터 뱅크36 spectral envelope decoder 38: synthesis filter bank
100 : 입력버퍼 200 : 복호화방식 선택부100: input buffer 200: decoding method selection unit
210 : 헤더정보검출부 300 : MPEG 오디오 복호기210: header information detector 300: MPEG audio decoder
400 : AC-3 오디오 복호기 SW1 : 제 1 스위치400: AC-3 audio decoder SW1: first switch
SW2 : 제 2 스위치SW2: second switch
본 발명은 부호화된 디지탈 오디오 신호를 복원하는 디지탈 오디오 복호기에 관한 것으로, 특히 MPEG 오디오 부호화 방식 및 AC-3 오디오 부호화 방식으로 부호화된 디지탈 오디오 신호를 모두 PCM 오디오 신호로 복호화할 수 있는 디지탈 오디오 복호기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital audio decoder for restoring an encoded digital audio signal. In particular, the present invention relates to a digital audio decoder capable of decoding both a MPEG audio encoding method and an AC-3 audio encoding method into a PCM audio signal. It is about.
디지탈 오디오는 80년대에 들어서면서 CD나 DAT와 같은 대용량 저장 매체의 개발과 함께 오디오 기기의 표준이 되었다. 그러나, 디지탈 오디오 데이타는 많은 정보량을 가지므로 공중파 방송 등의 제한된 대역폭을 갖는 매체에서 사용하기 위해서는 오디오 데이타를 압축하는 것이 필수적이다.Digital audio became the standard for audio equipment in the 80s with the development of mass storage media such as CDs and DATs. However, since digital audio data has a large amount of information, it is essential to compress audio data for use in a medium having a limited bandwidth such as over-the-air broadcasting.
따라서, 80년대 후반부터 다양한 고음질 오디오 압축 기술이 개발되었으며, 이와 같은 기술은 공통적으로 기존의 데이타 압축 기법에 사람의 청각 특성을 고려하여 결합한 형태를 갖는다.Therefore, various high quality audio compression technologies have been developed since the late 80's, and these technologies have a combination of conventional data compression techniques in consideration of human hearing characteristics.
상기 오디오 압축 기술의 대표적인 것으로는 MPEG 방식과 돌비연구소에서 제한한 AC-3방식이 있다.Representative examples of the audio compression technology include the MPEG method and the AC-3 method limited by Dolby Laboratories.
즉, MPEG 방식은 동영상과 그에 부가되는 오디오 압축 방식의 표준안을 결정하는 MPEG/ISO에서 규정한 것으로, MPEG-1은 약 1.5Mbit/s에서 동영상과 오디오를 압축할 수 있는 부호화 방식으로서, MUSICAM(Masking-pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing) 방식을 사용하였으며, MPEG-1은 디지탈 방송을 위한 6Mbit/s 이상의 전송율을 갖는 다채널 구조의 MPEG-2로 확장되었다.In other words, the MPEG method is defined by MPEG / ISO, which determines the standard of video and audio compression method. MPEG-1 is an encoding method capable of compressing video and audio at about 1.5 Mbit / s. Masking-pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing) has been used, and MPEG-1 has been extended to MPEG-2, which has a multi-channel structure with a data rate of 6 Mbit / s or more for digital broadcasting.
상기 MUSICAM 방식은 청각 특성을 이용한 서브밴드 부호화 방식으로 96~ 128 Kbit/s 에서 주관적으로 원음과 동일한 복원음을 얻을 수 있도록 되어 있다.The MUSICAM scheme is a subband coding scheme using auditory characteristics, and thus it is possible to obtain a reconstruction sound that is subjectively identical to the original sound at 96 to 128 Kbit / s.
한편, AC-3 방식은 북미 지역의 HDTV 오디오 압축 기술의 표준안으로, AC-3는 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform)을 이용한 적응 변환 부호화 방법을 사용하였으며, 처음 2채널 스테레오 신호만을 대상으로 한 AC-2a를 거쳐, 다채널 구조를 갖는 AC-3로 발전하였다.On the other hand, AC-3 is a standard for HDTV audio compression technology in North America. AC-3 uses an adaptive transform coding method using Modified Discrete Cosine Transform (MDCT). Through 2a, it was developed into AC-3 having a multichannel structure.
