KR100352351B1 - 정보부호화방법및장치와정보복호화방법및장치 - Google Patents

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Abstract

〈목 적〉부호화나 복호화시 처리량을 감소시키고, 구성의 간략화나 비용 절감을 도모한다.
〈구 성〉입력 파형 신호를 주파수 성분 분해 회로에서 분해하여, 정규화 및 양자화 회로, 부호열 생성 회로에서 부호화하는 경우에, 처리 대역 제한 회로에 의해 일부의 대역, 예컨대 저역측 대역만을 처리하여 제한함으로써 처리량을 감소시킨다. 복호화의 경우도 마찬가지로, 부호열 복호 처리, 역양자화, 역정규화 처리, 파형 신호 합성 처리 등을 필요한 대역에 한해서만 행한다.

Description

정보 부호화 방법 및 장치와 정보 복호화 방법 및 장치
기술분야
본 발명은, 이른바 고능률 부호화/복호화를 이용한 정보 부호화 방법 및 장치와 정보 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 입력 신호에 대하여 대역을 2 분할하는 이른바 QMF(Quadrature Mirror Filter) 및 이에 의해 2 분할된 영역을 합성하는 IQMF(Inverse QMF)의 디지털 필터의 연산과, 이른바 MDCT 및 이에 의해 변환된 신호를 합성하는 MDCT의 처리에 관한 것이다.
배경 기술
종래부터, 오디오 또는 음성 등의 신호의 고능률 부호화의 수법으로는 여러가지가 있지만, 예컨대 시간 축의 신호를 소정 시간 단위로 블록화하고, 이 블록마다의 시간 축의 신호를 주파수 축 상의 신호로 변환(스펙트럼 변환)하여 복수의 주파수 대역으로 분할하고, 각각의 대역마다 부호화하는 블록화 주파수 대역 분할 방식인 이른바 변환 부호화나, 시간 축 상의 오디오 신호 등을 블록화하지 않고, 복수의 주파수 대역으로 분할하여 부호화하는 비블록화 주파수 대역 분할 방식인 이른바 대역 분할 부호화(서브 밴드 코딩 : SBC) 등을 들 수 있다. 또한, 상술한 대역 분할 부호화와 변환 부호화를 조합한 고능률 부호화의 수법도 고려되고 있으며, 이 경우에는, 예를 들면, 상기 대역 분할 부호화로 대역 분할을 행한 후, 각각의대역마디의 신호를 주파수 축 상의 신호로 스펙트럼 변환하고, 이 스펙트럼 변환된 신호를 각각의 대역마다 부호화한다.
여기서, 상술한 대역 분할 부호화에 사용되는 대역 분할용 필터로는, 예를 들면 QMF 등의 필터가 있고, 이 QMF 필터는, 문헌「서브밴드 음성의 디지털 부호화」 ('Digltal coding of speech in subbands', R.E.Crochiere, Bell Syst. Tech. J., Vol.55, No.8, 1976)에 기술되어 있다.
또한, 문헌「폴리페이즈 쿼드러춰 필터-새로운 서브밴드 부호화 기술」('PolyPhasc Quadrature filters-A new subband coding technique', Joseph H. Rothweiler ICASSP 83, BOSTON)에는, 동일 대역폭의 필터 분할 수법이 기술되어 있다.
상기 QMF의 구체적인 계산 알고리즘으로는 예를 들면 다음과 같은 것이 있다.
탭 수가 L인 QMF의 계수를 h(0), h(1)‥‥‥ h(L-1)로 할 때, QMF의 성질로부터 L/2 ≤j〈 L인 j에 대해서는 h(j)=h(L-j-1)가 성립된다, 여기서, 입력 신호 x(n)에 대해 QMF를 실시한 저역의 샘플을 Z1(n)로 하고, 고역의 샘플을 Z2(n)로 한다. n이 우수인 경우에는 식(1)을, 기수인 경우에는 식(2)을 구하면, Z1(n) 및 Z2(n)는 각각 식(3), 식(4)으로서 표현된다:
z1(n), z2(n)은 각각 대역이 절반으로 제한되어 있으므로, 기수 번째의 샘플은 솎아낼 수 있어 계산할 필요가 없다.
또한, QMF의 역 필터인 IQMF(Inverse QMF)의 경우에는, 저역의 입력 신호를 y1(m), 고역의 입력 신호를 y2(m)로 할 때, 이들의 대역을 합성한 출력 s(n)(n=2m 및 n=2m+1)는 n=2m일 때는 식(5) 및 식(6)으로, 또한 n=2n+l일 때는 식(7) 및 식(8)로 표현된다.
또한, 상술한 스펙트럼 변환으로는, 예를 들면, 입력 오디오 신호를 소정 단위 시간(프레임)으로 블록화하고, 블록마다 이산 푸리에(Fourier) 변환(DFT), 이산코사인 변환(DCT), 변경(modified) 이산 코사인 변환(MDCT) 등을 행하여 시간 축을 주파수 축으로 변환하도록 된 스펙트럼 변환이 있다. 또한, 상기 MDCT에 대해서는, 문헌「시간 영역 에이리어싱 제거를 기초로 하는 필터 뱅크 설계를 이용한 서브 밴드/변환 부호화」 ('Subband/Transform Coding Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation,' J.P.Princen, A.B.Bradley, Univ. of Surrey Royal Melbourne Inst. of Tech. ICASSP 1987)에 기술되어 있다.
이와 같이 필터나 스펙트럼 변환에 의해 대역마다 분할된 신호를 양자화함으로써 양자화 잡음이 발생하는 대역을 제어할 수 있고, 이른바 마스킹(masking) 효과 등의 성질을 이용하여 청각적으로 보다 고능률의 부호화를 행할 수 있다. 또한, 여기서 양자화를 행하기 전에, 각각의 대역마다, 예를 들면 그 대역에 있어서 신호 성분의 절대치의 최대값으로 정규화를 행하도록 하면, 고능률의 부호화를 행할 수 있다.
여기서, 주파수 대역 분할된 각각의 주파수 성분을 양자화하는 경우의 주파수 분할폭으로는, 예를 들면 인간의 청각 특성을 고려한 대역폭을 이용하는 것이 많다. 즉, 일반적으로 고역일수록 대역폭이 넓어지도록 임계 대역(critical band) 이라고. 칭하고 있는 대역폭에서, 오디오 신호를 복수(예를 들면, 25 밴드(band))의 대역으로 분할할 수 있다. 또한, 이때의 각각의 대역마다 데이터를 양자화할 때에는, 각각의 대역마다 소정의 비트 배분 또는 각각의 대역마다 적응적 비트 할당(bit allocation)을 행하고 양자화를 행한다, 예를 들면, 상기 MDCT 처리되어 얻어진 계수 데이터를 상기 비트 할당에 의해 양자화할 때에는, 상기 각각의 블록마다의 MDCT 처리에 의해 얻어지는 각각의 대역마다의 MDCT 계수 데이터에 대해, 적응적 할당 비트 수로 양자화가 행해진다. 비트 할당 수법으로는 다음의 2 가지 수법이 알려지고 있다.
예를 들면, 문헌「음성 신호의 적응 변환 부호화('Adaptive Transform Coding of Speech Signals', R. Zelinski, P. Noll, IEEE Transactions of Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol. ASSP-25, No.4, August 1977)」에서는, 각각의 대역마다의 신호의 크기를 기초로 비트 할당을 행하고 있다. 이 방식에서는, 양자화 잡음 스펙트럼이 평탄하게 되고, 잡음 에너지 양이 최소로 되지만, 청감각적으로는 마스킹 효과가 이용되고 있지 않기 때문에 실제의 잡음감은 최적이 아니다.
