KR100668300B1 - 비트율 확장 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SNR 비트율 확장 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 부호화 장치는, 기본 계층, 음질 향상 계층 및 다중화기를 포함하고, 기본 계층은 선형 예측 부호화에 의해 입력 음성신호를 필터링하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 필터링된 음성신호에 대응되는 여기 신호를 생성하고, 음질 향상 계층은 기본 계층에서의 고정 코드북 탐색에 따라 생성되는 매개 변수를 이용하여 고정 코드북을 탐색하거나 기본 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호에서 기본 계층의 고정 코드북의 기여도와 음질 향상 계층에서 이전의 고정 코드북을 합성 필터링 한 신호를 제거한 신호를 음질 향상 계층의 대상 신호로 하여 고정 코드북을 탐색하고, 다중화기는 기본 계층에서 생성되는 신호와 적어도 하나의 음질 향상 계층에서 생성되는 신호를 다중화함으로써, 본 발명에 따른 부호화 장치는 기존의 표준화된 음성 코덱과 호환이 가능하고, 연산량을 줄일 수 있으며, 보다 좋은 음질을 제공할 수 있다.

Description

비트율 확장 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법{Bitrate scalable speech coding and decoding apparatus and method thereof}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 부호화 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기본 계층 고정 코드북 탐색부에 의해 탐색된 펄스의 위치와 음질 향상 계층 고정 코드북 탐색부에 의해 탐색된 펄스의 위치의 예시 도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 복호화 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 부호화 방법의 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 복호화 방법의 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 부호화 장치의 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 음질 향상 계층의 이득 값 차 양자화기의 바람직한 실시 예를 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 복호화 장치의 블록도이다.
도 9는 도 8의 비트율 확장 음성 복호화 장치에서 기본 계층 고정 코드북 탐색에 의해 탐색된 펄스의 위치와 음질 향상 계층 고정 코드북 탐색에 의해 탐색된 펄스의 위치 예시 도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 부호화 방법의 동작 흐름도이다.
도 11는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 복호화 방법의 동작 흐름도이다.
본 발명은 켈프(Code Excited Linear Prediction, 이하 CELP라고 약함) 알고리즘을 사용하는 음성 코덱(codec)에 관한 것으로서, 특히, 음질을 향상시키기 위하여 SNR(Signal to Noise Ratio) 비트율을 확장하는 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법에 관한 것이다.
CELP 구조를 갖는 음성 코덱은 현재 이동 통신 시스템에서 가장 널리 사용되는 것으로, 선형 예측 부호화(Linear Prediction coding, 이하 LPC라고 약함)를 기본으로 한다. 이러한 CELP 구조를 갖는 음성 코덱은 서비스의 종류에 따라 요구되는 전송률 및 대역폭이 다르다.
그러나, 일반적인 음성 코덱은 전송률 및 대역폭이 부호화 장치에서 설정되므로 복호화장치에서 전송률 및 대역폭을 선택할 수 없다. 또한, 네트워크 상에서 하나의 송신단에서 여러 수신단으로 패킷 정보를 전송하는 멀티 캐스팅(multicasting)이 수행될 때, 송신단의 음성 코덱이 고정된 비트율을 가지면, 각기 다른 비트율을 요구하는 수신단으로 전송되는 패킷 정보의 질이 저하될 수 있다.
이를 개선하기 위하여 비트율 확장 음성 부호화 방식을 채택한 음성 코덱이 제안되었다. 이러한 음성 코덱은 기본 코덱(base codec)의 정보뿐만 아니라 복원할 신호를 더 정확하게 할 정보가 추가되도록 비트 스트림(bit stream)을 구성한다.
기존의 비트율 확장 음성 부호화 방식은 크게 SNR(Signal to Noise Ratio, 이하 SNR이라 약함) 비트율 확장방법과 대역폭 확장방법으로 분류할 수 있다.
SNR 비트율 확장 방법에 의한 음성 부호화는 계층적(hierarchical) 코딩방식으로 음성신호를 부호화하고 복호화 한다. 즉, 음성신호를 기본 계층(base layer)과 음질 향상 계층(speech enhancement layer)으로 나누어 음성신호를 부호화한다. 기본 계층은 최소한의 음질을 복원할 수 있는 정보만을 전송한다. 음질 향상 계층에서는 음질을 향상시킬 수 있는 추가 정보를 전송한다.
그러나, 기존에 제안된 SNR 비트율 확장 음성 부호화 장치는 기본 계층과 음질 향상 계층을 독립적으로 부호화하도록 구성되어 있다. 따라서 고정 코드북을 탐색할 때 요구되는 대상 신호(또는 타겟 벡터)와 임펄스 응답과의 상관도와 에너지를 검출하기 위한 연산이 기본 계층과 음질 향상 계층에서 각각 수행되므로 고정 코드북 탐색을 위한 매개 변수를 구하기 위해 많은 연산량이 요구된다.
그리고, 기존에 제안된 SNR 비트율 확장 음성 부호화장치는 상기 음질 향상 계층을 추가로 운영하기 위하여 기존의 표준화된 CELP 음성 부호화기의 구조를 변경하여 기존의 표준화된 CELP 음성 부호화기와 호환되지 않는 단점을 갖고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 표준화된 음성 코덱의 고정 코드북과 다층 구조를 이루는 고정 코드북을 포함하여 기존의 표준화된 음성 코덱과 호환성을 갖는 SNR 비트율을 확장하는 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 고정 코드북 탐색을 위한 매개 변수를 구하는 연산량이 감소된 SNR 비트율 확장 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기본 계층에서 탐색된 고정 코드북의 기여도와 음질 향상 계층의 합성된 여기 신호(excitation signal)가 제거된 대상신호를 이용하여 음질 향상 계층의 고정 코드북을 탐색하는 SNR 비트율 확장 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기본 계층에서 탐색된 펄스의 위치와 음질 향상 계층에서 탐색된 펄스의 위치가 중복되는 것을 허용함으로써, 대수 코드북의 한계를 극복할 수 있는 SNR 비트율 확장 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 음질 향상 계층에서의 고정 코드북의 이득값에 대한 양자화 비트를 줄일 수 있는 SNR 비트율 확장 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은, 선형 예측 코딩을 사용하여 입력 음성신호를 필터링하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 상기 필터링된 음성신호의 여기 신호를 생성하는 기본 계층; 및 상기 기본 계층에서의 고정 코드북 탐색에 의해 얻어지는 매개 변수를 이용하여 고정 코드북을 탐색하는 음질 향상 계층을 적어도 하나 포함하고, 상기 기본 계층에서 생성되는 신호와 상기 음질 향상 계층에서 생성되는 신호를 다중화하고, 상기 다중화된 신호를 출력하는 다중화기를 포함하는 음성신호 부호화 장치를 제공한다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력되는 음성신호를 선형 예측 부호화 필터링하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 상기 필터링된 음성 신호에 대응되는 여기 신호를 생성하는 기본 계층; 및 상기 기본 계층에서의 고정 코드북 탐색에 따라 생성되는 매개 변수를 이용하여 고정 코드북을 탐색하는 고정 코드북 탐색부, 상기 기본 계층의 상기 고정 코드북 탐색에 의해 생성된 제 1 고정 코드북 이득값과 상기 고정 코드북 탐색부로부터 출력되는 제 2 고정 코드북 이득값간의 차를 검출하고, 검출된 차를 양자화 하는 이득값 차 양자화기를 포함하는 음질 향상 계층을 복수개 구비하고, 상기 기본 계층에서 생성되는 신호와 상기 음질 향상 계층에서 생성되는 신호를 다중화하는 다중화기를 포함하는 음성신호 부호화 장치를 제공한다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은, 기본 계층과 적어도 하나의 음질 향상 계층으로 나뉘어 부호화된 음성신호를 디코딩하기 위한 음성 신호 복호화 장치에 있어서, 부호화된 음성신호중에서 기본 계층에서의 부호화 정보를 디코드 하기 위한 제 1 복호화 유니트; 상기 음성 신호 복호화 장치의 동작 환경에 따라 상기 부호화된 음성신호중에서 음질 향상 계층에서의 부호화 정보를 복원하는 제 2 복호화 유니트; 상기 음성 신호 복호화 장치의 동작 환경에 따라 상기 제 1 복호화 유니트에서 복원된 신호와 상기 제 2 복호화 유니트에서 복원된 신호를 연산하는 연산 유니트; 상기 제 1 복호화 유니트에서 출력되는 선형 예측 부호화 계수를 이용하여 상기 연산 유니트에서 출력되는 신호를 합성하여 음성신호를 복원하는 음성신호 복원 유니트를 포함하는 음성 신호 복호화 장치를 제공한다.