상기 MUSICAM 방식을 사용한 MPEG 오디오 부호기는 제1도에 도시된 바와 같이, 입력신호(PCM data)를 다수개의 서브 밴드 샘플로 변환하여 출력하는 분석 서브밴드 필터(2)와: 입력신호를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여 스펙트럼 정보를 구하고, 이 스펙트럼 정보로부터 마스킹 임계값을 얻은 다음 이 마스킹 임계값과 상기 스펙트럼 정보로부터 결정된 각서브 밴드 샘플의 음압 레벨의 차를 구하여 신호대 마스크 비(SMR : Signal to Mask Ratio)를 계산하여 출력하는 심리 음향 모델(4): 상기 심리 음향 모델(4)에서 출력된 신호 대 마스크 비를 사용하여 상기 각 서브 밴드 샘플에 비트를 할당하고, 할당된 비트에 따라 상기 각 서브 밴드 샘플을 양자화시켜 출력하는 비트할당 및 양자화기(6): 상기 비트할당 및 양자화기(6)에서 양자화되어 출력된 서브 밴드 샘플 및 비트 할당 정보, 크기 정보(scalefactor) 등의 부가 정보를 비트스트림으로 배열(formatting)하여 출력하는 비트스트림배열부(8)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the MPEG audio encoder using the MUSICAM method includes an analysis subband filter 2 for converting and outputting an input signal (PCM data) into a plurality of subband samples and a fast Fourier transform of the input signal. (FFT: Fast Fourier Transform) to obtain spectral information, obtain a masking threshold from the spectral information, and then obtain the difference between the masking threshold and the sound pressure level of each subband sample determined from the spectral information. Psychoacoustic model (4) for calculating and outputting a signal to mask ratio: assigning bits to each subband sample using the signal-to-mask ratio output from the psychoacoustic model (4), according to the allocated bits Bit allocation and quantizer 6 for quantizing and outputting the subband samples: Subbands quantized and output by the bit allocation and quantizer 6 And a bitstream array unit 8 which formats and outputs additional information such as sample and bit allocation information and scale factor into a bitstream.
상기와 같이 구성된 MPEG 오디오 부호기에 있어서, 상기 분석 서브 밴드 필터(2)는 입력된 32개의 새로운 오디오 샘플을 차례로 512 샘플 크기를 갖는 버퍼에 저장하고, 이 버퍼에 분석 윈도우(analysis window)를 곱한 후, 512 샘플을 8개의 64샘플 블럭으로 나누고 각 블럭을 더하여 새로운 벡터를 구성한다.In the MPEG audio coder configured as described above, the analysis subband filter 2 stores 32 new audio samples input in a buffer having a size of 512 samples in turn, and multiplies the buffer by an analysis window. We divide the 512 samples into eight 64-sample blocks and add each block to form a new vector.
여기에 하기 제1식과 같은 분석 행렬을 곱하여 32개의 서브밴드 샘플을 만든다.This is multiplied by an analysis matrix such as the following equation 1 to make 32 subband samples.
그리고, 심리 음향 모델(4)은 각 서브밴드에서 원음에 의해 마스킹되어 들을 수 없는 최대 잡음 레벨을 결정하고, 이 잡음 레벨(마스킹 임계값)을 사용해서 각 밴드의 실제 양자화기를 결정하는 비트 할당을 할 수 있다.The psychoacoustic model 4 then determines the maximum noise level that is masked by the original sound in each subband, and uses this noise level (masking threshold) to determine the bit allocation that determines the actual quantizer of each band. can do.
이때, MPEG 방식에서는 두가지의 심리 음향 모델을 제공하는데, 심리 음향 모델 1은 신호의 스펙트럼으로부터 순음과 잡음 성분을 구분하는 과정과, 순음과 잡음의 개별 마스킹 임게값을 계산하는 과정, 절대 가청 한계를 고려하여 전체 마스킹 임계값을 계산하는 과정 및, 각 서브밴드에서의 신호 대 마스크 비를 계산하는 과정을 거쳐 신호 대 마스크 비를 구한다.In the MPEG method, two psychoacoustic models are provided. The psychoacoustic model 1 distinguishes pure noise and noise components from a spectrum of a signal, calculates individual masking thresholds of pure noise and noise, and calculates absolute audible limits. The signal-to-mask ratio is obtained by calculating the overall masking threshold value and calculating the signal-to-mask ratio in each subband.
