KR100402189B1 - 오디오신호압축방법 - Google Patents

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KR100402189B1
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요시아키 오이카와
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

오디오 신호의 어택부와 릴리스부를 검출함과 동시에 적어도 어택부 이전의 파형 요소(파형 신호)와 릴리스부의 파형 요소에 대해, 복수의 이득 제어 함수 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 이득 제어 함수를 선택한다. 이 선택된 이득 제어 함수를 이용하여, 적어도 어택부 이전의 파형 요소(파형 신호)와 릴리스부의 파형 요소에 대해 이득 제어를 행하고, 그후 이 이득 제어된 오디오 신호를 복수의 스펙트럼 성분으로 변환하고, 이득 제어를 위한 제어 정보와 복수의 스펙트럼 성분을 부호화한다.
본 부호화 방식에 의하면, 부호화 효율도 양호하고, 프리-에코와 포스트-에코의 발생을 유효하게 방지할 수 있으며, 또한 압축율이 높은 경우도 음질의 열화를 방지할 수 있다.

Description

오디오 신호 압축 방법
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은, 소위 고능률 부호화에 의해 입력 디지털 신호를 부호화하는 신호 부호화 방법 및 장치와, 부호화된 신호가 기록되는 정보 기록 매체, 부호화된 신호를 전송하는 정보 전송 방법, 부호화된 신호를 복호화하는 신호 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
관련 기술의 설명
오디오 또는 음성 등의 신호의 고능률 부호화의 수법 및 장치에는 여러 종류가 있는데, 예를 들면, 시간 영역의 오디오 신호 등을 단위 시간마다 블록화하여 이 블록마다의 시간축 신호를 주파수축 상의 신호로 변환(스펙트럼 변환)하고, 얻어진 주파수 영역의 신호(스펙트럼 성분)를 부호화하는 블록화 주파수 대역 분할 방식인 소위 변환 부호화 방식이 있다. 또한, 시간 영역의 오디오 신호 등을 상술한 바와 같이 단위 시간마다 블록화하지 않으면서 복수의 주파수 대역으로 분할하여 부호화하는 비블록화 주파수 대역 분할 방식인 대역 분할 부호화(서브 밴드 코딩 :SBC) 방식을 들 수 있다. 또한, 상술한 대역 분할 부호화와 변환 부호화를 조합한 고능률 부호화의 수법 및 장치도 고려되고 있다. 이 경우, 예를 들면, 상기 대역 분할 부호화 방식으로 시간 영역의 신호를 주파수 대역 분할한 후, 상기 주파수 대역마다의 신호를 상기 변환 부호화 방식으로 주파수 영역의 신호(스펙트럼 성분)로 스펙트럼 변환하고, 이 스펙트럼 성분을 부호화하는 것이다.
여기서, 상술한 대역 분할 부호화 방식에 사용되는 대역 분할용 필터로서, 예를 들면, QMF(Quadrature Mirror Filter) 등의 필터가 있다. 이것은, 예를 들면, 문헌 "Digital coding of speech in subbands" R.E.Crochiere, Bell Syst. Tech. J., Vol.55, No.8, 1976에 서술되어 있다. 이 QMF의 필터는 대역을 동일한 대역폭으로 2분할하는 것으로, 상기 필터에 있어서는 상기 분할한 대역을 나중에 합성할 때에 소위 에리어 싱크가 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 문헌 "Polyphase Quadrature Filters - A new subband coding technique" Joseph H. Rothweiler ICASSP 83, BOSTON 에는 동일한 대역폭의 필터 분할 수법이 서술되어 있다. 이 폴리페이스 쿼드러쳐 필터에 있어서는 신호를 동일한 폭의 복수의 대역으로 분할할 때에 한 번에 분할할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 스펙트럼 변환으로서는, 예를 들면, 입력 오디오 신호를 소정 단위 시간(프레임)으로 블록화하고, 상기 블록마다 이산 푸리에 변환(DFT)이나, 이산 코사인 변환(DCT), 수정된 이산 코사인 변환(MDCT) 등을 행함으로써 시간축을주파수축으로 변환하도록 한 스펙트럼 변환이 있다. MDCT에 대해서는, 문헌 "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 1987에 서술되어 있다.
상술한 바와 같은 대역 분할용 필터나 스펙트럼 변환에 의해, 시간축상의 신호를 주파수 대역마다의 주파수 성분(즉, 복수 주파수 대역으로 분할된 시간 영역의 신호 성분이나 스펙트럼 변환된 스펙트럼 성분)으로 분할하면, 이들 각 주파수 성분으로 이루어지는 신호를 양자화하는 경우에, 양자화 잡음이 발생하는 대역을 제어할 수 있으며, 마스킹 효과 등의 성질을 이용하여 청각적으로 보다 바람직하게 되며 또한 고능률 부호화를 행할 수 있다. 또한, 예를 들면, 양자화를 행하기 전에 , 각 주파수 대역마다, 예를 들면, 이 대역에 있어서의 주파수 성분의 절대값의 최대값으로 상기 대역 내의 주파수 성분으로 정규화를 실시하도록 하면, 또한 고능률 부호화를 행할 수 있다.
또한, 주파수 대역으로 분할된 각 주파수 성분으로 이루어지는 신호를 양자화하는 경우, 이 주파수 분할 폭으로서는, 예를 들면, 인간의 청각 특성을 고려한 대역 분할 폭이 있다. 즉, 일반적으로 임계 대역(크리티컬 밴드)이라고 하는 높은 대역만큼 폭이 넓게 되도록 한 대역폭에서, 오디오 신호를 복수(예를 들면, 25밴드)의 대역으로 분할하는 것이다. 또한, 이때의 각 주파수 대역마다의 각 주파수 성분의 신호를 부호화할 때에는, 각 주파수 대역마다 소정의 비트 배분 또는 각 주파수 대역마다 적응적인 비트 할당에 의한 부호화가 행해진다. 예를 들면, 스펙트럼 변환으로서 상기 MDCT되어 얻어진 주파수 성분(즉, MDCT 계수 데이터)을 적응적인 비트 할당에 의해 부호화할때에 , 상기 각 블록마다의 MDCT에 의해 얻어지는 각 주파수 대역마다의 MDCT 계수 데이터에 대해, 적응적으로 할당된 비트수를 이용한 부호화가 행해진다.
상기 비트 배분 수법으로서 다음의 2가지 수법이 공지되어 있다.
예를 들면, 문헌 "Adaptive Transform Coding of Speech", R.Zelinski, P.Noll, IEEE Transactions of Accoustics, Speech, and Signal Processing, vol,ASSP-25, No.4(1977년 8월)에서는, 각 대역마다의 주파수 성분의 크기를 토대로 비트 할당을 행한다. 이 수법에서는 양자화에 의해 발생하는 양자화 잡음의 스펙트럼 분포가 평탄하게 되며, 잡음이 있는 에너지가 최소로 되지만, 청감각적으로는 마스킹 효과가 이용되지 않기 때문에, 실제 청감상의 잡음감은 최적이라고 말할 수 없다.
또한, 예를 들면 문헌 "The critical band coder--digital encoding of the perceptual requirements of the auditory system", M.A Kransner MIT, ICASSP 1980에서는, 청각 마스킹을 이용함으로써, 주파수 분할된 각 대역마다 필요한 신호 대 잡음비를 얻고, 고정적인 비트 할당을 행하는 수법이 서술되어 있다. 그러나, 이 수법에 있어서는 비트 할당이 고정적이기 때문에 청감상 필요하여도 바람직한 부호화가 행해지지는 않는다. 즉, 이 수법에 있어서의 부호화의 특성을 측정하기 위하여, 예를 들면, 정상적인 단일의 정현파형의 입력 파형 신호에 대해 부호화를 행하여도, 비트 할당이 고정적이기 때문에, 얻어지는 특성값은 그 만큼 양호한 값이 되지 않는다.
상술한 바로부터, 비트 할당에 사용할 수 있는 전체 비트를, 입력 신호를 단위 시간마다 블록화한 때의 상기 블록마다 미리 정해진 고정 비트 할당분과, 상기 블록 내의 주파수 성분의 크기에 의존한 비트 배분을 행하는 분으로 분할하여 사용함과 함께, 이때의 분할비를 입력 신호에 관계하는 신호에 의존시키도록 한 부호화의 수법 및 이 수법을 이용한 장치가 제안되어 있다. 이 부호화의 수법에 의하면, 예를 들면, 입력 신호의 스펙트럼 분포가 완만하게 되며, 고정 비트 할당분으로의 비율을 크게(블록 내의 주파수 성분의 크기에 의존한 비트 배분으로의 비율을 작게)하도록 부호화가 행해진다.
이 수법에 의하면, 예를 들면, 특정 스펙트럼 성분에만 에너지가 집중하도록 한 신호(예를 들면, 정현파형의 신호)를 포함하는 입력 신호를 부호화하는 경우에는, 그 특정 스펙트럼 성분을 포함하는 블록에 대해 많은 비트가 할당되어, 전체 신호 대 잡음 특성을 현저하게 개선할 수 있다. 달리 말하면, 일반적으로 이러한 특정 스펙트럼 성분의 근처에 에너지가 집중하는 신호, 즉, 급격한 스펙트럼 성분을 갖는 신호에 대한 인간의 청각은 극히 민감하기 때문에, 이와 같은 수법을 이용함으로써 신호 대 잡음 특성을 개선하는 것은 단순히 측정상의 수치를 향상시키는 것이 아니라 청감상의 음질을 개선하는 것에 유효하다.
또한, 비트 할당의 수법에는 상술한 수법 이외에도 다수의 수법이 제안되어 있는데, 예를 들면, 상술한 수법보다도 청각에 관한 모델을 정교화하도록 하고, 부호화의 능력을 향상시킬 수 있으면, 청각적으로만 보다 고능률의 부호화가 가능하게 된다.
여기서, 시간 영역의 디지털 오디오 신호와 같은 파형 요소(샘플 데이터)로 이루어지는 파형 신호를 스펙트럼 변환하는 방법으로서, 상술한 DFT나 DCT를 사용한 경우에는, 예를 들면, M개의 샘플 데이터마다 블록을 구성하고, 이 블록마다 DFT나 DCT의 스펙트럼 변환을 실시하는 것이다. 이와 같은 블록에 대해서 스펙트럼 변환을 행하면, M개의 독립적인 실수 데이터(DFT 계수 데이터 또는 DCT 계수 데이터)가 얻어지게 된다. 이와 같이 하여 얻어진 M개의 실수 데이터는 이후 양자화하여 부호화되어 부호화 데이터가 된다.
이 부호화 데이터를 복호화하여 재생 파형 신호를 재현하는 경우에는, 상기 부호화 데이터를 복호화하여 역 양자화하고, 얻어진 실수 데이터에 대해 부호화시의 블록에 따른 블록마다 역 DFT나 역 DCT에 의한 역 스펙트럼 변환을 실시하여 파형 요소 신호를 얻으며, 이 파형 요소 신호로 이루어지는 블록을 접속함으로써 파형 신호를 재현한다.
이와 같이 하여 생성된 재생 파형 신호에는, 블록의 접속시의 접속 왜곡이 남아있고, 청감상 양호하지 않은 것으로 된다. 이러한 이유로, 상술한 블록간의 접속 왜곡을 경감하는 것을 목적으로 하며, 실제 부호화시에는 DFT나 DCT를 사용한 스펙트럼 변환을 행할 때에 두 인접 블록에서 각각 M1개씩 샘플 데이터를 오버랩시켜 스펙트럼 변환을 실시하도록 하고 있다.
그러나, 이와 같이 두 인접 블록에서 각각 M1개씩의 샘플 데이터를 오버랩시켜 스펙트럼 변환을 행한 경우, 평균적으로 (M-M1)개의 샘플 데이터에 대해 M개의실수 데이터가 얻어지게 되며, 실제로 스펙트럼 변환에 이용된 원래의 샘플 데이터의 수보다도 스펙트럼 변환에 의해 얻어진 실수 데이터의 개수 쪽이 증가하게 된다. 상기 실수 데이터는 이후 양자화하여 부호화하는 것이 되기 때문에, 이와 같이, 원래 샘플 데이터의 수에 대해 스펙트럼 변환에 의해 얻어지는 실수 데이터의 개수가 증가하는 것은 부호화 효율상 바람직하지 않다.
이에 대해, 동일한 디지털 오디오 신호 등의 샘플 데이터로 이루어지는 파형 신호를 스펙트럼 변환하는 방법으로서, 상술한 MDCT를 사용한 경우는, 블록간의 접속 왜곡을 경감하기 위해 두 인접 블록에서 각각 M개씩의 샘플 데이터를 오버랩시킨 2M개의 샘플 데이터를 이용하여 스펙트럼 변환을 행하고, 독립한 M개의 실수 데이터(MDCT 계수 데이터)를 얻도록 하고 있다. 이때문에, 상기 MDCT의 스펙트럼 변환에서는, 평균하여 M개의 샘플 데이터에 대해 M개의 실수 데이터가 얻어지게 되며, 상술한 DFT나 DCT를 사용한 스펙트럼 변환의 경우보다도 효율이 양호한 부호화를 행할 수 있다.
또한, 상술한 MDCT의 스펙트럼 변환을 이용하고, 얻어진 실수 데이터를 양자화하여 부호화한 부호화 데이터를 복호화하여 재생 파형 신호를 생성하는 경우에는, 상기 부호화 데이터를 복호화하여 역 양자화하고, 얻어진 실수 데이터에 대해 역 MDFT에 의한 역 스펙트럼 변환을 실시하여 블록 내의 파형 요소를 얻으며, 이 블록 내의 파형 요소를 서로 간섭시키면서 일치시킴으로써 파형 신호를 재구성한다.
