KR100288460B1 - 신호가중된 양자화비트할당을 사용하는 데이타 압축 장치 및 방법 - Google Patents

신호가중된 양자화비트할당을 사용하는 데이타 압축 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

비트 할당에 사용할 수 있는 총비트를 어떤 시간에 미리 정해진 고정 비트 할당 패턴분과 각 블럭의 신호 크기에 의한 비트 할당을 행하는 몫으로 분할 사용함과 더불어 고정 비트 할당 패턴에 부가해서 각 블럭의 신호 크기에 의존하는 비트 할당에 대해서도 그 블럭의 대응 대역에 따라서 청감보정되는 적용비트 할당 및 부호화 회로를 갖는다.
스펙트럼이 평활한 경우나 고립 스펙 스펙트럼이 1 개만 존재하는 경우뿐 아니라 급격한 스펙트럼이 다수 존재하는 경우에도 청각적으로 바람직한 비트 할당이 가능하고, 보다 낮은 비트 할당률로도 음질이 양호한 부호화가 실현된다.

Description

신호 가중된 양자화 비트 할당을 사용하는 데이타 압축 장치 및 방법
제1도는 본 발명을 구현하는 데이타 압축 장치의 전형적인 구성을 도시하는 블럭 회로도.
제2도는 제1도에 도시된 데이타 압축 장치내의 입력신호의 주파수 및 시간 분할을 설명하기 위한 도면.
제3도는 제1도에 도시된 데이타 압축 장치의 적응비트 할당 및 양자화 회로의 구성을 도시하는 블럭 회로도.
제4도는, x 축은 주파수를 y 축은 데시벨 수치를 나타내는, 바크 스펙트럼(Bark spectrum)을 도시하는 그래프.
제5a도 내지 제5d도는, x 축은 주파수를 y 축은 데시벨 수치를 나타내는, 4 개의 다른 가중 패턴을 보여주는 주파수 응답 곡선.
제6도는, x 축은 주파수를 y 축은 데시벨 수치를 나타내는, 좁은 스펙트럼 성분을 포함하는 입력신호의 스펙트럼을 도시하는 그래프.
제7도는, x 축은 주파수를 y 축은 데시벨 수치를 나타내는, 제1도에 도시된 데이타 압축 장치에 의해 제6도에 도시된 입력신호에 대한 비트 할당을 설명하는 그래프.
제8도는 본 발명을 구현하는 전형적인 구성의 상보형 데이타 익스팬더를 도시하는 블럭 회로도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
16,17,18 : 적응 비트 할당 및 양자화 회로
116,117,118 : 복호화 회로 19,20,21 : 블럭 치수 결정 회로
303 : 밴드크기 산출 회로 304 : 신호의존 비트 할당 회로
305 : 고정비트 할당 회로 402 : 비트 분할율 결정 회로
406 : 가중 패턴 메모리
본 발명은 디지털 입력신호가 적응적인 비트 할당을 사용하여 압축되는 디지털 정보 신호 압축 장치에 관한 것이다.
종래의 디지털 오디오 또는 음성신호를 압축하는 기술은 여러가지가 공지되어 있다. 예를들면, 시간축상의 입력 오디오 신호등을 블럭화하지 않고 양자화하기 위해 필터에 의해서 복수의 주파수 밴드로 분할하는 비블럭화 주파수 밴드 분할 방식인 서브-밴드 코딩이 있다. 변환 부호화 방식같은 블록화 주파수 대역 분할 방식에 있어서, 시간영역의 입력 오디오 신호는 주파수영역의 스펙트럼 계수로 직각 변환을 사용하여 전환된다. 결과적인 스펙트럼 계수는 복수의 주파수 밴드로 분할되고, 각 밴드의 이 스펙트럼 계수가 양자화된다. 상술한 서브-밴드 코딩과 변환 양자화를 조합한 기술도 알려져 있으며, 이 경우 주파수 상의 오디오 입력 신호를 분할함으로써 생성된 주파수 범위신호가 개별적으로 스펙트럼 계수로 직각 변환된다. 그 뒤, 스펙트럼 계수는 복수의 주파수 밴드로 분할되고, 각 밴드의 스펙트럼 계수가 양자화된다.
여기에서, 디지털 오디오 입력신호를 밴드 분할하는데 사용되는 필터는 예를 들어 "R.E.Crochiere, Digital Coding of Speech in Sub-bands, 55 BELL SYST.TECH.J.No.8,(1976)"에 기술된 직각 미러 필터(QMF;quadrature mirror filter)이다. 주파수 상의 오디오 입력신호를 동일폭의 주파수 밴드로 분할하는 기술은 "Joseph H.Rothweiler, Polyphase Quadranture Filers-a New Sub-band Coding Technique, ICASSP 83. BOSTON(1983)"에 기술되어 있다.
상술한 직각변환으로선 예컨대, 시간상의 입력 오디오 신호를 소정단위 시간으로 블럭화하고 해당 블럭마다 고속 퓨리에 변환, 코사인 변환, 수정 DCT 변환(MDCT)등을 행하므로서 시간영역 신호를 주파수영역 신호로 변환하는것 같은 직각 변환이 있다. 또한 MDCT에 대해선 "J.P.Princen ＆ A.B.Bradley, Sub-Band/Transform Coding Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation. ICASSP 1987(1987)"에 기술되어 있다.
주파수 분할에 의해 얻어진 각 스펙트럼 계수를 양자화하는 기술로는 인간의 청각 특성을 고려한 서브 밴드 방식이 쓰인다. 이 오디오 신호는 증가하는 주파수로 인해 증가되는 밴드폭을 가진 25 임계 밴드 같은 복수의 밴드로 분할될 수 있다. 이 때의 각 밴드마다의 스펙트럼 계수가 양자화 될 때는 이 스펙트럼 계수는 각 밴드에 적용되는 적응적인 비트 할당에 의해 양자화된다. 예컨대, 상기 MDCT 처리에 의해 얻어진 할당 비트수로 양자화가 이뤄질 때, 스펙트럼계수는 분할되며, 각 밴드의 스펙트럼계수는 적응적으로 결정된 비트수를 이용하여 양자화된다.
적응적인 비트 할당 기술으로선 다음의 2 가지 기술이 알려져 있다. 먼저, "IEEE Transactions of Acoustics, Speech, and Signal Processing, No.4(Augst.1977)"에는 각 밴드마다의 신호의 크기를 기초로 비트 할당을 실행된다. 그러나 이 방식으로는 평탄한 양자화잡음 스펙트럼이 제공되며, 잡음 에너지는 최소로 되고, 청각적으로는 소위 마스킹 효과가 이용되어 있지 않음으로 실제의 잡음감은 양호하지 못하다는 결점이 있다. 한편, "M.A.Kransner, The critical band coder-digital encoding of the Perceptual requirements, of the auditory system, ICASSP(1980)" 에 기술된 기술은 청각 마스킹을 이용하는 것이며, 각 밴드 마다 필요한 신호 대 잡음비를 얻어 고정적인 비트 할당을 행하는 기술이다. 그러나 이 기술로는 단일 사인파 입력으로 특성을 측정하는 경우에는 비트 할당이 고정적이므로 특성값이 그처럼 양호한 값이 되지 않는다는 결점이 있다.
상기 비트 할당의 2 가지 기술에서의 상술된 결점을 해결하기 위해선, 참조 인용된 미국 특허출원 제 07/924,298호에 기술된 데이타 압축 장치가 제안되어져 있다. 상기 장치에서, 직각변환으로 초래된 모든 스펙트럼 계수를 양자화 하기 위해 이용될 수 있는 총 비트수는 가변비트 할당 패턴에 따라 할당될 비트와 고정비트 할당 패턴에 따라 할당될 비트 사이에서 분할된다. 각 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화 하기 위하여 할당된 총비트수는 고정비트 할당 패턴에 따라 밴드에 할당된 비트수와 가변비트 할당 패턴에 따라 밴드에 할당된 비트수의 합이다. 고정 및 가변비트 할당 패턴 사이의 총 양자화 비트수의 분할비는 보다 매끄러운 신호 스펙트럼의 경우 고정비트 할당 패턴을 위한 분할비가 크게 되도록 입력신호에 관계된 신호에 의존하여 가변될 수 있다. 디저털 오디오 입력신호의 각 블록에 대해서, 고정비트 할당 패턴에 따라 각 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 비트수는 고정적인 반면, 가변비트 할당 패턴에 따라 각 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 비트수는 각 밴드의 밴드 크기에 의존한다. 밴드 크기는 밴드에 의해, 밴드의 피크 레벨, 밴드상의 통합된 레벨 또는 밴드와 관계된 다른 매개변수중의 하나일 수 있다.
단일의 사인파 입력의 경우와 같이, 특정 스펙트럼에 입력신호의 에너지가 집중하는 경우, 상술된 양자화 비트 할당 기술은 좁은 스펙트럼 에너지를 포함하는 밴드에 많은 비트를 할당하므로서 전체의 신호대잡음 특성을 개선할 수 있다. 일반적으로 좁은 스펙트럼 성분을 갖는 신호에 대해서 인간의 청각은 매우 민감하므로 이같은 방법을 사용하므로서 신호대잡음 특성을 개선하는 것은 측정상의 수치를 향상시킬 뿐 아니라 청각상 음직을 개선하는데 유효하다.
그러나, 입력 신호에 의존한 비트의 할당이 다만 신호대잡음 특성을 개선시킨다는 것을 기준으로 행하면, 트라이앵글의 음같이 다수의 좁은 스펙트럼 성분을 포함하는 신호의 스펙트럼에 대응하는 밴드에 충분한 비트가 할당되지 않는다. 상기 신호에서는, 상술된 비트 할당 기술에 의해 제공된 음질을 향상시키는 것이 요망된다.