즉, 고속 푸리에 변환(FFT)을 통해 스펙트럼을 구하고, 이로부터 각 서브밴드에서의 음압 레벨을 결정한다. 여기에서 마스킹 성분이 순음 또는 잡음인가에 따라 마스킹 곡선이 달라지므로 스펙트럼 정보로부터 순음 성분과 잡음 성분을 찾아내야 한다.That is, the spectrum is obtained through a fast Fourier transform (FFT), and the sound pressure level in each subband is determined therefrom. Since the masking curve varies depending on whether the masking component is pure or noise, the pure and noise components must be found from the spectral information.
즉, 부분 최대값(local maxima) 중에서 주위 신호보다 7dB 이상이 크면 순음으로 간주하여 순음 성분을 찾아낸 후 나머지 스펙트럼에서 하나의 임계 대역 내에서 하나의 잡음 성분을 구한다.That is, if the local maxima is greater than 7dB greater than the surrounding signal, the pure sound component is considered to be pure sound, and then one noise component is obtained within one critical band from the remaining spectrums.
여기에서 실험적으로 구해진 마스킹 함수를 적용하여 순음에 의한 마스킹 임계값을 구하고, 전체 마스킹 임계값은 개별 마스킹 임계값과 가청 한계의 합으로 구해진다.The masking threshold obtained by pure noise is applied by applying the experimentally obtained masking function, and the total masking threshold is obtained by the sum of the individual masking threshold and the audible limit.
그리고, 각 서브밴드에서의 음압 레벨과 마스킹 임계값과의 차를 구하여 신호 대 마스크 비(SMR : Signal to Masking Ratio)를 계산한다.The signal-to-masking ratio (SMR) is calculated by calculating the difference between the sound pressure level in each subband and the masking threshold.
결국, 신호 대 마스크 비(SMR)가 작다면 신호의 음압 레벨이 작거나 마스킹이 많이 된 것이므로 적은 비트를 가지고 효과적인 양자화를 할 수 있다.As a result, if the signal-to-mask ratio (SMR) is small, the sound pressure level of the signal is small or masking is high, so that the effective quantization can be performed with fewer bits.
그리고, 심리 음향 모델2에서는, 신호의 임계 대역에 따른 에너지를 계산하는 과정과, 스프레딩 함수와 컨벌루션, 청신경의 여기 정도를 계산하는 과정, 절대 가청 한계를 고려하여 마스킹 임계값을 계산하는 과정 및, 각 서브밴드에서의 신호 대 마스크 비를 계산하는 과정을 거쳐 신호대 마스크 비를 구하는 것이다.In the psychoacoustic model 2, a process of calculating energy according to a critical band of a signal, a process of calculating a spreading function, a convolution, an excitation degree of the auditory nerve, a process of calculating a masking threshold in consideration of an absolute audible limit, and Then, the signal-to-mask ratio is obtained by calculating the signal-to-mask ratio in each subband.
이와 같은 심리 음향 모델2는 고속 푸리에 변환 스펙트럼을 청신경의 여기 모델인 스프레딩 함수와 컨벌루션하여 마스킹 임계값을 구하므로, 계산량은 많지만 더 정교한 결과를 얻을 수 있는 것이다.The psychoacoustic model 2 convolves the fast Fourier transform spectrum with a spreading function, which is an excitation model of the auditory nerve, to obtain a masking threshold, thereby obtaining a large amount of computation but more accurate results.
그리고, 상기 비트 할당 및 양자화기(6)는, 상기 심리 음향 모델(4)에서 출력된 신호 대 마스크 비를 사용하여 상기 분석 서브밴드 필터(2)에서 출력된 각 서브 밴드 샘플에 대해 비트를 할당하고, 이 할당된 비트에 따라 크기 정보(scale factor)에 의해 나누어져 정규화된 각 서브밴드 샘플들을 양자화한다.The bit allocation and quantizer 6 then allocates bits for each subband sample output from the analysis subband filter 2 using the signal-to-mask ratio output from the psychoacoustic model 4. And subdivided by scale information according to the allocated bits to quantize each normalized subband sample.