여기서, 일반적으로 스펙트럼 변환을 위한 블록 길이(블록의 시간 방향의 크기)를 길게 하면, 주파수 분해 능력이 높게되며, 예를 들면, 디지털 오디오 신호와 같은 파형 신호를 이와 같은 긴 블록에서 스펙트럼 변환하면, 특정 스펙트럼 성분에 에너지가 집중하게 된다. 또한, 상술한 바와 같이 두 인접 블록, 즉, 인접하는 블록에서 충분한 길이의 오버랩을 갖는 블록에 대해 스펙트럼 변환을 실시하도록 하면, 파형 신호의 블록간 왜곡을 양호하게 경감할 수 있다. 또한, 스펙트럼 변환의 수법으로서, 상술한 바와 같이 두 인접 블록에서 각각 반분의 개수씩 샘플 데이터를 오버랩시킨 블록에 대해 스펙트럼 변환을 실시하고, 게다가 이 스펙트럼 변환에 의해 얻어진 실수 데이터의 개수가 원래 파형 신호의 샘플 데이터의 개수에 대해 증가하지 않는 MDCT를 사용하면, 상술한 DFT나 DCT를 사용한 스펙트럼 변환의 경우보다도 효율이 양호한 부호화를 행할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같이 파형 신호를 블록화하여 이 블록마다 스펙트럼 성분(상술한 예에서는 스펙트럼 변환에 의해 얻어진 실수 데이터)으로 분해하는 처리를 행하고, 얻어진 스펙트럼 성분 신호를 양자화하여 부호화하는 방법을 이용하면, 나중에 이 부호화된 스펙트럼 성분 신호를 복호화하고, 또한 블록마다 합성하여 얻어진 파형 신호에는 양자화 잡음이 발생한다.
여기서, 원래 각각의 파형 신호에, 신호 성분이 급격하게 변화하는 부분(파형 요소의 레벨이 급격하게 변화하는 과도적인 부분)이 포함되어 있는 경우에 있어서, 이 파형 신호를 일단 부호화하여 이후 복호화하면, 상기 과도적인 부분에 기인하는 큰 양자화 잡음이 이과도적인 부분 이외의 원래 파형 신호의 부분에도 확산되어 버린다.
부호화된 오디오 신호로서, 예를 들면, 제 14A 도에 도시하는 바와 같이, 변화가 작고 또한 레벨이 작은 준 정상적인 신호(FL)의 다음에 상기 과도적인 부분으로서 음이 급격하게 크게 되는 어택부(AT)가 존재하고, 이후에는 큰 레벨의 신호가 이어지는 바와 같은 파형 신호(SW1)를 이용한 경우를 상정한다. 이와 같은 파형 신호(SW1)를 단위 시간폭으로 블록화함과 동시에 이 블록 내의 신호 성분을 스펙트럼 변환하고, 얻어진 스펙트럼 성분 신호를 양자화하여 부호화하고, 또한 이후에 역 스펙트럼 변환과 복호화 및 역 양자화를 실시하면, 재현된 파형 신호(SW1)는, 제 14C 도에 도시하는 바와 같이, 블록 전체에 걸쳐서 어택부(AT)에 기인하는 큰 양자화 잡음(QN1)이 남아 있게 되어 버린다. 이 때문에, 제 14C 도에 도시하는 바와 같이 어택부(AT)의 시간적으로 앞선 준 정상적인 신호(FL)의 부분에도 상기 어택부(AT)에 기인하는 큰(예를 들면, 정상적인 신호(FL) 보다 레벨적으로 큰) 양자화 잡음(QN1)이 재현된다. 이와 같은 어택부(AT)의 시간적으로 앞선 준 정상적인 신호(FL)의 부분에 나타나는 양자화 잡음(QN1)은 어택부(AT)에 의한 동시 마스킹에 의해서도 차폐되지 않기 때문에 청감상의 장애가 된다. 상술한 바와 같이, 음이 급격하게 커지는 어택부(AT)의 앞에 나타나는 양자화 잡음(QN1)은, 일반적으로 프리-에코라고 한다. 또한, 블록 내의 신호 성분을 스펙트럼 변환할 때에는, 상기 블록에 대해, 예를 들면, 제 14B 도에 도시하는 바와 같은 양단 부분이 완만하게 변화하는 특성 곡선을 갖는 변환 윈도우 함수(창 함수)(TW)에 걸쳐서 스펙트럼 변환을 행함으로써, 스펙트럼 분포가 광범위하게 확산되지 않도록 한다.
특히 , 상술한 바와 같이 주파수 분해능을 높이기 위하여, 파형 신호를 긴블록에서 스펙트럼 변환한 경우에는, 시간 분해능이 나빠지고, 긴 시간에 걸쳐서 프리-에코가 발생해 버린다.
여기서, 스펙트럼 변환시의 블록 길이를 짧게 하면, 상술한 양자화 잡음 발생기간도 짧게 된다. 이 때문에, 예를 들면, 상기 어택부 근처에서 스펙트럼 변환된 블록의 길이를 짧게 하면, 프리-에코가 발생하는 기간을 짧게 할 수 있으며, 프리-에코에 의한 청감상의 장해를 경감할 수 있다.
즉, 이와 같이 어택부의 근처에서 블록의 길이를 짧게 함으로써 프리-에코를 방지하는 경우에 대해 설명하면, 제 15A 도에 도시하는 바와 같은 정상적인 신호(FL)와 어택부(AT)를 포함하는 파형 신호(SW)에 대해서, 어택부(AT)와 같은 음의 크기가 급격하게 변화하는 과도적인 부분 근처에서는, 스펙트럼 변환을 위한 블록 길이를 짧게 하고, 이 짧은 블록 내의 신호 성분에 대해 스펙트럼 변환을 실시하도록 하면, 상기 짧은 블록 내에서는 프리-에코가 발생하는 기간을 충분히 짧게 할 수 있다. 이와 같이, 블록 내에서 프리-에코의 발생기간을 충분히 짧게 할 수 있으면, 상기 어택부(AT)에 의한 소위 역향 마스킹 효과에 의해 청감상의 장해를 작게 할 수 있다. 또한, 이 짧은 블록의 경우도, 상기 짧은 블록 내의 신호 성분을 스펙트럼 변환할 때에는, 예를 들면, 제 15 도에 도시한 바와 같은 짧은 변환 윈도우 함수(짧은 변환 윈도우 함수(TWS))에 걸쳐서 스펙트럼 변환한다.
한편, 준 정상적인 신호(FL) 부분이나 어택부(AT) 이후의 신호 부분에 대해서도 마찬가지로, 스펙트럼 변환을 위한 블록 길이를 짧게 하면, 주파수 분해능이 나쁘게 되며, 이들의 부분에서의 부호화 효율이 나쁘게 되어 버린다. 이 때문에,이들 부분에 대해서는, 스펙트럼 변환을 위한 블록 길이를 길게 한 쪽이 특정 스펙트럼 성분에 대해 에너지가 집중하게 되어 부호화 효율이 높아지고 바람직하다.
이로부터, 실제로는, 파형 신호(SW)의 각 부분의 성질에 따라서 스펙트럼 변환을 위한 블록 길이를 선택적으로 절환하는 것이 행해진다. 또한, 이와 같은 블록 길이의 선택적인 절환을 행하는 경우, 변환 윈도우 함수(TW)도 블록 길이의 선택에 따라서 절환된다. 예를 들면, 제 15B 도에 도시하는 바와 같이, 어택부(AT)의 근처를 제외한 준 정상적인 신호(FL)로 이루어지는 블록에 대해서는 긴 변환 윈도우 함수(긴 변환 윈도우 함수(TWL))를 이용하며, 또한, 어택부(AT) 근처의 짧은 블록에 대해서는 짧은 변환 윈도우 함수(짧은 변환 윈도우 함수(TWS))를 이용하도록 선택적으로 절환이 행해진다.
그런데, 상술한 바와 같이, 스펙트럼 변환시의 블록 길이를 파형 신호의 각 부분의 성질(특성)에 따라 선택적으로 절환하는 방법을 실제 구성상에서 실현하면, 서로 다른 길이의 블록에서의 스펙트럼 변환에 대응할 수 있는 스펙트럼 변환 수단을 부호화 장치에 설치할 필요가 있으며, 또한, 복호화 장치측에도 서로 다른 길이의 블록에 대응할 수 있는 역 스펙트럼 변환이 가능한 역 스펙트럼 변환 수단을 설치할 필요가 있다.
또한, 스펙트럼 변환시의 블록 길이를 변환하도록 하면, 스펙트럼 변환에 의해 얻어지는 스펙트럼 성분의 수도 블록 길이에 비례하도록 되며, 이들 스펙트럼 성분을, 예를 들면, 임계 대역마다 모아서 부호화하도록 한 경우에는, 각 임계 대역마다 포함되는 스펙트럼 성분의 수도 블록 길이에 의해서 서로 다르게 된다. 이때문에, 이후의 부호화 처리나, 또한 복호화 처리도 번잡하게 되어 버린다.
이와 같이, 스펙트럼 변환시의 블록 길이를 가변하는 방법에서는 부호화 장치, 복호화 장치도 복잡하게 되어 버리는 결점이 있다.
이 때문에, 주파수 성분의 분해로 상술한 DFT나 DCT 등의 스펙트럼 변환을 적용한 경우에 있어서, 상기 스펙트럼 변환시의 블록 길이를 충분한 주파수 분해능을 확보할 수 있도록 한 일정한 길이로 유지시킨 대로, 프리-에코의 발생을 유효하게 방지할 수 있도록 하기 위한 방법으로서는, 예를 들면, 일본 특허공개소61-201526호 공보나 소63-7023호 공보에서 이미 개시되어 있는 기술이 공지되어 있다. 이들 일본 공개 특허에는 대응하는 유럽 공개 특허 0193143호, 0251028호가 있지만, 어느 것도 영어에 의한 공개가 아니다.
이들 공보에는 부호화 장치에서 입력 신호 파형을 복수 샘플 데이터로 이루어지는 블록마다 잘라내고, 또한 이 블록에 윈도우 함수를 곱한 후, 어택부를 검출하고, 이 어택부 직전의 작은 진폭의 파형 신호(즉, 준 정상적인 신호)를 증폭하였기 때문에, DFT나 DCT 등을 이용한 스펙트럼 변환에 의해 스펙트럼 성분 신호(실수 데이터)를 얻고, 이것을 부호화하는 방법이 개시되어 있다.
이에 대응하는 복호화시에는, 복호화된 스펙트럼 성분 신호에 역 DFT = IDFT나 역 DCT = IDCT 등에 의한 역 스펙트럼 변환을 실시하기 때문에, 부호화시에 어택부 직전의 신호를 증폭한 것을 보정하는 처리를 실시한다. 이것에 의해, 프리-에코의 발생이 방지되게 된다. 이 방법을 이용하면 스펙트럼 변환되는 블록 길이는 항상 일정할 수 있기 때문에, 부호화 장치, 복호화 장치의 구성을 간단히 할 수 있게 된다.
여기서, 제 16 도를 이용하여 상기 공보에서 개시되어 있는 윈도우화 처리 기술을 이용한 부호화와 복호화에 대해서의 동작 원리를 설명한다.
이들 공보 기재의 기술에서, 부호화시에는 제 16A 도에 도시한 바와 같은 파형 신호(SW)를 각각 일정 길이의 블록마다 잘라내어 두 인접 블록에서 각각 샘플 데이터를 오버랩시켜, 각 블록 내의 파형 신호(SW)에 대해 또한 스펙트럼 분포의 확산을 방지하기 위한 제 16B 도에 도시하는 바와 같은 변환 윈도우 함수(TW)(각각 변환 윈도우 함수(TWa 내지 TWc))를 곱한 후, 각 블록 내에 입력 파형 신호(SW)의 진폭이 급격하게 커지는 어택부(AT)가 있는지의 여부를 검출한다. 이 제 16 도의 예에서는, 변환 윈도우 함수(TWb)에 대응하는 블록에 어택부(AT)가 존재하기 때문에, 이 블록 내의 신호 성분에 대해서는 제 16C 도의 (b)에 도시한 바와 같은 이득 제어 함수(GCb)를 승산하여 증폭을 행한다. 이 이득 제어 함수(GCb)는 블록 내의 어택부(AT) 직전의 작은 진폭의 신호(준 정상적인 신호(FL))에 대해서는 R배로 하고, 그 이외의 부분의 신호에 대해서는 1배로 하도록 한 함수이다. 또한, 제 16 도의 예에서는, 변환 윈도우 함수(TWa와 TWc)에 각각 대응하는 블록 내에는 어택부(AT)가 존재하지 않기 때문에, 이들 블록 내의 신호 성분에 대해서는 제 16C 도의 (a)와 (c)에 도시한 바와 같이 , 1배하는 이득 제어 함수(GCa, GCc)를 승산하여 신호 증폭 처리를 행하도록 하고 있다. 그후, 이들 각 블록에 대해서 DFT나 DCT를 이용한 스펙트럼 변환을 실시하고, 얻어진 스펙트럼 성분 신호를 부호화한다.
이와 같은 부호화 후에 행해지는 복호화시에는, 복호화하여 복원된 스펙트럼성분 신호에 IDFT나 IDCT 등의 역 스펙트럼 변환을 실시하기 때문에, 부호화시에 어택부 직전의 신호에 대해서 행해진 이득 제어(작은 진폭의 신호의 증폭)에 대응하는 이득 제어 보정 처리(감쇄 처리)를 실시한다.
상기 공보 기재의 기술에 의하면, 부호화시에 행하는 어택부 직전의 작은 진폭 신호에 대한 이득 제어 처리와, 복호화시에 행하는 부호화시의 어택부 직전의 신호에 대해서 행해진 이득 제어에 대응하는 이득 제어 보정 처리에 의해, 스펙트럼 변환시의 블록 길이가 일정해질 때까지 프리-에코의 발생을 방지할 수 있다.
그러나, 상술한 이득 제어 및 이득 제어 보정을 이용하여 프리-에코의 발생을 방지하는 방법에 있어서는, 어택부에서의 이득 제어량이 고정적이고, 어택부를 검출한 때에는 상기 어택부 직전의 신호를 고정의 R배로 하는 이득 제어 함수를 이용하고, 역으로 어택부를 검출하지 않을 때에는 1배의 이득 제어 함수를 이용하도록, 어택부 검출의 유무에 따라 고정값의 이득 제어 함수를 양자 택일적으로 선택하도록 하므로, 예를 들면, 압축율이 높은 경우에는 음질의 열화를 방지하는 것이 곤란하다.