또한, 예를 들면, 문헌 「임계 대역 부호화기-청각 시스템의 지각 요건의 디지털 부호화('The critical band coder-digital encoding of the perceptual requirements of the auditory system', M.A.Kransner MIT, ICASSP 1980)」에서는, 청각 마스킹을 이용하는 것으로 각각의 대역마다에 필요한 신호 대 잡음비를 얻어 고정적인 비트 할당을 행하는 수법이 기술되어 있다. 그러나, 이 수법에서는 사인파 입력으로 신호 대 잡음 특성을 측정한 경우에도, 비트 할당이 고정적이므로 특성값이 그만큼 양호한 값이 되지 않는다.
이 문제를 해결하기 위하여, 비트 할당에 사용될 수 있는 모든 비트가 각각의 소블록마다 미리 전해진 고정 비트 할당 패턴분과, 각각의 블록의 신호의 크기에 의존하는 비트 배분을 행하는 분(分)으로 분할 사용되고, 이 분할비를 입력 신호에 관계하는 신호에 의존시켜, 신호의 스펙트럼이 순조롭도록 고정 비트 할당 패턴분으로의 분할 비율을 크게 하는 고능률 부호화 방법이나 장치가 제안되어 있다.
이 방법에 의하면, 사인파 입력과 같이, 특정의 스펙트럼 성분에 에너지가 집중하는 경우에는, 그 스펙트럼 성분을 포함하는 블록에 많은 비트를 할당함으로써 전체 신호 대 잡음 특성을 현저하게 개선할 수 있다. 일반적으로, 급격한 스펙트럼 성분을 가진 신호에 대해 인간의 청각은 매우 민감하므로, 이러한 방법을 이용하여 신호 대 잡음 특성을 개선하는 것은 간단히 측정상의 수치를 향상시킬 뿐 아니라, 청감상의 음질을 개선하는데 유효하다.
비트 할당 방법으로는, 그 외에도 수많은 방법이 제안되어 있으며, 또한 청각에 관한 모델이 정치화(精緻化)되어, 부호화 장치의 능력이 개선되면 청각적으로 볼 때 보다 고능률의 부호화가 가능하게 된다.
그러나, 이들 부호화 및 복호화 장치를 실현하기 위해서는, 신호의 샘플값을 그대로 기록이나 전송하는 경우에 비해 큰 하드웨어가 필요하게 된다. 특히, 취급하는 신호가 고역 성분을 포함하고 넓은 대역에 미치고 있는 경우에는 취급해야 할 스펙트럼 성분수가 많아져 샘플링 주파수도 높아지므로, 필요한 버퍼 용량 및 시간당의 연산 처리량은 많아진다.
한편, 이들 부호화 장치 및 복호화 장치는 반도체로 구성된 회로에 의해 실현되는 것이 일반적이지만, 반도체의 집적도 및 가격은 급격하게 떨어지고, 더불어 음질 요구 수준은 높아지고 있다. 예를 들면, 사람의 음성을 부호화하여 효율적으로 기록하는 경우, 초기에는 그 내용만을 알면 된다는 요구 수준이었지만, 기술 수준이 높아짐에 따라 보다 충실한 임장감(臨場感)을 요구하고 있다, 물론, 기술 수준이 향상됨에 따라 취급되는 신호의 대역폭을 넓히는 등의 규격 수준을 높이는 방법도 고려되고 있지만, 이와 같이 규격을 변경하면 기록되어 있는 신호와 복호화 장치 사이에 호환성이 없어진다. 특히, 오래된 규격에 기초하여 구성된 복호화 장치에서는 규격에 의해 부호화된 신호를 재생할 수 없게 되는 문제가 생긴다.
본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 요구되는 재생 신호의 품질에 따라 처리를 간략화할 수 있고, 보다 소규모로 저가격 및 고속 연산을 가능하게 하는 하드웨어를 실현할 수 있는 정보 부호화 방법 및 장치와, 정보 복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
본 발명에 따른 정보 부호화 방법은, 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해 가능한 파형 신호를 부호화하는 정보 부호화 방법에 있어서, 상기 파형 신호를, 상기 소정의 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해하고, 이 분해에 의해 얻어지는 주파수 성분을 부호화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 정보 부호화 방법은, 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해 가능한 파형 신호를 상기 소정의 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해하고, 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화함으로써 생성되는 부호화 신호를 복호화하는 정보 복호화 방법에 있어서, 상기 부호화 신호를 복호화하여 복호화된 주파수 성분을 생성하고, 상기 생략된 일부의 대역을 특정하고, 이 특정된 대역에 관한 합성 처리를 생략하여, 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하여 파형 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 정보 복호화 방법은, 파형 신호를 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해하고, 이 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화함으로써 생성된 부호화 신호를 복호화하는 정보 복호화 방법에 있어서, 상기 부호화 신호로부터 일부의 부호화 신호만을 선택하고, 상기 선택된 부호화 신호를 복호화하여 복호화된 주파수 성분을 생성하며, 상기 복호화된 주파수 성분을 이용하여 파형 신호를 합성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 정보 부호화 장치는, 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해 가능한 파형 신호를 부호화하는 정보 부호화 장치에 있어서, 상기 파형 신호를 상기 소정의 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해하는 분해 수단과; 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화하는 부호화 수단을 가진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 정보 복호화 장치는, 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해 가능한 파형 신호를 상기 소정의 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해하고, 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화함으로써 생성된 부호화 신호를 복호화하는 정보 복호화 장치에 있어서, 상기 부호화 신호를 복호화하여 복호화된 주파수 성분을 생성하는 복호화 수단과; 상기 생략된 일부의 대역을 특정하는 특정 수단과; 상기 특정된 대역에 관한 합성 처리를 생략하고, 상기 복호화된 주파수 성분을 합성해서 파형 신호를 생성하는 합성 수단을 가진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 정보 복호화 장치는, 파형 신호를 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해하고, 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화함으로써 생성되는 부호화 신호를 복호화하는 정보 복호화 장치에 있어서, 상기 부호화 신호로부터 일부 부호화 신호만을 선택하는 선택 수단과; 상기 선택된 부호화 신호를 복호화하여 복호화된 주파수 성분을 생성하는 복호화 수단과; 상기 복호화된 주파수성분을 이용하여 파형 신호를 합성하는 합성 수단을 가진 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 정보 부호화 방법 및 장치에 의하면, 부호화 또는 복호화를 위한 실제의 변환 처리를 필요한 대역에만 행함으로써 처리가 간이화되고, 저렴한 비용으로, 또한 고속으로 부호화나 복호화를 행한다. 또한, 기록된 동일 부호로부터 복호화 수단이 그 능력에 따라 대역의 신호를 재생할 수 있고, 목적에 따라 그에 대응하는 규모 및 가격의 복호화 수단을 구성하는 것을 가능하게 하며, 기록하는 신호의 대역을 보급되고 있는 복호화 수단의 능력에 맞게 호환성을 유지하면서 확대해 갈 수 있다.
도면의 간단한 설명
제 1 도는 본 발명의 실시예의 설명에 도움이 되는 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
제 2 도는 본 발명의 실시예가 적용된 부호화 장치의 개략 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
제 3 도는 본 발명의 실시예가 적용된 복호화 장치의 개략 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
제 4 도는 제 2 도의 부호화 장치에 사용된 주파수 성분 분해 회로의 개략구성을 나타낸 블록 회로도이다.
제 5 도는 제 3 도의 복호화 장치에 사용된 파형 신호 합성 회로의 개략 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
제 6 도는 대역 분해 필터 회로의 구성의 일예를 나타낸 블록 회로도이다.
제 7 도는 대역 합성 필터 회로의 구성의 일예를 나타낸 블록 회로도이다.
제 8 도는 본 발명의 실시예의 부호화 장치의 개략 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
제 9 도는 본 발명의 실시예의 복호화 장치의 개략 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
제 10 도는 본 발명의 다른 실시예의 복호화 장치의 개략 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
제 11 도는 본 발명의 실시예의 부호화 장치에 사용된 주파수 성분 분해 회로의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.