이때, 각 서브 밴드에 대한 크기 정보(scale factor) 계산은 양자화하기 이전에 행해지며, 상기 크기 정보(scale factor) 계산은 12 샘플마다 이루어지고, 12 샘플의 절대값 중 최대값을 찾아서 0에서 2사이로 정규화시킨다.At this time, the scale factor calculation for each subband is performed before quantization, and the scale factor calculation is performed every 12 samples, and the maximum value of the absolute values of 12 samples is found to be 0 to 2. Normalize to
그리고, 비트 스트림 배열부(8)는 상기 비트할당 및 양자화기(8)에서 출력된 양자화된 서브 밴드 샘플 및 비트 할당 정보, 크기 정보(scalefactor) 등의 부가 정보를 MPEG 프레임으로 배열하여 비트 스트림으로 전송하는 것이다.The bit stream arranging unit 8 arranges additional information such as quantized subband samples, bit allocation information, and scale information output from the bit allocation and quantizer 8 into MPEG frames to form a bit stream. To transmit.
한편, 상기와 같이 압축되어 전송된 비트 스트림을 복원하는 MPEG 오디오 복호기는 상기 MPEG 오디오 부호기를 역으로 구현하면 된다.Meanwhile, the MPEG audio decoder which restores the compressed and transmitted bit stream as described above may implement the MPEG audio coder in reverse.
즉, 종래의 MPEG 오디오 복호기는 제2도에 도시된 바와 같이, 압축되어 전송된 비트 스트림 중에서 각 서브 밴드 샘플에 대한 비트 할당 정보를 디코딩하여 출력하는 비트 할당 디코더(10)와; 상기 비트 할당 디코더(10)에서 출력된 비트 할당 정보에 따라 상기 비트 스트림의 각 서브 밴드 샘플을 역양자화하여 출력하는 역양자화기(12); 상기 비트 스트림 중에서 스케일 팩터 정보를 검출한 다음 상기 스케일 팩터를 사용하여 상기 역양자화기(12)에서 양자화된 각 서브밴드 샘플을 원래의 서브밴드 샘플로 계산하여 출력하는 스케일팩터 디코더(14) 및; 상기 스케일팩터 디코더(14)에서 출력된 각 서브밴드 샘플을 합성하여 오디어 신호를 복원하는 합성 서브밴드 필터(16)로 이루어져 있다.That is, the conventional MPEG audio decoder includes a bit allocation decoder 10 for decoding and outputting bit allocation information for each subband sample from the compressed and transmitted bit stream as shown in FIG. 2; An inverse quantizer (12) for inversely quantizing each subband sample of the bit stream according to the bit allocation information output from the bit allocation decoder (10); A scale factor decoder (14) for detecting scale factor information in the bit stream and then calculating and outputting each subband sample quantized by the inverse quantizer (12) using the scale factor as an original subband sample; Composed of a subband filter 16 for synthesizing each subband sample output from the scale factor decoder 14 and restoring an audio signal.
상기와 같은 MPEG 오디오 복호기에 있어서, 비트 할당 디코더(10)는 압축되어 전송된 비트 스트림 중에서 각 서브 밴드 샘플에 대한 비트 할당 정보를 디코딩하여 출력하고, 역양자화기(12)는 상기 비트 할당 디코더(10)출력된 비트 할당 정보에 따라 상기 비트 스트림의 각 서브 밴드 샘플을 역양자화하여 출력한다.In the MPEG audio decoder as described above, the bit allocation decoder 10 decodes and outputs bit allocation information for each subband sample from the compressed and transmitted bit stream, and the dequantizer 12 uses the bit allocation decoder ( 10) Inversely quantizes each subband sample of the bit stream according to the output bit allocation information.
그리고, 스케일팩터 디코더(14)는 상기 비트 스트림 중에서 스케일 팩터 정보를 검출한 다음 상기 스케일 팩터를 사용하여 상기 역양자화기(12)에서 양자화된 각 서브밴드 샘플을 원래의 서브밴드 샘플로 계산하여 출력하며, 합성 서브밴드 필터(16)는 상기 스케일팩터 디코더(14)에서 출력된 각 서브밴드 샘플을 합성하여 오디오 신호를 복원하여 출력하는 것이다.The scale factor decoder 14 detects scale factor information from the bit stream, and then calculates and outputs each subband sample quantized by the dequantizer 12 as the original subband sample using the scale factor. The synthesized subband filter 16 synthesizes each subband sample output from the scale factor decoder 14 to restore and output an audio signal.
이때, 상기 합성 서브밴드 필터(16)에서 각 서브밴드 샘플을 오디오 신호로 복원하기 위해 사용되는 행렬을 하기 제2식과 같다.In this case, a matrix used for reconstructing each subband sample into an audio signal in the synthesis subband filter 16 is represented by the following equation.