또한, 부호화되는 오디오 신호로서, 예를 들면, 제 17A 도에 도시하는 바와 같이, 변화가 작으며 또한 레벨이 작은 준 정상적인 신호(FL)의 다음에 상기 과도적인 부분으로서 음이 급격하게 커지는 어택부(AT)가 존재하고, 그후에는 음이 급격하게 작아지는 릴리스부(RE)가 연속하는 것과 같은 파형 신호(SW2)를 이용한 경우를 상정한 것으로 한다. 이와 같은 파형 신호(SW2)를 단위 시간폭으로 블록화함과 동시에 이 블록 내의 신호 성분을 스펙트럼 변환하고, 얻어진 스펙트럼 성분 신호를 양자화하여 부호화한다. 또한, 그후에 역 스펙트럼 변환과 복호화 및 역 양자화를 실시하면, 재현된 파형 신호(SW2)에는, 제 17C 도에 도시한 바와 같이, 블록 전체에 걸쳐서 어택부(AT)에 기인하는 큰 양자화 잡음이 남아 버리게 된다. 이 때문에, 제 17C 도에 도시한 바와 같이 어택부(AT)의 시간적으로 앞의 준 정상적인 신호(FL)의 부분과, 어택부(AT)의 시간적으로 뒤의 릴리스부(RE)에는 상기 어택부(AT)에 기인하는 큰(준 정상적인 신호(FL) 보다도 레벨적으로 크고, 또한 릴리스부(RE)의 후반 부분보다도 레벨적으로 큰) 양자화 잡음이 나타나게 된다. 이와 같은 어택부(AT)의 시간적으로 앞의 부분에 나타나는 양자화 잡음(QN2F)(즉, 프리-에코)과, 어택부(AT)의 시간적으로 뒤의 부분에 나타나는 양자화 잡음(QN2B)은 어택부(AT)에 의한 동시 마스킹에 의해서도 차폐되지 않기 때문에, 청감상 장해가 된다. 또한, 어택부(AT) 뒤에 나타나는 양자화 잡음(QN2B)은 일반적으로 포스트-에코라고 한다. 또한, 이 제 17B 도에도, 제 14B 도와 마찬가지의 변환 윈도우 함수(창 함수)(TW)를 표시하고 있다.
그러나, 상술한 공보 기재의 기술에 의하면, 프리-에코의 발생을 방지할 수 있지만, 이 제 17 도에서 서술한 바와 같은 포스트-에코에 대해서는 그 발생을 유효하게 방지할 수 없다.
발명의 요약
여기서, 본 발명은 상술한 바를 감안하여, 장치 구성이 복잡하게 되지 않고, 부호화 효율도 양호하고, 프리-에코와 포스트-에코의 발생을 유효하게 방지할 수 있으며, 또한 압축율이 높은 경우도 음질의 열화를 방지할 수 있는 부호화가 가능한 신호 부호화 방법 및 장치와, 이 부호화된 신호를 복호화하는 신호 복호화 방법 및 장치와, 이 부호화된 신호를 기록하는 정보 기록 매체 및 정보 전송 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 신호 부호화 방법은, 파형 신호를 부호화하는 신호 부호화 방법에 있어서, 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 커지는 어택부를 검출하고, 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 작아지는 릴리스부를 검출하고, 적어도 상기 어택부 이전의 파형 요소와 릴리스부의 파형 요소에 대해 복수의 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 이득제어량을 선택하고, 상기 선택한 이득 제어량을 이용하여 적어도 상기 어택부 이전의 파형 요소와 릴리스부의 파형 요소에 대해 이득 제어를 행하고, 상기 파형 신호를 복수의 주파수 성분으로 변환하고, 상기 이득 제어를 위한 제어 정보와 복수의 주파수 성분을 부호화하도록 한 것이다.
또한, 본 발명의 신호 복호화 장치는, 부호화 신호를 복호화하여 파형 신호를 복원하는 신호 복호화 장치에 있어서, 상기 부호화 신호는 적어도 파형 신호를 변환한 복수의 주파수 성분과, 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 커지는 어택부 이전의 파형 요소와 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 작아지는 릴리스부의 파형 요소에 대한 이득 제어 보정을 위한 제어 정보 보정을 부호화한 것으로, 상기 부호화 신호를 복호화하여 복수의 주파수 성분과 제어 보정 정보를 추출하는 복호화 수단과, 상기 복수의 주파수 성분을 복수의 파형 요소로 이루어지는 파형 신호를 변환하는 변환 수단과, 복수의 이득 제어 보정량 내에서 상기 제어 보정 정보에 기초하여 선택한 이득 제어 보정량을 이용하여, 적어도 어택부 이전의 파형 요소와 릴리스부의 파형 요소의 이득 제어 보정을 행하는 이득 제어 보정 수단과, 상기 파형 요소로부터 파형 신호를 복원하는 복원 수단을 갖는 것이다.
본 발명에 의하면, 부호화시에는 파형 신호로부터 어택부와 릴리스부를 검출하고, 어택부 이전의 부분과 릴리스부의 파형 요소에 대해서는, 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 선택한 이득 제어량으로 이득 제어를 행하여 부호화하고, 복호화시에는 부호화시에 이득 제어된 부분의 이득 제어 보정을 행하도록 하기 때문에, 파형 신호를 부호화 및 복호화할 때에 어택부 이전의 부분과 릴리스부에 발생하는 잡음의 에너지를 인간이 지각하기 어려운 레벨까지 저하시킬 수 있다.
본 실시예의 설명
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
제 1 도에는 본 발명 실시예의 신호 부호화 방법이 적용되는 부호화 장치의 기본적인 구성을 도시한다. 이 제 1도에 도시하는 부호화 장치는, 파형 신호를 복수의 대역으로 분할하여 복수의 주파수 성분으로 분해하는 주파수 성분 분해 회로(2)와, 각 대역의 주파수 성분으로 정규화를 실시하는 정규화 회로(3 내지 6)와, 정규화된 주파수 성분을 양자화하는 양자화 회로(8 내지 11)와, 양자화시의 양자화 정밀도 정보를 발생하는 양자화 정밀도 정보 발생 회로(7)와, 양자화된 주파수 성분과 정규화시의 정규화 계수 정보와 양자화 정밀도 정보로부터 부호열 신호를 생성하는 멀티플렉서(12)를 주요 구성요소로서 갖는다. 또한, 제 1 도에는, 부호화 장치에 의해 생성된 부호열 신호를 정보 기록 매체의 일 예로서 광디스크(17)에 기록하는 경우의 구성으로서, ECC 인코더(14)와, 변조 회로(15)와, 기록 헤드(16)를 도시하고 있다.
이 제 1 도에서, 입력 단자(1)에는 파형 신호로서 샘플 데이터(파형 요소)로 이루어진 파형 신호로서 디지털 오디오 신호가 공급된다. 이 디지털 오디오 신호는 주파수 성분 분해 회로(2)에 의해 주파수 성분으로 분해된다. 이 주파수 성분 분해 회로(2)에서 행해지는 디지털 오디오 신호를 주파수 성분으로 분해하는 방법으로서는, 예를 들면, QMF 등의 필터에 의한 대역 분할이나, DFT나 DCT 또는 MDCT 등의 스펙트럼 변환을 들 수 있다. 상기 QMF 등의 필터에 의한 대역 분할에 의하면, 시간 영역의 디지털 오디오 신호를 상기 필터에 의해 복수의 주파수 대역의 주파수 성분(신호 성분)으로 분할하는 것이 행해진다. 또한, 상기 스펙트럼 변환에 의하면, 시간 영역의 디지털 오디오 신호가 복수 샘플 데이터마다 블록화되고, 이 블록마다의 샘플 데이터를 스펙트럼 변환함으로써, 주파수 성분(스펙트럼 성분, 즉, 실수 데이터)이 얻어지고, 또한 이들 얻어진 주파수 성분을 대역마다 그룹화한다.
또한, 주파수 성분 분해 회로(2)는, 상기 QMF 등의 펄터에 의한 대역 분할과, 스펙트럼 변환을 조합한 방법으로 주파수 성분으로의 분해를 행할 수 있다. 이 경우의 주파수 성분 분해 회로(2)에서는 공급된 디지털 오디오 신호를 일단 QMF 등의 필터에 의해 대역 분할하고, 이 분할된 각 대역마다의 주파수 성분(신호 성분)을 각각 블록화하고, 이 블록마다 MDCT 등을 이용하여 스펙트럼 변환하고, 얻어진 주파수 성분(스펙트럼 성분)을 또한 대역마다 그룹화하는 것으로 된다. 여기서, 상기 필터에서의 대역 분할에 의한 대역의 폭이나, 스펙트럼 변환후의 주파수 성분을대역마다 그룹화할 때의 폭(즉, 대역폭)은, 예를 들면, 균일한 대역폭으로 하거나, 또한 예를 들면, 임계 대역폭에 일치시키도록 불균일한 대역폭으로 할 수 있다. 또한, 제 1 도의 예에서는, 주파수 성분 분해 회로(2)로부터는, 얻어진 주파수 성분을 4개의 대역으로 나누어서 출력하도록 하고 있지만, 물론 이 수는 많아도 적어도 좋다.
이 주파수 성분 분해 회로(2)에 의해 얻어진 4개의 대역의 각 주파수 성분은 각각 대역에 대응하여 설치되어 있는 정규화 회로(3 내지 6)에 각각 전송된다. 각 정규화 회로(3 내지 6)에서는 공급된 주파수 성분을 어떤 단위 시간마다 정규화한다. 또한, 이때의 단위 시간은 주파수 성분 분해 회로(2)에서 스펙트럼 변환을 행한 경우에는 상기 스펙트럼 변환을 위한 블록과 동일한 길이를 이용한다. 각 정규화 회로(3 내지 6)로부터는, 상기 주파수 성분을 정규화하여 얻어진 정규화 신호와, 이 정규화시의 정규화 계수 정보가 출력된다. 각 정규화 회로(3 내지 6)로부터의 각 정규화 신호는 각각 대응하여 설치되어 있는 양자 회로(8 내지 11)에 각각 전송된다. 또한, 각 정규화 회로(3 내지 6)로부터의 각 정규화 계수 정보는 멀티플렉서(12)에 전송된다.
양자화 회로(8 내지 11)에서는, 각각 대응하는 정규화 회로(3 내지 6)로부터 공급된 각 정규화 신호를 양자화 정밀도 결정 회로(7)로부터 공급되는 양자화 정밀도 정보에 기초하여 양자화한다.
한편, 주파수 성분 분해 회로(2)로부터의 4개의 대역의 각 주파수 성분은 양자화 정밀도 결정 회로(7)에도 전송되도록 되며, 상기 양자화 정밀도 결정 회로(7)에서는 각 대역의 주파수 성분에 기초하여 각 양자화 회로(8 내지 11)로 전송되는 양자화 정밀도 정보를 계산한다. 또한, 이 양자화 정밀도 정보는 주파수 성분 분해 회로(2)에 있어서의 주파수 성분 분해 처리 전의 신호(즉, 입력 단자(1)에 공급된 신호)에 기초하여 계산하거나, 또한, 각 정규화 회로(3 내지 6)에서의 정규화에 있어서의 정규화 계수 정보에 기초하여 계산하는 것도 가능하다. 또한, 양자화 정밀도 결정 회로(7)에 있어서의 양자화 정밀도 정보의 계산시에는 마스킹 효과 등의 청각 현상에 기초한 계산을 행하는 것이 바람직하다. 상기 양자화 정밀도 결정 회로(7)에서 계산된 양자화 정밀도 정보는 복호화 장치에도 전송되므로, 이 복호화 장치에서 사용되는 청각 모델은 임의로 설정할 수 있다.
각 양자화 회로(8 내지 11)가 각 정규화 신호를 양자화하여 얻은 각 양자화 신호와, 각 정규화 회로(3 내지 6)로부터의 각 정규화 계수 정보와, 양자화 정밀도 결정 회로(7)로부터의 양자화 정밀도 정보는 각각 멀티플렉서(12)로 전송된다. 이 멀티플렉서(12)에서는 이들 양자화 신호와 정규화 계수 정보와 양자화 정밀도로부터, 순차, 부호열 신호를 생성한다. 이 멀티플렉서(12)로부터의 부호열 신호는 출력 단자(13)로부터 출력된다. 이 출력 단자(13)로부터 출력된 부호열 신호는, 예를 들면, 정보 기록 매체에 기록되거나, 정보 전송 매체를 거쳐 전송된다.
여기서, 정보 기록 매체의 일 예로서, 예를 들면, 광디스크(17)에 상기 부호열 신호를 기록하는 경우에는 상기 출력 단자(13)로부터 출력된 부호열 신호가 ECC 인코더(14)에 전송된다. 상기 ECC 인코더(14)는 공급된 부호열 신호에 대해 에러-콜렉션 코드를 부가한다. 이 ECC 인코더(14)로부터의 출력은 변조 회로(15)에 전송된다. 상기 변조 회로(15)에서는 공급된 신호를, 예를 들면, 8-14 변조한다. 상기 변조 회로(15)로부터의 출력은 기록 헤드(16)로 전송되고, 상기 기록 헤드(16)는 이 신호를 광디스크(17)에 기록한다.
또한, 정보 기록 매체로서는, 상술한 바와 같은 광자기 또는 상변화형 광디스크와 같은 기록 재생 가능한 광디스크 외에, 재생 전용의 광디스크, 자기디스크 등의 각종 디스크형의 기록 매체나, 자기테이프 등의 테이프형 기록 매체, 또는 반도체 메모리, IC 카드 등을 이용할 수 있다. 또한, 전송 매체로서, 예를 들면, 전선 또는 광케이블, 전파 등을 들 수 있다.
한편, 제 2 도에는 제 1 도에 도시한 부호화 장치에 의해 생성되고, 정보 기록 매체에 기록 또는 전송 매체에 전송된 부호열 신호를 복호화하여 디지털 오디오 신호를 복원하는 복호화 장치의 기본적인 구성을 도시한다. 이 제 2 도에 도시한 복호화 회로는 부호열 신호로부터 양자화 신호와 양자화 정밀도 정보와 정규화 계수 정보를 추출하는 디멀티플렉서(22)와, 얻어진 양자화 신호와 양자화 정밀도 정보와 정규화 계수 정보로부터 각 대역의 신호 성분을 구성하는 신호 성분 구성 회로(23 내지 26)와, 각 대역의 신호 성분으로부터 파형 신호를 합성하는 파형 신호 합성 회로(27)를 주요 구성요소로서 갖는다. 또한, 제 2 도에는 정보 기록 매체로서의 광디스크(17)에 기록된 부호열 신호를 재생하기 위한 구성으로서 재생 헤드(56)와, 복조 회로(55)와, ECC 디코더(54)를 도시하고 있다.