본 발명의 목적은 디지털 오디오 입력 신호의 고정도 압축을 제공하고, 이 신호가 다수의 좁은 스펙트럼 성분을 포함할 때 조차도 확장, 디코딩 및 재생 후 청취자에 의해 인지되는 수용 가능한 음질을 갖는 압축 신호를 제공하는 데이타 압축 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 목적은 압축된 디지털 출력신호를 제공하도록 디지털 입력신호를 압축하는 데이타 압축 장치를 제공하는 것이다. 상기 장치는 복수의 스펙트럼 계수를 디지털 입력신호로부터 끌어내고 스펙트럼 계수를 밴드로 분류하는 장치를 포함한다. 또한, 상기 장치는 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위한 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각 밴드에 할당시키도록 밴드사이의 다수의 신호 의존 양자화 비트를 적응적으로 할당시키는 적응 비트 할당 장치를 포함한다. 각 밴드에 할당된 다수의 신호의존 양자화 비트는 밴드 크기에 따라 결정되며 밴드 주파수에 의존하여 가중된다.
본 발명에 따른 데이타 압축 장치에서, 비트 할당을 위해 이용될 수 있는 총비트수는 비트수가 단기간 동안 예비고정된 고정비트 할당 패턴과 비트 할당이 블럭에서 블럭까지의 신호크기에 의존하여 얻어지는 가변비트 할당 패턴으로 분배된다. 블럭 대 블럭 신호크기에 의존하여 고정비트 할당 패턴 및 가변비트 할당 패턴을 블럭의 하나의 주파수 범위에서 다른 범위까지 가중하여 성취된다.
밴드 주파수에 의존한 가중은 주어진 밴드 에너지를 위한 저주파수 밴드에 할당된 다수의 에너지 의존 양자화 비트가 증가될때 가장 효과적으로 수행된다. 이는 고주파수에서의 잡음이 인간의 귀의 주파수 특성 때문에 들리기 어렵고, 고주파수에서의 잡음이 저주파수 신호에 의해 마스크 되기 쉽기 때문이다.
따라서, 적응비트 할당 장치는 각 밴드의 비트 할당의 상기 가중을 수행하는 방식으로 보다 많은 비트가 동일신호 에너지를 위해 저주파수 밴드로 할당되는 식으로 설계된다.
본 발명에 따른 장치는 각 밴드를 위해 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화 하기 위해 할당된 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 한정하는 고정비트 할당 패턴에 따라 밴드 사이의 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 할당하는 고정비트 할당 장치를 포함한다. 또한, 상기 장치는 다수의 양자화 비트를 사용하여 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위한 양자화 장치를 포함한다. 다수의 양자화 비트는 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 다수의 에너지 의존 양자화 비트와 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 고정 패턴 양자화 비트의 합과같다.
고정 할당 패턴에 따라 할당된 비트와 신호의존 비트 할당 패턴에 따라 할당된 비트 사이의 비율이 고정될지라도, 음질은 입력신호에 응답하여 상기 비율을 가변시킴으로써 향상된다.
결과적으로, 본 발명에 따른 데이타 압축 장치는 전 스펙트럼 계수를 양자화 하기 위한 모든 이용가능한 양자화 비트를 제공하고, 디지털 입력신호의 스펙트럼의 연성에 응답하여 다수의 고정 패턴 양자화 비트와 다수의 에너지 의존 양자화 비트 사이의 이용가능한 전체 양자화 비트 수의 분할을 결정하는 분할비 결정 장치를 부가로 포함할 수 있다.
청취자에 의해 인지된 음질은 복수의 가중 패턴을 제공하여, 이 가중 패턴 중 하나의 패턴을 입력신호에 응답하여 선정함으로써, 또는 가중 가변성을 입력 신호에 응답하여 점진적으로 변경함으로써 더 향상될 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 데이타 압축 장치는 복수의 주파수 의존 가중 패턴을 저장하고, 디지털 입력 신호에 응답하여 선정하여, 저장된 주파수 의존 가중 패턴중 하나의 패턴을 선정된 주파수 의존 가중 패턴으로서 적응비트 할당 장치로 제공한다.
본 발명에 따른 데이타 압축기(compressor)에서, 각 밴드의 스펙트럼 계수를 양자화하도록 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트는 밴드 크기에 의해 결정되어 양자화 비트를 청각과 관련하여 보다 효율적이고 적합하게 할당시키도록 밴드 주파수에 의존하여 가중된다. 이러한 기술에서, 음질은 특히 복수의 좁은 스펙트럼 성분, 심지어는 낮은 비트 비율에서도 향상된다.
압축된 디지털 출력신호를 제공하도록 디지털 입력신호를 압축하는 본 발명에 따른 방법에 있어서, 복수의 스펙트럼 계수는 디지털 입력신호로부터 얻어져서 밴드를 분류하고, 다수의 신호 의존 양자화 밴드의각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위한 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각 밴드에 할당시키도록 밴드 사이에 적절하게 할당된다. 각 밴드에 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트는 밴드 크기에 따라 결정되어 밴드 주파수에 의존하여 가중된다.
본 발명에 따른 매체는 복수의 스펙트럼 계수가 디지털 입력 신호로부터 얻어져 밴드로 분류되고, 다수의 신호 의존 양자화 비트가 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위한 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각 밴드에 할당시키도록 밴드 사이에 할당된, 데이타 압축 방법에 의해 디지털 입력 신호로부터 얻어진 압축 디지털 신호를 저장한다. 각 밴드에 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트는 밴드 주파수에 의존하여 가중된 밴드 크기에 따라 결정된다. 각 밴드의 각 스펙트럼 계수는 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 포함하는 다수의 양자화 비트를 사용하여 양자화 된다. 양자화된 스펙트럼 계수는 압축된 디지털 신호에 포함된다.
본 발명에 따른 익스팬더(expander)는 복수의 스펙트럼 계수가 디지털 입력 신호로부터 얻어져 밴드로 분류된 데이타 압축 방법에 의해 디지털 입력 신호로부터 얻어진 압축 디지털 신호를 확장시킨다. 다수의 신호 의존 양자화 비트는 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화 하기 위한 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각 밴드에 할당시키도록 밴드 사이에 적응 할당된다. 각 밴드에 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트는 밴드 주파수에 의존하여 가중된 밴드 크기에 따라 결정된다. 각 밴드의 각 스펙트럼 계수는 밴드의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 포함하는 다수의 양자화 비트를 사용하여 양자화된다. 각 밴드를 위한 다수의 양자화 비트를 표시하는데 데이타와 양자화된 스펙트럼 계수는 압축된 디지털 신호에 포함된다. 익스팬더는 각 밴드를 위해, 압축된 디지털 신호로부터 다수의 양자화 비트를 나타내는 데이타와 양자화된 스펙트럼 계수를 분리하는 장치를 포함한다. 또한, 익스팬더는 각 밴드를 위해 다수의 양자화 비트를 나타내는 데이타에 응답하여 양자화된 스펙트럼 계수를 양자화 하는 장치를 포함한다. 또한, 익스팬더는 양자화된 스펙트럼 계수로부터 출력 신호를 얻어내는 장치를 포함한다.
도면을 참조로, 본 발명의 실시예가 보다 상세히 후술된다.
제 1 도에 도시된 데이타 압축 장치는 적응비트 할당에 의해 입력 단자(10)에 공급된 디지털 오디오 입력신호를 압축하기에 적합하다. 상기 장치는 밴드 사이의 할당을 위해 이용될 수 있는 총 양자화 비트수를 고정비트 할당 패턴에 따른 할당 비트와 가변비트 할당 패턴에 따른 할당 비트사이에서 분할시키는 적응비트 할당 및 양자화 회로(16 내지 18)를 포함한다. 각 블록에 대하여, 입력신호는 시간으로 분할되며, 각 밴드에 할당된 고정된 비트수에 대하여, 입력신호는 각 밴드의 밴드 크기에 의존하여 각 밴드에 할당된 가변적인 비트수와 고정비트 할당 패턴에 따라서 주파수를 분할시킨다. 가변비트 할당은 각 밴드의 주파수에 의존한 가중을 사용하여 실행된다.
고주파수에서의 잡음은 저 주파수의 잡음보다 귀에 들리기 어렵다. 이는 사람의 귀의 주파수 응답 특성과 저주파수 신호가 고주파수 신호(또는 잡음)를 마스크하는 경향 때문이다. 따라서, 주어진 에너지 레벨에 대해, 저주파수 밴드에 할당된 다수의 비트와 비교하여 증가되기 위해서 가중을 적용시키는 것이 보다 효율적이다. 이용 가능한 양자화 비트의 수는 고정되어 있기 때문에, 저주파수 밴드에 할당된 다수의 비트의 증가는 고주파수 밴드에 할당된 다수의 비트를 감소시킨다.
따라서, 상기 적응비트 할당 및 양자화 회로(16, 17, 18)는 주파수 밴드에 따라서 비트할당을 보정하도록 설계되어, 주어진 신호 에너지에 대해 그 주파수 밴드 보다는 저주파수 밴드에 더 많은 비트가 할당되게 할 수 있다.
본 발명에 따라서, 고정적인 비트 할당 패턴에 따른 할당 비트수와 가변적인 비트 할당 패턴에 따른 할당 비트수의 비율은 고정적이거나 또는 입력신호에 의존될 수 있다. 입력신호에 그 비율이 의존되게 만들어지면 양호한 음질을 얻을 수 있다.
따라서, 비트 할당 양자화 회로(16, 17, 18)는 고정비트 할당 패턴에 따른 할당 비트수와 가변비트 할당 패턴에 따른 할당 비트수 사이에 입력 신호 의존 비율로서 비트 할당을 행하는 것으로 할 수 있다.
상기 가중 패턴을 복수개 준비하고 입력신호에 따른 가중 패턴중의 하나의 패턴을 선정하거나 또는 입력 신호에 따른 가중 인자를 서서히 변화시키므로서, 한층 청감에 맞는 비트의 할당이 가능해져서 음질을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 상기 적응비트 할당 양자화 회로(16, 17, 18)는 각 입력신호의 블록에 대응하는 각 밴드내의 가중 밴드 크기에 의존하고, 차례로 각각의 밴드의 주파수에 가중 계수를 사용하여 수행하는 것으로 할 수도 있다.