한편, MDCT 변환 부호화 방식을 사용한 AC-3 오디오 부호기는 제3도에 도시된 바와 같이, 입력 신호(PCM 오디오신호)를 주파수 영역으로 변환하여 주파수 계수를 출력하는 분석 필터 뱅크(20)와; 상기 주파수 계수의 지수부를 스펙트럼 포락선으로 부호화하여 출력하는 스펙트럼 포락선 부호기(22); 상기 스펙트럼 포락선에 따라 상기 주파수 계수의 가수부를 양자화하기 위한 비트 할당 정보를 출력하는 비트 할당부(24); 상기 비트 할당 정보에 따라 상기 주파수 계수의 가수부를 양자화하여 출력하는 양자화기(26) 및; 상기 스펙트럼 포락선 및 양자화된 가수부를 AC-3 프레임으로 배열(format)하여 출력하는 프레임 배열부(28)로 이루어져 있다.On the other hand, the AC-3 audio encoder using the MDCT transform coding scheme, as shown in Figure 3, the analysis filter bank 20 for converting the input signal (PCM audio signal) to the frequency domain to output the frequency coefficient; A spectral envelope encoder 22 for encoding and outputting an exponent portion of the frequency coefficient into a spectral envelope; A bit allocation section (24) for outputting bit allocation information for quantizing the mantissa section of the frequency coefficient according to the spectral envelope; A quantizer 26 for quantizing and outputting the mantissa of the frequency coefficient according to the bit allocation information; The spectral envelope and the quantized mantissa are arranged in an AC-3 frame, and are arranged in a frame arrangement unit 28.
상기와 같은 AC-3 오디오 부호기에 있어서, 상기 분석 필터 뱅크(20)는 입력 신호를 주파수 영역으로 변환하며, 이때 각 주파수 계수는 지수부와 가수부로 표현된다.In the AC-3 audio encoder as described above, the analysis filter bank 20 converts an input signal into a frequency domain, where each frequency coefficient is represented by an exponent part and a mantissa part.
그리고, 상기 스펙트럼 포락선 부호기(22)는 상기 지수부를 스펙트럼 포락선으로 부호화하여 비트 할당부(24) 및 프레임 배열부(30)로 출력하고, 상기 비트 할당부(24)는 상기 스펙트럼 포락선에 따라 상기 주파수 계수의 가수부를 양자화하기 위한 비트 할당 정보를 양자화기(26)로 출력한다.The spectral envelope encoder 22 encodes the exponent portion into a spectral envelope, and outputs the spectral envelope to the bit allocation unit 24 and the frame arranging unit 30. The bit allocation unit 24 outputs the frequency according to the spectral envelope. The bit allocation information for quantizing the mantissa part of the coefficient is output to the quantizer 26.
그리고, 양자화기(26)는 상기 비트 할당 정보에 따라 상기 주파수 계수의 가수부를 양자화하여 프레임 배열부(28)로 출력하며, 프레임 배열부(28)는 상기 스펙트럼 포락선 및 양자화된 가수부를 AC-3 프레임으로 배열하여 출력하고, 이 AC-3 프레임 시퀀스가 AC-3 비트 스트림이 되는 것이다.The quantizer 26 quantizes the mantissa of the frequency coefficient according to the bit allocation information, and outputs the quantized part to the frame arranging unit 28. The frame arranging unit 28 AC-3 to the spectral envelope and the quantized mantissa. They are arranged in frames and output, and this AC-3 frame sequence becomes an AC-3 bit stream.
한편, 상기와 같은 AC-3 오디오 부호기에 의해 압축된 오디오신호를 복원하기 위한 AC-3 오디오 복호기는 상기 AC-3 오디오 부호기를 역으로 구현하면 된다.Meanwhile, the AC-3 audio decoder for restoring the audio signal compressed by the AC-3 audio encoder may implement the AC-3 audio encoder in reverse.