상기 제 1 복호화 유니트는, 상기 기본 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 선형 예측 부호화 계수 양자화 정보를 디코드 하는 선형 예측 부호화 계수 복호화부; 상기 기본 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 인덱스를 디코드 하는 제 1 고정 코드북 복호화부; 상기 기본 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 적응 코드북 인덱스를 디코드 하는 적응 코드북 복호화부; 상기 기본 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 이득값과 적응 코드북 이득값을 각각 디코드하는 이득값 복호화부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 복호화 유니트는, 상기 음성 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 이득값간의 차의 양자화 정보를 디코드 하는 이득값 차 복 호화부; 상기 음질 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 인덱스를 디코드 하는 제 2 고정 코드북 복호화부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 복호화 유니트는, 상기 음질 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 로그스케일 이득값간의 차의 양자화 정보를 디코드 하는 이득값 차 복호화부; 상기 음질 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 인덱스를 디코드 하는 제 2 고정 코드북 복호화부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 복호화 유니트는, 상기 음성 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 로그스케일 이득값간의 차의 양자화 정보를 디코드 하는 이득값 차 복호화부; 상기 음질 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 인덱스를 디코드 하는 고정 코드북 복호화부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력된 음성신호의 선형 예측 부호화 계수를 추출하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 상기 입력된 음성신호에 대응하는 여기 신호를 생성하는 기본 계층 처리 단계; 상기 기본 계층 처리 단계에서 상기 고정 코드북 탐색에 따라 생성된 매개 변수를 이용하여 고정 코드북을 탐색하는 음질 향상 계층 처리 단계; 상기 기본 계층 처리 단계와 상기 음질 향상 계층 처리 단계에 의해 생성되는 신호를 다중화하는 단계를 포함하는 음성 신호 부호화 방법을 제공한다.
상기 음질 향상 계층 처리 단계는 복수 단계로 수행되는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은, 기본 계층과 적어도 하나 의 음질 향상 계층으로 부호화된 음성 신호를 복호화하기 위한 음성 신호 복호화 방법에 있어서, 상기 부호화된 음성신호를 복호화하는 단계; 상기 복호화 단계에서 복호화된 기본 계층에 대한 코드북과 음질 향상 계층에 대한 코드북을 상기 음성 신호 복호화의 동작 조건에 따라 선택적으로 전송하는 단계; 상기 선택적으로 전송되는 코드북과 상기 복호화 단계에서 복호화된 선형 예측 계수를 합성하여 복원된 음성신호를 생성하는 단계를 포함하는 음성 신호 복호화 방법을 제공한다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은, 선형 예측 부호화를 사용하여 입력 음성신호를 필터링하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 상기 필터링된 음성신호의 여기 신호를 생성하는 기본 계층; 상기 기본 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호에서 상기 기본 계층의 고정 코드북의 기여도를 제거한 신호를 대상 신호로 하여 고정 코드북을 탐색하는 음질 향상 계층을 적어도 하나 포함하고, 상기 기본 계층에서 생성되는 신호와 상기 음질 향상 계층에서 생성되는 신호를 다중화하고, 상기 다중화된 신호를 출력하는 다중화기를 포함하는 음성신호 부호화 장치를 제공한다.
상기 기본 계층의 고정 코드북 기여도 y2(n)은 상기 기본 계층의 고정 코드북의 양자화 이득값이 승산된 고정 코드북 cG와 합성 필터의 임펄스 응답 h(n)을 이용한 하기 식에 기초하여 계산되는 것이 바람직하다.
Figure 112004024071484-pat00001
상기 음질 향상 계층은 상기 선형 예측 부호화 계수를 이용하여 음질 향상 계층에서 생성된 고정 코드북 신호를 합성한 신호를 상기 기본 계층의 대상 신호로부터 더 제거하는 것이 바람직하다.
상기 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 시, 상기 기본 계층의 고정 코드북 탐색에 의해 얻어진 제 1 이득값의 로그 스케일 값과 상기 음질 향상 계층에서의 고정 코드북 탐색에 의해 얻어진 제 2 이득값의 로그 스케일 값간의 차를 양자화한 결과를 이용하여 음질 향상 계층의 양자화된 이득값을 구하고 양자화된 이득값을 상기 음질 향상 계층에서 고정 코드북 탐색에 의해 얻어진 고정 코드북 벡터에 승산하는 기능을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 음질 향상 계층은, 상기 대상신호를 인지 가중 필터링한 후, 상기 고정 코드북 탐색을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력되는 음성신호를 선형 예측 부호화 필터링하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 상기 필터링 된 음성 신호에 대응되는 여기 신호를 생성하는 기본 계층; 상기 기본 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호에서 기본 계층의 고정 코드북 기여도를 제거한 신호를 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호로 하여, 고정 코드북을 탐색하는 탐색부, 상기 기본 계층의 상기 고정 코드북 탐색에 의해 생성된 제 1 고정 코드북의 로그 스케일 이득값과 상기 고정 코드북 탐색부로부터 출력되는 제 2 고정 코드북의 로그 스케일 이득값간의 차를 검출하고, 검출된 차를 양자화 하는 로그 스케일 이득값 차 양자화기를 포함하는 음질 향상 계층을 복수개 구비하고, 상기 기본 계층에서 생성되는 신호와 상기 음질 향상 계층에서 생성되는 신호를 다중화 하는 다중화기를 포함하고, 상기 음질 향상 계층은 상기 음질 향상 계층에서 선형 예측 부호화 계수를 이용하여 고정 코드북을 합성한 신호를 상기 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호로부터 더 제거하는 것을 특징으로 하는 음성신호 부호화 장치를 제공한다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력된 음성신호의 선형 예측 계수를 추출하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 상기 입력된 음성신호에 대응하는 여기 신호를 생성하는 기본 계층 처리 단계; 상기 기본 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호에서 기본 계층의 고정 코드북 기여도를 제거한 신호를 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호로 하여, 고정 코드북을 탐색하는 음질 향상 계층 처리 단계; 상기 기본 계층 처리 단계와 상기 음질 향상 계층 처리 단계에 의해 생성되는 신호를 다중화하는 단계를 포함하는 음성 신호 부호화 방법을 제공한다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 부호화 및 복호화 장치와 그 방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 부호화 장치의 기능 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 음성 부호화 장치는 기본 계층(100)과 음질 향상 계층(130)을 포함하는 다층 고정 코드북 구조를 갖는다.
기본 계층(100)에서는 최소한의 음질을 복원할 수 있는 부호화 정보가 생성된다. 기본 계층(100)은 기존의 표준화된 CELP 음성 부호화기의 구성과 유사하다. 따라서, 기본 계층(100)은 입력 음성 신호를 선형 예측 부호화에 의해 필터링하여 입력 음성신호에 대응되는 여기 신호(excitation signal)를 생성한다.
기본 계층(100)은 전처리 유니트(102), LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(104), 합성 필터(106), 감산기(108), 인지 가중 필터(perceptual weighting filter)(110), 피치(pitch) 분석부(112), 피치 기여도(contribution) 제거부(115), 고정 코드북 탐색부(117), 고정 코드북(119), 제 1 승산기(121), 가산기(123), 적응 코드북(124), 제 2 승산기(126), 이득값 양자화기(129)로 구성된다.
전처리 유니트(102)는 라인(101)을 통해 입력되는 음성 신호에서 DC성분을 제거한다. 즉, 전처리 유니트(102)는 하이패스 필터를 사용하여 입력 음성 신호를 필터링하여 입력 음성 신호의 저주파 대역의 노이즈 성분을 제거한다. 사용된 하이패스 필터 Hh1(n)은 수학식 1과 같은 전달 함수를 갖는다.
Figure 112004024071484-pat00002
전처리 유니트(102)로부터 출력되는 신호는 라인(103)을 통해 LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(104)로 전송된다.
LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(104)는 상기 전처리 유니트(102)로부터 출력되는 신호의 LPC 계수를 추출한다. 추출된 LPC 계수는 LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(104)에 의해 벡터 양자화 된다. LPC 계수의 벡터 양자화 정보는 라인(105) 을 통해 합성 필터(106)와 다중화기(140)로 전송된다.