제 1 도는 참고로 하여, PCM 오디오 신호와 같은 디지털 입력 오디오 신호에 서브-밴드 코딩(SBC: sub-band coding), 적응 변환 코딩(ATC: adaptive transform coding), 및 적응비트 할당의 각 기술을 사용하는 압축 장치의 실시예는 이하에 기술한다. 제 1 도에 도시된 회로는 디지털 논리 칩을 사용하여 구조되거나 또는 적합하게 프로그래밍된 마이크로프로세서 및 그 관련 메모리를 사용하여 이루어질 수도 있다. 또한 회로는 적합하게 프로그래밍된 디지털 신호 프로세서 칩 및 관련 메모리를 사용하여 구조될 수도 있다.
제 1 도에 도시된 압축 장치에서는 디지털 입력 오디오 신호가 필터에 의해서 주파수내의 다수개의 주파수 범위로 분할된다. 각각의 주파수 범위내의 신호는 블록으로 시간 영역에서 분할되고 주파수 범위 신호의 각각 블록은 다수개의 스펙트럼 계수를 제공하기 위해 직교적으로 전달된다. 주파수 영역에 생성된 스펙트럼 계수들은 밴드으로 그룹지고, 각각의 밴드에서의 스펙트럼 계수들은 음량 비슬가 각각의 밴드에서의 스펙트럼 계수를 양자화하도록 할당하는 적응 비트 할당에 의해 양자화된다.
다르게는, 스펙트럼 계수는 시간내의 입력신호를 분할하지 않고 다수개의 협소한 주파수 밴드로 주파수내의 입력신호를 분할하는 필터를 사용하여 생성될 수 있다. 스펙트럼 계수들은 인간의 청각 특성을 고려한 임계 밴드로 양호하게 그룹진다. "임계 밴드는 인간의 청각특성을 고려하여 주파수 식별을 취하는 주파수 분할 시스템으로 생성되는 주파수 밴드를 의미한다. 임계 밴드는 잡음 밴드와 동일한 세기와 잡음 밴드의 중산 주파수를 갖는 순음(pure sound)에 의해 가려질 수 있는 잡음 밴드이다. 임계 밴드의 폭은 주파수 증가와 더불어 증가한다. OHz 내지 20Hz의 오디오 주파수 범위는 보통 25 임계 밴드로 분할된다.
도시된 실시예에서, 입력신호가 시간에서 분할된 블록크기 또는 블록길이는 직각변환(orthogonal transform)전에 입력신호에 따라서 변화된다. 블록 플로우팅(Block flooting) 처리는 블록이 직각변환 되기전에 각각의 주파수 범위 신호의 각각의 블록에 적용될 수 있다. 또한, 블록 플로우팅은 각각의 임계 밴드에 스펙트럼 계수와, 주파수내의 고주파수 임계 밴드로서의 분할에 의해 획득되는 보조밴드에 적용된다.
제 1 도를 참조하면, 예를 들어, OHz 내지 20Hz 주파수 범위의 PCM 디지털 오디오 입력신호가 입력단자(10)에 공급된다. 이 입력 신호는 양호하게 QMF 필터(Quadrature Mirror filter)로 이루어진 밴드 분할 필터(11)에 의해 OHz 내지 10kHz 주파수 범위의 주파수 범위 신호 및 10 내지 20KHz 주파수 범위의 고주파 범위 신호로 분할된다. 0 Hz 내지 10KHz의 주파수 범위의 주파수 범위 신호는 QMF 필터로 양호하게 이루어진 밴드 분할 필터(12)에 의해 0Hz 내지 5kHz 주파수 범위의 저주파수 범위 신호와 5 내지 10kHz 주파수 범위의 중간 주파수 범위 신호로 분할된다.
밴드 분할 필터(11)로부터의 10kHz 내지 20KHz 주파수 범위 신호는 직각변환 회로(13)인 MDCT 회로(modified discrete cosine transform circuit)와 블록치수 결정 회로(19)로 보내진다. 밴드 분할 필터(12)로부터의 5kHz 내지 10kHz 주파수 범위 신호는 MDCT 회로(14)와 블록치수 결정 회로(12)로 보내진다. 밴드분할 필터(14)와 블록치수 결정 회로(12)로 보내진다. 밴드 분할 필터(12)로부터의 0Hz 내지 5kHz 주파수 범위 신호는 MDCT 회로(14)와 블록치수 결정 회로(21)로 보내진다. MDCT 처리를 받게 되는 블록치수는 블록치수 결정 회로(19, 20, 21)의 각각에 의해 결정된다. 상기 밴드분할 필터(11, 12)로부터의 주파수 범위 신호는 상기 블록치수 결정 회로(19, 20, 21)의 블록 치수로부터 제공되는 블록치수에 의해 지시된 블록 치수를 사용하여 MDCT 회로(13,14,15)에 의해 MDCT 처리가 실시된다.
제 2 도는 MDCT 회로(13, 14, 15)에 의해 사용되는 블록 치수의 구체적인 예를 도시하고 있다. 이러한 예에서는, 주파수가 증가하는 방향으로 주파수 범위가 넓혀지고 시간 분해성이 높혀진다(즉, 블록 길이를 짧게 한다). 저주파수 범위 신호(0Hz 내지 5kHz)와 중간 주파수 범위 신호(5 내지 10kHz)의 블록 bL, bM의 블록으로 각각 1회의 MDCT 동작이 실시되는 동안에, 2개의 MDCT 동작이 고주파수 범위 신호(10 내지 20kHz)의 블록 bH1, bH2에서 실시된다.
전술된 실시예에서는 저 및 고주파수 범위에서 더욱 커지는 주파수 분해성을 제공하면서 각각의 주파수 범위에서의 동일한 수의 스펙트럼 계수를 가지게 하여 장치의 간이화를 도모하였으며, 주파수 분해는 임계적이며, 과도적인 신호는 보다 높은 고주파수 성분을 포함하기 때문에 시간 분해성은 고주파수 범위에서 더욱 크다. 또한, 입력 신호가 2 또는 4 요소의 블록 길이로의 세분화로 시간적 변화가 현저하게 큰 경우에는 주파수 범위 전체에 시간 분해성이 증가되게 된다.
다시 제 1 도로 되돌아와서, 각각의 MDCT 회로(13, 14, 15)에서 MDCT 처리되어서 얻어진 주파수 영역상의 스펙트럼 계수는 적응비트 할당 및 양자화 회로(16, 17, 18)내로 보내지기 전에 임계 밴드내로 그룹지워진다. 고주파수 스펙트럼 계수는 주파수에서 고주파수 임계 밴드으로의 분할되어 얻어지는 보조밴드으로 다르게 그룹지워질 수 있다. 다음에 설명이 간략하게 되도록 본원에 사용되는 "임계 밴드" 용어는 상기 보조 밴드를 포함하도록 의도되었다.
상기 적응 비트 할당 및 양자화 회로(16, 17, 18)에선 상기 각각의 임계 밴드에서의 모든 스펙트럼 계수는 동일한 수의 양자화 비트로 양자화(quantize)된다. 적응비트 할당 및 양자화 회로(16, 17, 18)는 각각의 임계 밴드에서의 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 사용되는 양자화 비트의 수를 할당한다. 적응비트 할당 및 양자화 회로(16, 17, 18)의 구체적인 구성에 대해선 후술한다.
양자화된 스펙트럼 계수는 적응비트 할당 및 양자화 회로(16, 17, 18)로부터 출력단자(22, 24, 26)에 보내진다. 각각의 임계 밴드내의 스펙트럼 계수를 양자화 하는데 사용되어진 양자화 비트의 수를 가리키는 워드 길이 데이터와 각각의 임계 밴드의 스펙트럼 계수의 정규화를 가리키는 블록 플로우팅 계수가 양자화된 스펙트럼 계수와 더불어 출력단자로 보내진다.
적응비트 할당 양자화 회로의 구성의 실제적인 예는 제 3 도를 참고하여 다음에 기술한다. 이러한 회로는 디지털 논리 칩을 사용하는 구성일 수 있으며 또는 적합하게 프로그래밍된 마이크로프로세서 및 관련 메모리를 사용하여 달성될 수 있다. 상기 회로는 또한 적합하게 프로그래밍된 디지털 신호 프로세서 칩을 사용해서 구조될 수도 있다. 상기 회로는 제 1 도에 도시된 회로를 실현하는데 사용되는 것과 같은 동일한 디지털 신호 프로세싱 칩을 사용하여 실현될 수 있다.
상기 제 1 도에서의 각 MDCT 회로(13, 14, 15)의 출력은 제 3 도에 도시하는 적응비트 할당 및 양자화 회로(300)의 입력 단자(400)를 거쳐서 밴드 크기 연산 회로(303; band magnitnde calculating circuit)로 보내진다. 밴드 크기 연산 회로(303)는 각각의 밴드, 양호하게는 임계 밴드마다의 밴드 크기는 밴드마다의 에너지가 해당 밴드내의 신호 진폭값의 2 제곱 평균의 평방근을 계산하므로서 구해진다. 각 밴드마다의 밴드 크기는 신호 진폭값의 피크값이나 평균값으로 달리 사용할 수도 있고 또는 신호 진폭을 적분하여 사용할 수도 있다.
각각의 임계 밴드로 밴드 크기 연산 회로(303)로부터 출력의 스펙트럼은 예를들어 제 4 도에 도시하는 바크 스펙트럼(Bark spectrum)으로 알려진 스펙트럼을 나타낸다. 제 4 도에서는 도시를 간단하게 하기 위하여 오직 12 임계 밴드(B1 내지 B12)만을 표현하고 있다.