이 제 2 도에 있어서, 본 발명의 신호 복호화 방법이 적용되는 제 2 도의 복호화 장치의 입력 단자(21)에는 상기 정보 기록 매체로부터 재생되거나, 전송 매체를 거쳐 전송되어 온 부호열 신호가 공급된다.
예를 들면, 정보 기록 매체로서의 광디스크(17)로부터 재생 헤드(56)에 의해 재생된 신호는 복조 회로(55)로 전송된다. 상기 복조 회로(55)에서는 재생 헤드(56)에 의해 광 디스크(17)로부터 재생된 신호가 8-14 변조되기 때문에, 이것을 복조한다. 이 복조 회로(55)로부터의 출력 신호는 ECC 디코더(54)에 전송된다. 이 ECC 디코더(54)에서는 에러 정정이 행해진다. 이 에러-정정된 신호는 상기 부호열 신호이며, 이 부호열 신호가 입력 단자(21)를 거쳐 디멀티플렉서(22)로 전송된다. 상기 부호열 신호는 상기 양자화 신호와 정규화 계수 정보와 양자화 정확도 정보로 이루어지는 것이다.
상기 디멀티플렉서(22)에서는 공급된 부호열 신호를 제 1 도에서 설명한 4개의 대역에 대응하는 각 대역마다의 양자화 신호와 정규화 계수 정보와 양자화 정밀도 정보로 분리하고, 각각을 신호 성분 구성 회로(23 내지 26)에 전송한다.
이 신호 성분 구성 회로(23 내지 26)에서는 각각 양자화 정밀도 정보를 이용하여 양자화 신호를 역 양자화하고, 또한 정규화 계수 정보를 이용하여 정규화의 해제를 행한다. 또한, 이 신호 성분 구성 회로(23 내지 26)에서는 상기 정규화의 해제에 의해 얻어진 신호에 대해 제 1 도의 부호화 장치에서 행해진 주파수 성분으로의 분해에 대응하는 재구성 처리를 실시함으로써, 샘플 데이터를 복원한다. 신호 성분 구성 회로(23 내지 26)로부터의 샘플 데이터는 파형 신호 합성 회로(27)로 전송된다.
상기 파형 신호 합성 회로(27)에서는 상기 4개로 분할된 각 대역을 합성하는처리를 행한다. 이것에 의해, 상기 파형 신호 합성 회로(27)로부터는 합성된 디지털 오디오 신호가 출력된다. 상기 디지털 오디오 신호는 출력 단자(28)로부터 출력되며, 예를 들면, 앰프에서 증폭된 후에, 스피커나 헤드폰 또는 이어폰 등의 방음 수단에 전송되거나, 음성 라인 출력 단자 등으로부터 출력된다.
여기서, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 부호화 장치에 있어서는, 주파수 성분으로의 분해로 상술한 DFT나 DCT 등의 스펙트럼을 적용하고, 상기 스펙트럼 변환시의 블록 길이를 충분한 주파수 분해능을 확보할 수 있도록 한 일정 길이로 유지한 채로, 프리-에코나 포스트-에코 발생을 유효하게 방지하기 위하여, 이득 제어 및 이득 제어 보정을 이용하고, 또한 상술한 종래 예와 같이 어택부의 검출의 유무에 따라 고정값의 이득 제어 함수를 양자 택일적으로 선택하지 않고, 특히 압축율을 높게 한 경우에도 음질의 열화를 방지할 수 있도록 하기 위한 방법으로서, 이하에 서술한 방법을 이용하도록 한다.
우선 최초에, 상술한 종래 예에 서술된 고정값의 이득 제어 함수를 이용한 경우의 프리-에코 발생 방지 방법에서의 문제점을 설명하고, 이 문제점에 대응할 수 있는 본 발명 실시예에서의 프리-에코 발생 방지 방법에 대해서 설명한다. 이후, 본 발명 실시예에서 포스트-에코의 발생도 유효하게 방지할 수 있는 방법에 대해서 설명한다.
상술한 종래 예의 프리-에코 발생 방법에 있어서의 문제점으로서, 어택부 직전의 작은 진폭 신호를 증폭시킬 때의 이득 제어량을, 예를 들면, 고정값으로 하면 이하와 같은 문제가 발생한다.
예를 들면, 블록 내의 파형 신호가 제 3A 도나 제 3B 도에 도시한 바와 같은 파형 신호 SW3나 SW4의 경우, 상기 블록 내에는 어느 쪽도 어택부(AT)를 포함하므로, 이들 파형 신호(SW3과 SW4)에서는 신호 진폭의 변화의 방식이 크게 차이가 난다. 즉, 파형 신호(SW3)에 있어서는 어택부(AT) 직전에도 어떤 레벨 이상의 파형 신호(FT3)가 있다. 이와 같은 경우, 상술한 바와 같이 부호화하고 또한 복호화한 후에, 어택부(AT) 앞에 발생하는 프리-에코는 이 원래의 파형 신호(FT3)에 의해 어택부(AT) 이후만큼이 아닌 정도로 마스킹된다. 이것에 대해서, 파형 신호(SW4)에서는, 어택부(AT) 직전의 파형 신호(FT4)의 레벨은 대단히 낮고, 따라서, 부호화 및 복호화 후에 발생하는 프리-에코는 이 파형 신호(FT4)에 의해 거의 마스킹되지 않는다.
여기서, 상술한 종래 예와 같이 어택부의 검출의 유무에 따라 고정값의 이득 제어 함수를 양자 택일적으로 선택하고, 상기 어택부(AT) 직전의 작은 진폭의 신호에 대해서는 고정의 R배의 이득 제어 함수를 이용하여 이득 제어를 행하고, 또한 복호화시에도 고정의 이득 제어 보정 함수를 이용하여 이득 제어 보정을 행한 경우를 고려한다. 예를 들면, 상기 고정의 R배의 값으로서 제 3A 도와 같은 파형 신호(SW3)에 대해 최적의 이득 제어 함수(즉, 이득 제어량)를 미리 설정하여 두면, 제 3B 도와 같은 파형 신호(SW4)에 대해서는 프리-에코가 들리게 된다. 역으로, 상기 고정의 R배의 값으로서 제 3B 도에 도시한 파형 신호(SW4)에 대해서 최적의 이득 제어 함수(즉, 이득 제어량)를 설정하여 두면, 제 3A 도와 같은 파형 신호(SW3)에 대해서는 필요 이상의 이득 제어를 행하게 되어 주파수 영역에서 에너지의 확산을 초래하거나, 결과로서 부호화 효율을 저하시키게 된다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시예의 부호화 방법에서는, 파형 신호의 어택부와 그 직전의 부분에서의 신호의 진폭 변화의 비율에 따라, 이득 제어량(이득 제어 함수)을 적응적으로 변화시킴으로써 이 문제를 해결한다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예의 부호화 방법에서는, 예를 들면, 제 3C 도에 도시한 바와 같이, 파형 신호(SW3)의 어택부(AT) 직전의 부분의 신호 성분에 대해서는 이득 제어량이 비교적 작은(R3배) 이득 제어 함수(GC3)를 적용하여 이득 제어를 행하도록 하고, 한편 파형 신호(SW4)의 어택부(AT) 직전의 부분의 신호 성분에 대해서는 이득 제어량이 비교적 큰(R4배) 이득 제어 함수(GC4)를 적용하여 이득 제어를 행하도록 하고 있다. 또한 블록 내의 어택부(AT) 내의 검출 방법 및 검출한 어택부(AT) 직전의 부분에 대한 이득 제어 함수의 선택 방법에 대해서는 후술한다.
부호화시에 이 제 1 실시예의 부호화 방법과 같은 이득 제어를 행한 경우의 부호화시에는, 이득 제어 함수(GC3)를 이용한 때에는 이 이득 제어량에 대응하는 이득 제어 보정을 행하고, 이득 제어 함수(GC4)를 이용한 때에는 이 이득 제어량에 대응하는 이득 제어 보정을 행한다.
상술한 바와 같이, 부호화시에 파형 신호의 어택부와 그 직전의 부분에 있어서의 신호의 진폭 변화의 비율에 따라 상기 어택부 직전의 부분으로의 이득 제어량을 적응적으로 변화함으로써, 제 3A 도의 파형 신호(SW3)와 제 3B 도의 파형 신호(SW4)에 부호화 및 복호화를 행한 후의 각각의 파형 신호(SW3과 SW4)에 발생하는 양자화 잡음(QN3과 QN4)은 제 3D 도와 제 3E 도에 도시한 바와 같이 된다.
여기서, 파형 신호(SW3)를 부호화 및 복호화함으로써 발생하는 양자화 잡음(QN3)은 부호화시의 어택부(AT) 직전의 부분에 있어서의 이득 제어 함수(GC3)가 비교적 작은 R3배의 이득 제어량이고, 복호화시의 이득 제어 보정 처리도 이에 대응한 비교적 작은 이득 제어 보정량으로 되기 때문에, 제 3D 도에 도시되어 있는 바와 같이 어택부(AT) 직전의 부분에 있어서의 잡음 억압 작용은 비교적 작게 되지만, 블록 전체를 통해서 양자화 잡음(QN3)의 에너지는 작게 된다. 또한, 이 파형 신호(SW3)의 어택부(AT) 이전의 파형 신호(FT3)는 원래 어떤 레벨 이상의 신호이므로, 이 파형 신호(FT3)에 의해 그 부분의 양자화 잡음은 마스킹된다.
이에 대해서, 파형 신호(SW4)를 부호화 및 복호화한 경우, 블록 전체를 통한 양자화 잡음(QN4)의 에너지는 비교적 크지만, 부호화시의 어택부(AT) 직전의 부분에 있어서의 이득 제어 함수(GC4)가 비교적 큰 R4배의 이득 제어량이고, 복호화시의 이득 제어 보정 처리도 이에 따른 비교적 큰 이득 제어 보정량으로 되기 때문에, 제 3E 도에 도시한 바와 같이, 어택부(AT) 직전 부분의 양자화 잡음은 충분히 낮게 억압된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예의 부호화 방법에서는, 프리-에코는 청감상 큰 장해가 되기 때문에, 파형 신호(SW4)의 경우와 같이 어택부(AT) 직전의 파형 신호(FT4)에 의해 양자화 잡음이 마스킹되지 않을 때에는, 전체 양자화 잡음의 에너지를 저하시키는 것에 우선하여, 이 프리-에코를 억압시키도록 한 이득 제어 및 이득 제어 보정을 행하도록 하고 있다.
또한, 제 3 도에서 설명한 바와 같은 이득 제어 및 이득 제어 보정은, 본건출원인이 국제특허출원 공개 공보 WO 95/21489호의 명세서 및 도면에서 이미 제안하고 있다. 이 공개 공보의 명세서 및 도면에는, 파형 신호가 급격하게 커지는 부분에서의 이득 제어 보정 처리의 이득 제어 보정량은 파형 진폭으로부터 구해지는 이득 제어 보정 정보의 내용에 기초하여 결정되는 복수의 크기 중에서 선택되는 것으로 하는 방법이 제안되어 있다.
그런데, 상술한 제 3 도의 예에서, 파형 신호로서 준 정상적인 파형 신호(FT) 다음에 어택부(AT)가 존재하고, 그 후에는 큰 레벨의 신호가 연속하는 파형 신호(SW)에 대해서 프리-에코의 발생을 방지하는 예에 대해서 설명한다. 이에 대해서, 본 발명 실시예에서는, 준 정상적인 신호 다음에 어택부가 존재하고, 그후에는 급격하게 레벨이 감쇄하여 가는 릴리스부가 연속하는 파형 신호에 대해서, 어택부의 전후에서 이득 제어 및 이득 제어 보정을 행함으로써, 어택부 앞에서의 프리-에코뿐만 아니라 어택부 뒤의 릴리스부에 있어서의 포스트-에코 발생을 방지할 수 있다.
상기 프리-에코와 포스트-에코가 발생하는 파형 신호의 예로서, 예를 들면, 제 4A 도나 제 4B 도에 도시한 바와 같이, 준 정상적인 신호(FL5, FT6)다음에 어택부(AT)가 존재하고, 그후에는 레벨이 급격하게 작아지는 릴리스부(RE5, FT6)가 이어지는 파형 신호(SW5, SW6)를 예를 들어 설명한다. 또한, 제 4A 도에 도시하는 파형 신호(SW5)는 어택부(AT) 전후의 준 정상적인 파형 신호(FT5)와 릴리스부(RE5)가 각각 어느 정도 큰 레벨로 되는 예를, 또한, 제 4B 도에 도시한 파형 신호(SW6)는 어택부(AT) 전후의 정상적인 파형 신호(FT6)와 릴리스부(RE6)의 레벨이 대단히 작아지는 예를 도시하고 있다.