합성 필터(synthesis filter)(106)는 상기 LPC 계수의 벡터 양자화 정보를 이용하여 라인(128)을 통해 입력되는 여기 신호(excitation signal)에 대응되는 합성된 신호를 출력한다. 상기 합성된 신호는 라인(107)을 통해 감산기(108)로 출력된다.
감산기(108)는 라인(103)을 통해 입력되는 전처리 유니트(102)로부터 출력되는 신호에서 라인(107)을 통해 입력되는 합성된 신호를 감산하여 차 신호를 생성한다. 상기 차 신호는 라인(109)을 통해 인지 가중 필터(110)로 전송된다.
인지 가중 필터(110)는 인체 청각 구조의 마스킹(masking) 효과를 이용하기 위하여 양자화 잡음이 마스킹 임계치이하가 되도록 한다. 따라서 인지 가중 필터(110)는 상기 차 신호의 양자화 잡음이 최소화되도록 가중치를 포함하는 신호를 피치 분석부(112)로 출력한다.
피치(pitch) 분석부(112)는 인지 가중 필터(110)로부터 출력되는 신호에 대해 개회로(open-loop) 피치와 폐회로(close-loop) 피치를 탐색한다. 즉, 피치 분석부(112)는 인지 가중 필터(110)로부터 출력되는 신호를 복수개의 서브프레임(subframe)으로 나누고, 상기 각 서브 프레임의 피치를 분석하여 적응 코드북의 인덱스와 이득값을 출력한다. 상기 적응 코드북의 인덱스는 라인(113)을 통해 피치 기여도 제거부(115)와 적응 코드북(124)으로 전송되면서 라인(114)을 통해 다중화기(140)로 전송된다. 또한, 상기 적응 코드북의 이득값은 이득값 양자화기(129)로 제공된다.
피치 기여도 제거부(115)는 상기 적응 코드북의 인덱스를 토대로 인지 가중 필터(110)의 출력 신호로부터 고정 코드북 탐색을 위해 필요한 대상 신호(또는 타겟 벡터)를 검출한다. 그리고 피치 기여도 제거부(115)는 라인(111)에서 피치 기여도 y1(n)을 감산하여 고정 코드북 탐색 대상 신호를 라인(116)을 통해 기본 계층(100)의 고정 코드북 탐색부(117)와 음질 향상 계층(130)의 고정 코드북 탐색부(131)로 출력한다. 피치 기여도 y1(n)은 수학식 2에 의하여 구해진다.
Figure 112004024071484-pat00003
수학식 2에서 ACG(n)은 적응 코드북 이득값이 승산된 값이다.
고정 코드북 탐색부(117)는 라인(111)을 통해 입력된 대상 신호 x'(n)을 사용하여 대상신호와 임펄스 응답 h(n)과의 상관도 d(n)을 구한다.
예를 들어 부프레임의 크기가 40샘플이고 각 계층의 펄스 수가 4개라고 가정하면, 상기 상관도 d(n)은 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112004024071484-pat00004
수학식 3에서 h(i-n)은 임펄스 응답이고, x'(n)은 대상 신호이다.
상기 임펄스 응답 h(n)과 상관도 d(n)은 라인(118')을 통하여 음질향상 계층(130)의 고정 코드북 탐색부(131)로 제공된다.
상기 고정 코드북 탐색부(117)는 상기 임펄스 응답 h(n)과 상기 상관도 d(n)을 토대로 표 1의 예와 같이 구성된 대수 코드북(algebraic codebook) 형태의 고정 코드북을 탐색한다.
Figure 112004024071484-pat00005
표 1을 참고하면, 고정 코드북 탐색부(117)에서 고정 코드북 벡터는 4개의 위치에서만 그 펄스의 크기가 0이 아니다. 따라서 상기 펄스의 부호 s와 상관도 d(n)를 이용하여 각 펄스의 상관도 d(n)의 크기의 합인 상관도 C는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다. 고정 코드북 탐색부(117)는 수학식 4에 의해 상관도 C를 검출한다.
Figure 112004024071484-pat00006
수학식 4에서 mi는 i번째 펄스의 위치를 나타내고, si는 i번째 펄스의 부호를 나타낸다. 고정 코드북 검출부(117)는 합성 필터(106)의 임펄스 응답 h(n)의 에너지 E를 수학식 5에 의해 검출한다.
Figure 112004024071484-pat00007
수학식 5에서 ??(mi, mj)는 i번째 펄스의 위치와 j번째 펄스의 위치에 대한 임펄스 응답신호 h(n)간의 상관도이고, si는 i번째 펄스의 부호이고, sj는 j번째 펄스의 부호이다.
상기 고정 코드북 탐색부(117)는 상기 상관도 C와 임펄스 응답 h(n)의 에너지 E를 저장한다. 상관도 C는 부호 sign[d(i)]와 그 절대값으로 나뉘어 저장된다. sign[d(i)]는 d(i)의 부호이다. 상기 에너지 E는 수학식 6와 같은 형태로 저장된다.
Figure 112004024071484-pat00008
에너지 E에 대한 수학식 5은 수학식 7와 같이 재 정의될 수 있다.
Figure 112004024071484-pat00009
고정 코드북 탐색부(117)는 상기 검출된 상관도 C와 에너지 E를 라인(118")을 통해 음질 향상 계층(130)의 고정 코드북 탐색부(131)로 제공하면서, 검출된 상관도 C와 에너지 E를 이용하여 대수 코드북으로 구성된 고정 코드북을 탐색한다. 상기 고정 코드북 탐색에 의해 고정 코드북 인덱스와 이득 값이 얻어지면, 고정 코드북 탐색부(117)는 상기 고정 코드북 인덱스를 고정 코드북(119)과 다중화기(140)로 전송하고, 상기 이득 값을 이득값 양자화기(129)로 전송한다.
고정 코드북(119)은 라인(118)을 통해 입력된 인덱스를 토대로 기본 계층(100)의 고정 코드북 벡터를 출력한다. 고정 코드북(119)에서 출력되는 고정 코드북 벡터는 라인(120)을 통해 제 1 승산기(121)로 제공된다.
제 1 승산기(121)는 이득값 양자화기(129)에서 제공되는 상기 고정 코드북의 이득 값에 대한 양자화 이득 값 Gc를 상기 펄스 위치와 부호 정보에 승산하고 그 결과를 라인(122)을 통해 출력한다. 라인(122)을 통해 출력되는 신호는 고정 코드북의 벡터이다. 상기 양자화 이득값 Gc는 이득값 양자화기(129)로부터 제공된다.
라인(113)을 통해 적응 코드북 인덱스가 인가되면, 적응 코드북(124)은 상기 적응 코드북 인덱스에 대응되는 펄스의 위치 정보와 부호 정보를 출력한다. 라인(125)을 통해 출력되는 적응 코드북 벡터는 제 2 승산기(126)로 제공된다.
제 2 승산기(126)는 적응 코드북의 이득값에 대한 양자화된 이득값 Gp를 상기 라인(125)을 통해 전송되는 적응 코드북 벡터에 승산하고, 그 결과를 라인(127)을 통해 출력한다. 상기 라인(127)을 통해 출력되는 신호는 이득값 Gp가 승산된 적응 코드북의 벡터이다. 상기 양자화된 이득값 Gp는 이득값 양자화기(129)로부터 제공된다.
가산기(123)는 라인(122)을 통해 입력되는 이득값 Gc가 승산된 고정 코드북 벡터와 라인(127)을 통해 입력되는 이득값 Gp가 승산된 적응 코드북 벡터를 가산하여 여기 신호를 얻는다. 상기 여기 신호는 라인(128)을 통해 합성 필터(106)로 출력된다.
이득값 양자화기(129)는 고정 코드북 탐색부(117)로부터 출력되는 고정 코드북의 이득값과 피치 분석부(112)로부터 출력되는 적응 코드북의 이득값을 각각 양자화한다. 상기 고정 코드북의 이득값을 양자화한 이득값 Gc은 제 1 승산기(121)로 출력되고, 적응 코드북의 이득값을 양자화한 이득값 Gp는 제 2 승산기(126)로 출력된다. 상기 양자화한 이득값 Gc는 음질 향상 계층(130)에 포함되어 있는 이득값 차 양자화기(134)로도 제공된다.