일예를 들어, 전송 또는 기록용으로 쓸 수 있고 스펙트럼계수를 양자화 하는데 사용가능한 비트수가 초당 100 킬로비트(100kb/s)라 하면, 본 실시예에서는 고정비트 할당 패턴수의 선정된 한 개에 따른 고정패턴 양자화 비트를 할당하며, 그 각각은 100kb/s의 비트 비율에 대한 비트수를 이용한다. 스펙트럼 계수를 양자화 하기 위한 고정비트 할당 패턴에 따라 할당된 비트의 실제수는 이하에 상세히 기술된 승산기(402)에 의한 분포율에 따라 조절된다. 전체적으로 활용 가능한 비트수 예를들면, 100kb/s의 비트율에 대한 비트는 사용가능한 총 비트수 출력 회로(302)로 출력된다. 또한 사용가능 총 비트수는 외부로부터 프로그램 입력하는 것도 가능하다.
제 3 도에 도시된 배치에 있어서, 복수의 고정 비트 할당 패턴이 제공되고, 입력 신호에 따라 다수개의 패턴중 하나의 패턴이 선정된다.
상기 고정 비트 할당 회로(305)에는 다양한 고정 비트 할당 패턴이 그 안에 내재되어 있으며, 그 각각은 입력신호의 각각의 블록을 위해서 100kb/s에 대응하는 비트수의 밴드중에서의 할당을 한정하고 있다. 다른 고정 비트 할당 패턴은 한편의 중간-저주파수 밴드와 다른 한편의 고주파수 밴드 사이에 다른 비트 할당을 갖는다. 고정 비트 할당 패턴중에서 하나의 패턴이 입력신호에 대응하여 선정되어, 고주파수 밴드에 할당되는 보다 적은수의 비트의 패턴이 보다 낮은 입력신호 레벨용으로 선정된다. 이같은 선정을 하므로서 작은 신호일 수록에 고주파수 범위에 대한 청감 감도(the sensitivity of the human sense of hearing)가 로우드니스 효과(loudness effect)를 살리는 잇점이 있다. 또한 이때의 적응적인 고정 비트 할당 패턴은 입력신호의 레벨에 대응하여 또는 모든 밴드의 신호 레벨에 대응하여 선정될 수 있지만, 섹션은, 필터에 의해 입력신호가 주파수 성분으로 분할되는 주파수 할당 회로의 출력에 대응하여 수행될 수 있거나, 또는 한 개 이상의 MDCT 회로(14 내지 16)에 의해 제공되는 한 개 이상의 스펙트럼 계수에 대응하여 수행될 수 있다(제 1 도).
신호 의존 비트 할당은 밴드 크기 산출 회로(303)의 가중 출력에 대응하여 신호 의존 비트 할당 회로(304)에 의해 수행된다. 승산기(410)는 밴드 크기 산출 회로(303)의 출력과 가중 패턴을 수신하고 가중 패턴으로 하정되는 밴드용의 가중 계수에 의해 각각의 밴드의 크기를 크게하여, 각각의 밴드용의 청감조정 밴드 크기를 제공한다. 각각의 밴드를 위한 가중 밴드 크기는 신호 의존 비트 할당 회로(304)에 전해진다. 양호한 실시예는 제 5a 도에 도시된 가중 패턴을 사용한다.
입력신호의 각각의 블록용으로, 신호 의존 비트 할당 회로(304)는 비트가 각각의 밴드의 가중 밴드 크기에 대해서 할당 되도록 각각의 밴드내의 스펙트럼 계수에 신호 의존 양자화 비트를 할당한다. 도시된 실시예에서, 신호 의존 비트 할당 회로는 선정된 고정 비트 할당 패턴에 따라서 할당된 고정 패턴 양자화 비트의 수와 같은 신호 의존 양자화 비트의 수를 할당한다. 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 최종적으로 할당된 신호 의존 비트의 실제수는 이하에 상세히 기술된 승산기(401)에 의한 할당율에 따라 조정된다.
신호 의존 비트 할당 회로(304)는 다음의 식에 따르는 밴드중에서 양자화 비트를 할당한다.
b(k) = δ + 1/21og2[σ'2(K)/P]
여기서, b(k)는 k 번째 밴드에 있는 스펙트럼 계수의 각각을 양자화하도록 할당된 신호 의존 양자화 비트의 수이고, δ는 최적한 바이어스(bias)이고, σ'2(k)는 k번째 밴드의 가중 밴드 크기이고, p는 주파수 스펙트럼에 걸쳐 있는 평균 양자화 잡음 전력이다. 각각의 밴드용의 b(k)의 합이 이용가능한 신호 의존 양자화 수와 같거나 약간 작도록 변경된다.
가중 계수의 단일 패턴으로 밴드 크기 산출 회로(303)로부터 밴드 크기를 증분하는 다른 방식으로, 밴드 크기는 다수개의 가중 패턴중의 하나의 패턴의 가중 계수로 증분될 수 있다. 다수개의 가중 계수의 패턴은 가중 패턴 메모리(406)내에 저장될 수 있고 그리고 가중 패턴의 하나의 패턴은 입력 신호에 대응하여 선정될 수 있다.
입력신호는 출력단자(404)를 경유하여 가중 패턴 선정기(408)내로 전해진다. 가중 패턴(404)를 경유하여 가중 패턴 선정기(408)내로 전해진다. 가중 패턴 선정기(408)는 가중 패턴 메모리(406)중의 하나의 패턴을 선정하여 승산기(410)내로 선정된 가중 패턴을 전해준다. 또한 승산기는 밴드 크기 산출 회로(303)의 출력도 수용하며, 선정된 가중 패턴으로 한정된 밴드는 신호 의존 비트 할당 회로(304)에 전해지는 각각의 밴드용의 가중 밴드 크기를 제공하도록 가중 계수에 의해 각각의 밴드의 밴드 크기를 증분한다.
몇몇의 일반적인 가중 패턴들은 제 5a 도 내지 제 5d 도에 도시하였다. 또한, 이에 더하여 기본적인 패턴의 변화치들도 저장될 수 있다. 변화치에서는 기본적인 패턴이 넓은 범위의 입력 신호 조건용의 최적한 가중을 제공하도록 기울기(slope)와 주파수 변경의 견지에서 다르게 된다.
가중 패턴 선정기(408)는 입력신호의 레벨에 따르는 가중 패턴 메모리(406)로부터 활용가능한 가중 패턴중의 하나의 패턴을 선정한다. 가중 패턴 선정기는 활용가능한 가중 패턴중 하나의 패턴을 선정할시에 입력 신호의 스펙트럼 내용물을 산출하도록 추가로 또는 다르게 취할 수 있다.
다른것으로서, 가중 패턴 선정기(408)는 예를 들면 입력 신호에 대한 두 개의 가중 패넌 사이에 중간삽입(interpolating)에 의해 가중 패턴을 산출(calculate)하거나 또는, 입력신호에 대한 선정된 가중 패턴의 가중 계수를 조정할수 있다. 상술된 바와같이, 본 실시예는 인간의 청감을 더욱 편안하게 하는 비트 할당을 제공하도록 가중 계수를 변경하므로서 음질을 향상하였다.
고정 비트 할당 패턴에 따라 할당되게 하는 비트와 신호 의존 비트 할당에 따라 할당되게 하는 비트 사이에 비트의 총 활용가능한 수의 분할을, 입력신호 스펙트럼의 평활도(smoothness)를 가리키는 인덱스에 대응하여 결정된다. 밴드 크기 산출 회로(303)의 출력은 스펙트럼 평활도 산출 회로(308)로 전해진다. 스펙트럼 평활도 산출회로는 입력단자(400)를 경유하는 스펙트럼 계수를 수용하고, 스펙트럼 레벨의 합에 의한 인접한 스펙트럼 레벨값 사이에 차의 절대값의 합의 몫으로 산출된다. 즉,
여기서 I는 스펙트럼 원활도 지수이고, Si는 I 번째 밴드에 있는 스펙트럼 레벨이다. 스펙트럼 계수는 스펙트럼 레벨로서 양도하게 사용된다. 산출된 스펙트럼 평활도 지수(I)는 분할을 결정 회로(309)에 공급된다. 분할율 결정 회로는 비트의 총 이용가능한 수에 적용되는 분할율(D)을 결정한다. 분할율(D)은 비트의 총 이용가능한 수와 고정 비트 할당 패턴에 따라 할당되도록 비트수 사이에 비율이다. 또한 분할 비율 결정 회로는 분할비율의 보충량을 산출하며, (1-D)는 비트의 총 이용가능한 수와 신호 의존 비트 할당에 따라 할당되도록 비트수 사이에 비율이다.
분할 비율 결정 회로(309)는 분할비율(D)을 승산기(402)에 전하며, 승산기는 고정 할당 회로(305)의 출력부에도 공급된다. 승산기(402)는 분할비율(D)을 산출하여 취해지는 고정 비트 할당 패턴에 따라 각각의 밴드에 할당되는 비트의 실제수를 산출한다. 또한, 분할 비율 결정 회로(309)는 분할 비율의 양 보충량인 (1-D)을 승산기(401)기에 전해주고, 승산기는 신호 의존 비트 할당 회로(304)의 출력부에도 공급된다. 승산기(401)는 분할비율(D)을 산출하여 취하는 신호 의존 비트 할당에 따르는 각각의 밴드에 할당되는 비트의 실제수를 산출한다.
다른 배치에서, 승산기(401, 402)가 분배될 수 있으며, 분할율(D)은 고정 비트 할당 회로(305)에 전해지고, 회로는 분할 비율로 예를 들면 100 kb/s와 동등의 비트인 비트의 총 이용가능한 수를 배율하여 지시되는 비트의 수를 사용하는 고정 비트 할당 패턴을 선정한다. 분할비율의 보충량(1-D)은 신호 의존 비트 할당 회로(304)에 전해지며, 회로는 각각의 밴드의 가중 밴드 크기에 따르는 밴드중에서 분할 비율의 보충량으로 예를 들면 100 kg/s와 동등의 비트인 비트의 총 이용가능한 수를 곱해 산출되는 비트의 수를 할당한다.