제 12 도는 본 발명의 실시예에 사용된 대역 분해 필터 회로의 구성의 일예를 나타낸 블록 회로도이다.
제 13 도는 본 발명의 실시예의 복호화 장치에 사용된 파형 신호 합성 회로의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.
제 14 도는 본 발명의 실시예에 사용될 대역 합성 필터 회로의 구성의 일예를 나타낸 블록 회로도이다.
제 15 도는 본 발명의 실시예에 의한 부호열(列)의 일예를 나타낸 도면이다.
제 16 도는 본 발명의 실시예에 의한 부호열의 다른 예를 나타낸 도면이다.
제 17 도는 본 발명의 실시예의 부호화 방법의 처리 순서의 일부의 예를 개략적으로 나타낸 플로우차트이다.
제 18 도는 본 발명의 실시예의 복호화 방법의 처리 순서의 일부의 예를 개략적으로 나타낸 플로우차트이다.
제 19 도는 본 발명의 다른 실시예의 복호화 방법 처리 순서의 일부의 예를 개략적으로 나타낸 플로우차트이다.
제 20 도는 본 발명 실시예의 QMF 필터의 연산 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
제 21 도는 본 발명 실시예의 QMF 필터의 연산 방법을 이용한 부호화 장치의 블록 회로도이다.
제 22 도는 본 발명 실시예의 IQMF 필터의 연산 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
제 23 도는 본 발명 실시예의 IQMF 필터의 연산 방법을 이용한 복호화 장치의 블록 회로도이다.
발명을 실시하기 위한 최량(最良)의 형태
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
제 1 도는 본 발명의 정보 부호화 방법이 적용된 부호화 방법의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이 제 1 도에서 나타낸 실시예에서, 입력 신호는, 변경(modified) 이산 코사인 변환, 이른바 MDCT 등의 스펙트럼 변환에 의해 얻어지는 스펙트럼 성분으로 분해된다. 각각의 스펙트럼 성분, 즉, 각각의 스펙트럼 계수는 소정의 밴드(이 도면의 예에서는, b1에서 b9까지의 9개 밴드)마다 합쳐져, 정규화 처리가 실시된다. 여기서, 정규화 처리란, 각각의 밴드에서 스펙트럼 계수의 최대 절대치에 의해 결정되는 정규화 계수에 의해 각각의 스펙트럼 계수를 나누는 것을 말한다.
다음에, 각각의 밴드마다 정규화된 스펙트럼 계수는 부여된 비트 수로 재양자화된다. 이 비트 수의 부여 방법은 입력 신호에 관계없이 일정해도 되고, 마스킹 등을 고려하여, 입력 신호에 의존하여 구해지는 것으로 해도 된다. 본 실시예의 부호화 장치에서는, 이와 같이 정규화 처리를 행함으로써 레벨이 낮은 스펙트럼 계수만으로 된 밴드 내의 스펙트럼 계수를 적은 비트 수로 효율 좋게 재양자화하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예의 부호화 장치에서는, 재양자화를 위한 비트 수를 줄임으로써 신호를 압축할 수 있다.
제 2 도는, 본 발명의 정보 부호화 방법이 적용되는 부호화 장치의 개략 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
부호화 장치의 입력 단자(100)를 통해 입력되는 오디오 신호는, 주파수 성분 분해 회로(101)에 의해 주파수 성분(스펙트럼 성분)으로 분해된다. 이 주파수 성분은 정규화 및 양자화 회로(102)에 의해 일정한 대역마다 정규화 및 재양자화가 행해지고, 그후, 부호열 생성 회로(103)에 의해 양자화 정도(精度) 정보, 정규화 계수 정보, 정규화 및 양자화된 주파수 성분 정보가 부호열로 변환되어, 출력단자(104)로부터 인출된다.
한편, 제 3 도는, 상기 제 2 도의 부호화 장치에 대응하는, 본 발명의 정보 복호화 방법이 적용된 복호화 장치의 개략 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
입력 단자(200)에 입력된 부호열은, 상기 제 2 도의 출력 단자(104)로부터의 출력에 대응하는 것으로, 부호열 복호 회로(201)에 의해 양자화 정도 정보, 정규화 계수 정보, 정규화 및 양자화된 주파수 성분 정보로 분리되어, 역 양자화 및 역정규화 회로(202)로 전송되며, 여기서 주파수 성분이 생성된다. 생성된 주파수 성분은, 파형 신호 합성 회로(203)에 전송되어, 시간 축 상의 신호(이하, 파형 신호라고 함)로 변환되고 출력 단자(204)로부터 출력된다.
여기서, 주파수 성분 분해 회로(101)에서 입력 신호를 상기 주파수 성분으로 분해하는 방법으로는, 상술한 DFT, DCT, MDCT 등의 스펙트럼 변환을 이용해도 되고, 대역 분할 필터를 이용해도 된다. 또한, 제 4 도에 나타낸 바와 같이, 대역 분할 필터와 상술한 스펙트럼 변환을 조합한 것이어도 된다.
이 제 4 도의 예에서는, 입력 단자(300)로부터 입력되는 파형 신호는 대역 분할 필터 회로(301)에 의해 4 개의 대역으로 분할된다. 자각의 단자(331, 332, 333, 334)에는, 이 순서로 낮은 주파수로부터의 대역 신호가 얻어진다. 이들 신호는 단자(300)의 입력 파형 신호의 1/4의 대역폭으로 되어 있고, 각각의 샘플링 레이트는, 상기 입력 파형 신호의 1/4로 되어 있다. 따라서, 이들 신호를 스펙트럼 변환하는 스펙트럼 변환 회로(311, 312, 313, 314)는 실제로는 입력 신호를 직접 스펙트럼 변환하는 경우의 1/4의 변환 길이로 동일한 주파수 분해능을 얻을 수 있다. 각각의 스펙트럼 변환 회로(311, 312, 313, 314)로부터의 주파수 성분은 각각의 출력 단자(321, 323, 323, 324)를 통해 인출된다.
제 5 도는, 제 2 도의 주파수 성분 분해 회로(101)를 제 4 도의 구성으로 한 경우에 대응하는 제 3 도의 파형 신호 합성 회로(203)의 구성예를 나타낸 것이다. 그 파현 신호 합성 회로의 각각의 입력 단자(401, 402, 403, 404)로의 입력은, 각각 제 4 도의 출력 단자(321, 322, 323, 324)로부터의 출력에 대응하고 있다.
여기서, 각각의 역 스펙트럼 변환 회로(411, 412, 413, 414)로부터 각각의 출력 단자(441, 442, 443, 444)를 통해 출력되는 각각의 대역의 신호의 샘플링 레이트는 상기 제 4 도의 각각의 단자(331, 332, 333, 334)로부터 출력되는 각각의 대역의 신호와 대응한다. 이들 각각의 단자(441, 442, 443, 444)를 통해 출력되는 각각의 대역의 신호를 대역 합성 필터(421)에서 합성함으로써, 파형 신호를 재생할 수 있고, 합성된 파형 신호는 출력 단자(431)로부터 인출된다.
제 6 도 및 제 7 도는 각각, 제 4 도의 대역 분할 필터 회로(301) 및 제 5 도의 대역 합성 필터 회로(421)의 구성예를 나타낸 것이다.
즉, 제 4 도의 대역 분할 필터 회로(301)는, 제 6 도에 도시된 바와 같이, 단자(500)로부터의 입력 신호를 고역 신호 및 저역 신호로 2 분할하는 QMF 회로(501)와, 이 QMF 회로(501)의 출력을 또한 2 분할하는 QMF 회로(511, 512)로 구성되고, 각각의 단자(521, 522, 523, 524)로부터, 이 순서로 낮은 주파수로부터의 대역의 신호가 얻어진다. 또한, 제 5 도의 대역 합성 필터 회로(421)는, 제 7 도에 나타낸 바와 같이, QMF 회로(511, 512)에 의해 분할된 2 개의 대역의 신호를각각합성하는 IQMF 회로(611, 612)와, 이들 IQMF 회로(611, 612)의 출력을 합성하는 QMF 회로(621)로 구성된다.