음질 향상 계층(130)은 복원되는 음질을 향상시키기 위하여 기본 계층(100)에서 제공되는 비트이외에 추가적인 비트를 더 제공하기 위한 것이다. 예를 들어 기본 계층(100)이 8kbps의 비트율을 제공할 때, 음질 향상 계층(130)이 4kbps의 추가 비트율을 제공할 수 있다. 도 1은 설명의 편의를 위하여 하나의 음성 향상 계층(130)이 기본 계층(100)에 연결된 구성을 도시하였으나, 복수개의 음성 향상 계층이 기본 계층(100)에 연결될 수 있다.
음질 향상 계층(130)은 고정 코드북 탐색부(131)와 이득값 차 양자화기(134)로 구성된다. 고정 코드북 탐색부(131)는 라인(118')을 통해 제공되는 임펄스 응답 신호 h(n), 대상 신호와 임펄스 응답신호 h(n)의 상관도인 d(n), 펄스의 부호와 상기 상관도인 d(n)을 이용하여 검출된 d(n)의 크기 정보에 해당되는 상관도 C 및 임펄스 응답 신호 h(n)의 에너지 E를 이용하여 대수 코드북으로 구성된 고정 코드북을 탐색한다.
이와 같이 고정 코드북 탐색부(131)는 고정 코드북 탐색부(117)에서 탐색된 대상 신호와 동일한 대상 신호에 대한 고정 코드북 탐색을 수행한다. 고정 코드북 탐색부(131)는 대수 코드북을 사용한다. 고정 코드북 탐색부(131)는 대상 신호(타겟 벡터)의 MSE(Mean Square Error)를 최소화하고, 수학식 6을 최대화하는 벡터 ck를 찾는다. 찾아진 벡터 ck가 고정 코드북 벡터가 된다.
Figure 112004024071484-pat00010
수학식 8에서 Φ는 임펄스 응답 h(n)간의 상관도를 나타낸다. 상기 d(n)과 Φ는 기본 계층(100)에서 제공하는 값을 이용한다. 상기 Φ은 고정 코드북 탐색부(117)로부터 제공된다. 따라서, 고정 코드북 탐색부(131)는 고정 코드북 탐색 시 필요한 연산량을 줄일 수 있다.
기본 계층(100)의 고정 코드북 벡터의 차수가 40이고, 기본 계층(100)과 음질 향상 계층(130)에서 크기가 0이 아닌 펄스를 각각 4개 찾는다고 가정하면, 기본 계층(100)의 고정 코드북(117)에서 먼저 4개의 펄스를 찾고 음질 향상 계층(130)의 고정 코드북 탐색부(131)에서 4개의 펄스를 찾기 때문에, 고정 코드북 탐색부(131) 는 기본 계층(100)에서 찾은 4개의 펄스의 영향도 고려한다. 따라서, 고정 코드북 탐색부(131)에서 얻어지는 상관도 C'는 수학식 9와 같이 정의될 수 있고, 에너지 E'는 수학식 10과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112004024071484-pat00011
Figure 112004024071484-pat00012
수학식 4에 정의된 상관도 C값을 이용하여 상기 수학식 9는 수학식 11와 같이 재 정의될 수 있다.
Figure 112004024071484-pat00013
고정 코드북 탐색부(131)는 탐색 과정의 복잡도를 줄이기 위하여 에너지 E 을 수학식 12과 같이 재 정의된 연산에 의해 검출할 수 있다.
Figure 112004024071484-pat00014
수학식 12는 수학식 7에 정의되어 있는 에너지 E를 이용하면, 수학식 13과 같이 재 정의될 수 있다.
Figure 112004024071484-pat00015
상관도 C'와 에너지 E'는 음질 향상 계층(130)에서의 고정 코드북 탐색 이전에 저장되어 고정 코드북 탐색 과정을 간소화 할 수 있다.
상술한 상관도 C', 에너지 E'를 이용하여 음질 향상 계층(130)의 펄스의 부호 정보와 위치 정보를 얻기 위한 고정 코드북 탐색부(131)의 과정은 기본 계층(100)의 고정 코드북 탐색부(117)에서 수행되는 방식과 동일하게 이루어진다. 이 때, 기본 계층(100)에서 탐색된 펄스의 위치 정보와 음질 향상 계층에서 탐색된 펄스의 위치 정보는 동일할 수 있다.
도 2는 도 1의 비트율 확장 음성 부호화 장치에 있어서 고정 코드북 탐색부(117)에 의해 탐색된 펄스의 위치와 고정 코드북 탐색부(131)에 의해 탐색된 펄스의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 고정 코드북 탐색(201)에서 탐색된 펄스의 위치는 음질 향상 계층 고정 코드북 탐색(202)에서 탐색된 펄스의 위치와 같을 수 있다. 따라서, 최종 고정 코드북의 펄스의 크기는 기본 계층(100)과 음질 향상 계층(130)의 고정 코드북 펄스의 크기를 포함한 다중 크기를 갖는다. 따라서, 대수 코드북의 펄스의 크기는 +1 또는 -1만 갖지 않는다.
고정 코드북 탐색부(131)는 탐색 결과에 따라 얻어진 고정 코드북 벡터는 다중화기(140)로 제공하고, 고정 코드북의 이득값을 이득값 차 양자화기(134)로 제공한다. 상기 음질 향상 계층(130)에서의 상기 고정 코드북 인덱스는 펄스 부호 정보와 펄스의 위치 정보로 구성 될 수 있다.
이와 같이 음질 향상 계층(130)에서 탐색된 고정 코드북 인덱스는 다음 프레임을 위하여 저장되지 않아 기본 계층(100)의 동작에 영향을 주지 않는다.
이득값 차 양자화기(134)는 고정 코드북 탐색부(131)에서 구한 고정 코드북의 이득값(132)과 기본 계층(100)에서 양자화된 고정 코드북의 이득값(Gc)간의 차를 구하고, 상기 차를 양자화 한다. 이에 따라 이득값 차 양자화 정보(Gdiff)가 이득값 차 양자화기(134)로부터 라인(135)을 통해 다중화기(140)로 전송되므로, 음질 향상 계층(130)은 고정 코드북의 이득값에 대한 양자화 비트를 줄일 수 있다.
다중화기(140)는 기본 계층(100)으로부터 제공되는 LPC 계수 양자화 정보, 고정 코드북 인덱스, 적응 코드북 인덱스, 이득값 양자화 정보와 음질 향상 계층(130)으로부터 제공되는 음질 향상 계층의 고정 코드북 인덱스, 이득값 차 양자화 정보를 비트 스트림으로 출력한다.
기본 계층(100)과 음질 향상 계층(130)의 비트 스트림은 구분하여 전송한다.즉, 도 1에 도시된 바와 같이 음질 향상 계층(130)의 비트 스트림은 기본 계층(100)의 비트 스트림 뒤에 전송된다. 이에 따라 상기 비트 스트림은 네트워크 트래픽 상태에 따라 복호화 장치에 필요한 비트율로 쉽게 분리될 수 있다. 예를 들어 복호화 장치측의 채널 특성이 열악하여 기본 계층의 비트 스트림만 수신할 수 있는 경우에, 상기 복호화 장치는 도 1의 비트율 확장 음성 부호화 장치가 송출하는 비트 스트림에서 기본 계층의 비트 스트림만 수신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 복호화 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 상기 비트율 확장 음성 복호화 장치는 역다중화기(301), LPC 계수 복호화부(302), 이득값 복호화부(303), 제 1 고정 코드북 복호화부(304), 적응 코드북 복호화부(305), 이득값 차 복호화부(306), 제 2 고정 코드북 복호화부(307), 제 1 가산기(308), 제 2 가산기(309), 제 1 선택 스위치(310), 제 2 선택 스위치(311), 제 1 승산기(312), 제 2 승산기(313), 제 3 가산기(314), 합성 필터(315), 및 후처리부(316)로 구성된다.
상기 비트율 확장 음성 복호화 장치는 비트율 확장 음성 부호화장치로부터 전송되는 비트 스트림을 선택적으로 수신할 수 있다. 즉, 비트 스트림에서 기본 계층에 대한 비트 스트림만 수신하면, 기본 계층의 음질을 복원할 수 있고, 기본 계층 및 음질 향상 계층에 대한 비트 스트림을 모두 수신하면, 좀더 향상된 음질을 제공할 수 있다.