승산기(401, 402)의 출력은 가산기(306)로 전달된다. 가산기(306)는 각 밴드, 입력신호의 각 블럭에 있어서 고정 비트 할당치와 신호 의존 비트 할당치를 합하여 각 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 전체 양자화 비트수를 결정한다. 양자화 비트의 총계를 도시하는 가산기(306)의 출력은 출력단자(307)로 공급된다. 각 밴드내의 스펙트럼 계수는 출력단자(307)에서 취해진 데이타로 표시되는 양자화 비트수를 이용하여 양자화된다. 입력신호의 각 블럭에 있어서, 각 밴드내의 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 비트수를 표시하는 출력 단자(307)에는 숫자 세트가 제공된다.
이용가능한 전체 비트를 고정 비트 할당 패턴에 따라 할당될 비트와 신호 의존 할당에 따라 할당된 비트 사이에서 분할하는 것을 다음과 같이 결정된다: 각각의 밴드에 대해 데시벨로 표현하는 가중 에너지 신호값은 0과 1 사이의 값을 갖는 스펙트럼 평활도 지수 R과 곱해지고 이결과 얻어진 값이 합해져 제 1 합계(S1)가 산출된다. 각 밴드에 있어서의 고정 비트 할당 비트 패턴은 (1-R)로 곱해지며, 얻어진 결과가 합해져 제 2 합계(S2)가 산출된다. 제 1 및 제 2 합계(S1, S2)는 그 합(S1+S2)으로 나뉘어져 제 1 및 제 2 비율이 산출된다. 이후 제 1 및 제 2 비율은 신호 의존 비트 할당 및 고정 패턴 비트 할당과 사용가능한 총 비트수 사이의 비트 분할비로 사용된다.
제 7 도는 제 6 도에 도시된 스펙트럼을 갖는 입력 신호에 얼마나 비트가 할당되는가를 도시한다. 단순화를 위해 12 주파수 밴드만을 도시하였다. 제 7 도에서, 음영처리된 장방형은 각 밴드에 할당된 신호 의존 비트의 번호를 나타내고 음영처리되지 않은 장방형은 고정 비트 할당 패턴에 따라 각 밴드에 할당된 비트수를 나타낸다. 각 밴드내의 스펙트럼 계수 각각을 양자화시키기 위해 비트의 두 번호의 합과 동일한 비트수가 할당된다. 제 7 도에서 비트수는 정수대신 실수인 것으로 도시되어 있으나 실수는 각 밴드내의 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당될 비트수를 찾기 위해 궁극적으로는 예를 들어, 라운딩에 의해 대응 정수로 변환된다.
제 6 도에서 입력신호는 상호 레벨이 거의 같은 좁은 스펙트럼 부품(A, B, C)을 포함한다. 종래의 데이타 압축 장치에 있어서, 신호 의존 부호는 각 밴드내의 신호 성분 레벨에 반응하여 신호대 잡음비를 최적화하는 방식으로 할당된다. 각 밴드(2, 6,10)에 대한 고정 비트 할당 패턴에 따라 할당된 양자화 비트에는 거의 같은 수의 각 밴드내 신호 의존 비트로 더해진다. 본 발명에 따른 데이타 압축 장치는 주파수가 증가함에 따라 주어진 레벨의 밴드에 보다 적은 양자화 비트로 할당한다. 따라서 밴드(6) 보다는 밴드(10)에 보다 적은 양자화 비트가 할당되고 밴드(2) 보다는 밴드(6)에 보다 적은 양자화 비트가 할당된다.
종래의 데이타 압축 장치와 비교하여, 본 발명에 따른 데이타 압축 장치는 저주파수 쪽으로는 개선되고 구주파수쪽으로는 질저하되는 신호대 잡음 특성을 갖는다. 청각 감도의 주파수 특성으로 인해, 본 발명에 따라 데이타 압축 장치에서 증가되는 고주파수쪽으로의 잡음은 저주파수 쪽으로의 잡음보다 듣기 어렵다. 더구나 고주파쪽으로의 잡음은 저주파 신호에 의해 표시된다. 따라서, 본 발명에 따른 데이타 압축 장치내에서의 고주파쪽으로의 잡음 증가는 사람의 청각으로는 감지될 수 없다. 한편, 인간의 청각이 보다 예민해지는 저주파쪽의 잡음은 본 발명에 따른 데이타 압축 장치에서 감소된다. 이상의 전체적인 효과로서 청취자는 인지하는 음질의 향상을 느낀다.
저주파수 밴드 번호(2) 보다는 예를 들어 제 6 도 및 제 7 도의 중주파수 밴드 번호(6)에 보다 적은 비트가 할당됨에 유의해야 한다. 이와 같은 비트 할당은 보다 많은 비트를 고정 비트 할당 패턴으로서 저주파수 밴드에 영구적으로 할당하므로써 간단히 달성될 수 없다. 이 효과는 입력 신호의 각 블럭에 있어서 밴드의 주파수에 따라 가중되는 각 밴드내의 밴드크기에 따른 신호 의존 비트 할당에 의해서만 얻어질 수 있다.
도시된 실시예에서는 MDCT가 대략 100Hz 이하의 비교적 적은 스펙트럼 계수를 산출하는 것으로 간주된다. 그러나, 각각의 저주파수 스펙트럼 계수에는 고주파수에 대응하는 신호가 유효하게 존재하고 있으므로, 저주파수를 양자화시키기 위해서는 충분히 많은 수의 비트가 할당될 필요가 있다. 따라서, 보다 많은 비트가 저주파수에 할당되도록 비트가 각 밴드의 신호 성분 레벨에 따라 할당되면, 어림잡아 충분하다.
스펙트럼 계수를 제공하기 위해 비교적 긴 입력 신호 블럭이 대각선으로 변형되는 데이타 압축 장치는 50Hz 이하 밴드에서의 스펙트럼 계수에의 신호 의존 비트 할당이 감소할 수 있도록 100Hz 이하의 주파수 범위에서 충분한 스펙트럼 계수 밀도가 제공한다. 이같은 비트 감소는 상당히 낮은 주파수 범위에서의 저하된 청각 감도로 인해 이루어진다.
제 8 도는 상기 데이타 압축 장치에 의해 압축된 신호를 확장시키기 위한 보충 익스팬더의 블럭선도를 도시한다.
제 8 도에서 익스팬더의 입력단자(122,124,126)에는 각각의 밴드에 있어서의 양자화된 스펙트럼 계수가 공급된다. 블럭 플로우팅 정보, 블럭 치수 정보 및, 각 밴드에서의 스펙트럼 계수를 양자화시키는데 사용된 비트수를 표시하는 데이타가 입력 단자(123, 125, 127)에 공급된다. 입력단자에 공급된 신호는 복호화 회로(116,117,118)로 전달되는데, 여기서 적응 비트 할당은 원 입력신호의 각 블럭에 있어서 각 밴드내의 스펙트럼 계수를 양자화시키는데 얼마나 많은 비트가 사용되었는지를 나타내는 양자화 비트수에 대한 상기 데이타를 이용하여 역전된다.
복호화 회로(116, 117, 118)의 출력은 역변환 불연속 코사인 변형(IMDCT; Inverse Modified Discrete Cosine Transform) 회로에 공급되며, 여기에는 또한 입력 단자(123, 125, 127)를 거쳐 블럭 치수 정보가 제공된다. IMCT 회로에 있어서, 주파수 영역내의 복호화 스펙트럼 계수는 시간 영역내 세 주파수 범위 신호의 샘플 블럭으로 대각선 변형된다. IMDCT 회로(113,114,115)로부터의 시간 영역내 주파수 범위 신호는 역구상 거울 필터 회로(112,111)를 사용하여 전주파수 범위 PCM 디지털 오디오 신호를 조합되며, 이는 출력단자(110)로 전달된다.
제 8 도에 도시된 익스팬더 회로에 압축 회로로부터의 양자화 비트수를 표시하는 데이타가 제공되므로, 익스팬더는 공지된 데이타 압축 장치에 의해 압축된 신호를 확장할 수 있으며, 본 발명에 따른 데이타 압축 장치에 의해 압축된 신호를 확장할 때 향상된 음질을 산출함에 유의해야 한다. 제 8 도에 도시된 익스팬더 회로는 비교적 적은 양의 회로를 사용하여 고품질의 부호해독된 신호를 생성하기 위해 데이타 압축 장치에 의해 제공된 압축된 데이타를 확장시킬 수 없다.
본 발명은 비트 할당에 사용가능한 전체 비트가 고정 비트 할당 패턴에 따라 할당된 비트와 신호 의존 비트 할당에 따라 할당된 비트로 분배되는 데이타 압축 장치를 제공하고 있음에 유의해야 한다. 할당된 신호 의존 비트는 밴드의 주파수에 따라 가중된 밴드 크기에 반응하여 운반된다. 이는 편평 스펙트럼을 갖는 신호, 단일 스펙트럼 라인을 갖는 신호 및, 다수의 좁은 스펙트럼 라인을 갖는 신호에 있어서 복잡한 표시(masking) 연산을 실시할 필요없이, 압축된 신호가 확장되고, 부호해독되며, 재생되어 사람의 청각에 의해 감지될 때 최적의 비트 할당을 제공한다. 그결과 소형이고 비트율이 낮음에도 음질이 우수한 데이타 압축 장치가 얻어질 수 있다.