즉, 이들 제 4A 도 및 제 4B 도에 도시한 파형 신호(SW5, SW6)는 블록내에 준 정상적인 파형 신호(FT5, FT6)와 어택부(AT)와 릴리스부(RE5, RE6)를 포함하지만, 파형 신호(SW5와 SW6)에서는 상기 제 3 도의 예와 마찬가지로 신호 진폭의 변화 방식이 크게 차이가 있다. 여기서, 예를 들면, 이들 파형 신호(SW5와 SW6)에 대해서 어택부 전후의 이득 제어량을 고정적인 것으로 하면, 상기 제 3 도에서 설명한 것과 마찬가지의 이유에 의해 프리-에코뿐만 아니라 포스트-에코의 발생을 방지할 수 있게 된다. 여기서, 본 발명의 제 2 실시예의 부호화 방법에서는 파형 신호의 어택부와 그 전후의 부분에 있어서의 신호의 진폭 변화 비율에 따라, 어택부 전후에서 이득 제어량을 적응적으로 변화하도록 한다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예의 부호화 방법에서는, 예를 들면, 제 4C 도에 도시한 바와 같이, 파형 신호(SW5)의 어택부(AT) 직전의 부분의 신호 성분(파형 신호(FT5))에 대해서는 이득 제어량이 비교적 작은 Ra5배의 이득 제어를 행하도록 함과 동시에, 어택부(AT) 뒤의 릴리스부(RE5)에 대해서는 이득 제어량이 1 보다도 작게, 또한 비교적 작은 Rr5배의 이득 제어를 행하도록 한다. 한편, 파형 신호(SW6)의 어택부(AT) 직전의 부분의 신호 성분(파형 신호(FT6))에 대해서는 이득 제어량이 비교적 큰 Ra6배의 이득 제어를 행함과 동시에, 어택부(AT) 뒤의 릴리스부(RE6)에 대해서는 이득 제어량이 1 보다도 작게, 또한 비교적 큰 Rr6배의 이득 제어를 행하도록 한다. 또한, 블록 내의 어택부(AT) 내의 검출 방법, 및 검출된 어택부(AT) 전후의 부분에 대한 이득 제어 함수의 방법에 대해서 후술한다.
또한, 부호화시에 이 제 2 실시예의 부호화 방법과 같은 어택부(AT) 전후의 부분에 대해서 이득 제어를 행한 경우의 복호화시에는, 이득 제어 함수(GC5)를 이용한 때에는 그 이득 제어량에 대응하는 이득 제어 보정을 행하고, 이득 제어 함수(GC6)를 이용한 때에는 그 이득 제어량에 대응하는 이득 제어 보정을 행하는 것으로 된다.
상술한 바와 같이, 부호화시에 파형 신호의 어택부와 그 전후의 부분에 있어서의 신호의 진폭 변화의 비율에 따라서 상기 어택부 전후의 부분으로의 이득 제어량을 적응적으로 변화시킴으로써, 제 4 도의 파형 신호(SW5와 SW6)에 부호화 및 복호화를 행한 후의 각각의 파형 신호(SW5와 SW6)에 발생하는 양자화 잡음(QN5와 QN6)은 제 4D 도와 제 4E 도에 도시한 바와 같이 된다.
여기서, 파형 신호(SW5)를 부호화 및 복호화함으로써 발생하는 양자화 잡음(QN5)은 부호화시의 어택부(AT) 전후의 준 정상적인 신호(FT)와 릴리스부(RE5)의 신호에 있어서의 이득 제어 함수(GC5)가 비교적 작은 Ra5와 Rr5배의 이득 제어량이고, 복호화시의 이득 제어 보정 처리도 이에 대응한 비교적 작은 이득 제어 보정량이 되기 때문에, 제 4D 도에 도시되어 있는 바와 같이 어택부(AT) 전후의 준 정상적인 파형 신호(FT5)와 릴리스부(RE5)의 신호 부분에 있어서의 잡음 억압 작용은 비교적 작게 되지만, 블록 전체를 통해 양자화 잡음(QN5)의 에너지는 작게 된다.
또한, 이 파형 신호(SW5)의 어택부(AT) 전후의 파형 신호(FT5)와 릴리스부(RE5)의 신호는 각각 원래 어떤 레벨 이상의 신호이므로, 이들 파형신호(FT5)와 릴리스부(RE5)의 신호에 의해 그 부분의 양자화 잡음은 마스킹된다. 이에 대해서, 파형 신호(SW6)를 부호화 및 복호화한 경우, 블록 전체를 통한 양자화 잡음(QN6)의 에너지는 비교적 크지만, 부호화시의 어택부(AT) 전후의 준 정상적인 파형 신호(FT6)와 릴리스부(RE6)의 신호 부분에 있어서의 이득 제어 함수(GC6)가 비교적 큰 Ra6과 Rr6배의 이득 제어량이고, 복호화시의 이득 제어 보정 처리도 이에 따른 비교적 큰 이득 제어 보정량이 되기 때문에, 제 4E 도에 도시한 바와 같이, 어택부(AT)의 준 정상적인 파형 신호(FT6)와 릴리스부(RE6)의 신호 부분의 양자화 잡음은 충분히 낮게 억압된다.
상술한 제 4A 도 내지 제 4E 도에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예의 복호화 방법에서는, 프리-에코 및 포스트-에코는 청감상 큰 장해가 되기 때문에, 파형 신호(SW6)의 경우와 같이 어택부(AT) 전후의 파형 신호(FT6)나 릴리스부(RE6)의 신호에 의해 양자화 잡음이 마스킹되지 않을 때에는, 전체 양자화 잡음의 에너지를 저하시키는 것에 우선하여, 이 프리-에코 및 포스트-에코를 억압시키도록 한 이득 제어 및 이득 제어 보정을 행하도록 한다.
또한, 어택부 직전의 신호와 릴리스부의 신호에 대해 적응적으로 선택하여 적용되는 이득 제어량의 종류 및 그 수는 어택부의 직전의 신호에 대한 것과 릴리스부의 신호에 대한 것을 동일하게 할 수 있지만, 릴리스부는 어택부 직전의 부분에 비해 어택부에 의한 동시 마스킹이 유효하게 작용하는 비율이 높기 때문에, 다른 종류 및 수이어도 상관없다.
다음에, 상술한 이득 제어 및 이득 제어 보정을 제 1 도의 부호화 장치와 복호화 장치에 적용한 경우의 구체적 구성을 제 5 도 및 제 6 도에 도시한다.
제 5 도의 구성은 윈도우 회로(32)와, 어택/릴리스부 검출 회로(33)와, 이득 제어 회로(34)와, 순 스펙트럼 변환 회로(35)와, 정규화 ·양자화 회로(36)와, 부호화 회로(37)로 이루어지며, 이 제 5 도의 구성을 제 1 도의 구성과 대응시킨 경우, 제 5 도의 윈도우 회로(32)로부터 순 스펙트럼 변환 회로(35)까지는 제 1 도의 주파수 성분 분해 회로(2) 내에 포함되고, 제 5 도의 정규화 ·양자화 회로(36)는 제 1 도의 정규화 회로(3 내지 6), 양자화 정밀도 결성 회로(7), 및 양자화 회로(8 내지 11)에 대응하며, 제 5 도의 부호화 회로(37)는 제 1 도의 멀티플렉서(12) 및 ECC 인코더(14)와 대응한다. 또한, 제 6 도의 구성은 복호화 회로(42)와 역 정규화·양자화 회로(43)와 역 스펙트럼 변환 회로(44)와 이득 제어 보정 회로(45)와 인접 블록 합성 회로(46)로 이루어지고, 이 제 6 도의 구성을 제 2 도와 대응시킨 경우, 제 6 도의 복호화 회로(42)는 제 2 도의 ECC 디코더(34) 및 디멀티플렉서(45)와 대응하고, 제 6 도의 역 정규화 ·역 양자화 회로로부터 이득 제어 보정 회로(45)까지는 제 2 도의 신호 성분 구성 회로(23 내지 26)와 대응하며, 제 6 도의 인접 블록 합성 회로(46)는 제 2 도의 파형 신호 합성 회로(27) 내에 포함된다.
제 5 도에 있어서, 단자(31)에는, 예를 들면, 디지털 오디오 신호 등의 파형 신호가 공급된다. 이 디지털 오디오 신호는 윈도우 회로(32)로 전송된다. 상기 윈도우 회로(32)에서는 공급된 디지털 오디오 신호를 각각 일정한 길이의 블록마다 잘라냄과 동시에, 두 인접 블록에서 각각 오버랩시키고, 또한 각 블록에 대해 변환 윈도우 함수를 곱한다.
다음의 어택/릴리스 검출 회로(33)에서는, 상기 윈도우 회로(32)에서 변환 윈도우 함수가 곱해진 블록 내에 어택부가 있는지의 여부와, 릴리스부가 있는지의 여부를 검출하고, 각 블록마다 어택부의 검출 유무와 릴리스부의 검출 유무를 나타내는 플래그(어택/릴리스부 검출 플래그)를 생성한다. 또한, 상기 어택/릴리스부 검출 회로(33)에서는, 어택부를 검출한 때에는 그 블록내의 어느 것으로부터 어택부가 개시되는지를 나타내는 정보를, 릴리스부를 검출한 때에는 그 블록 내의 어느 것으로부터 릴리스부가 개시되는지를 나타내는 정보를 위치 정보로서 생성한다. 또한, 상기 어택/릴리스부 검출 회로(33)는 제 1 실시예의 부호화 방법에서 설명한 바와 같이 어택부만을 검출한 때에는 상기 검출한 어택부에 대응하는 이득 제어 함수를 산출한다.
또한, 제 2 실시예의 부호화 방법에서 설명한 바와 같이 어택부와 이에 이어지는 릴리스부를 검출한 때에는, 상기 검출한 어택부에 대응하는 이득 제어 함수를 산출함과 동시에 릴리스부에 대응하는 이득 제어 함수를 산출하고, 이들 2개의 이득 제어 함수로부터 최종적인 이득 제어 함수를 산출한다. 이 어택/릴리스부 검출 회로(33)에 있어서의 이득 제어 함수의 산출 처리는, 예를 들면, 블록 내의 파형 신호가 상기 제 3A 도나 제 3B 도에 도시한 바와 같은 파형 신호(SW3나 SW4)인 경우에는, 제 3C 도에서 설명한 바와 같은 이득 제어 함수(GC3 또는 GC4)를 적응적으로 선택하는 처리이다. 또한 블록 내의 파형 신호가 상기 제 4A 도나 제 4B 도에 도시한 바와 같은 파형 신호(SW5나 SW6)인 경우에는, 제 4C 도에서 설명한 바와 같은 이득 제어 함수(GC5 또는 GC6)를 적응적으로 선택하는 처리이다.
또한, 상기 어택/릴리스부 검출 회로(33)는 블록 내에서 어택부나 릴리스부를 검출하지 않은 경우에는, 1 값의 이득 제어량을 나타내는 이득 제어 함수를 선택하는 것으로 된다. 물론, 어택부나 릴리스부를 검출하지 않은 때에는 그 블록에 대해 이득 제어를 행하지 않도록 하는 것도 가능하다. 이와 같은 어택/릴리스부 검출 회로(33)로부터는, 상기 어택/릴리스부 검출 플래그와, 어택부나 릴리스부를 검출한 때의 위치 정보 및 상기 선택한 이득 제어 함수 정보와, 각 블록의 신호 성분(파형 요소)이 출력되어, 이들이 이득 제어 회로(34)에 보내진다.
상기 이득 제어 회로(34)에서는, 블록 내의 신호 성분과 함께 공급되는 어택/릴리스부 검출 플래그가 상기 블록에 있어서 어택부를 검출한 것을 나타내고 있는 경우에는, 동일한 이 블록 내의 신호 성분과 함께 공급되는 어택부의 위치 정보 및 이득 제어 함수 정보에 기초하여, 상기 블록 내의 어택부 이전의 작은 진폭의 신호(순 정상적인 신호)를 증폭하는 이득 제어 처리를 행한다. 또한 블록 내의 신호 성분과 함께 공급되는 어택/릴리스부 검출 플래그가 상기 블록에서 릴리스부를 검출한 것을 나타내고 있는 경우에는, 동일한 이 블록 내의 신호 성분과 함께 공급되는 릴리스부의 위치 정보 및 이득 제어 함수 정보에 기초하여, 상기 블록 내의 릴리스부의 신호를 증폭하는 이득 제어 처리를 행한다.
즉, 이득 제어 회로(34)에서의 이득 제어 처리는, 블록 내의 파형 신호가 상기 제 3A 도나 제 3B 도에 도시한 바와 같은 파형 신호(SW3나 SW4)인 경우에는, 제 3C 도에서 설명한 바와 같은 이득 제어 함수(GC3 또는 GC4)를 상기 블록 내의 파형 요소에 승산함으로써 행한다. 또한, 블록 내의 파형 신호가 상기 제 4A 도나 제 4B도에 도시한 바와 같은 파형 신호(SW5나 SW6)인 경우에는, 제 4C 도에서 설명한 바와 같은 이득 제어 함수(GC5 또는 GC6)를 상기 블록 내의 파형 요소에 승산하는 것으로서 행한다.
또한, 상기 이득 제어 회로(34)는 어택/릴리스부 검출 플래그가 이들 어택부나 릴리스부를 포함하지 않는 것을 나타내는 경우에, 상기 블록의 신호 성분에 대해 신호 증폭의 처리는 행해지지 않는다. 구체적으로는, 1의 값의 이득 제어량을 나타내는 이득 제어 함수를 블록 내의 파형 요소에 승산함으로써, 증폭하지 않도록 한다. 상기 이득 제어 회로(34)를 거친 블록마다의 신호 성분(파형 요소)은 순 스펙트럼 변환 회로(35)로 전송된다.
이 순 스펙트럼 변환 회로(35)에서는 공급된 블록마다의 신호 성분에대해 DFT나 DCT 등의 스펙트럼 변환을 실시한다. 이 스펙트럼 변환에 의해 얻어진 스펙트럼 성분 신호는 정규화 ·양자화 회로(36)로 전송된다.
상기 정규화 ·양자화 회로(36)에서는 상기 제 1 도의 정규화 회로(3 내지 6), 양자화 정밀도 결정 회로(7) 및 양자화 회로(8 내지 11)와 마찬가지로, 공급된 스펙트럼 성분 신호를 정규화하고 또한 양자화한다.
다음의 부호화 회로(37)에서는 정규화 ·양자화 회로(36)로부터 공급되는 양자화 신호와 정규화 계수 정보와 양자화 정밀도 정보, 및 각 부를 통과하여 공급되는 어택/릴리스부 검출 플래그와, 어택부나 릴리스부가 검출된 때의 위치 정보 및 이득 제어량 정보로부터, 순차 부호열 신호를 생성하고, 또한 이 부호열 신호에 에러 콜렉션 코드를 부가한다. 이 부호화 회로(37)의 출력은 단자(38)로부터 출력되고, 예를 들면, 상술한 바와 같이 8-14 변조되어 정보 기록 매체에 기록되거나, 전송 매체에 전송된다.