역다중화기(301)는 수신되는 비트 스트림을 각 모듈의 정보로 역다중화하여 출력한다. 즉, 역다중화기(301)는 LPC 계수 양자화 정보를 LPC 계수 복호화부(302)로, 이득값 양자화 정보는 이득값 복호화부(303)로, 이득값 차 양자화 정보는 이득값 차 복호화부(306)로, 음질 향상 계층의 고정 코드북 인덱스는 제 2 고정 코드북 복호화부(307)로, 고정 코드북 인덱스는 제 1 고정 코드북 복호화부(304)로, 적응 코드북 인덱스는 적응 코드북 복호화부(305)로 각각 제공한다.
LPC 계수 복호화부(302)의 구조는 부호화 장치측의 LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(104)에 의해 결정되고, 입력되는 LPC 계수 양자화 정보로부터 LPC 계수를 복원한다. 복원된 LPC 계수는 합성 필터(315)와 후처리부(316)로 제공된다.
이득값 복호화부(303)의 구조는 부호화 장치측의 이득값 양자화기(129)에 의해 결정된다. 이득값 복호화부(303)는 입력되는 이득값 양자화 정보를 디코딩한다. 상기 이득값 양자화 정보는 적응 코드북 이득값과 고정 코드북 이득값을 포함한다. 따라서, 이득값 복호화부(303)로부터 기본 계층(100)에서의 적응 코드북 이득값 gp와 고정 코드북 이득값 gc가 각각 출력된다.
제 1 고정 코드북 복호화부(304)는 입력되는 기본 계층(100)의 고정 코드북 인덱스를 디코딩하여 기본 계층(100)의 고정 코드북을 출력한다. 고정 코드북 복호 방식은 부호화장치의 고정 코드북 탐색부(117)에서의 탐색방식에 의해 결정된다. 적응 코드북 복호화부(305)는 입력되는 적응 코드북 인덱스를 디코딩하여 기본 계층(100)의 적응 코드북을 출력한다.
상술한 LPC 계수 복호화부(302), 이득값 복호화부(303), 제 1 고정 코드북 복호화부(304), 및 적응 코드북 복호화부(305)는 역다중화기(301)로부터 전송되는 기본 계층(100)에서의 부호화 정보를 디코딩하는 제 1 복호화 유니트로 정의될 수 있다.
이득값 차 복호화부(306)와 제 2 고정 코드북 복호화부(307)의 동작은 네트워크 트랙픽 상태나 수신 단말의 처리 용량에 의존한다.
만약 이득값 차 복호화부(306)와 제 2 고정 코드북 복호화부(307)가 동작되는 것으로 결정되면, 이득값 차 복호화부(306)는 입력되는 이득값 차 양자화 정보를 디코딩한다. 제 2 고정 코드북 복호화부(307)는 입력되는 음질 향상 계층의 고정 코드북 인덱스를 디코딩한다. 이득값 차 복호화 방식은 부호화 장치측의 이득값 차 양자화기(134)에 의해 결정된다. 제 2 고정 코드북 복호화부(307)에서의 디코딩 방식은 부호화장치측의 제 2 고정 코드북 탐색부(131)에 의해 결정된다.
이득값 차 복호화부(306)와 제 2 고정 코드북 복호화부(307)는 역다중화기(301)로부터 전송되는 음질 향상 계층(130)에서의 부호화 정보를 디코딩하는 제 2 복호화 유니트로 간주될 수 있다.
제 1 가산기(308)는 이득값 복호화부(303)로부터 출력되는 디코딩된 고정 코 드북의 이득값 gc와 이득값 차 복호화부(306)로부터 출력되는 디코딩된 이득값 차 gdiff를 가산한다. 제 1 가산기(308)의 출력은 복호화시 음질 향상 계층의 이득값이다.
제 2 가산기(309)는 제 2 고정 코드북 복호화부(307)에서 디코딩된 음질 향상 계층(130)의 고정 코드북과 제 1 고정 코드북 복호화부(304)에서 디코딩된 기본 계층(100)의 고정 코드북을 가산한다. 따라서, 제 2 가산기(309)로부터 출력되는 신호는 수학식 13와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112004024071484-pat00016
수학식 14에서 c(n)은 기본 계층에서의 고정 코드북이고, c'(n)은 음질 향상 계층에서의 고정 코드북이다.
이에 따라 복호화 장치에서의 고정 코드북 펄스는 기본 계층과 음질 향상 계층의 대수 코드북을 누적시켜 다중 크기를 갖는 대수 코드북 펄스 구조를 갖는다. 상기 대수 코드북을 누적시키는 것은 모든 펄스의 크기가 같은 크기를 갖는 기존의 고정 코드북 구조에서 발생되는 단점을 보완하기 위한 것이다. 따라서 누적시킨 대수 코드북의 펄스 부호는 대상 신호에 적합한 부호를 갖는다.
제 1 선택 스위치(310)는 이득값 복호화부(303)에서 디코딩된 고정 코드북 이득값 gc와 제 1 가산기(308)에서 출력되는 신호를 선택적으로 전송한다. 즉, 복호화 장치가 기본 계층으로 동작하면, 제 1 선택 스위치(310)는 이득값 복호화부(303)로부터 출력되는 고정 코드북 이득값 gc를 전송하고, 해당되는 복호화 장치가 음질 향상 계층으로 동작하면, 제 1 선택 스위치(310)는 가산기(308)로부터 출력되는 이득값을 전송한다.
제 2 선택 스위치(311)는 제 2 가산기(309)로부터 출력되는 신호와 제 1 고정 코드북 복호화부(304)에서 출력되는 기본 계층(100)에서의 고정 코드북을 선택적으로 전송한다. 즉, 상기 복호화 장치가 음질 향상 계층에서 동작되지 않을 경우에, 제 2 선택 스위치(311)는 제 1 고정 코드북 복호화부(304)에서 출력되는 신호를 전송하고, 상기 복호화 장치가 음질향상 계층에서 동작할 경우에, 제 2 선택 스위치(311)는 제 2 가산기(309)로부터 출력되는 신호를 전송한다.
제 1 승산기(312)는 제 2 선택 스위치(311)로부터 출력되는 고정 코드북에 제 1 선택 스위치(310)에서 출력되는 이득값을 승산하여 출력한다.
제 2 승산기(313)는 적응 코드북 복호화부(305)로부터 출력되는 디코딩된 적응 코드북에 이득값 복호화부(303)로부터 출력되는 적응 코드북의 이득값 gp를 승산하여 출력한다.
제 3 가산기(314)는 제 1 승산기(312)로부터 출력되는 고정 코드북에 대한 정보와 제 2 승산기(313)로부터 출력되는 적응 코드북에 대한 정보를 가산하여 복원된 여기 신호를 발생한다.
상술한 제 1 가산기(308), 제 2 가산기(309), 제 3 가산기(314), 제 1 승산기(312), 제 2 승산기(313), 제 1 선택 스위치(310) 및 제 2 선택 스위치(311)는 상술한 제 1 복호화 유니트와 제 2 복호화 유니트에서 각각 디코딩된 신호를 상기 복호화 장치의 동작환경에 따라 연산하는 연산 유니트로 정의될 수 있다.
합성 필터(315)는 LPC 계수 복호화부(302)로부터 제공되는 복원된 LPC 계수를 이용하여 가산기(314)로부터 제공되는 여기 신호를 합성하여 음성신호를 복원한다.
후처리부(316)는 합성 필터(315)로부터 전송되는 음성신호의 음질을 향상시키는 역할을 한다. 즉, 후처리부(316)는 음성 신호의 음질을 향상시키기 위하여, LPC 계수 복호화부(302)로부터 제공되는 LPC 계수를 이용하여 합성 필터(315)로부터 출력되는 신호를 필터링 하기 위한 하이패스 필터(High Pass Filtering)를 사용한다.
상술한 합성 필터(315)와 후처리부(316)는 상기 연산 유니트로부터 출력되는 신호를 LPC 계수 복호화부(302)로부터 출력되는 LPC 계수와 합성하여 음성신호를 복원하는 복원 유니트로 정의될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 부호화 방법의 동작 흐름도이다.
제 401 단계에서 음성신호 부호화 장치는 도 1의 전처리 유니트(102)와 같이 입력된 음성 신호를 전처리한다. 제 402 단계에서 음성신호 부호화 장치는 전처리된 음성 신호에서 LPC 계수를 추출하고, 추출된 LPC 계수의 양자화 정보를 생성한다.