Claims (65)

  1. 압축된 디지털 출력 신호를 제공하기 위해 디지털 입력 신호를 압축하는 압축 장치에 있어서, 디지털 입력 신호로부터 다수의 스펙트럼 계수를 유도하고, 이 계수를 각각의 밴드 크기와 밴드 주파수를 갖는 밴드로 분류하는 수단 및, 상기 밴드내의 각각의 스펙트럼 계수를 양자화시키는 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각 밴드에 할당하기 위해 밴드중에서 다수의 신호 의존 양자화 비트를 적응적으로 할당하는 적응 비트 할당 수단을 포함하며; 각각의 밴드에 할당되는 신호 의존 양자화 비트수는 밴드 크기에 따라 결정되며, 밴드 주파수에 따라 가중되는 압축 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적응 비트 할당 수단은 밴드 크기에 따라 결정된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각각의 밴드에 할당하며, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 밴드 주파수에 따라 가중되는 압축 장치.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내의 스펙트럼 계수에 응답하여 밴드 크기를 결정하기 위한 수단 및, 각각의 밴드에 대해 가중된 밴드 크기를 제공하기 위해 밴드 주파수에 따라 밴드 크기를 가중하는 가중 수단을 부가로 포함하며, 상기 적응 비트 할당 수단은 밴드에 대해 가중된 밴드 크기에 응답하여 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 상기 신호 의존 양자화 비트수를 각각의 밴드에 할당하는 압축 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적응 비트 할당 수단은 밴드 크기에 따라 결정된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각각의 밴드에 할당하며, 상기 밴드 크기는 상기 밴드의 주파수 및 디지털 입력 신호에 따른 가중 계수에 의해 가중되는 압축 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적응 비트 할당 수단은 상기 밴드 크기에 따라 결정된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각각의 밴드에 할당하고, 각 밴드의 크기는 선정된 주파수 의존 가중 패턴에 따라 밴드 주파수에 의존하여 가중되며, 상기 장치는, 다수의 주파수 의존 부가 패턴을 기억하는 수단 및, 이 기억된 주파수 의존 가중 패턴중 하나의 패턴을 디지털 입력 신호에 응답하여 선정하고, 이 선정된 주파수 의존 가중 패턴으로서 적응 비트 할당 수단에 제공하는 선정 수단을 부가로 포함하는 압축 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 디지털 입력 신호는 레벨을 가지며, 상기 선정 수단은 디지털 입력 신호의 레벨에 응답하여 기억된 주파수 의존 가중 패턴중 하나의 패턴을 선정하는 압축 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 디지털 입력 신호는 스펙트럼을 가지며, 상기 선정 수단은 상기 디지털 입력 신호의 스펙트럼에 응답하여 기억된 주파수 의존 가중 패턴중 하나의 패턴을 선정하는 압축 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 적응 비트 할당 수단은 밴드 크기에 따라 결정된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각각의 밴드에 할당하며, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 상기 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 선정된 주파수 의존 가중 패턴에 따라 밴드 주파수에 의존하여 가중되는 압축 장치.
  9. 제1항에 있어서, 각각의 밴드에 대해, 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 한정하는 고정 비트 할당 패턴에 따라 상기 밴드중에서 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 할당하기 위한 고정비트 할당 수단 및, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 신호 의존 양자화 비트수와 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 고정 패턴 양자화 비트수를 합한 수와 동일한 수의 양자화 비트를 사용하여 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위한 양자화 수단을 부가로 포함하는 압축 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적응 비트 할당 수단은 밴드 크기에 따라 결정된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각각의 밴드에 할당하며, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 밴드 주파수에 따라 가중되는 압축 장치.
  11. 제9항에 있어서, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내의 스펙트럼 계수에 응답하여 밴드 크기를 결정하기 위한 수단 및, 각각의 밴드에 대해 가중된 밴드 크기를 제공하기 위해 상기 밴드 주파수에 따라 밴드 크기를 가중하는 가중 수단을 부가로 포함하며; 상기 적응 비트 할당 수단은 상기 밴드내의 가중 밴드 크기에 응답하여 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 각각의 밴드에 다수의 신호 의존 양자화 비트를 할당하는 압축 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 적응 비트 할당 수단은 상기 밴드 크기에 따라 결정된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각각의 밴드에 할당하며, 상기 밴드 크기는 밴드의 주파수 및 디지털 입력 신호에 따른 가중 계수에 의해 가중되는 압축 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 적응 비트 할당 수단은 상기 밴드 크기에 따라 결정된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각각의 밴드에 할당하고, 상기 밴드의 크기는 선정된 주파수 의존 가중 패턴에 따라 밴드 주파수에 의존하여 가중되며,상기 장치는, 다수의 주파수 의존 가중 패턴을 기억하는 수단 및, 이 기억된 주파수 의존 가중 패턴중에 하나의 패턴을 디지털 입력 신호에 응답하여 선정하고, 선정된 주파수 의존 부가 패턴으로서 적응 비트 할당 수단에 제공하는 선정 수단을 부가로 포함하는 압축 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적응 비트 할당 수단은 상기 밴드 크기에 따라 결정된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 각각의 밴드에 할당하며, 상기 밴드 크기는 저주파수 밴드내의 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 상기 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 밴드 주파수에 따라 가중되는 압축 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 고정 비트 할당 수단은 선정된 고정 비트 할당 패턴에 따라 고정 패턴 양자화 비트를 밴드 사이에 할당하며, 상기 장치는, 다수의 고정 비트 할당 패턴을 기억하는 수단 및, 디지털 입력 신호에 응답하여 기억된 고정 비트 할당 패턴중 하나의 패턴을 선정하고, 이 선정된 고정 비트 할당 패턴으로서 상기 고정 비트 할당 수단에 제공하는 추가의 선정 수단을 부가로 포함하는 압축 장치.
  16. 제9항에 있어서, 이용 가능한 양자화 비트의 총수는 모두 스펙트럼 계수를 양자화하는데 이용되며, 상기 디지털 입력 신호는 스펙트럼을 갖고, 이 스펙트럼은 평활도를 가지며, 상기 장치는, 상기 디지털 입력 신호의 스펙트럼 평활도에 응답하는 신호 의존 양자화 비트수와 고정 패턴 양자화 비트수 사이의 이용가능한 양자화 비트 총수의 분할을 결정하고, 상기 고정 패턴 양자화 비트수와 이용가능한 양자화 비트의 총수 사이의 분할율 및 총분할율을 제공하는 분할율 결정 수단, 각 밴드에 대한 신호 의존 양자화 비트수에 총분할율을 곱하는 수단 및, 각 밴드에 대한 고정 패턴 양자화 비트수에 분할율을 곱하는 수단을 부가로 포함하며; 상기 양자화 수단은 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하도록 할당된 신호 의존 양자화 비트의 승수와 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하도록 할당된 고정 패턴 양자화 비트의 승수의 합과 동일한 양자화 비트수를 사용하여 한밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하는 압축 장치.
  17. 제9항에 있어서, 이용가능한 양자화 비트의 총수는 모든 스펙트럼 계수를 양자화하는데 이용되며, 상기 디지털 입력 신호는 스펙트럼을 갖고, 이 스펙트럼은 평활도를 가지며, 상기 장치는, 상기 디지털 입력 신호의 스펙트럼 평활도에 응답하여 신호 의존 양자화 비트수와 고정 패턴 양자화 비트수 사이의 이용가능한 양자화 비트 총수의 분할을 결정하고, 상기 고정 패턴 양자화 비트수와 이용가능한 모든 양자화 비트수 사이의 분할율 및 총분할율을 제공하는 분할율 결정 수단을 포함하며; 상기 적응 비트 할당 수단에 의해 상기 밴드중에 할당된 신호 의존 양자화 비트수가 총분할율에 실제로 비례하고, 상기 고정 비트 할당 수단에 의해 밴드중에 할당된 고정 패턴 양자화 비트수가 실제로 총분할율에 비례하는 압축 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 고정 비트 할당 수단은 선정된 고정 비트 할당 패턴에 따라 고정 패턴 양자화 비트를 상기 밴드 사이에 할당하며, 상기 장치는, 복수의 고정 비트 할당 패턴을 기억하는 수단 및, 상기 디지털 입력 신호에 응답하고 상기 분할율에 응답하여 기억된 고정 비트 할당 패턴중 하나의 패턴을 선정하고, 이 선정된 고정 비트 할당 패턴으로서 고정 비트 할당 수단에 제공하는 부가의 선정 수단을 포함하며; 고정된 패턴 양자화 비트수를 할당하는 고정 비트 할당 패턴은 다른 수치의 분할율과 일치하는 압축 장치.
  19. 제1항에 있어서, 복수의 스펙트럼 계수를 유도하는 상기 수단은, 상기 디지털 입력 신호를 수신하고 상기 디지털 입력 신호를 복수의 주파수 범위로 분할하는 주파수 분할 수단, 주파수 범위 신호를 제때에 블럭으로 분할하는 시간 분할 수단 및, 상기 복수의 스펙트럼 계수를 제공하도록 상기 주파수 범위 신호의 블럭을 전송하는 직각 전송 수단을 포함하는 압축 장치.
  20. 압축된 디지털 출력 신호를 제공하기 위해 디지털 입력 신호를 압축하는 압축 방법에 있어서, 복수의 스펙트럼 계수를 상기 디지털 입력 신호에서 유도하고, 이 계수를 각각의 밴드 크기와 밴드 주파수를 갖는 밴드로 분류하는 단계 및, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위한 신호 의존 양자화 비트수를 각 밴드에 할당하도록 신호 의존 양자화 비트수를 상기 밴드사이에 적응적으로 할당하는 단계를 포함하며; 각 밴드에 할당된 상기 신호 의존 양자화 비트수는 상기 밴드 크기에 따라 결정되며 밴드 주파수에 따라 가중되는 것을 특징으로 하는 압축 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 상기 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 상기 밴드 주파수에 따라 상기 할당 단계에서 가중되는 압축 방법.
  22. 제20항에 있어서, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내 스펙트럼 계수에 응답하여 밴드 크기를 결정하기 위한 단계, 각각의 밴드에 대해 가중된 밴드 크기를 제공하기 위한 밴드 주파수에 따라 밴드 크기를 가중하는 단계를 포함하며; 상기 할당 단계에서, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 신호 의존 양자화 비트수가 상기 밴드에 대해 가중된 밴드 크기에 응답하여 각각의 밴드에 할당되는 압축 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 할당 단계에서, 각각의 밴드에 대한 밴드 크기가 밴드의 디지털 입력 신호 및 주파수에 따른 가중 계수에 의해 가중되는 압축 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 할당 단계에서, 각 밴드에 대한 밴드의 크기는 선정된 주파수 의존 가중 패턴에 따라 밴드 주파수에 의존하여 가중되며, 상기 방법은, 다수의 주파수 의존 가중 패턴을 제공하는 단계 및, 기억된 주파수 의존 가중 패턴중의 하나의 패턴을 디지털 입력 신호에 응답하여 선정하고, 이 선정된 주파수 의존 가중 패턴으로서 적응 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 부가로 포함하는 압축 방법.