이와 같이, QMF 및 IQMF를 사용하여 대역 분할 필터 회로 및 대역 합성 필터 회로를 구성함으로써, 대역 분할 후에 샘플링 레이트를 낮게 했기 때문에 생기는 애이리이싱(aliasing)의 영향을 제거할 수 있다.
여기서, 상술한 부호화 장치 및 복호화 장치를 사용하여, 음향 신호를 기록및 재생하는 경우에 대해 고려한다. 많은 음향 신호에 있어서, 중요한 신호 성분은 특정 대역, 특히 저역측에 집중되어 있다. 물론, 보다 고역의 신호 성분이 재생됨으로써, 음질이 향상되고, 보다 임장감이 있는 음향 신호가 얻어지지만, 저역측의 신호만이 재생되는 것으로도 스피치 내용을 이해하는 것은 가능하고, 대체적인 음질로 음악을 즐기는 것도 가능하다.
상기 부호화 장치 및 복호화 장치에서는, 원래의 파형 신호의 샘플값을 그대로 기록하는 경우에 비해 많은 처리가 필요하게 되지만, 대체적인 음질이 용이하게 압축 기록 및 신장 재생될 수 있으면 매우 편리하다. 이와 같은 간이한 부호화 장치 및 복호화 장치는 다음과 같은 경우에 특히 유용하다.
제 1 경우는, 상술한 이유를 배경으로 하여, 어떤 응용을 위해 신호 압축을 행하는 단계에서 최종적으로 저역측 신호만이 필요한 것으로 알고 있는 경우이다. 이것은 부호화에 관해 말한다면, 입력되는 신호의 대역이 미리 제한되어 있는 것인 경우, 또는 고역 신호는 무시해도 된다고 하는 지정이 부호화 시에 지시되고 있는 경우이며, 복호화에 관해 말한다면, 입력되는 부호열이 저역측 신호에 대한 정보로부터만 성립되고 있는 경우, 또는 고역 신호는 무시해도 된다고 하는 지정이 복호화 시에 지시되고 있는 경우이다.
제 2 경우는, 복호화 장치의 능력에 따라 복호화 장치가 재생하는 대역을 결정하는 경우이다, 이 경우, 주어진 부호열로부터 복호화 장치 자신이 재생 가능한 대역의 정보를 선택하여, 복호화를 행한다.
이와 같이 하면, 복호화 장치의 종류에 의해 동일 부호열로부터 다른 신호가 재생되게 되지만, 이들은 그 재생 신호의 음질 차이로 되어 나타난다. 이것은, 시간과 함께 복호화 장치의 비용이 내려가는 과정에 있어서, 점차 음질이 향상되는 복호화 장치를 호환성 문제를 야기하지 않고 도입해 갈 수 있음을 의미하고 있다.
이하, 이와 같이 제한된 대역의 음을 부호화 또는 복호화하는 장치를 쉽게 실현하는 본 발명의 방법에 대해 도면을 사용하여 설명을 행한다.
제 8 도는 상기 제 1 경우에 대응하는 부호화 장치의 구성예를 나타내는 블록 회로도이다. 연산 제어 수단으로도 동작하는 처리 대역 제어 회로(704)에는, 단자(706)를 통해 처리 대역 제어 정보가 공급되며, 처리 대역 제어 회로(704)는 이 처리 대역 제어 정보에 기초하여 주파수 성분 분해 회로(701), 정규화 양자화 회로(702), 부호열 생성 회로(703)의 처리 대역을 제어한다. 여기서, 단자(706)를 통해 공급되는 처리 대역 제어 정보는 이 부호화 장치의 조작자가 입력해도 되고, 예를 들면 단자(700)를 통해 입력 신호를 공급하는 대역 제한 필터(도시되지 않음)로부터 부여되도록 해도 된다.
주파수 성분 분해 회로(701)는, 제 2 도의 주파수 성분 분해 회로(101)와 기본적으로는 같은 구성을 가지고 있으나, 처리 대역 제어 회로(704)로부터 주파수 성분 분해 회로(701)에 전송되는 제어 정보에 기초하여 필요한 대역만을 처리한다. 예를 들면, 제 1 도의 b1부터 b6까지의 대역의 신호만을 부호화할 경우, 고역 신호를 처리하는 제 4 도의 스펙트럼 변환 회로(313, 314)는 처리를 행하지 않는다. 또한, 제 4 도의 대역 분할 필터 회로(301)가 제 6 도의 구성을 갖는 경우에는, 제 6 도의 QMF 회로(512)의 처리도 필요가 없으므로 행하지 않는다.
제 8 도의 정규화 및 양자화 회로(702) 및 부호열 생성 회로(703)도 마찬가지로, 처리 대역 제어 회로(704)로부터의 각각의 제어 정보에 기초하여, 필요한 대역에서의 처리만을 행한다. 이와 같이 필요한 대역에서의 처리만을 행함으로써 연산 처리량을 대폭 줄일 수 있으므로, 저렴한 비용으로 고속 처리를 행할 수 있고, 전기적인 회로로 이들 처리를 행할 경우에 회로가 소비하는 전력을 삭감하는 것이 가능하다.
또한, 이 부호화 장치 또는 방법은, 반드시 입력되는 음향 신호 등을 실시간으로 처리하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 파형 신호의 샘플값이 그대로 기록된 파일의 정보를 상술한 방법으로 압축하여 광 자기 디스크 등에 기록할 경우, 그 처리는 조속히 끝날수록 좋고, 본 발명의 방법에서 고속으로 처리하는 것은 큰 의미를 가지고 있다.
또한, 주파수 성분 분해 회로(701)의 구성은 반드시 제 4 도 및 제 6 도와 동일한 구성일 필요는 없고, 처음부터 보다 소규모로, 예를 들면, 제 11 도 및 제 12 도에 나타낸 구성이어도 된다. 제 11 도에 도시된 대역 분할 필터 회로(801)에는, 제 4 도의 대역 분할 필터 회로(301)와 동일한 신호가 입력되나, 대역 분할 필터 회로(801)는 저역측의 신호를 스펙트럼 변환 회로(811, 812)에 보낸다, 스펙트럼 변환 회로(811, 812)는 제 4 도의 스펙트럼 변환 회로(311, 312)와 동일한 처리를 행한다. 여기서, 제 12 도는, 대역 분할 필터 회로(801)의 다른 구성예를 나타낸 것으로, QMF 회로(821)의 출력이 저역측인 것만을 제외하고, QMF 회로(821, 831)는 각각 제 6 도의 QMF 회로(501, 511)와 동일한 처리를 행한다. 또한, 이 경우, 제 8 도의 처리 대역 제어 회로(704)는 특별히 설치하지 않아도 된다.
이와 같이 하여 부호화 처리를 행하여 얻어지는 1 블럭분의 부호열의 예를 제 15 도에 나타낸다. 이 예에서는 먼저, 선두에 양자화 정도 정보 수(nQ), 예를 들면 nQ=6이라는 값이 기록 매체에 기록되며, 다음에 실제로 부호화된 대역까지의 양자화 정도 정보(Q), 정규화 계수 정보(K), 스펙트럼 계수 정보(S)가 기록된다. 부호화열의 기록 방법은 그외에도 여러 가지 방법이 가능하며, 예를 들면, 양자화 정도 정보 수(nQ)를 기록하지 않고, 대역(b7, b8, b9)에 대한 양자화 정도 정보(Q)로서, 더미의 양자화 정도 정보, 예를 들면 양자화의 비트 수가 0이라고 하는 정보를 기록하도록 해도 된다.