즉, AC-3 오디오 복호기는 제4도에 도시된 바와 같이, 부호화된 AC-3 비트 스트림의 스펙트럼 포락선과 가수부를 분리하는 프레임 역배열부(30); 상기 스펙트럼 포락선에 따라 비트 할당 정보를 출력하는 비트 할당부(32); 상기 비트 할당 정보에 따라 상기 가수부를 역양자화하여 출력하는 역양자화기(34); 상기 스펙트럼 포락선을 디코딩하여 지수부를 출력하는 스펙트럼 포락선 복호기(36) 및; 상기 지수부와 가수부를 타임 영역으로 변환하여 PCM 오디오신호를 출력하는 합성 필터 뱅크(38)를 포함하여 구성되어 있다.That is, the AC-3 audio decoder includes a frame inverse arrangement unit 30 for separating the spectral envelope and the mantissa of the encoded AC-3 bit stream, as shown in FIG. A bit allocation unit (32) for outputting bit allocation information according to the spectral envelope; An inverse quantizer (34) for inversely quantizing and outputting the mantissa according to the bit allocation information; A spectral envelope decoder (36) for decoding the spectral envelope and outputting an exponent portion; And a synthesis filter bank 38 for converting the exponent part and the mantissa part into the time domain and outputting the PCM audio signal.
상기와 같은 AC-3 오디오 복호기에 있어서, 상기 프레임 역배열부(30)는, 부호화된 AC-3 비트 스트림의 스펙트럼 포락선과 가수부를 각각 분리하여 상기 스펙트럼 포락선은 비트 할당부(32) 및 스펙트럼 포락선 디코더(36)로 출력하는 한편, 상기 가수부는 역양자화기(34)로 출력한다.In the AC-3 audio decoder as described above, the frame inverse array unit 30 separates the spectral envelope and the mantissa of the encoded AC-3 bit stream, respectively, so that the spectral envelope is a bit allocator 32 and a spectral envelope decoder. While outputting to 36, the mantissa part is output to the dequantizer 34.
이때, 상기 프레임 역배열부(30)는 부호화된 AC-3 비트 스트림을 동기시키고, 에러 체크를 해야만 한다.In this case, the frame inverse array unit 30 must synchronize the encoded AC-3 bit stream and perform an error check.
그리고, 비트 할당부(30)는 상기 스펙트럼 포락선에 따라 비트 할당 정보를 역양자화기(34)로 출력하고, 역양자화기(34)는 상기 비트 할당 정보에 따라 상기 가수부를 역양자화하여 합성 필터 뱅크(30)로 출력한다.The bit allocation unit 30 outputs bit allocation information to the inverse quantizer 34 according to the spectral envelope, and the inverse quantizer 34 inversely quantizes the mantissa unit according to the bit allocation information. Output to (30).
그리고, 스펙트럼 포락선 복호기(36)는 상기 엔코딩된 스펙트럼 포락선을 디코딩하여 지수부를 합성 필터 뱅크(38)로 출력하며, 합성 필터 뱅크(38)는 상기 지수부와 가수부를 타임 영역으로 변환하여 PCM 오디오신호를 출력하는 것이다.The spectral envelope decoder 36 decodes the encoded spectral envelope and outputs an exponent portion to the synthesis filter bank 38. The synthesis filter bank 38 converts the exponent portion and the mantissa portion into a time domain to convert the PCM audio signal. Will print
이상에서 살펴본 바와 같이 종래의 MPEG 오디오 부호기와 AC-3 오디오 부호기는 PCM 오디오 신호를 압축하는 방식이 서로 다르다.As described above, the conventional MPEG audio coder and the AC-3 audio coder differ in a method of compressing a PCM audio signal.
따라서, MPEG 오디오 부호기에 의해 부호화된 MPEG 오디오신호는 AC-3 오디오 복호기로 복원할 수 없고, AC-3 오디오 부호기로 부호화된 AC-3 오디오신호는 MPEG 오디오 복호기로 복원할 수 없는 문제점이 있다.Therefore, there is a problem in that an MPEG audio signal encoded by an MPEG audio encoder cannot be restored by an AC-3 audio decoder, and an AC-3 audio signal encoded by an AC-3 audio encoder cannot be restored by an MPEG audio decoder.