한편, 제 6 도에서, 단자(41)에는, 예를 들면, 정보 기록 매체로부터 재생된 8-14 변조의 복조가 된 신호나, 전송 매체를 거쳐 전송된 상기 부호열 신호가 공급된다 상기 단자(41)에 공급된 부호열 신호는 복호화 회로(42)에서 에러 정정됨과 동시에 부호열이 해제되며, 양자화 신호와 정규화 계수 정보와 양자화 정밀도 정보, 및 어택/릴리스부 검출 플래그와, 어택부나 릴리스부가 검출된 블록에 있어서의 그들의 위치 정보 및 이득 제어량 정보가 추출된다. 이 복호화 회로(42)로부터의 양자화 신호와 정규화 계수 정보와 양자화 정밀도 정보는 역 정규화 ·역 양자화 회로(43)로 전송된다.
이 역 정규화 ·역 양자화 회로(43)에서는 양자화 정밀도 정보를 이용하여 양자화 신호에 역 양자화 처리를 실시하고, 또한 정규화 계수 정보를 이용한 정규화의 해제 처리를 행한다. 이것에 의해 상기 역 정규화 ·역 양자화 회로(43)로부터는 스펙트럼 성분 신호가 출력되는 것으로 된다. 이 스펙트럼 성분 신호는 역 스펙트럼 변환 회로(44)로 전송된다.
이 역 스펙트럼 변환 회로(44)에서는 부호화 장치에서 행해진 스펙트럼 변환에 대응하는 역 처리인 역 스펙트럼 변환을 행한다. 구체적으로 말하면, 부호화 장치에서의 스펙트럼 변환이 DFT인 경우에는 IDFT의 역 스펙트럼 변환 처리를, 또한 DCT인 경우에는 IDCT의 역 스펙트럼 변환 처리를 MDCT인 경우에는 IMDCT의 역 스펙트럼 변환 처리를 행한다.
상기 역 스펙트럼 변환 회로(44)에서 역 스펙트럼 변환 처리되어 얻어진 시간 영역의 신호 성분(파형 요소)은 이득 제어 보정 회로(45)로 전송된다. 상기 이득 제어 보정 회로(45)에는 각 부를 통과하여 상기 신호 성분과 함께 공급되는 어택/릴리스부 검출 플래그와, 어택부나 릴리스부가 검출된 블록에 있어서의 이들의 위치 정보 및 이득 제어량 정보도 공급된다. 따라서, 이 이득 제어 보정 회로(45)에서는 이들 플래그 및 정보를 이용하여, 부호화 장치의 이득 제어 회로(34)에서 블록 내의 어택부 직전의 준 정상적인 신호나 릴리스부의 신호가 증폭되어 있을 때에는, 이들 증폭된 신호에 대해 감쇄를 실시하는 이득 제어 보정 처리를 행한다. 구체적으로 말하면, 상기 이득 제어 보정 회로(45)에서는 블록 내에 어택부나 릴리스부가 존재하는 것을 나타내는 어택/릴리스부 검출 플래그와 이들의 위치를 나타내는 위치 정보와 이득 제어량 정보에 기초하여 어택부 이전의 작은 진폭의 준 정상적인 신호나 릴리스부의 신호를 감쇄하는 이득 제어 보정 처리를 행한다. 이 이득 제어 보정 회로(45)에 있어서의 이득 제어 보정 처리는 부호화시에 이용되는 이득 제어 함수의 역수인 이득 제어 보정 함수를 승산하는 처리이다.
이와 같이, 부호화시에 증폭된 신호를 감쇄하도록 하면, 우선 역 스펙트럼 변환 회로(44)에서 주파수 영역으로부터 시간 영역으로 역 스펙트럼 변환한 단계에서 블록 내에 대략 균등하게 확산된 양자화 잡음 중, 어택부의 전후에 발생한 양자화 잡음은 낮은 레벨로 억압되도록 된다. 이 때문에, 프리-에코나 포스트-에코에 의한 첨강상의 장해도 억제되게 된다. 한편, 상기 이득 제어 보정 회로(45)는 어택부나 릴리스부가 존재하지 않게 부호화시에 증폭 처리가 실시되지 않았던 블록에대해서는 그 블록 내의 신호 성분에 대한 신호 감쇄의 처리는 행해지지 않는다.
또한, 부호화시에 증폭하지 않았던 신호는 상기 1의 값을 취하는 이득 제어량을 나타내는 이득 제어 함수를 승산하는 처리가 실시되기 때문에, 이 신호에 대해서는, 예를 들면, 1의 역수(즉 1)의 이득 제어 보정량을 나타내는 이득 제어 보정 함수를 승산하게 된다. 상기 이득 제어 보정 회로(45)를 거친 블록마다의 신호 성분은 인접 블록 합성 회로(46)로 전송된다.
상기 인접 블록 합성 회로(46)로 전송된 블록은 부호화 장치에서 인접 블록 사이에서 오버랩한 것이기 때문에, 상기 인접 블록 합성 회로(46)에서는 이 오버랩한 블록 내의 각 샘플 데이터를 상호 간섭시키면서 가산시킴으로써 파형 신호(디지털 오디오 신호)를 재구성한다. 이 인접 블록 합성 회로(46)에서 재구성된 디지털 오디오 신호는 단자(47)로부터 출력되고, 예를 들면, 앰프에서 증폭된 후에 스피커나 헤드폰 또는 이어폰 등의 방음 수단으로 전송되거나, 음성 라인 출력 단자 등으로부터 출력된다.
또한, 상기 제 3 도 내지 제 6 도를 이용하여 설명한 방법에서는, 블록내의 신호 성분에 대해 상술한 변환 윈도우 함수를 곱한 후에 어택부의 검출을 행하도록 하고 있다. 이와 같은 경우, 예를 들면, 큰 진폭의 신호 부분인 어택부가 블록의 끝 부분에 존재하여도, 변환 윈도우 함수를 곱함으로서 블록내의 원래의 파형 신호는 변형되므로, 상기 블록의 단부의 큰 진폭 부분이 완화되어 버려 어택부를 검출할 수 없게 된다. 그러나, DFT나 DCT를 이용한 스펙트럼 변환을 행하고, 그후 역 스펙트럼 변환을 실시함으로써 원래의 시계열 블록의 신호 성분을 완전하게 복원할수 있으므로, 복호화 장치에서 블록마다 이득 제어의 보정 처리를 실시하면 문제는 발생하지 않는다.
다음에, 제 7 도는 본 발명 실시예의 상술한 이득 제어를 실제로 신호의 부호화시에 적용하는 경우에, 상기 제 4 도에 도시한 바와 같은 파형 신호에 대해 어택부와 릴리스부를 검출하여 이득 제어 함수를 생성하는 처리의 흐름예를 도시한 것이다. 제 7 도의 처리는, 예를 들면, 상기 제 5 도의 구성의 어택/릴리스부 검출 회로(33)로 입력된다.
이 제 7 도에서, 제 5 도의 어택/릴리스부 검출 회로(33)에서는 단계 S101에서 어택부용의 이득 제어 함수를 산출하는 처리를 행하고, 단계 S102에서 릴리스부용의 이득 제어 함수를 산출하는 처리를 행한다. 또한, 단계 S101이나 단계 S102에서의 이득 제어 함수를 산출하는 처리는, 실제로는 미리 준비된 복수 종류의 이득 제어 함수 내에서 블록 내의 신호 성분의 특성에 따라 적응적으로 선택하는 처리이다. 다음의 단계 S103에서는 단계 S101 및 단계 S102에서 구해진 어택부용의 이득 제어 함수와 릴리스부용의 이득 제어 함수로부터 최종적인 이득 제어 함수를 산출한다.
다음에, 제 8 도에는 제 7 도의 단계 S101에 있어서의 어택부용의 이득 제어 함수를 생성하는 처리의 흐름을 상세하게 도시한 것이다.
제 8 도에서는, 예를 들면, 2M개의 샘플 데이터분의 길이의 블록을 N개의 샘플 블록(예를 들면, 제 3C 도나 제 4C 도에 도시한 바와 같은 소구간의 서브 블록(e0 내지 e7))으로 분할하고, 1번째 서브 블록에 있어서의 최대 진폭값 P[I]를, 상기 1번째 서브 블록까지의 연속하는 K개의 서브 블록에 있어서의 최대 진폭값 Q[I]와 비교하고, 이것이 소정의 비율 이상으로 되어 있는 경우에는 어택부가 검출된 것으로 하고 있다. 또한, 최종적으로 완만하게 변화하는 이득 제어량에 대응하는 이득 제어 함수를 구성하여, 블록 내의 신호 성분을 스펙트럼 변환한 경우의 에너지 확산을 방지한다.
즉, 제 8 도의 최초의 단계S201에 있어서는, 1개의 블록을 N 분할한 서브블록 내의 I번째 서브 블록까지의 연속하는 K개의 서브블록 즉, I-(K-1)번째의 서브블록으로부터 I번째의 서브블록까지의 최대 진폭값 Q[I]를 구하고, 단계 S202에서는 I번째 서브블록에 있어서의 최대 진폭값 P[I]를 구한다.
다음의 블록 S203에서는, I=0으로 하고, 단계 S204에 있어서, 상기 이득 제어량으로서의 R을 I번째 서브블록까지의 K개의 서브블록의 최대 진폭값 Q[I]의, 그 직후의 서브블록의 최대 진폭값 P[I+1]에 대한 비율로 구한다. 다음의 단계S(205)의 T는 소정의 임계값이고, 상기 R이 T보다 큰 경우("예")에, 어택부가 검출된 것으로 해서 단계 S209로 진행하고 있다. 단계 S205에서 "아니오"로 판정된 경우에는 단계 S206으로 진행하여 I를 증가시키고, 단계 S207에서 I가 블록의 종단 서브블록의 번호(N)에 도달했는지의 여부를 판별하고, I=N이 될 때까지 단계 S204 이후를 반복한다.
단계 S207에서 "예"로 판정된 경우에는, 단계 S208에서 L=0, 즉, 어택부가 없는 것으로 하고, R=1로 해서 단계 S210으로 진행한다. 상기 단계 S205에서 "예", 즉, 어택부가 발견된 경우에는, 단계 S209로 진행하여 La=I로 하고, R에는 상기 단계 S204에서 구해진 R값의 정수값(Ra)을 대입한다. 즉, 이 블록에 있어서의 어택부 이전의 길이는 서브블록 L개분으로 되는 것으로 해석되고, 이 때의 R값이 이득 제어량을 나타낸다. 단계 S209의 처리를 종료한 후에는 단계 S210으로 진행한다.
단계 S210에서는 어택부의 위치 L까지의 서브블록의 이득 제어량을 R로 하고, 나머지를 1로 함과 동시에 최종적으로 완만하게 변화하는 이득 제어량이 되는 것처럼 보간 처리를 행한 후 처리를 종료한다. 즉, 이 단계 S210에 있어서, L과 R의 값에 기초하여 이득 제어 함수 ga(n)가 구성되지만, 어택부 직전의 서브블록에서는 이득 제어량이 완만하게 변화하는 것처럼 보간한다. 이것은 주파수 영역으로 변환한 경우에 에너지 분포의 확산을 방지하고, 효율이 좋은 부호화를 가능하게 하기 위한 것이다.
이와 같이, 어택부의 이득 제어량을 파형 신호의 레벨에 따라 변화시킴으로써, 압축율이 높은 경우에도 효율적으로 프리-에코의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
다음에 제 9도는, 제 7도의 단계 S102에 있어서의 릴리스부용의 이득 제어 함수의 산출 처리를 상세하게 도시한다.
제 9도에 있어서는, 어택부의 경우와 마찬가지로, 예를 들면, 길이 2M의 블록을 N개의 서브블록(예를 들면, 제 3C 도나 제 4C 도에 도시된 것과 같은 소구간의 서브블록(e0 내지 e7))으로 분할하고, 1번째 블록에 있어서의 최대 진폭값 P[I]을 어택부의 경우의 역 방향으로 I번째 서브블록까지의 연속하는 K개의 서브블록에 있어서의 최대 진폭값 Q[I]과 비교하고, 이것이 소정의 비율 이상이 되는 경우에는릴리스부가 검출된 것으로 한다. 또, 제 9도의 처리에서도 최종적으로 완만한 과도부를 갖는 이득 제어함수를 구성하여, 스펙트럼 변환한 경우의 에너지 확산을 방지한다.
즉, 제 9 도의 최초의 단계 S301에 있어서는, 1 블록을 N 분할한 서브블록 내, 어택부의 경우의 역 방향으로 Ⅰ번째 서브블록까지의 연속하는 K개의 서브블록, 즉 I+(I-1)번째 서브블록으로부터 Ⅰ번째 서브블록까지의 최대 진폭값 Q[I]을 구하고, 단계 S302에서는 I번째 서브블록에 있어서의 최대 진폭값 P[I]을 구한다. 다음의 단계 S303에서는 I=N+1로 하고, 또한 다음의 단계 S304에서는 상기 이득 제어량으로서의 R을 I번째까지의 K개의 서브블록의 최대 진폭값 Q[I]의, 그 직후의 서브블록의 최대 진폭값 P[I-1]에 대한 비율로 구한다.
다음의 단계 S305의 T는 소정의 임계값이고, 상기 R이 T보다 큰 경우에 릴리스부가 검출된 것으로 하고 단계 S309로 진행한다. 단계 S305에서 "아니오"로 판단된 경우에는 단계 S306으로 진행하고, 이 단계 S306에서 I를 감소시킨다. 다음의 단계 S307에서는 I가 1번째 서브블록(서브블록 번호가 1)에 도달하였는지의 여부를 판별한다. 이 단계 S307에서 "아니오"로 판별된 경우에는 단계 S304로 되돌아가 I=1이 될 때까지 단계 S304 이후를 반복한다. 단계 S307에서 "예"로 판별된 경우에는 단계 S308에서 L=0, 즉, 릴리스부가 없는 것으로 하고, R=1로 하여 단계 S310으로 진행한다. 한편, 단계 S305에서 "예"즉, 릴리스부가 발견된 경우에는 단계 S309로 진행하여 Lr=I로 하고, R에는 상기 단계 S304에서 구한 R의 값의 정수값 (Rr)을 대입한다. 즉, 이 블록에 있어서의 릴리스부 이후의 길이는 서브블록 L개분으로 된것으로 해석되고, 이 때의 R의 값은 이득 제어량을 나타낸다. 단계 S309의 처리를 종료한 후에는 단계 S310으로 진행한다.