다음에, 제 9 도는 상기 제 1 경우에 대응하는 복호화 장치의 구성예를 나타내는 블록 회로도이다. 부호열 복호 회로(711)는, 예를 들면, 제 15 도에 도시된 바와 같은 부호열을 입력 신호로서 수신하고, 정규화 및 양자화된 스펙트럼 계수를 복원하기 위한 정보, 즉 양자화 정도 정보(Q), 정규화 계수 정보(K), 스펙트럼 계수 정보(S)를 역양자화 및 역정규화 회로(712)에 보냄과 동시에, 양자화 정도 정보수(nQ)를 처리 대역 제어 회로(714)에 보낸다. 처리 대역 제어 회로(714)는, 양자화 정도 정보 수(nQ)에 기초하여 복호화에 필요한 처리가 필요한 대역을 계산하고, 역양자화 및 역정규화 회로(712) 및 파형 신호 합성 회로(713)의 처리가 필요한 대역에서의 처리만으로 되도록 제어를 행한다. 이에 따라, 이 복호화 장치에서는, 제 8 도에 도시한 부호화 장치의 경우와 같이, 예를 들면, 제 5 도의 역 스펙트럼 변환 회로(413, 414) 및 제 7 도의 IQMF 회로(612)의 처리를 생략할 수 있고, 연산 처리량을 대폭 줄일 수 있기 때문에 저렴한 비용으로 고속 처리를 행할 수 있다. 또한, 전기적인 회로로 이들 처리를 행할 경우에 회로가 소비하는 전력을 삭감하는 것이 가능하다.
또한, 이 복호화 수단 또는 방법은 반드시 음향 신호 등을 실시간으로 처리하여 출력하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 압축하여 파일로 되어 있는 부호열을 복호화하여, 파형 신호의 샘플값(데이터)을 그대로 광 자기 디스크 등에 기록하는 경우, 그 처리는 조속히 끝날수록 좋고, 본 발명의 방법에서 고속으로 처리하는 것은 큰 의미를 가지고 있다.
다음에, 제 10 도는 상기 제 2 경우에 대응하기 위한 복호화 장치의 구성예를 나타내는 블록 회로도이다. 이 실시예의 복호화 장치는, 예를 들면, 제 16 도에 도시된 바와 같은 부호열을 입력으로서 수신한다.
제 10 도의 파형 신호 합성 회로(724)는 제 13 도에 도시된 구성을 가지고있고, 제 13 도의 대역 합성 필터 회로(851)는 제 14 도에 도시된 구성을 가지고 있다. 여기서, 역 스펙트럼 변환 회로(841, 842)는 각각, 제 5 도의 역 스펙트럼 변환 회로(411, 412)와 동일한 처리를 행하고, IQMF 회로(861)는 제 7 도의 IQMF 회로(611)와 동일한 처리를 행한다. 또한, IQMF 회로(871)는, 단자(642)로부터 입력 신호 대신에 값이 0인 신호를 사용하여, 제 7 도의 IQMF 회로(621)와 동일한 처리를 행한다.
여기서, 제 10 도의 정보 선택 회로(722)는 부호열 복호 회로(721)의 출력으로부터, 이 복호화 장치가 처리할 수 있는 대역의 정보를 선택한다. 즉, 이 복호화 장치가 처리할 수 있는 것은, 제 1 도의 b1로부터 b6까지의 밴드뿐이므로, 정보 선택 회로(722)는, 제 16 도에 있어서 사선을 치지 않은 부분의 정보만을 선택적으로 역양자화 및 역정규화 회로(723)에 보낸다. 역양자화 및 역정규화 회로(723)는 이들 정보에 기초하여 각각의 스펙트럼 계수를 구성하고 파형 신호 합성 회로(724)는 이들 스펙트럼 계수를 변환하여 파형 신호를 합성한다. 이 파형 신호 합성 회로 (724)의 처리량은 전대역의 신호를 합성하는 경우에 비해 매우 적고, 또한 파형 선호 합성 회로(724)를 상술한 바와 같이 간단한 회로로 구성할 수 있고, 고속 처리를 행할 수 있다. 이 복호화 장치 또는 방법은 반드시 음향 신호 등을 실시간으로 처리하여 출력하는 것에 한정되지 않음은 제 1 경우와 마찬가지이다.
이와 같이, 본 발명은 상기 제 1 경우에도 그리고 제 2 경우에도 효력을 발휘하나, 특히, 상술한 바와 같이, 대역을 분할하고 나서 스펙트럼 변환을 행하여 얻을 수 있는 경우에는 효과가 크다. 예를 들면, 본원 출원인이 앞서 제안한 특개평 5-183442 호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, MDCT, IMDCT 등의 스펙트럼 변환 및 스펙트럼 역변환을 행할 경우에는 고속 푸리에 변환(FFT)의 연산 방법을 이용하는 경우에 비해 적은 역산 처리량으로 이들 변환이 실현될 수 있음이 알려져 있다. FFT를 행하는 경우에는, 예를 들면, 문헌 「고속 푸리에 변환」 (E. Oran Bringham저, 미야가와, 이마이역의 과학기술 출판사)에 기재되어 있는 대로, 도중의 연산 처리 결과를 기억해두고, 변환 길이에 비례하는 작업 영역이 필요하며, 작업 영역내의 전보는 셔플(shuffle)되면서 연산 처리되어간다. 이 때문에, 만일 대역 분할을 행하지 않고 스펙트럼 변환을 FFT를 사용하여 실현하는 경우에는, 큰 작업 영역이 필요하며, 연산 처리 삭감의 효과도, 처리를 행하지 않은 대역에서의 스펙트럼 변환을 생략할 수 있는 대역 분할을 행하여 스펙트럼 변환을 행하는 방법에 비해 적다.
또한, 본 발명은 복호화 시의 경우에도 마찬가지이며, 대역 분할하고 나서 스펙트럼 변환된 스펙트럼 계수를 파형 신호로 역변환하는 것이 대역 분할하지 않고 스펙트럼 변환된 스펙트럼 계수를 파형 신호로 역변환하는 것보다도 작은 작업 영역으로 끝나며, 연산 처리 삭감의 효과도 크다, 또한, FFT를 고속으로 행하기 위해서는 이들 작업 영역은 충분히 고속으로 판독될 수 있는 구성으로 해둘 필요가 있으나, 변환 길이가 짧아진다는 것은 필요한 작업 영역을 작게 할 수 있다는 것이며, 그 만큼 저렴한 비용으로 부호화 장치 및 복호화 장치를 구성할 수 있음을 의미한다.
제 17 도는, 본 발명을 이용하여, 상기 제 1 경우에 대응하는 처리를 행하는부호화 방법의 처리예이다. 이 처리예에서는, 스펙트럼 변환의 부분에 대해서만 대역에 의해 처리하는 것이 나타나 있으나, 물론, 상기한 부호화 장치와 같이, 스텝(S11)의 대역 분할 필터 처리에서도 처리를 간략화하는 것이 가능하다.
이 제 17 도에서는, 스텝(S11)에서 대역 분할 필터 처리를 행한 후, 스텝(S12, S13, S14)에서, 지정 대역이 Fs/8보다 큰지, 2Fs/8보다 큰지, 3Fs/8보다 큰지를 각각 판별하고 있다. 그리고, 지정 대역이 3Fs/8보다 클 때에는, 스텝(S15∼S18)에서 대역(b4∼b1)의 스펙트럼 변환을 행하고, 지정 대역이 2Fs/8보다 크고 3Fs/8 이하일 때에는 스텝(S16∼S18)에서 대역(b3∼b1)의 스펙트럼 변환을 행하며, 지정 대역이 Fs/8보다 크고 2Fs/8 이하일 때에는 스텝(S17, S18)에서 대역(b2, b1)의 스펙트럼 변환을 행하고, 지정 대역이 Fs/8 이하일 때에는 스텝(S18)에서 대역(b1)의 스펙트럼 변환을 행하고 있다. 다음의 스텝(S19)에서는 스펙트럼 계수의 정규화 및 양자화 처리를 행한 후, 스텝(S20)에서 부호열을 생성하는 처리를 행하고 있다.