이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, MPEG 오디오 부호화 방식 및 AC-3 오디오 부호화 방식으로 부호화된 디지털 오디오 신호를 모두 PCM 오디오 신호로 복호화할 수 있는 디지탈 오디오 복호기를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a digital audio decoder capable of decoding all the digital audio signals encoded by the MPEG audio coding method and the AC-3 audio coding method into a PCM audio signal. The purpose is.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지탈 오디오 신호 변환장치는, 부호화된 디지탈 오디오 신호를 저장하였다가 출력하는 입력 버퍼와; 상기 입력버퍼를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 부호화 방식에 따라 선택적으로 출력하는 복호화 방식 선택부; 상기 복호화 방식 선택부로부터 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 MPEG 오디오 복호화 방식으로 복호화하여 PCM 오디오 신호를 출력하는 MPEG 오디오 복호기 및; 상기 복호화 방식 선택부로부터 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 AC-3 오디오 복호화 방식으로 복호화하여 PCM 오디오 신호를 출력하는 AC-3 오디오 복호기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for converting a digital audio signal, comprising: an input buffer for storing and outputting an encoded digital audio signal; A decoding method selection unit for selectively outputting the encoded digital audio signal input through the input buffer according to an encoding method; An MPEG audio decoder which decodes the encoded digital audio signal input from the decoding method selection unit by MPEG audio decoding and outputs a PCM audio signal; And an AC-3 audio decoder which decodes the encoded digital audio signal input from the decoding method selection unit by using the AC-3 audio decoding method and outputs the PCM audio signal.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제5도는 본 발명에 따른 디지탈 오디오 복호기의 블록도로서, 본 발명에 따른 디지탈 오디오 복호기는, 부호화된 디지탈 오디오 신호를 저장하였다가 출력하는 입력버퍼(100)와; 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 부호화 방식에 따라 선택적으로 출력하는 복호화 방식 선택부(200); 상기 복호화 방식 선택부(200)로부터 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 MPEG 오디오 복호화 방식으로 복호화하여 PCM 오디오 신호를 출력하는 MPEG 오디오 복호기(300) 및: 상기 복호화 방식 선택부(200)로부터 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 AC-3 오디오 복호화 방식으로 복호화하여 PCM 오디오 신호를 출력하는 AC-3 오디오 복호기를 포함하여 구성되어 있다.5 is a block diagram of a digital audio decoder according to the present invention. The digital audio decoder according to the present invention comprises: an input buffer 100 for storing and outputting an encoded digital audio signal; A decoding method selector 200 for selectively outputting the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 according to an encoding method; MPEG audio decoder 300 which decodes the encoded digital audio signal input from the decoding method selection unit 200 using the MPEG audio decoding method and outputs a PCM audio signal, and: encoding input from the decoding method selection unit 200. And an AC-3 audio decoder which decodes the digital audio signal using the AC-3 audio decoding method and outputs the PCM audio signal.
그리고, 상기 복호화 방식 선택부(200)는, 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호로부터 헤더 정보를 검출하고, 상기 헤더 정보에 따라 스위칭 제어신호를 출력하는 헤더정보 검출부(210)와; 상기 스위칭 제어신호에 따라 온/오프되어 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 상기 MPEG 오디오 복호기(300)로 입력하거나 차단하는 제1스위치(SW1) 및; 상기 스위칭 제어신호에 따라 온/오프되어 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 상기 AC-3 오디오 복호기(400)로 입력하거나 차단하는 제2스위치(SW2)를 포함하여 구성되어 있다.The decoding method selection unit 200 detects header information from the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 and outputs a switching control signal according to the header information. )Wow; A first switch (SW1) which is turned on / off according to the switching control signal to input or block the encoded digital audio signal input through the input buffer (100) to the MPEG audio decoder (300); And a second switch SW2 that is turned on / off according to the switching control signal to input or block the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 to the AC-3 audio decoder 400. It is.
이때, 상기 헤더정보 검출부(210)는, 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호의 헤더 정보로부터 부호화 방식을 판단하여 MPEG 오디오 부호화 방식으로 부호화되었으면 상기 제1스위치(SW1)를 온시키고 제2스위치(SW2)를 오프시키도록 스위칭 제어신호를 출력하는 한편, AC-3 오디오 부호화 방식으로 부호화되었으면 상기 제1스위치(SW1)를 오프시키고 제2스위치(SW2)를 온시키도록 스위칭 제어신호를 출력하도록 되어 있다.In this case, the header information detection unit 210 determines the encoding method from the header information of the encoded digital audio signal input through the input buffer 100, and if the encoding method is encoded by the MPEG audio encoding method, the first switch SW1 is selected. A switching control signal is output to turn on and to turn off the second switch SW2, while switching to turn off the first switch SW1 and to turn on the second switch SW2 when encoded in the AC-3 audio coding scheme. The control signal is output.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 디지탈 오디오 부호기의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the digital audio encoder according to the present invention configured as described above in detail as follows.