단계 S310에서는, 릴리스부의 위치(L)까지의 서브블록의 이득 제어 함수를 R로 하고, 나머지를 1로 함과 동시에, 최종적으로 완만한 과도부를 갖도록 보간 처리를 행한 후 처리를 종료한다. 즉, 이 단계 S310에 있어서 , L과 R의 값에 기초하여 이득 제어 함수 gr(n)가 구성되지만, 릴리스부 직전의 서브블록에서는 함수값이 완만하게 보간된다. 이것은 주파수 영역으로 변환한 경우에 에너지 분포의 확산을 방지하고, 효율이 좋은 부호화를 가능하게 하기 위한 것이다.
다음에, 제 10 도에는, 제 7 도의 단계 S103에 있어서의 어택부용의 이득 제어 함수와 릴리스용의 이득 제어 함수로부터 최종적인 이득 제어 함수를 산출하는 처리를 상세하게 도시한다.
이 제 10 도에 있어서, 단계 S401에서는 어택부용의 이득 제어 함수 ga(n)와 릴리스부용의 이득 제어 함수gr(n)를 합성하고, 최종적인 이득 제어 함수 g(n)를 구한다. 다음의 단계 S402에서는 이득 제어 함수 g(n)의 최후의 값이 1 이외의 값인지의 여부를 판별하고, 1 이외의 값으로 판별된 경우에는 단계 S403으로 진행하고, 1이라고 판별된 경우에는 그대로 처리를 종료한다. 단계 S402에 있어서 1 이외의 값으로 판별하는 경우에 진행하는 단계 S403에서는, 이 값으로 전체를 나눈 후 처리를 종료한다. 또, 제 10 도의 처리에 의해 얻어지는 이득 제어 함수가 제 4 도의 이득 제어 함수(GC) 등과 대응한다.
다음에, 제 11A 도 내지 제 11D 도에는, 상술한 제 7 도 내지 제 10 도의 처리를 실제 파형 신호에 대해 적용한 경우의 모습을 도시한다. 제 11A 도에는 파형 신호의 일례로 하여, 블록의 도중에 진폭이 급격하게 커진 후에 급격하게 작아지는 파형 신호(SW7)를 도시한다.
즉, 제 11A 도의 파형 신호(SW7)로부터 제 7 도의 단계 S101(제 8 도의 처리)에서 구해진 어택부용의 이득 제어 함수는 제 11B 도에 도시된 것과 같이, 어택부 직전의 준 정상적인 신호(FT7)의 부분에 대해서는 Ra7배하고, 그 이후에는 1배 하는 것과 같은 이득 제어 함수 ga(n)으로 되고, 또한 제 11A 도의 파형 신호(SW7)로부터 제 7 도의 단계 S102(제 9 도의 처리)에서 얻어진 릴리스부용의 이득 제어 함수는, 제 11C 도에 도시된 바와 같이, 어택부 이후의 릴리스부(RE7)의 부분에 대해서는 Rr7배하고, 그 이전에는 1배하는 것과 같은 이득 제어 함수gr(n)으로 된다.
이와 같이하여 얻어진 어택부용의 이득 제어 함수 ga(n)와 릴리스부용의 이득 제어 함수 gr(n)로부터, 제 7 도의 단계 S103(제 10 도의 처리)에서 얻어진 최종적인 이득 제어 함수는, 제 11D 도에 도시된 바와 같이, 어택부 직전의 준 정상적인 신호(FT7)의 부분에 대해서는 Ra7/Rr7배하고, 다음에 1/Rr7배하고, 그후에 1배하는 것과 같은 이득 제어 함수 GC7로 된다.
이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 어택부와 릴리스부의 이득 제어량을 신호의 레벨에 따라 적응적으로 변화시킴으로써, 압축율이 높은 경우에도 효율적으로 프리-에코 및 포스트-에코의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또, 여기까지의 설명에서는, 블록 내에 어택부와 릴리스부의 수가 각각 1개인 경우에 대해서 서술하였지만, 블록 내의 어택부와 릴리스부의 수는 1개로 제한되지 않고, 복수가 되어도 상술한 본 발명의 실시예의 방법을 적용할 수 있다.
또한, 이득 제어 함수로서, 예를 들면, 스텝형으로 급격하게 변화하는 것을 사용하면, 스펙트럼 변환한 경우에, 이 에너지가 확산되어 버려 부호화의 효율이 떨어진다. 이 때문에 본 실시예에서는, 이득 제어 함수로서 어택부에 있어서도 어느 정도 완만하게 변화하는 것과 같은 과도 구간을 갖는 것을 사용하고 있다. 단, 이득 제어 함수를 완만하게 변화시키는 과도 구간은 충분히 짧게 하지 않으면 안되고, 충분히 짧지 않으면 특히 프리-에코가 들리게 되어 버린다. 따라서, 이득 제어 함수의 과도 구간은, 인간의 청각을 고려하여 시간적 길이를 밀리 초(msec) 정도로 하고, 이 과도 구간 내의 함수의 형태로는, 예를 들어, 정현파와 같이 완만하게 변화시키는 것이 요구된다.
또, 상술한 예에서는, 1개의 블록 내의 어택부를 검출하는 것으로 하였지만, 기존에 처리된 블록의 다음의 선두의 블록에 어택부가 발생하는 것과 같은 경우를 대비하여, 어택부의 검출 범위를 상기 다음 블록의 선두 서브블록까지 확장할 수도 있다. 이와 같이 어택부의 분출 범위를 다음의 블록의 선두 서브블록까지 확장하여 둠으로서, 이득 제어 함수에 완만한 과도부를 갖게 하면서, 상술한 바와 같은 역 스펙트럼 변환시에 인접하는 블록사이에서 파형 요소를 간섭시킬 수 있는 가능한 조건을 충족시킬 수 있다.
다음에 제 12 도에는, 본 발명의 방법으로 부호화된 부호열 신호를 정보기록 매체에 기록하는 경우의 기록 포맷, 또는 전송 매체에 전송하는 경우의 전송 포맷의 예에 관해서 도시한다.
제 12 도에 있어서, 각 블록 단위의 부호열 신호(블록 정보(121 내지 123))는, 상기 어택/릴리스부 검출 플래그(124, 126)와, 스펙트럼 성분 신호를 정규화 및 양자화하고 또한 부호화하여 얻어진 스펙트럼 성분 부호(125, 129)를 적어도 갖고, 또한, 어택/릴리스부 검출 플래그의 내용에 의해서는, 이것들에 부가하여, 어택부와 릴리스부의 위치 정보(127) 및 이득 제어량 정보(128)로 이루어지는 이득 제어 보정 함수 생성 정보도 포함하여 구성된다. 어택부와 릴리스부의 위치 정보(127)로서는, 예를 들어, 제 8 도 및 제 9 도에서 사용한 L의 값을 사용할 수 있고, 또 이득 제어 정보(128)로서는, 예를 들어, 제 8 도 및 제 9 도에서 사용한 R의 값을 이용할 수 있다.
또, 실제 오디오 신호에 있어서, 프리-에코와 포스트-에코가 문제가 되는 어택부와 릴리스부가 존재하는 블록의 비율은 낮기 때문에, 상술한 바와 같이 어택부와 릴리스부의 위치 정보와 이득 제어량 정보에 관해서는 실제로 어택부와 릴리스부가 존재하는 블록에 대응하는 블록 정보(제 12 도의 예에서는 (N)번째 블록 정보)에만 부가하는 것으로 하면, 정보 기록 매체에의 기록 효율이나 전송 매체로의 전송 효율이 좋게 된다. 물론, 전체 블록에 있어서, 블록 정보에 이득 제어 보정 함수 생성 정보를 부가하여도 되고, 이 경우, 실제로 어택부가 존재하지 않는 블록에 대해서는 블록 정보 내에 L=0 및 R=1로 하여 부가하면 된다.
다음에, 제 13 도에서는, 부호화 장치에 있어서, 제 12 도에서 설명한 바와 같은 부호열 신호로부터, 이득 제어 보정 함수 h(n)를 생성하는 처리의 흐름을 도시한다. 제 13 도에 도시된 처리를 제 6 도의 이득 제어 보정 회로(45)에 넣도록함으로서, 그 이득 제어 보정 회로(45)에서 상기 제 13 도의 처리를 실현할 수 있고, 이 제 13 도의 처리에서 생성된 이득 제어 보정 함수 h(n)을, 제 6 도의 역 스펙트럼 변환 회로(44)에서의 역 스펙트럼 변환 처리에 의해 구성된 신호 성분을 이용함으로써, 블록 내의 신호 성분을 재현할 수 있다. 물론, 어택부나 릴리스부가 검출되지 않는 블록에 있어서는, 실제로 이득 제어 보정 함수 h(n)을 포함시키는 처리를 생략하여도 된다.
제 13 도에 있어서, 단계 S21에서는 어택/릴리스부 검출 플래그를 추출하고, 이 어택/릴리스부 검출 플래그가 0인 경우, 즉, 어택부와 릴리스부가 검출되지 않은 경우에는 단계 S22로 진행하고, 이득 제어 보정 함수 h(n), 즉, 이득 제어 보정량을 1로 하여 처리를 종료한다. 이에 대해, 어택/릴리스부 검출 플래그가 1인 경우, 즉, 어택부와 릴리스부가 검출된 경우에는 단계 S23으로 진행한다. 이 단계 S23에서는, 해당 블록의 선두로부터 서브블록의 La개만큼의 이득 제어 함수의 값을 Ra/Rr로 하고, La+1로부터 Lr까지의 서브블록의 이득 제어 함수의 값을 1/Rr로 하고, 나머지의 서브블록의 이득 제어 함수의 값을 1로 하여, 상기 보간 처리를 행하여 최종적인 이득 제어 함수 g(n)을 구한다. 다음의 단계 S24에서는, 이 이득 제어 함수 g(n)의 역수 1/g(n)를 계산하여 이득 제어 보정 함수 h(n)을 구한다.
또 본 발명의 방법은, 파형 신호를 직접 스펙트럼 변화에 의해 스펙트럼 성분으로 분해하는 경우만이 아니라, 예를 들어, 일단, QMF 등의 필터로 이루어지는 대역 분할 필터에 의해 파형 신호를 대역 분할한 신호 성분을 스펙트럼 변환에 의해 스펙트럼 성분으로 분해하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한, QMF 등의 필터에의해 파형 신호를 복수 대역의 신호 성분으로 분해하는 경우에만도 적용할 수 있다. 본 발명의 방법은, 이와 같이 스펙트럼 성분이나 필터 분할된 신호 성분을 주파수 성분이라고 하고, 이들 전부에 적용할 수 있지만, 특히 프리-에코나 포스트-에코의 발생이 큰 문제가 되는 스펙트럼 변환을 포함하는 처리에서 얻어지는 주파수 성분(스펙트럼 성분)에 관련하여 적용시키는 경우에 그 효과가 크다.
결국, 본 발명의 방법은 파형 신호로서 오디오 신호를 디지털 신호로 변환한 것을 처리하는 장치에 적용하는 것도 가능하고, 또는 일단 필터화된 파형 신호를 컴퓨터 등으로 처리하는 경우에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 상술한 바와 같이, 얻어진 부호열 신호를 정보 기록 매체에 기록하는 것이나, 전송 매체에 전송하는 것도 물론 가능하다. 또, 본 발명의 방법은 통상적으로 일정한 비트 레이트로 부호화를 행하는 경우에도, 할당되는 비트수가 블록마다 다른 것과 같이 시간적으로 변화하는 비트 레이트로 부호화를 행하는 경우에도 적용할 수 있다.
이상, 파형 신호로서 오디오 신호를 양자화한 경우의 양자화 잡음을 발생시키지 않으려는 경우에 관해서 설명하였지만, 본 발명의 방법은 다른 종류의 신호의 양자화 잡음의 발생을 억제하는데 유효하고, 예를 들면, 화상 신호에도 적용할 수 있다. 그러나, 오디오 신호에 있어서의 어택 부분에서의 프리-에코는 청감상의 큰 장해가 되기 때문에, 본 발명을 오디오 신호에 적용하는 것은 상당히 유효하다. 또, 본 발명의 방법은 물론 다채널의 오디오 신호에 대하여 적용 가능하다.
본 발명에 있어서, 부호화시에는, 파형 신호로부터 어택부와 릴리스부를 검출하고, 어택부 이전의 부분과 릴리스부의 파형 요소에 대해서는 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 선택한 이득 제어량으로 이득 제어를 행하는 것으로 부호화하고, 복호화시에는, 부호화시에 이득 제어된 부분의 이득 제어 보정을 행하도록 하고 있기 때문에, 파형 신호를 부호화 및 복호화한 경우에 어택부 이전의 부분과 릴리스부에 발생하는 잡음의 에너지를, 인간이 지각하기 어려운 레벨까지 저하시킬 수 있고, 따라서, 압축율이 높은 경우에도 효과적으로 프리-에코 및 포스트-에코의 발생을 방지할 수 있고, 보다 효율적으로 보다 음질이 높은 부호화, 복호화, 기록 및 전송이 가능하게 된다.
제 1 도는 본 발명 실시예의 부호화 장치의 개략 구성을 도시하는 블록 회로도.
제 2 도는 본 발명 실시예의 복호화 장치의 개략 구성을 도시하는 블록 회로도.
제 3A 도 내지 제 3E 도는 본 발명 실시예에서의 윈도우화 처리시의 어택부에 관한 이득 제어의 동작을 설명하기 위한 도면.
제 4A 도 내지 제 4E 도는 본 발명에서의 윈도우화 처리시의 어택부 및 릴리스부에 관한 이득 제어 동작을 설명하기 위한 도면.
제 5 도는 본 실시예의 부호화 장치의 주요부의 상세한 구성을 도시하는 블록 회로도.
제 6 도는 본 실시예의 복호화 장치의 주요부의 상세한 구성을 도시하는 블록 회로도.
제 7 도는 본 발명 실시예의 부호화시의 어택부 및 릴리스부용의 이득 제어 함수 생성 처리의 전체 순서의 일 예를 개략적으로 도시하는 흐름도.