다음에, 제 18 도는, 본 발명을 이용하여 상기 제 1 경우에 대응하는 처리를 행하는 복호화 방법의 처리예이다. 이 처리예에서는, 역 스펙트럼 변환의 부분에 대해서만 대역에 의해 처리하는 것이 나타나 있으나, 물론 상술한 부호화 장치와 마찬가지로, 스텝(S30)의 대역 합성 필터 처리에서도 처리를 간략화하는 것이 가능하다.
이 제 18 도에 있어서, 스텝(S21)에서 부호열의 복호화 처리를 행하고,스텝(S22)에서 스펙트럼 계수의 역양자화 및 역 정규화 처리를 행한 후, 스텝(S23, S24, S25)에서 양자화 정도 정보 수가 4보다 큰지, 6보다 큰지, 8보다 큰지를 각각 판별하고 있다. 양자화 정도 정보 수가 8보다 클 때에는 스텝(S26∼S29)에서 대역(b4∼b1)의 역스펙트럼 변환을 행하고, 양자화 정도 정보 수가 6보다 크고 8 이하일 때는 스텝(S27∼S29)에서 대역(b3∼b1)의 역스펙트럼 변환을 행하며, 양자화 정도 정보 수가 4보다 크고 6 이하일 때에는 스텝(S28, S29)에서 대역(b2, b1)의 역 스펙트럼 변환을 행하고, 양자화 지정 정보 수가 4 이하일 때에는 스텝(S29)에서 대역(b1)의 역 스펙트럼 변환을 행하고 있다. 최후의 스텝(S30)에서는 대역 합성 필터 처리를 행하고 있다.
다음에, 제 19 도는 본 발명을 이용하여 제 2 경우에 대응하는 처리를 행하는 다른 복호화 방법의 처리예이다, 이 제 19 도의 예에서는 스텝(S31)에서 부호열의 복호화 처리를 행하고, 스텝(S32)에서 필요 정보의 선택을 행하고 있고, 여기서 선택된 정보만을 이하의 처리에서 이용하도록 하고 있다. 즉, 스텝(S33)에서 스펙트럼 계수의 역 양자화 및 역정규화 처리를 행한 후, 스텝(S34, S35)에서 대역(b2, b1)에 관해서만 역 스펙트럼 변환을 행하고, 스텝(S36)에서 대역 합성 필터 처리를 행하고 있다.
다음에, 제 20 도는 본 발명의 상기 제 1 경우에 대응하는 부호화 방법에 의해 QMF 필터를 사용하여, 2 분할한 대역 중 저역만을 연산해서 출력하는 동작을 소프트웨어적으로 행하는 경우의 순서를 플로우차트로 나타낸 것이다. 제 20 도의 스텝(S41)에서 스텝(S46)까지는 동작의 각각의 공정을 나타낸다.
상기 제 20 도에 있어서, 최초 스텝(S41)에서는 시계열의 샘플 데이터(이하, 단순히 샘플이라고 함)가 1 샘플분(分) 입력되어, 다음의 스텝(S42)으로 진행한다.
이 스텝(S42)에서는, 입력된 샘플이 우수번째인지 기수번째인지를 판정하여, 우수번째에 입력된 샘플이면 스텝(S43)으로, 기수번째에 입력된 샘플이면 스텝(S46)으로 진행한다. 스텝(S46)에서는, 스텝(S41)에서 입력된 기수번째의 샘플을 이용하여, 상기 식(2)의 계산을 실행하여 처리를 종료한다.
한편, 스텝(S43)에서는, 입력된 샘플을 이용하여 상기 식(1)의 계산을 행하고, 다음 스텝(S44)으로 진행한다. 스텝(S44)에서는 스텝(S43)에서 구한 결과와 전회(前回)의 스텝(S46)에서 계산한 식(2)의 결과를 합하여, 다음 스텝(S45)으로 진행한다.
여기서, 고역측의 샘플은 필요하지 않으므로, 식(1)의 결과로부터 식(2)의 결과를 감산할 필요는 없고, 그 분량만큼 연산량을 줄일 수 있다. 스텝(S45)에서는, 스텝(S44)에서의 가산 결과를 저역 샘플로서 출력하여 처리를 종료한다.
제 21 도는 제 20 도의 부호화 방법에 의해, QMF의 필터 연산을 행하고, 저역 신호만을 출력하는 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
제 21 도에 있어서, 단자(20)를 통해 공급되는 신호는 일단 입력 샘플 버퍼(21)에 축적되고, 순차 우수 번째 샘플 판정 회로(22)에 보내진다. 우수 번째 샘플 판정 회로(22)는 입력된 샘플이 우수 번째인지 아닌지를 판정하고, 우수 번째의 샘플인 경우에는 샘플을 QMF 작업 영역 회로(23)에, 또 기수번째의 샘플인 경우에는 QMF 작업 영역 회로(25)에 보낸다, 또한, 우수 번째인 경우에는, 가산 회로 (27)에 샘플이 우수 번째임을 나타내는 신호를 보낸다.
QMF 작업 영역 회로(23)에는, 입력된 샘플을 포함하여 QMF의 텝 수를 L로 할 때, L/2 개의 샘플의 데이터가 축적되어 있고, 이들을 이용하여 연산을 행하는 연산 회로(24)는 상기 식(1)의 연산을 행하고, 그 결과를 가산 회로(27)에 출력한다. 또 한쪽의 QMF 작업 영역 회로(25)에는 입력된 샘플을 포함해서 마찬가지로 L/2 개의 샘플 데이터가 축적되어 있고, 이들을 이용하여 연산 회로(26)는 상기 식(2)의 연산을 행하고, 그 결과를 가산 회로(27)에 출력한다.
가산 회로(27)는 우수 번째 샘플 판정 회로(22)로부터 직접 전송된 신호를 수신하고, 이것이 우수 번째임을 나타낼 때는 상기 연산 회로(24)의 출력과 연산 회로(26)의 출력을 가산하고, 그 결과를 출력 샘플 버퍼(28)에 보낸다.
이 출력 샘플 버퍼(28)는 가산 회로(27)로부터의 출력을 축적하고, 일정 수에 도달하는 대로 단자(29)를 통해 출력한다.
제 22 도는 본 발명의 제 1 경우에 대응하는 복호화 방법에 의해 IQMF 필터를 사용하고, 이 분할한 대역 중 저역만을 이용하여 고역 데이터를 0으로 하여 대역을 합성하여 출력하는 동작을 소프트웨어적으로 행하는 경우의 순서를 플로우차트로 나타낸 것이다. 이 제 22 도의 스텝(S51)에서부터 스텝(S54)까지는 동작의 각각의 공정을 나타낸다.
제 22 도에 있어서, 최초의 스텝(S51)에서는, 저역의 데이터가 1 샘플 분량입력되어 다음의 스텝(S52)으로 진행한다. 이 스텝(S52)에서는 상기 식(6)의 연산을 행한다. 여기서, 고역측의 입력은 0으로 가정하고 있는 것으로, 상기 식(6)의 (y1(m-i) - y2(m-i))의 연산은 행할 필요가 없고, 저역측의 입력 y1(m-i)에 직접 필터 계수를 곱함으로써 연산 회수를 줄일 수 있다.
다음의 스텝(S53)에서는, 마찬가지로, 상기 식(8)의 연산을 행하고, 다음의 스텝(S54)으로 진행한다. 스텝(S54)에서는, 스텝(S52) 및 스텝(S53)에서 구한 각각의 길과를 출력하여 처리를 종료한다.
제 23 도는 제 22 도의 복호화 방법에 의해 고역 신호를 모두 0으로 가정하여 저역 신호로부터만 IQMF의 필터 연산을 행하는 복호화 장치의 블록 회로도이다.