  25. 제24항에 있어서, 레벨을 가진 상기 디지털 입력 신호를 압축하고, 상기 선정 단계에서, 기억된 주파수 의존 가중 패턴중 하나의 패턴이 디지털 입력 신호의 레벨에 응답하여 선정되는 압축 방법.
  26. 제24항에 있어서, 스펙트럼을 가진 상기 디지털 입력 신호를 압축하고, 상기 선정 단계에서 기억된 주파수 의존 가중 패턴중 하나의 패턴이 디지털 입력 신호의 스펙트럼에 응답하여 선정되는 압축 방법.
  27. 제24항에 있어서, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 가중되는 압축 방법.
  28. 제20항에 있어서, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 한정하는 고정 비트 할당 패턴에 따라 상기 밴드중에서 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 할당하는 단계 및, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 신호 의존 양자화 비트수와 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 고정 패턴 양자화 비트수를 합한 수와 일치하는 수의 양자화 비트를 사용하여 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키는 단계를 부가로 포함하는 압축 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 할당 단계에서, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 상기 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 가중되는 압축 방법.
  30. 제28항에 있어서, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내의 스펙트럼 계수에 응답하여 밴드 크기를 결정하는 단계 및, 각각의 밴드에 대해 가중된 밴드 크기를 제공하기 위해 밴드 주파수에 따라 밴드 크기를 가중하는 단계를 부가로 포함하며; 상기 할당 단계에서, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 상기 신호 의존 양자화 비트수가 밴드에 가중된 밴드 크기에 응답하여 각 밴드에 할당되는 압축 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 할당 단계에서, 각 밴드에 대한 밴드 크기가 상기 밴드의 주파수 및 디지털 입력 신호에 따른 가중 계수에 의해 가중되는 압축 방법.
  32. 제28항에 있어서, 상기 할당 단계에서, 각 밴드에 대한 밴드의 크기는 선정된 주파수 의존 가중 패턴에 따라 밴드 주파수에 의존하여 가중되며, 상기 방법은, 다수의 주파수 의존 가중 패턴을 제공하는 단계 및, 기억된 주파수 의존 가중 패턴중의 하나의 패턴을 디지털 입력 신호에 응답하여 선정하고, 이 선정된 주파수 의존 부가 패턴으로서 적응 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 부가로 포함하는 압축 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 할당 단계에서, 상기 밴드의 크기는 저주파수내의 주어진 밴드 크기에 대한 저주파수 밴드에 할당된 신호 의존 양자화 비트수가 증가하도록 가중되는 압축 방법.
  34. 제28항에 있어서, 상기 고정 비트 할당 단계에서, 고정 패턴 양자화 비트는 선정된 고정 비트 할당 패턴에 따라 상기 밴드 사이에 할당되며, 상기 방법은, 복수의 고정 비트 할당 패턴을 제공하는 단계 및, 상기 디지털 입력 신호에 응답하여, 상기 기억된 고정 비트 할당 패턴중 하나의 패턴을 선정하고, 이 선정된 고정 비트 할당 패턴으로서 상기 고정 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 부가로 포함하는 압축 방법.
  35. 제28항에 있어서, 모든 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 이용가능한 양자화 비트의 총수를 사용하며, 평활도를 갖는 스펙트럼을 구비한 디지털 입력 신호를 압축하는 상기 압축 방법은, 상기 디지털 입력 신호의 스펙트럼 평활도에 응답하여 고정 패턴 양자화 비트수와 신호 의존 양자화 비트수 사이의 이용가능한 모든 양자화 비트의 분할을 결정하는 단계, 각 밴드에 대한 신호 의존 양자화 비트수에 총분할율을 곱하는 단계 및, 각 밴드에 대한 고정 패턴 양자화 비트수에 상기 분할율을 곱하는 단계를 부가로 포함하며; 상기 양자화 단계에서, 밴드내의 각 스펙트럼 게수는 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 신호 의존 양자화비트의 승수와 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 고정 패턴 양자화 비트의 승수의 합과 동일한 양자화 비트수를 사용하여 양자화되는 압축 방법.
  36. 제28항에 있어서, 모든 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 이용가능한 양자화 비트의 총수를 사용하며, 평활도를 갖는 스펙트럼을 구비한 디지털 입력 신호를 압축하기 위한 상기 압축 방법은, 상기 디지털 입력 신호의 스펙트럼 평활도에 응답하여 고정 패턴 양자화 비트수와 신호 의존 양자화 비트수 사이의 이용가능한 양자화 비트 총수의 분할을 결정하는 단계, 이 결정된 분할에 응답하여 고정 패턴 양자화 비트수와 이용가능한 총 비트수 사이에 분할율 및 총분할율을 제공하는 단계 및, 상기 적응적인 할당 단계에서, 상기 밴드중에 할당된 신호 의존 양자화 비트수가 총분할율과 실제로 비례하며, 상기 고정 비트 양자화 단계에서, 상기 밴드중에 할당된 다수의 고정 패턴 양자화 비트가 분할율과 실제로 비례하는 압축 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 고정 비트 할당 단계에서, 고정 패턴 양자화 비트는 선정된 고정 비트 할당 패턴에 따라 상기 밴드 사이에 할당되며, 상기 방법은, 복수의 고정 비트 할당 패턴을 제공하는 단계 및, 상기 디지털 입력 신호와 상기 분할율에 응답하여 선정하고, 고정 비트 할당 패턴중 하나의 패턴을 이 선정된 고정 비트 할당 패턴으로서 고정 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 포함하며; 상기 고정 패턴 양자화 비트의 수를 할당하는 고정 비트 할당 패턴은 상기 분할율의 다른값에 일치하는 압축 방법.
  38. 제20항에 있어서, 상기 디지털 입력 신호로부터 복수의 스펙트럼 계수를 유도하는 단계를 포함하며; 상기 디지털 입력 신호를 복수의 주파수 범위로 분할하고 각 주파수 범위에 주파수 범위 신호를 제공하는 단계, 주파수 범위 신호를 제때에 블럭으로 분할하는 단계 및, 상기 복수의 스펙트럼 계수를 제공하기 위해 상기 주파수 범위 신호의 블럭을 전송하는 단계를 포함하는 압축 방법.
  39. 데이터 압축방법을 사용하여, 디지털 입력 신호로부터 유도한 압축 디지털 신호를 저장하는 매체에 있어서, 상기 데이터 압축 방법은, 복수의 스펙트럼 계수를 상기 디지털 입력 신호에서 유도하고, 상기 스펙트럼 계수를 밴드 크기와 밴드 주파수를 갖는 밴드으로 그룹화하는 단계, 각 스펙트럼 게수를 양자화하기 위한 신호 의존 양자화 비트수를 각 밴드에 할당하도록 상기 밴드 크기에 따라 결정되고 밴드 주파수에 따라 가중되는 신호 의존 양자화 비트수를 상기 밴드에 적응적으로 할당하는 단계, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트를 포함한 다수의 양자화 비트를 사용하여 각 밴드에서 각 스펙트럼 계수를 양자화시키는 단계 및, 압축 디지털 신호에 양자화 스펙트럼 계수를 포함하는 단계를 포함하는 매체.
  40. 제39항에 있어서, 상기 압축 방법의 할당 단계에서, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 상기 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 밴드 주파수에 따라 가중되는 매체.
  41. 제39항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법은, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내의 스펙트럼 계수에 응답하여 밴드 크기를 결정하는 단계 및, 각각의 밴드에 대해 가중된 밴드 크기를 제공하기 위해 밴드 주파수에 따라 밴드 크기를 가중하는 단계를 포함하며; 상기 할당 단계에서, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 상기 신호 의존 양자화 비트수가 상기 밴드에 대해 가중된 밴드 크기에 응답하여 각각의 밴드에 할당되는 매체.
  42. 제39항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법의 상기 할당 단계에서, 각각의 밴드에 대한 밴드 크기가 상기 밴드의 디지털 입력 신호 및 주파수에 따른 가중 계수에 의해 가중되는 매체.
  43. 제39항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법에서, 각 밴드에 대한 상기 밴드의 크기는 선정된 주파수 의존 가중 패턴에 따라 밴드 주파수에 의존하여 상기 할당 단계에서 단계에 가중되며, 상기 방법은, 다수의 주파수 의존 가중 패턴을 제공하는 단계 및, 기억된 주파수 의존 가중 패턴중의 하나의 패턴을 상기 디지털 입력 신호에 응답하여 선정하고, 선정된 주파수 의존 가중 패턴으로서 적응 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 부가로 포함하는 매체.
  44. 제39항에 있어서, 상기 압축 방법은 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 한정하는 고정 비트 할당 패턴에 따라, 밴드중에서 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 할당하는 단계를 포함하며; 상기 양자화 단계에서, 각 밴드에서 각 스펙트럼 계수는 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 신호 의존 양자화 비트수와 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 고정 패턴 양자화 비트수를 합한 수와 일치하는 수의 양자화 비트를 사용하여 양자화 되는 매체.
  45. 제44항에 있어서, 상기 데이타 압축 할당 단계에서, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 다수의 신호 의존 양자화 비트가 증가되도록 가중되는 매체.
  46. 제44항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법은, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내 스펙트럼 계수에 응답하여 밴드 크기를 결정하는 단계와, 각각의 밴드에 대해 가중된 밴드 크기를 제공하기 위해 밴드 주파수에 따라 밴드 크기를 가중되는 단계를 부가로 포함하며; 상기 할당 단계에서, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 다수의 신호 의존 양자화 비트가 밴드에 가중된 밴드 크기에 응답하여 각 밴드에 할당되는 매체.
  47. 제44항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법의 할당 단계에서, 각 밴드에 대한 밴드 크기가 상기 밴드의 주파수 및 디지털 입력 신호에 따른 가중 계수에 의해 가중되는 매체.