복호화 방식 선택부(200)는 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호의 부호화 방식을 판단하여 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호의 부호화 방식이 MPEG 오디오 부호화 방식이면 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 MPEG 오디오 복호기(300)로 입력하고, 부호화 방식이 AC-3 오디오 부호화 방식이면 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 AC-3 오디오 복호기(400)로 출력하는 것이다.The decoding method selector 200 determines an encoding method of the encoded digital audio signal input through the input buffer 100, and the encoding method of the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 is MPEG audio encoding. In this case, the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 is input to the MPEG audio decoder 300. If the encoding method is an AC-3 audio encoding method, the encoded digital audio signal is input through the input buffer 100. The digital audio signal is output to the AC-3 audio decoder 400.
따라서, 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호가 MPEG 오디오 부호화 방식으로 부호화되었으면 MPEG 오디오 복호기(300)에서 MPEG 오디오 복호화 방식으로 복호화하여 PCM 오디오 신호를 출력하고, 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호가 AC-3 오디오 부호화 방식으로 부호화되었으면 AC-3 오디오 복호기(400)에서 AC-3 오디오 복호화 방식으로 복호화하여 PCM 오디오 신호를 출력하는 것이다.Therefore, when the input encoded digital audio signal is encoded by the MPEG audio encoding method, the MPEG audio decoder 300 decodes the MPEG audio decoding method to output the PCM audio signal, and the input encoded digital audio signal is AC-3 audio. If it is encoded by the encoding method, the AC-3 audio decoder 400 decodes the AC-3 audio decoding method and outputs the PCM audio signal.
즉, 상기 복호화 방식 선택부(200)의 헤더정보 검출부(210)는 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호로부터 헤더 정보를 검출하고, 상기 헤더 정보에 따라 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)를 온/오프시켜 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 상기 MPEG 오디오 복호기(300) 또는 상기 AC-3 오디오 복호기(400)로 입력하거나 차단하는 것이다.That is, the header information detector 210 of the decoding method selector 200 detects the header information from the encoded digital audio signal input through the input buffer 100, and according to the header information, the first switch SW1. And the second switch SW2 is turned on or off to input or block the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 to the MPEG audio decoder 300 or the AC-3 audio decoder 400. It is.
만약, 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호가 MPEG 오디오 부호화 방식으로 부호화되었으면 상기 제1스위치(SW1)를 온 시키고 제2스위치(SW2)를 오프시켜 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 상기 MPEG 오디오 복호기(300)로 입력하고, 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호가 AC-3 오디오 부호화 방식으로 부호화되었으면 상기 제1스위치(SW1)를 오프 시키고 제2스위치(SW2)를 온시켜 상기 입력버퍼(100)를 통해 입력된 부호화된 디지탈 오디오 신호를 상기 AC-3 오디오 복호기(400)로 입력하여 상기 부호화된 디지탈 오디오 신호를 복호화하는 것이다.If the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 is encoded by the MPEG audio encoding method, the first switch SW1 is turned on and the second switch SW2 is turned off to the input buffer 100. When the encoded digital audio signal input through the MPEG audio decoder 300 is input, and the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 is encoded by the AC-3 audio encoding method, the first switch. (SW1) is turned off and the second switch (SW2) is turned on to input the encoded digital audio signal input through the input buffer 100 to the AC-3 audio decoder 400 so as to input the encoded digital audio signal. To decrypt.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, MPEG 오디오 부호화 방식 및 AC-3 오디오 부호화 방식으로 부호화된 디지탈 오디오 신호를 모두 PCM 오디오 신호로 복호화할 수 있는 것이다.As described above, according to the present invention, both the digital audio signal encoded by the MPEG audio encoding method and the AC-3 audio encoding method can be decoded into the PCM audio signal.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000040199A (en) * | 1998-12-17 | 2000-07-05 | 윤종용 | Ac-3 audio system for pulse code modulation audio signals |
-
1995
- 1995-11-30 KR KR1019950045876A patent/KR100195711B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000040199A (en) * | 1998-12-17 | 2000-07-05 | 윤종용 | Ac-3 audio system for pulse code modulation audio signals |
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| KR970032135A (en) | 1997-06-26 |
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