상기 제 23 도에 있어서, 단자(30)를 통해 공급되는 저역의 신호는 입력 샘플 버퍼(32)에 축적되고, 그 중 1 샘플분이 QMF 작업 영역 회로(32)에 보내진다.
QMF 작업 영역 회로(32)에는, 입력된 샘플을 포함하여 IQMF의 텝 수를 L로 한 때, L/2 개의 샘플이 축적되어 있고, 연산 회로(33, 34)는 상기 QMF 작업 영역 회로(32)로부터 샘플을 이용하여, 각각 대응하는 상기 식(6) 및 식(8)의 연산을 행한다.
여기서, 고역측의 입력은 0이기 때문에 y2(m-i)=0으로 되고, 상술한 바와 같이 식(6)의 (y1(m-i)-y2(m-i)) 및 식(8)의 (y1(m-i) + y2(m-i))는 y1(m-i)로 된다. 따라서, 각각 감산 및 가산이 필요 없고, 또한, IQMF의 연산을 위한 작업 영역을 공통으로 할 수 있으므로, 고역측의 데이터가 있는 경우에 비해 작업 영역도 삭감할 수 있다.
상기 연산 회로(33)의 연산 결과 및 연산 회로(34)의 연산 결과는 출력 샘플 버퍼(35)에 축적되고, 입력 샘플 버퍼(32)의 모든 샘플에 대해 처리가 종료된 시점에서 단자(36)를 통해 출력된다.
이상에서, 스펙트럼 변환으로서 MDCT를 사용한 경우를 예로 들어 설명했으나, 물론, 이산 푸리에 변환(DFT)과 이산 코사인 변환(DCT) 등을 사용할 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 이와 같은 특별한 스펙트럼 변환을 사용하지 않고 필터에 의해 대역 분할을 한 후, 부호화하는 경우에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 실제로 처리를 행하는 대역으로서 저역측의 대역을 취한 경우에 대해서 설명을 하였으나, 그 외에도, 예를 들면, 실제 신호 레벨이 큰 대역만을 처리하도록 하는 것도 가능하다. 그러나 실제로는, 이미 설명한 바와 같이, 예를 들면, 통상의 음향 신호 등에서는 저역측에 중요한 신호 성분이 분포되어 있고, 저역측만을 항상 처리하도록 한 구성으로 함으로써, 간단한 구성으로 큰 효과를 올릴 수 있다.
또한, 본 발명은 물론 다채널의 음향 신호에 대해 적응 가능하다. 또한, 이상의 설명에서는, 음향 신호를 부호화 및 복호화하는 경우에 관해 설명을 하였으나, 본 발명은 다른 종류의 신호를 처리하는 경우에도 유효하다. 그러나, 그 중에서도, 저역에 중요한 정보가 집중되어 있는 음향 신호나 화상 신호에 적용하면 그 효과가 크다.
이상의 설명으로부터도 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 정보 부호화 방법이나 장치는 일부의 대역에 대해서는 주파수 성분으로의 변환 처리를 생략하고 있고, 실제의 변환 처리를 필요한 대역만으로 행함으로써, 부호화 때의 처리량을 절감할 수 있고, 정보 부호화 장치의 구성을 간략화할 수 있으며, 비용 절감을 꾀할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 정보 복호화 방법이나 장치는 처리 대역 제어 수단의 제어에 기초하여 일부의 대역에 대해서는 파형 신호를 합성하는 처리를 생략하고 있고, 또는, 정보 선택 수단이 선택한 입력 부호열에 포함되는 일부의 정보만을 사용하고, 일부의 대역에 대해서는 파형 신호 합성의 처리를 생략하고 있다. 즉, 복호화할 부호에 포함되는 정보에 기초하여, 실제 변환 처리를 필요한 대역에서만 행함으로써 용이한 처리에 의해, 파형 신호의 재생을 실현할 수 있다. 또한, 정보 복호화 장치가 입력된 부호로부터 실제로 그 정보 복호화 장치 자신이 복호화할 수 있는 대역에 기초하여 필요한 부호 부분을 선택하고, 그 능력에 따른 대역폭의 신호를 재생함으로써, 저렴한 비용으로 호환성이 있는 정보 복호화 장치를 제공할 수 있다.
따라서, 요구되는 재생 신호의 품질에 따라, 부호화 또는 복호화를 위한 실제 처리를 필요한 대역에서만 행함으로써, 처리가 간이화되고, 저렴한 비용으로 또는 고속으로 부호화나 복호화를 행할 수 있다. 또한, 기록된 동일 부호로부터 정보 복호화 장치가 그 능력에 따른 대역의 신호를 재생할 수 있고, 목적에 따라. 그에 맞는 규모, 가격의 정보 복호화 장치를 구성할 수 있고, 기록하는 신호의 대역을보급되고 있는 정보 복호화 장치의 능력에 맞추어 호환성을 유지하면서 확대해 갈 수 있다.
또한, 처리를 생략하는 대역을 고역측으로 함으로써, 예를 들면 통상의 음향 신호나 화상 신호 등에서 중요한 신호 성분이 분포하고 있는 저역측만을 항상 처리함으로써, 처리의 삭감 효과를 높일 수 있다.
또한, 지정된 대역 정보 등에 기초하여, 실제 변환 처리를 필요한 대역만으로 행하므로, 쿼드러춰 미러 필터나 역 쿼드러춰 미러 필터의 연산을 행하는 때의 연산을 필요 없는 측의 대역에 대해서는 생략함으로써 필터 연산에 필요한 연산 회수를 줄이면서 고속의 연산이 가능하며, 또한, 필터 연산에 필요한 작업 영역을 작게 할 수 있기 때문에, 보다 소규모로 저가격의 하드웨어를 제공하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명의 상기 부호화 방법 및 장치에 있어서는, 요구되는 재생 신호의 품질에 따라 처리를 할 경우에, 필터 연산을 간단히 또는 작업 영역을 작게 할 수 있고, 저렴한 비용으로 또는 고속으로 부호화 및 복호화 처리를 행할 수 있다.

Claims (32)

  1. 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해 가능한 파형 신호를 부호화하는 정보 부호화 방법에 있어서,
    상기 파형 신호를, 상기 소정의 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해하는 단계와;
    상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파형 신호를, 상기 소정의 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해할지, 상기 소정의 대역의 주파수 성분이 얻어지도록 분해할지를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 생략된 일부의 대역은, 상기 소정의 대역의 고역측의 대역인 것을 특징으로 하는 정보 부호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분해하는 단계는, 대역 분할 필터를 사용하여 상기 파형 신호를 분해하는 단계와, 스펙트럼 변환을 이용하여 상기 파형 신호를 분해하는 단계 중 적어도 한쪽의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화하는 단계는, 분할된 소정의 대역마다 결정된 양자화 정도(精度) 정보에 기초하여, 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 양자화하는 단계를 포함하고,
    상기 정보 부호화 방법은 또한 상기 양자화 정도 정보와 이 양자화 정도 정보의 수를 나타내는 정보를 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 분해하는 단계는 상기 대역 분할 필터를 사용하여 상기 파형 신호를 분해하는 단계를 포함하고,
    상기 대역 분할 필터는 입력되는 신호를 각각 2 개의 대역으로 분할하는 적어도 1 단의 쿼드러춰 미러 필터이며,
    각각의 쿼드러취 미러 필터는 상기 생략된 일부의 대역에 관한 연산을 생략하고, 상기 생략된 일부의 대역 이외의 대역에 관한 연산만을 행하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 분해하는 단계는 대역 분할 필터를 사용하여 상기 파형 신호를 분해하는 단계와, 스펙트럼 변환을 이용하여 상기 파형 신호를 분해하는 단계 모두를 포함하고,
    상기 스펙트럼 변환 단계는, 상기 대역 분할 필터에 의해 분할된 신호 내의 상기 생략된 일부의 대역 이외에 대응하는 신호에만 상기 스펙트럼 변환을 행하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 방법.