제 403 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 생성된 LPC 계수의 양자화 정보를 이용하여 여기 신호를 도 1의 합성 필터(106)에서와 같이 합성한다. 제 404 단계에서 음성신호 부호화 장치는 상기 전처리된 신호에서 상기 합성된 신호를 감산하여 LPC 잔차 신호를 검출한다. 제 405 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 검출된 LPC 잔차 신호를 도 1의 인지 가중 필터(110)에서와 같이 필터링하여 인지 가중된 신호를 출력한다.
제 406 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 인지 가중된 신호의 피치를 도 1의 피치 분석부(112)와 같이 분석하여 적응 코드북의 인덱스와 이득값을 얻는다. 그리고 도 1의 피치 기여도 제거부(115)와 같이 적응 코드북의 인덱스를 토대로 인지 가중된 신호에서 피치 기여도를 제거하여 고정 코드북 탐색을 위해 필요한 대상 신호를 검출한다.
제 407 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 도 1의 제 1 고정 코드북 탐색부(117)에서와 같이 기본 계층 고정 코드북을 탐색하여 고정 코드북 이득값과 고정 코드북 인덱스를 생성한다. 제 408 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 도 1의 이득값 양자화기(129)에서와 같이 상기 검출된 고정 코드북 이득값과 상기 검출된 적응 코드북 이득값을 양자화 한다.
제 409 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 기본 계층에서의 상관도들 C 및 d(n), 에너지 E와 같은 매개 변수를 이용하여 음질 향상 계층 고정 코드북을 탐색한다. 음질 향상 계층 고정 코드북 탐색에 의해 음질 향상 계층 고정 코드북의 이득값과 음질 향상 계층 고정 코드북의 인덱스가 각각 생성된다.
제 410 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 기본 계층 고정 코드북의 이득값 과 음질 향상 계층의 고정 코드북의 이득값 간의 차를 양자화 한다. 상술한 음질 향상 계층에서의 고정 코드북 탐색 및 이득값 양자화 과정은 도 1에서 설명한 바와 같이 복수 개로 나누어 수행될 수 있다. 음질 향상 계층의 처리가 복수개로 나누어 수행되면, 그만큼 복원되는 음성 신호의 질이 향상될 수 있다.
제 411 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 상술한 단계들을 통해 얻은 LPC 계수 양자화 정보, 기본 계층의 고정 코드북 인덱스, 기본 계층의 적응 코드북 인덱스, 기본 계층의 고정 코드북의 이득값, 기본 계층의 적응 코드북의 이득값, 음질 향상 계층의 고정 코드북 인덱스 및 상기 이득값 차 양자화 정보를 비트 스트림 형태로 다중화하여 음성신호 복호화 장치측으로 송출한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 복호화 방법의 동작 흐름도이다.
제 501 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 도 3의 역다중화기(301)와 같이 수신되는 비트 스트림을 각 구성의 정보로 역다중화한다.
제 502 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 상기 역다중화된 신호를 디코딩한다. 즉, 도 3의 LPC 계수 복호화부(302), 이득값 복호화부(303), 제 1 고정 코드북 복호화부(304), 적응 코드북 복호화부(305), 이득값 차 복호화부(306), 제 2 고정 코드북 복호화부(307)와 같이 상기 역다중화 된 신호를 디코딩한다.
제 503 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 음질 향상 계층 고정 코드북 이득값을 소정 연산처리에 의해 복원한다. 상기 음성 신호 복호화 장치는 복호화된 고정 코드북 이득값과 음질 향상 계층의 고정 코드북 이득값의 양자화 정보로 수신된 이득값 차를 가산하여 음질 향상 계층의 고정 코드북 이득값을 복원한다.
제 504 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 음성신호 복호화 장치의 동작 조건에 따라 음질 향상 계층의 고정 코드북과 기본 계층의 고정 코드북을 선택적으로 전송하고, 이득값도 선택적으로 전송된다. 즉, 음성 신호 복호화 장치가 음질 향상 계층에서 동작되면, 복원된 음질 향상 계층의 고정 코드북의 이득값이 승산된 음질 향상 계층의 고정 코드북을 전송시킨다. 반면에 음성 신호 부호화 장치가 음질 향상 계층에서 동작되지 않으면, 복호화된 기본 계층의 고정 코드북에 기본 계층의 고정 코드북의 이득값을 승산한 고정 코드북을 전송시킨다.
제 505 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 제 502 단계에서 복호화된 LPC 계수를 이용하여 제 504 단계에서 선택적으로 전송된 고정 코드북을 합성한다.
제 506 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 후처리부(316)와 같이 후처리하여 복원된 음성 신호를 생성한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 부호화 장치의 기능 블록도이다. 도 6을 참조하면, 상기 비트율 확장 음성 부호화 장치는 기본 계층(600)과 음질 향상 계층(630)을 포함하는 다층 고정 코드북 구조를 갖는다.
기본 계층(600)에서는 최소한의 음질을 복원할 수 있는 부호화 정보가 생성된다. 기본 계층(600)은 기존의 표준화된 CELP 음성 부호화기의 구성과 유사하다. 따라서, 기본 계층(600)은 입력 음성 신호를 선형 예측 부호화에 의해 필터링하고 상기 필터링된 음성 신호에 대응되는 여기 신호(excitation signal)를 생성한다. 여기 신호는 고정 코드북 탐색과 적응 코드북 탐색에 의해 생성된다.
기본 계층(600)은 전처리 유니트(602), LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(604), 합성 필터(606), 감산기(608), 인지 가중 필터(perceptual weighting filter)(610), 피치(pitch) 분석부(612), 피치 기여도(contribution) 제거부(615), 고정 코드북 탐색부(617), 고정 코드북(619), 제 1 승산기(621), 가산기(623), 적응 코드북(624), 제 2 승산기(626), 이득값 양자화기(629)로 구성된다.
전처리 유니트(602)는 라인(601)을 통해 입력되는 음성 신호에서 DC성분을 제거한다. 즉, 전처리 유니트(602)는 하이패스 필터를 사용하여 입력 음성 신호를 필터링하여 입력 음성 신호의 저주파 대역의 노이즈 성분을 제거한다. 사용된 하이패스 필터는 본 발명의 일 실시 예에서 기본 계층(100)의 전처리 유니트(102)의 하이패스 필터와 동일하다. 전처리 유니트(602)로부터 출력되는 신호는 라인(603)을 통해 LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(604)로 전송된다.
LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(604)는 상기 전처리 유니트(602)로부터 출력되는 신호의 LPC 계수를 추출한다. 추출된 LPC 계수는 LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(604)에 의해 벡터 양자화 된다. LPC 계수의 벡터 양자화 정보는 라인(605)을 통해 합성 필터(606)와 다중화기(650)로 전송된다.
합성 필터(synthesis filter)(606)는 상기 LPC 계수의 벡터 양자화 정보를 이용하여 라인(628)을 통해 입력되는 여기 신호(excitation signal)에 대응되는 합성된 신호를 출력한다. 상기 합성된 신호는 라인(607)을 통해 감산기(608)로 출력된다.
감산기(608)는 라인(603)을 통해 입력되는 전처리 유니트(602)로부터 출력되는 신호에서 라인(607)을 통해 입력되는 합성된 신호를 감산하여 LPC 잔차 신호를 생성한다. 상기 LPC 잔차 신호는 라인(609)을 통해 인지 가중 필터(610)로 전송된다.
인지 가중 필터(610)는 인체 청각 구조의 마스킹(masking) 효과를 이용하기 위하여 양자화 잡음이 마스킹 임계치이하가 되도록 한다. 따라서 인지 가중 필터(610)는 상기 LPC 잔차 신호의 양자화 잡음이 최소화되도록 가중치를 포함하는 신호를 피치 분석부(612)로 출력한다.
피치(pitch) 분석부(612)는 인지 가중 필터(610)로부터 출력되는 신호에 대해 개회로(open-loop) 피치와 폐회로(close-loop) 피치를 탐색한다. 즉, 피치 분석부(612)는 인지 가중 필터(610)로부터 출력되는 신호를 복수개의 피치 서브프레임(subframe)으로 나누고, 상기 표준화된 CLEP 음성 부호화장치에서와 같이 각 서브 프레임의 피치를 분석하여 적응 코드북의 인덱스와 이득값을 출력한다.
상기 적응 코드북의 인덱스는 라인(613)을 통해 피치 기여도 제거부(615)와 적응 코드북(624)으로 전송되면서 라인(614)을 통해 다중화기(650)로 전송된다. 또한, 상기 적응 코드북의 이득값은 이득값 양자화기(629)로 제공된다.