  48. 제44항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법에서, 상기 밴드 크기는 선정된 주파수 의존 부가 패턴에 따라 밴드 주파수에 의존하여 상기 할당 단계에서 가중되며, 상기 방법은 복수의 주파수 의존 가중 패턴을 제공하고 상기 디지털 입력 신호에 응답하여 선정하는 단계 및, 이 선정된 주파수 의존 가중 패턴으로서 주파수 의존 가중 패턴중 하나의 패턴을 적응적인 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 포함하는 매체.
  49. 제44항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법에서, 고정 패턴 양자화 비트는 선정된 고정 비트 할당 패턴에 따라 상기 고정 비트 할당 단계에서 상기 밴드 사이에 할당되며, 상기 방법은, 복수의 고정 비트 할당 패턴을 제공하는 단계 및, 상기 디지털 입력 신호에 응답하여 기억된 고정 비트 할당 패턴중 하나의 패턴을 선정하고, 이 선정된 고정 비트 할당 패턴으로서 상기 고정 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 부가로 포함하는 매체.
  50. 제44항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법은 스펙트럼 계수의 총수를 양자화하기 위해 모든 이용가능한 양자화 비트를 사용하고 평활도를 갖는 스펙트럼을 구비한 디지털 입력 신호를 압축하며, 상기 방법은, 상기 디지털 입력 신호의 스펙트럼 평활도에 응답하여 고정 패턴 양자화 비트수와 신호 의존 양자화 비트수 사이의 이용가능한 양자화 비트총수의 분할을 결정하는 단계, 이 결정된 분할에 응답하여 고정 패턴 양자화 비트수와 이용가능한 총비트수 사이에 분할율 및 총분할율을 제공하는 단계, 각 밴드에 대한 신호 의존 양자화 비트수를 총분할율에 따라 조정하는 단계 및, 각 밴드에 대한 고정 패턴 양자화 비트수를 상기 분할율에 따라 조정하는 단계를 부가로 포함하며; 상기 양자화 단계에서, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수는 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 신호 의존 양자화 비트의 조정수와 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 고정 패턴 양자화 비트의 조정수의 합과 동일한 양자화 비트수를 사용하여 양자화되는 매체.
  51. 제39항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법에서, 상기 디지털 입력 신호로부터 복수의 스펙트럼 계수를 유도하는 단계는, 상기 디지털 입력 신호를 복수의 주파수 범위로 분할하고 각 주파수 범위에 주파수 범위 신호를 제공하는 단계, 상기 주파수 범위 신호를 제때에 블럭으로 분할하는 단계 및, 상기 복수의 스펙트럼 계수를 제공하도록 상기 주파수 범위 신호의 블럭을 전송하는 단계를 포함하는 매체.
  52. 제39항에 있어서, 상기 매체는 광 디스크, 반도체 메모리 및 자기 테이프를 포함하는 그룹에서 선정되는 매체.
  53. 데이터 압축 방법을 사용하여 디지털 입력 신호로부터 유도된 압축 디지털 신호를 확장하는 익스팬더에 있어서, 상기 방법은, 복수의 스펙트럼 계수를 상기 디지털 입력 신호에서 유도하고, 상기 스펙트럼 계수를 밴드 크기와 밴드 주파수를 갖는 밴드로 분류하는 단계, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키는 신호 의존 양자화 비트수를 각 밴드에 할당하기 위해 상기 밴드 크기에 따라 결정되고 밴드 주파수에 따라 가중되는 신호 의존 양자화 비트의 수를 상기 밴드에 적응적으로 할당하는 단계, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 신호 의존 양자화 비트수를 포함한 다수의 양자화 비트를 사용하여 각 밴드에서 각 스펙트럼 계수를 양자화시키는 단계 및, 각 밴드에 대해 양자화 비트수를 표시하는 양자화 스펙트럼 계수 및 데이타를 압축 디지털 신호에 포함하며; 상기 익스팬더는, 각 밴드에 대해 상기 양자화 비트수를 표시하는 양자화 스펙트럼 계수 및 데이타를 압축 디지털 신호로부터 분리하는 수단, 각 밴드에 대해 상기 양자화 비트수를 나타내는 데이타에 응답하여 양자화 스펙트럼 계수를 비양자화 하는 수단 및, 상기 비양자화 스펙트럼 계수로부터 출력 신호를 유도하는 수단을 포함하는 익스팬더.
  54. 제53항에 있어서, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 상기 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 밴드 주파수에 따라 가중되는 익스팬더.
  55. 제53항에 있어서, 상기 데이타 압축은, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내의 스펙트럼 계수에 응답하여 밴드 크기를 결정하는 단계 및, 각각의 밴드에 대해 가중된 밴드 크기를 제공하기 위해 상기 밴드 주파수에 따라 밴드 크기를 가중하는 단계를 포함하며; 상기 할당 단계에서, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 다수의 신호 의존 양자화 비트가 밴드에 가중된 밴드 크기에 응답하여 각각의 밴드에 할당되는 익스팬더.
  56. 제53항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법의 할당 단계에서, 각각의 밴드에 대한 밴드 크기가 밴드의 디지털 입력 신호 및 주파수에 따른 가중 계수에 의해 가중되는 익스팬더.
  57. 제53항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법의 할당 단계에서, 각 밴드에 대한 밴드의 크기는 선정된 주파수 의존 가중 패턴에 따라 밴드 주파수에 의존하여 가중되며, 상기 방법은, 다수의 주파수 의존 가중 패턴을 제공하는 단계, 기억된 주파수 의존 가중 패턴중의 하나의 패턴을 디지털 입력 신호에 응답하여 선정하고, 선정된 주파수 의존 가중 패턴으로서 적응 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 부가로 포함하는 익스팬더.
  58. 제53항에 있어서, 상기 압축 방법은, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 한정하는 고정 비트 할당 패턴에 따라, 상기 밴드중에서 다수의 고정 패턴 양자화 비트를 할당하는 단계를 포함하며; 상기 양자화 단계에서, 각 밴드의 각 스펙트럼 계수는 상기 밴드내의 각 스팩트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 신호 의존 양자화 비트수와 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 할당된 고정 패턴 양자화 비트수를 합한 수와 일치하는 수의 양자화 비트를 사용하여 양자화 되는 익스팬더.
  59. 제58항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법의 할당 단계에서, 상기 밴드 크기는 주어진 밴드 크기에 대해 저주파수 밴드에 할당된 상기 신호 의존 양자화 비트수가 증가되도록 가중되는 익스팬더.
  60. 제58항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법은, 각각의 밴드에 대해 상기 밴드내의 스펙트럼 계수에 응답하여 밴드 크기를 결정하는 단계 및, 각각의 밴드에 대해 가중된 밴드 크기를 제공하기 위해 밴드 주파수에 따라 밴드 크기를 가중하는 단계를 부가로 포함하며; 상기 할당 단계에서, 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화시키기 위해 상기 신호 의존 양자화 비트수가 밴드에 가중된 밴드 크기에 응답하여 각 밴드에 할당되는 익스팬더.
  61. 제58항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법의 할당 단계에서, 각 밴드에 대한 밴드 크기가 상기 밴드의 주파수 및 디지털 입력 신호에 따라 가중 계수에 의해 가중되는 익스팬더.
  62. 제58항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법에서, 상기 밴드 크기는 선정된 주파수 의존 가중 패턴에 따라 밴드 주파수에 의존하여 할당 단계에서 가중되며, 상기 방법은 복수의 주파수 의존 가중 패턴을 제공하고 상기 디지털 입력 신호에 응답하여 선정하는 단계 및 이 선정된 주파수 의존 가중 패턴으로서 주파수 의존 가중 패턴중 하나의 패턴을 적응적인 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 포함하는 익스팬더.
  63. 제58항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법의 고정 비트 할당 단계에서 고정 패턴 양자화 비트는 선정된 고정 비트 할당 패턴에 따라 상기 밴드 사이에 할당되며, 상기 방법은, 복수의 고정 비트 할당 패턴을 제공하는 단계 및, 상기 디지털 입력 신호에 응답하여 기억된 고정 비트 할당 패턴중 하나의 패턴을 선정하고, 이 선정된 고정 비트 할당 패턴으로서 상기 고정 비트 할당 수단에 제공하는 단계를 부가로 포함하는 익스팬더.
  64. 제58항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법에서, 모든 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 이용가능한 양자화 비트의 총수를 사용하고 평활도를 갖는 스펙트럼을 구비한 디지털 입력 신호를 압축하며, 상기 방법은, 상기 디지털 입력 신호의 스펙트럼 평활도에 응답하여 고정 패턴 양자화 비트수와 신호 의존 양자화 비트수 사이의 이용가능한 양자화 비트 총수의 분할을 결정하는 단계, 이 결정된 분할에 응답하여 고정 패턴 양자화 비트수와 이용가능한 비트수 사이에 분할율 및 총분할율을 제공하는 단계, 이 총분할율에 응답하여 각 밴드에 대한 신호 의존 양자화 비트수를 조정하는 단계 및, 상기 분할율에 응답하여 각 밴드에 대한 고정 패턴 양자화 비트수를 조정하는 단계를 부가로 포함하며; 상기 양자화 단계에서, 밴드내의 각 스펙트럼 계수는 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 신호 의존 양자화 비트의 조정수와 상기 밴드내의 각 스펙트럼 계수를 양자화하기 위해 할당된 고정 패턴 양자화 비트의 조정수의 합과 동일한 양자화 비트수를 사용하여 양자화되는 익스팬더.
  65. 제53항에 있어서, 상기 데이타 압축 방법에서, 상기 디지털 입력 신호로부터 복수의 스펙트럼 계수를 유도하는 단계는, 상기 디지털 입력 신호를 복수의 주파수 범위로 분할하고 각 주파수 범위에 주파수 범위 신호를 제공하는 단계, 주파수 범위 신호를 제때에 블럭으로 분할하는 단계 및, 상기 복수의 스펙트럼 계수를 제공하도록 상기 주파수 범위 신호의 블럭을 전송하는 단계를 포함하는 익스팬더.
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