  8. 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해 가능한 파형 신호를, 상기 소정의 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해하고, 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화함으로써 생성되는 부호화 신호를 복호화하는 정보 복호화 방법에 있어서,
    상기 부호화 신호를 복호화하여 복호화된 주파수 성분을 생성하는 단계와;
    상기 생략된 일부의 대역을 특정하는 단계와;
    상기 특정된 대역에 관한 합성 처리를 생략하여, 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하여 파형 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 생략된 일부의 대역은 상기 소정의 대역의 고역측 대역인 것을 특징으로 하는 정보 복호화 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 합성하는 단계는, 역 스펙트럼 변환을 이용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 단계와, 대역 합성 필터를 사용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 단계 중 적어도 한쪽의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 부호화 신호는 소정의 대역마다에 대응하는 양자화 정도 정보와 이 양자화 정도 정보의 수를 나타내는 정보를 포함하고,
    상기 부호화 신호를 복호화하는 단계는 상기 양자화 정도 정보에 기초하여 상기 부호화 신호를 역양자화하는 단계를 포함하며,
    상기 특정하는 단계는 상기 양자화 정도 정보의 수를 나타내는 정보에 기초하여 상기 생략된 일부의 대역을 특정하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 합성하는 단계는, 상기 대역 합성 필터를 사용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 단계를 포함하고,
    상기 대역 합성 필터는 2 개의 대역으로 분할된 인력 신호를 각각 합성하는적어도 1 단의 역 쿼드러춰 미러 필터이며, 각각의 쿼드러춰 미러 필터는 상기 생략된 일부의 대역에 관한 연산을 생략하고, 상기 생략된 일부의 대역 이외의 대역에 관한 연산만을 행하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 합성하는 단계는, 상기 역 스펙트럼 변환을 이용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 단계와, 상기 대역 합성 필터를 사용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 단계 모두를 포함하고,
    상기 역 스펙트럼 변환 단계는 상기 생략된 일부의 대역 이외에 대응하는 주파수 성분에만 상기 역 스펙트럼 변환을 행하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 방법.
  14. 파형 신호를 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해하고, 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화함으로써 생성되는 부호화 신호를 복호화하는 정보 복호화 방법에 있어서,
    상기 부호화 신호로부터, 일부의 부호화 신호만을 선택하는 단계와;
    상기 선택된 부호화 신호를 복호화하여 복호화된 주파수 성분을 생성하는 단계와;
    상기 복호화된 주파수 성분을 이용하여 파형 신호를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 선택된 일부의 부호화 신호는 상기 소정의 대역의 저역측의 대역에 대응하는 신호인 것을 특징으로 하는 정보 복호화 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 합성하는 단계는 역 스펙트럼 변환을 이용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 단계와, 대역 합성 필터를 사용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 단계 중 적어도 한쪽의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 방법.
  17. 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해 가능한 파형 신호를 부호화하는 정보 부호화 장치에 있어서,
    상기 파형 신호를, 상기 소정의 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해하는 분해 수단과;
    상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화하는 부호화 수단을 가진 것을 특징으로 하는 정보 부호화 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 파형 신호를, 상기 소정의 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해할지, 상기 소정의 대역의 주파수 성분이 얻어지도록 분해할지를 선택하는 수단을 더 가진 것을 특징으로 하는 정보 부호화 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 생략된 일부의 대역은, 상기 소정의 대역의 고역측 대역인 것을 특징으로 하는 정보 부호화 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 분해 수단은 대역 분할 필터를 사용하여 상기 파형 신호를 분해하는 필터 수단과, 스펙트럼 변환을 이용하여 상기 파형 신호를 분해하는 변환 수단 중 적어도 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 부호화 수단은 분할된 소정의 대역마다 결정된 양자화 정도 정보에 기초하여, 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 양자화하는 수단을 포함하고,
    상기 부호화 장치는 또한, 상기 양자화 정도 정보와 이 양자화 정도 정보의 수를 나타내는 정보를 부호화하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 분해 수단은 상기 필터 수단을 포함하고,
    상기 대역 분할 필터는 입력되는 신호를 각각 2 개의 대역으로 분할하는 적어도 1 단의 퀴드러취 미러 필터이며, 각각의 쿼드러춰 미러 필터는 상기 생략된 일부의 대역에 관한 연산을 생략하고, 상기 생략된 일부의 대역 이외의 대역에 관한 연산만을 행하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 분해 수단은 상기 필터 수단과 상기 변환 수단 모두를 포함하고,
    상기 변환 수단은 상기 대역 분할 필터에 의해 분할된 신호 내의 상기 생략된 일부의 대역 이외에 대응하는 신호에만 상기 스펙트럼 변환을 행하는 것을 특징으로 하는 정보 부호화 장치.
  24. 소정의 대역의 주파수 성분으로 분해 가능한 파형 신호를, 상기 소정 대역의 일부를 생략한 주파수 성분이 얻어지도록 주파수 성분으로 분해하고, 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화함으로써 생성되는 부호화 신호를 복호화 하는 정보 복호화 장치에 있어서,
    상기 부호화 신호를 복호화하여 복호화된 주파수 성분을 생성하는 복호화 수단과,
    상기 생략된 일부의 대역을 특정하는 특정 수단과;
    상기 특정된 대역에 관한 합성 처리를 생략하고, 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하여 파형 신호를 생성하는 합성 수단을 가진 것을 특징으로 하는 정보 복호화 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 생략된 일부의 대역은 상기 소정의 대역의 고역측 대역인 것을 특징으로 하는 정보 복호화 장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 합성 수단은, 역 스펙트럼 변환을 이용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 역변환 수단과, 대역 합성 필터를 사용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 필터 수단 중 적어도 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 장치.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 부호화 신호는 소정의 대역마다에 대응하는 양자화 정도 정보와 이 양자화 정도 정보 수를 나타내는 정보를 포함하고,
    상기 복호화 수단은 상기 양자화 정도 정보에 기초하여 상기 부호화 신호를 역양자화하는 수단을 포함하며,
    상기 특정 수단은 상기 양자화 정도 정보의 수를 나타내는 정보에 기초하여 상기 생략된 일부의 대역을 특정한 것을 특징으로 하는 정보 복호화 장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 합성 수단은 상기 필터 수단을 포함하고,
    상기 대역 합성 필터는 2 개의 대역으로 분할된 입력 신호를 각각 합성하는 적어도 1 단의 역 쿼드러춰 미러 필터이며, 각각의 쿼드러춰 미러 필터는 상기 생략된 전부의 대역에 관한 연산을 생략하고, 상기 생략된 일부의 대역 이외에 관한 연산만을 행하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 장치.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 합성 수단은 상기 역 변환 수단과 상기 필터 수단 모두를 포함하고,
    상기 역 변환 수단은 상기 생략된 일부의 대역 이외에 대응하는 주파수 성분에만 상기 역 스펙트럼 변환을 행하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 장치.
  30. 파형 신호를 소정 대역의 주파수 성분에 분해하고, 상기 분해에 의해 얻어진 주파수 성분을 부호화함으로써 생성되는 부호화 신호를 복호화하는 정보 복호화 장치에 있어서,
    상기 부호화 신호로부터 일부의 부호화 신호만을 선택하는 선택 수단과;
    상기 선택된 부호화 신호를 복호화하여 복호화된 주파수 성분을 생성하는 복호화 수단과:
    상기 복호화된 주파수 성분을 이용하여 파형 신호를 합성하는 합성 수단을가진 것을 특징으로 하는 정보 복호화 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 선택 수단은 상기 소정의 대역의 저역측 대역에 대응하는 신호만을 선택하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 장치.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 합성 수단은 역 스펙트럼 변환을 이용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 역변환 수단과, 대역 합성 필터를 사용하여 상기 복호화된 주파수 성분을 합성하는 필터 수단 중 적어도 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 복호화 장치.
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