피치 기여도 제거부(615)는 상기 적응 코드북의 인덱스를 토대로 인지 가중 필터(610)의 출력 신호로부터 고정 코드북 탐색을 위해 필요한 대상 신호를 출력한다. 그리고 피치 기여도 제거부(615)는 라인(611)에서 피치 기여도 y1(n)을 감산하 여 고정 코드북 탐색 대상 신호를 라인(616)을 통해 기본 계층(600)의 고정 코드북 탐색부(617)로 출력한다. 피치 기여도 y1(n)은 수학식 2에 의하여 구해진다.
고정 코드북 탐색부(617)은 라인(611)을 통해 입력된 대상 신호 x'(n)을 사용하여 대상 신호와 임펄스 응답 h(n)과의 상관도 d(n)을 구한다.
예를 들어 부프레임의 크기가 40샘플이고 각 계층의 펄스 수가 4개라고 가정하면, 상기 상관도 d(n)은 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
상기 고정 코드북 탐색부(617)는 상기 임펄스 응답 h(n)과 상기 상관도 d(n)을 토대로 상기 표 1의 예와 같이 구성된 대수 코드북(algebraic codebook) 형태의 고정 코드북을 탐색한다. 표 1을 참고하면, 고정 코드북 탐색부(617)에서 고정 코드북 벡터는 4개의 위치에서만 그 펄스의 크기가 0이 아니다. 따라서 상기 펄스의 부호 s와 상관도 d(n)을 이용한 상관도 d(n)의 크기에 대응되는 상관도 C는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다. 고정 코드북 탐색부(617)는 수학식 2에 의해 상관도 C를 검출한다. 고정 코드북 검출부(617)는 임펄스 응답 에너지 E를 수학식 3에 의해 검출한다.
상기 고정 코드북 탐색부(617)는 상기 상관도 C와 에너지 E를 저장한다. 상관도 C는 부호 sign[d(i)]와 그 절대값으로 나뉘어 저장된다. sign[d(i)]는 d(i)의 부호이다. 상기 에너지 E는 수학식 4와 같은 형태로 저장된다. 에너지 E에 대한 수학식 3은 수학식 5와 같이 재 정의될 수 있다.
상기 탐색에 의해 고정 코드북 인덱스와 이득값이 얻어지면, 고정 코드북 탐 색부(617)는 상기 고정 코드북 인덱스를 고정 코드북(619)과 다중화기(650)로 전송하고, 상기 이득값을 이득값 양자화기(629)로 전송한다.
고정 코드북(619)은 라인(618)을 통해 입력된 인덱스를 토대로 기본 계층(600)의 고정 코드북 벡터를 출력한다. 고정 코드북 벡터는 펄스 위치 정보(m)와 부호 정보(s)를 바탕으로 구성된다. 고정 코드북(619)에서 출력되는 고정 코드북 벡터는 라인(620)을 통해 제 1 승산기(621)로 제공된다.
제 1 승산기(621)는 이득값 양자화기(629)에서 제공되는 상기 고정 코드북의 이득값에 대한 양자화 이득값 Gc를 상기 고정 코드북 벡터에 승산하고 그 결과를 라인(622)을 통해 출력한다. 라인(622)을 통해 출력되는 신호는 기본 계층(600)의 고정 코드북 벡터에 양자화 이득값 Gc를 승산한 고정 코드북 cG(n)으로 정의할 수 있다. 상기 양자화 이득값 Gc는 이득값 양자화기(629)로부터 제공된다.
라인(613)을 통해 적응 코드북 인덱스가 인가되면, 적응 코드북(624)은 상기 적응 코드북 인덱스에 대응되는 적응 코드북 벡터를 출력한다. 라인(625)을 통해 상기 적응 코드북 벡터는 제 2 승산기(626)로 제공된다.
제 2 승산기(626)는 적응 코드북의 이득값에 대한 양자화된 이득값 Gp를 상기 라인(625)을 통해 전송되는 적응 코드북 벡터에 승산하고, 그 결과를 라인(627)을 통해 출력한다. 상기 양자화된 이득값 Gp는 이득값 양자화기(629)로부터 제공된다.
가산기(623)는 라인(622)을 통해 입력되는 고정 코드북 벡터와 라인(627)을 통해 입력되는 적응 코드북 벡터를 가산하여 여기 신호를 얻는다. 상기 여기 신호는 라인(628)을 통해 합성 필터(606)로 출력된다.
이득값 양자화기(629)는 고정 코드북 탐색부(617)로부터 출력되는 고정 코드북의 이득값과 피치 분석부(612)로부터 출력되는 적응 코드북의 이득값을 각각 양자화한다. 상기 고정 코드북의 이득값을 양자화한 이득값 Gc은 제 1 승산기(621)로 출력되고, 적응 코드북의 이득값을 양자화한 이득값 Gp는 제 2 승산기(626)로 출력된다. 상기 양자화한 이득값 Gc는 음질 향상 계층(630)에 포함되어 있는 이득값 차 양자화기(643)로도 제공된다.
음질 향상 계층(630)은 도 1의 음질 향상 계층(130)과 같이 복원되는 음질을 향상시키기 위하여 기본 계층(600)에서 제공되는 비트이외에 추가적인 비트를 더 제공하기 위한 것이다. 도 6은 설명의 편의를 위하여 하나의 음성 향상 계층(630)이 기본 계층(600)에 연결된 구성을 도시하였으나, 복수개의 음성 향상 계층이 기본 계층(600)에 연결될 수 있다.
음질 향상 계층(630)은 고정 코드북 기여도 계산부(631), 제 3 가산기(633), 합성 필터(634), 인지 가중 필터(637), 고정 코드북 탐색부(639), 고정 코드북(641), 이득값 차 양자화기(643), 및 제 3 승산기(644)로 구성된다.
기본 계층(600)의 제 1 승산기(621)로부터 고정 코드북의 벡터에 양자화 이득값 Gc가 승산된 고정 코드북 cG(n)이 수신되면, 고정 코드북 기여도 계산부(631) 는 수학식 15에 의해 고정 코드북 기여도 y2(n)을 계산한다.
Figure 112004024071484-pat00017
수학식 15에서 N은 부프레임의 크기를 구성하는 샘플수에 따라 결정된다. 따라서, 피치 기여도 제거부(615)에서 설명한 바와 같이 부프레임의 크기가 40샘플인 경우에 N은 40이다. h(n)은 합성 필터의 임펄스 응답이다. 고정 코드북 기여도 계산부(631)에서 계산된 고정 코드북 기여도는 라인(632)을 통해 제 3 가산기(633)로 제공된다.
제 3 가산기(633)는 라인(616)을 통해 제공되는 기본 계층(600)의 고정 코드북 탐색을 위해 요구되는 대상 신호에서 라인(632)을 통해 제공되는 고정 코드북 기여도와 라인(635)을 통해 합성 필터(634)로부터 제공되는 합성 신호를 제거한 신호를 출력한다.
합성 필터(634)는 라인(647)을 통해 고정 코드북의 벡터에 양자화된 음질 향상 계층(630)의 양자화된 고정 코드북 이득값
Figure 112004024071484-pat00018
가 승산된 고정 코드북이 입력되면, LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(604)에서 추출된 양자화된 LPC 계수를 사용하여 상기 입력되는 고정 코드북 신호를 합성한 신호를 출력한다.
인지 가중 필터(637)는 라인(636)을 통해 입력되는 신호를 인지 가중 필터(610)와 같이 인지 가중 필터링하여 음질 향상 계층(630)에서 고정 코드북 탐색을 위해 요구되는 대상 신호를 출력한다. 대상신호는 라인(638)을 통해 고정 코 드북 탐색부(639)로 전송된다.
고정 코드북 탐색부(639)는 기본 계층(600)의 고정 코드북 탐색부(617)와 같이 입력되는 대상 신호를 토대로 고정 코드북을 탐색하여 고정 코드북의 인덱스와 이득값을 얻는다. 얻어진 고정 코드북의 인덱스는 라인(640)을 통해 다중화기(650)로 전송되면서 고정 코드북(641)으로 전송된다. 상기 고정 코드북의 이득값 GCE는 라인(642)을 통해 이득값 차 양자화기(643)로 전송된다.