제 8 도는 본 발명 실시예의 부호화시의 어택부용의 이득 제어 함수 생성의 처리 순서의 일 예를 개략적으로 도시하는 흐름도.
제 9 도는 본 발명 실시예의 부호화시의 릴리스부용의 이득 제어 함수 생성의 처리 순서의 일 예를 개략적으로 도시하는 흐름도.
제 10 도는 본 발명 실시예의 부호화시의 어택부용의 이득 제어 함수와 릴리스용의 이득 제어 함수로부터 최종적인 이득 제어 함수를 합성하는 처리 순서의 일 예를 개략적으로 도시하는 흐름도.
제 11A 도 내지 제 11D 도는 본 발명 실시예의 부호화시의 어택부용의 이득 제어 함수와 릴리스용의 이득 제어 함수로부터 최종적인 이득 제어 함수를 합성하는 상태에 대해 설명하기 위한 도면.
제 12 도는 본 발명 실시예의 부호화에 의해 얻어진 부호열 신호의 기록 또는 전송 포맷을 도시하는 도면.
제 13 도는 본 발명 실시예의 복호화시의 이득 제어 보정 함수 생성의 처리에서 순서의 일 예를 개략적으로 도시하는 흐름도.
제 14A 도 내지 제 14C 도는 변환 부호화에 따라 프리-에코가 발생하는 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
제 15A 도 및 제 15B 도는 프리-에코의 발생을 방지하기 위한 종래의 윈도우화 처리 기술에 대해 설명하기 위한 도면.
제 16A 도 내지 제 16C 도는 프리-에코의 발생을 방지하기 위한 종래의 이득 제어 처리 기술에 대해 설명하기 위한 도면.
제 17A 도 내지 제 17C 도는 변환 부호화에 따라 포스트-에코가 발생하는 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
★ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ★
22 : 디멀티플렉서 23,24,25,26 : 신호 성분 구성 회로
27 : 파형 신호 합성 회로 54 : ECC 디코더
55 : EFM 복조 회로 56 : 재생 헤드

Claims (30)

  1. 파형 신호를 부호화하는 신호 부호화 방법에 있어서,
    파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 커지는 어택(attack)부를 검출하고,
    파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 작아지는 릴리스(release)부를 검출하고,
    적어도 상기 어택부 이전의 파형 요소와 릴리스부의 파형 요소에 대하여, 복수의 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 이득 제어량을 선택하고,
    상기 선택한 이득 제어량을 이용하여, 적어도 상기 어택부 이전의 파형 요소와 릴리스부의 파형 요소에 대하여 이득 제어를 행하고,
    상기 파형 신호를 복수의 주파수 성분으로 변환하고,
    상기 이득 제어를 위한 제어 정보와 복수의 주파수 성분을 부호화하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이득 제어량이 변화하는 변화점 부근에는, 변화 전의 이득 제어량과 변화 후의 이득 제어량 사이에서 완만하게 변화하는 이득 제어량을 설정하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    파형 신호를 복수의 파형 요소로 이루어지는 복수의 소구간으로 세분화하고, 하나의 소구간의 최대 레벨과 해당 소구간보다 전의 복수의 소구간에서의 최대 레벨과의 비가 소정의 제 1 임계값 이상이 되었을 때, 상기 어택부를 검출하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    파형 신호를 복수의 파형 요소로 이루어지는 복수의 소구간으로 세분화하고, 하나의 소구간의 최대 레벨과 해당 소구간보다 후의 복수의 소구간에서의 최대 레벨과의 비가 소정의 제 2 임계값 이상이 되었을 때, 상기 릴리스부를 검출하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이득 제어를 위한 제어 정보는, 적어도 어택부와 릴리스부의 검출 유무를 나타내는 정보와, 어택부를 검출한 경우의 해당 어택부 이전의 파형 요소 및 릴리스부를 검출한 경우의 해당 릴리스부의 파형 요소에 대한 이득 제어량을 나타내는 정보와, 어택부를 검출한 경우의 해당 어택부의 위치와 릴리스부를 검출한 경우의 해당 릴리스부의 위치를 나타내는 정보로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 파형 신호를 복수의 주파수 성분으로 변환하는 처리는, 파형 신호를 복수의 파형 요소마다 블록화하고, 해당 블록마다의 파형 요소를 스펙트럼 변환하는 처리인 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이득 제어량의 선택시에는, 복수의 어택부용 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 상기 어택부 이전의 파형 요소에 대한 어택부용 이득 제어량을 선택하고, 복수의 릴리스부용 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 상기 릴리스부의 파형 요소에 대한 릴리스부용 이득 제어량을 선택하고, 상기 선택한 어택부용 이득 제어량과 릴리스부용 이득 제어량으로부터 상기 이득 제어량을 구하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이득 제어량을 선택할 때의 상기 파형 신호의 특성은 파형 신호의 변화의 비율인 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 방법.
  9. 파형 신호를 부호화하는 신호 부호화 장치에 있어서,
    파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 커지는 어택부를 검출하는 어택부검출 수단과,
    파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 작아지는 릴리스부를 검출하는 릴리스부 검출 수단과,
    적어도 상기 어택부 이전의 파형 요소와 릴리스부의 파형 요소에 대하여, 복수의 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 이득 제어량을 선택하는 선택 수단과,
    상기 선택한 이득 제어량을 이용하여, 적어도 상기 어택부 이전의 파형 요소와 릴리스부의 파형 요소에 대하여 이득 제어를 행하는 이득 제어 수단과,
    상기 파형 신호를 복수의 주파수 성분으로 변환하는 변환 수단과,
    상기 이득 제어를 위한 제어 정보와 복수의 주파수 성분을 부호화하는 부호화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이득 제어 수단은, 상기 이득 제어량이 변화하는 변화점 부근에는, 변화 전의 이득 제어량과 변화 후의 이득 제어량의 사이에서 완만하게 변화하는 이득 제어량을 설정하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 어택부 검출 수단은, 파형 신호를 복수의 파형 요소로 이루어지는 복수의 소구간으로 세분화하고, 하나의 소구간에서의 최대 레벨과 해당 소구간보다 전의 복수의 소구간에서의 최대 레벨과의 비가 소정의 제 1 임계값 이상이 되었을 때, 상기 어택부를 검출하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 릴리스부 검출 수단은, 파형 신호를 복수의 파형 요소로 이루어지는 복수의 소구간으로 세분화하고, 하나의 소구간의 최대 레벨과 해당 소구간보다 후의 복수의 소구간에서의 최대 레벨과의 비가 소정의 제 2 임계값 이상이 되었을 때, 상기 릴리스부를 검출하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 이득 제어를 위한 제어 정보는, 적어도 어택부와 릴리스부의 검출 유무를 나타내는 정보와, 어택부를 검출한 경우의 해당 어택부 이전의 파형 요소 및 릴리스부를 검출한 경우의 해당 릴리스부의 파형 요소에 대한 이득 제어량을 나타내는 정보와, 어택부를 검출한 경우의 해당 어택부의 위치와 릴리스부를 검출한 경우의 해당 릴리스부의 위치를 나타내는 정보로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 변환 수단에서의 상기 파형 신호를 복수의 주파수 성분으로 변환하는 처리는, 파형 신호를 복수의 파형 요소마다 블록화하고, 해당 블록마다의 파형 요소를 스펙트럼 변환하는 처리인 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 선택 수단은, 복수의 어택부용 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 상기 어택부 이전의 파형 요소에 대한 어택부용 이득 제어량을 선택하고, 복수의 릴리스부용 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 상기 릴리스부의 파형 요소에 대한 릴리스부용 이득 제어량을 선택하고, 상기 선택한 어택부용 이득 제어량과 릴리스부용 이득 제어량으로부터 상기 이득 제어량을 구하는 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 이득 제어량을 선택할 때의 상기 파형 신호의 특성은 파형 신호의 변화의 비율인 것을 특징으로 하는, 신호 부호화 장치.
  17. 부호화 신호를 복호화하여 파형 신호를 복원하는 신호 복호화 방법에 있어서,
    상기 부호화 신호는, 적어도 파형 신호를 변환한 복수의 주파수 성분과, 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 커지는 어택부 이전의 파형 요소와 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 작아지는 릴리스부의 파형 요소에 대한 이득 제어 보정을 위한 제어 보정 정보를 부호화한 것이고, 상기 부호화 신호를 복호화하여 복수의 주파수 성분과 제어 보정 정보를 추출하고,
    상기 복수의 주파수 성분을 복수의 파형 요소로 이루어지는 파형 신호로 변환하고,
    복수의 이득 제어 보정량 내에서, 상기 제어 보정 정보에 기초하여 선택한 이득 제어 보정량을 이용하여, 적어도 어택부 이전의 파형 요소와 릴리스부의 파형 요소의 이득 제어 보정을 행하고,
    상기 파형 요소로부터 파형 신호를 복원하는 것을 특징으로 하는, 신호 복호화 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 이득 제어 보정량이 변화하는 변화점 부근에서는, 변화 전의 이득 제어 보정량과 변화 후의 이득 제어 보정량 사이에서 완만하게 변화하는 이득 제어 보정량을 설정하는 것을 특징으로 하는, 신호 복호화 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 이득 제어 보정을 위한 제어 보정 정보는, 적어도 어택부와 릴리스부의 유무를 나타내는 정보와, 어택부가 존재하는 경우의 해당 어택부 이전의 파형 요소 및 릴리스부가 존재하는 경우의 해당 릴리스부의 파형 요소에 대한 이득 제어 보정량을 나타내는 정보와, 어택부가 존재하는 경우의 해당 어택부의 위치와 릴리스부가 존재하는 경우의 해당 릴리스부의 위치를 나타내는 정보로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호 복호화 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 성분을 복수의 파형 요소로 이루어지는 파형 신호로 변환하는 처리는, 복수의 주파수 성분으로 이루어지는 블록마다, 해당 블록마다의 주파수 성분을 역 스펙트럼 변환하는 처리인 것을 특징으로 하는, 신호 복호화 방법.
  21. 부호화 신호를 복호화하여 파형 신호를 복원하는 신호 복호화 장치에 있어서,
    상기 부호화 신호는, 적어도 파형 신호를 변환한 복수의 주파수 성분과, 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 커지는 어택부 이전의 파형 요소와 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 작아지는 릴리스부의 파형 요소에 대한 이득 제어 보정을 위한 제어 보정 정보를 부호화한 것이고, 상기 부호화 신호를 복호화하여 복수의 주파수 성분과 제어 보정 정보 추출하는 복호화 수단과,
    상기 복수의 주파수 성분을 복수의 파형 요소로 이루어지는 파형 신호로 변환하는 변환 수단과,
    복수의 이득 제어 보정량 내에서, 상기 제어 보정 정보에 기초하여 선택한 이득 제어 보정량을 이용하여, 적어도 어택부 이전의 파형 요소와 릴리스부의 파형 요소의 이득 제어 보정을 행하는 이득 제어 보정 수단과,
    상기 파형 요소로부터 파형 신호를 복원하는 복원 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 신호 복호화 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 이득 제어 보정 수단은, 상기 이득 제어 보정량이 변화하는 변화점 부근에서는, 변화 전의 이득 제어 보정량과 변화 후의 이득 제어 보정량사이에서 완만하게 변화하는 이득 제어 보정량을 설정하는 것을 특징으로 하는, 신호 복호화 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 이득 보정을 위한 제어 보정 정보는, 적어도 어택부와 릴리스부의 유무를 나타내는 정보와, 어택부가 존재할 때의 상기 어택부 이전의 파형 요소 및 릴리스부가 존재할 때의 상기 릴리스부의 파형 요소에 대한 이득 제어 보정량을 나타내는 정보와, 어택부가 존재할 때의 상기 어택부 위치와 릴리스부가 존재할 때의 상기 릴리스부의 위치를 나타내는 정보로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호 복호화 장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 변환 수단에서의 상기 복수의 주파수 성분을 복수의 파형 요소로 이루어지는 파형 신호로 변환하는 처리는, 복수의 주파수 성분으로 이루어지는 블록마다 상기 블록마다의 주파수 성분을 역 스펙트럼 변환하는 처리인 것을 특징으로 하는, 신호 복호화 장치.
  25. 적어도 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 커지는 어택부 이전의 각 파형 요소와 파형 신호의 파형 요소의 레벨이 급격하게 작아지는 릴리스부의 각 파형 요소에 대해서는 복수의 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 선택한 이득 제어량을 이용하여 이득 제어를 행한 파형 신호를 복수의 주파수 성분으로 변환하고, 상기 복수의 주파수 성분을 부호화하여 전송하고,
    상기 이득 제어를 위한 제어 정보를 부호화하여 전송하는 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 파형 신호에 대한 이득 제어는, 상기 이득 제어량이 변화하는 변화점 부근에서는, 변화 전의 이득 제어량과 변화 후의 이득 제어량 사이에서 완만하게 변화하는 이득 제어량에 의한 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 이득 제어를 위한 제어 정보는, 적어도 어택부와 릴리스부의 검출 유무를 나타내는 정보와, 어택부를 검출한 경우의 해당 어택부 이전의 파형 요소 및 릴리스부를 검출한 경우의 해당 릴리스부의 파형 요소에 대한 이득 제어량을 나타내는 정보와, 어택부를 검출한 경우의 해당 어택부의 위치와 릴리스부를 검출한 경우의 해당 릴리스부의 위치를 나타내는 정보로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 파형 요소를 복수의 주파수 성분으로 변환하는 처리는, 파형 신호를 복수의 파형 요소마다 블록화하고, 해당 블록마다의 파형 요소를 스펙트럼 변환하는 처리인 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 이득 제어량의 선택시에는, 복수의 어택부용 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 상기 어택부 이전의 파형 요소에 대한 어택부용 이득 제어량을 선택하고, 복수의 릴리스용 이득 제어량 내에서 파형 신호의 특성에 따라 적응적으로 상기 릴리스부의 파형 요소에 대한 릴리스부용 이득 제어량을 선택하고, 상기 선택한 어택부용 이득 제어량과 릴리스부용 이득 제어량으로부터 상기 이득 제어량을 구하는 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 이득 제어량을 선택할 때의 상기 파형 신호의 특성은 파형 신호의 변화 비율인 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
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