고정 코드북(641)은 입력된 고정 코드북 인덱스를 토대로 음질 향상 계층(630)의 고정 코드북 벡터를 출력한다. 고정 코드북 벡터는 펄스의 위치 정보(m)와 부호 정보(s)를 사용하여 구성할 수 있다. 고정 코드북(641)에서 출력되는 고정 코드북 벡터는 제 3 승산기(644)로 제공된다. 기본 계층(600)의 고정 코드북(619)에서 출력되는 고정 코드북 벡터의 펄스의 위치와 음질 향상 계층(630)의 고정 코드북(641)에서 출력되는 고정 코드북 벡터의 펄스의 위치는 동일할 수 있다.
이득값 차 양자화기(643)는 기본 계층(600)의 이득값 양자화기(629)로부터 출력되는 고정 코드북의 이득값을 양자화한 이득값 GC와 음질 향상 계층(630)의 고정 코드북 탐색부(639)로부터 출력되는 고정 코드북의 양자화되지 않은 이득 값 GCE간의 로그 스케일 차 값을 이용하여 음질 향상 계층(630)의 고정 코드북 이득값 GCE를 양자화하며, 양자화된 이득값
Figure 112004024071484-pat00019
를 출력한다.
도 7은 이득값 차 양자화기(643)의 바람직한 실시 예를 나타낸 블록도이다. 이득값 양자화기(643)는 제 1 로그 스케일 변환부(702), 제 2 로그 스케일 변환부(706), 제 4 및 제 5 승산기(708, 711) 및 제 4 가산기(704)를 포함한다.
기본 계층(600)의 이득값 양자화기(629)에 의해 제공되는 양자화된 고정 코드북 이득값(GC)이 라인(701)을 통해 입력되면, 제 1 로그 스케일 변환부(702)는 고정 코드북 이득값(Gc)에 대응되는 로그 스케일 변환된 고정 코드북 이득 값을 라인(703)을 통해 출력한다.
음질 향상 계층(630)의 고정 코드북 탐색부(639)로부터 출력되는 양자화 되지 않은 이득 값(GCE)이 라인(705)을 통해 입력되면, 제 2 로드 스케일 변환부(706)에 의하여 로그 스케일 변환된 고정 코드북 이득 값을 라인(707)을 통해 출력한다.
제 4 승산기(708)는 라인(707)을 통해 입력되는 고정 코드북 이득값에 이득값 차 조정값
Figure 112004024071484-pat00020
를 승산하고, 승산된 결과를 라인(708)을 통해 출력한다.
제 4 가산기(704)는 라인(703)을 통해 입력되는 고정 코드북 이득 값과 라인(708)을 통해 입력되는 고정 코드북 이득 값을 간의 차이값을 라인(710)을 통해 출력한다.
제 5 승산기(711)는 입력되는 이득값 차에 스케일 확장 요소(10)를 승산하여 로그 스케일 이득 값 차(GDIFF)(712)를 생성한다.
상술한 이득값 차 양자화(643)의 동작 과정은 수학식 16과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112004024071484-pat00021
수학식 16에서 Gc는 이득값 양자화기(629)에 의하여 양자화된 고정 코드북의 이득값이고, GCE는 고정 코드북 탐색부(639)로부터 출력되는 양자화되지 않은 이득값이다. 또한, 이득값 차 조정 값
Figure 112004024071484-pat00022
는 로그 스케일 이득값간 차이값의 동적 범위가 최소가 되도록 하는 조정 값이다. 이득값 차 조정 값은 음성 부호화기의 종류에 따라 어떠한 값이 될 수도 있으며 실 예로 0.987이 사용된다.
수학식 16와 같은 과정을 거쳐 생성된 로그 스케일 이득값 차(712)는 아날로그 신호이므로 3비트 스칼라 양자화기에 의하여 양자화된다. 3비트 스칼라 양자화기에 의해 양자화 된 결과를 이용하여 양자화된 음질 향상 계층(630)의 고정 코드북 이득값
Figure 112004024071484-pat00023
를 출력한다. 상기 양자화된 이득값
Figure 112004024071484-pat00024
는 라인(645)을 통해 제 3 승산기(644)로 출력되면서 라인(646)을 통해 다중화기(650)로 출력된다.
제 3 승산기(644)는 고정 코드북(641)으로부터 제공되는 고정 코드북 벡터에 이득값 차 양자화기(643)로부터 제공되는 양자화된 음질 향상 계층(6300의 고정 코드북 이득값
Figure 112004024071484-pat00025
를 승산하고, 승산 결과를 라인(647)을 합성 필터(634)로 제공한다.
다중화기(650)는 기본 계층(600)으로부터 제공되는 LPC 계수 양자화 정보, 고정 코드북 인덱스, 적응 코드북 인덱스, 이득값 양자화 정보와 음질 향상 계층(630)으로부터 제공되는 음질 향상 계층의 고정 코드북 인덱스, 이득값 차 양자화 정보를 비트 스트림으로 출력한다.
기본 계층(600)과 음질 향상 계층(630)의 비트 스트림은 구분하여 전송된다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 음질 향상 계층(630)의 비트 스트림은 기본 계층(600)의 비트 스트림 뒤에 전송된다. 이에 따라 상기 비트 스트림은 네트워크 트래픽 상태에 따라 복호화 장치에 필요한 비트율로 쉽게 분리될 수 있다. 예를 들어 복호화 장치측의 채널 특성이 열악하여 기본 계층의 비트 스트림만 수신할 수 있는 경우에, 상기 복호화 장치는 도 6의 비트율 확장 음성 부호화 장치가 송출하는 비트 스트림에서 기본 계층의 비트 스트림만 수신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 복호화 장치의 블록도이다. 도 8을 참조하면, 상기 비트율 확장 음성 복호화 장치는 역다중화기(802), LPC 계수 복호화부(803), 이득값 복호화부(804), 제 1 고정 코드북 복호화부(805), 적응 코드북 복호화부(806), 이득값 차 복호화부(807), 제 2 고정 코드북 복호화부(808), 승산기들(809, 810, 813), 가산기들(811, 814), 선택 스위치(812), 합성 필터(815), 및 후처리부(816)를 포함한다.
상기 비트율 확장 음성 복호화 장치는 비트율 확장 음성 부호화장치로부터 전송되는 비트 스트림을 선택적으로 수신할 수 있다. 즉, 비트 스트림에서 기본 계층에 대한 비트 스트림만 수신하면, 기본 계층의 음질을 복원할 수 있고, 기본 계층 및 음질 향상 계층에 대한 비트 스트림을 모두 수신하면, 좀더 향상된 음질을 제공할 수 있다.
역다중화기(802)는 수신되는 비트 스트림(801)을 각 구성 요소(element)의 정보로 역다중화하여 출력한다. 즉, 역다중화기(802)는 LPC 계수 양자화 정보를 LPC 계수 복호화부(803)로, 이득값 양자화 정보는 이득값 복호화부(804)로, 이득값 차 양자화 정보는 이득값 차 복호화부(807)로, 음질 향상 계층(630)의 고정 코드북 인덱스는 제 2 고정 코드북 복호화부(808), 기본 계층(600)의 고정 코드북 인덱스는 제 1 고정 코드북 복호화부(805)로, 적응 코드북 인덱스는 적응 코드북 복호화부(806)로 각각 제공한다.
LPC 계수 복호화부(803)의 구조는 부호화 장치측의 LPC 계수 추출 및 벡터 양자화기(604)에 의해 결정되고, 입력되는 LPC 계수 양자화 정보로부터 LPC 계수를 복원한다. 복원된 LPC 계수는 합성 필터(815)와 후처리부(816)로 제공된다.
이득값 복호화부(804)의 구조는 부호화 장치측의 이득값 양자화기(629)에 의해 결정된다. 이득값 복호화부(804)는 입력되는 이득값 양자화 정보를 디코딩한다. 상기 이득값 양자화 정보는 적응 코드북 이득값과 고정 코드북 이득값을 포함한다. 따라서, 이득값 복호화부(804)로부터 기본 계층(600)에서의 적응 코드북 이득값 GP와 고정 코드북 이득값 GC가 각각 출력된다.
제 1 고정 코드북 복호화부(805)는 입력되는 제 1 고정 코드북 인덱스를 디코딩하여 제 1 고정 코드북을 출력한다. 고정 코드북 복호 방식은 부호화장치의 고정 코드북 탐색부(617)에서의 탐색방식에 의해 결정된다.
적응 코드북 복호화부(806)는 입력되는 적응 코드북 인덱스를 디코딩하여 적응 코드북을 출력한다.
상술한 LPC 계수 복호화부(803), 이득값 복호화부(804), 고정 코드북 복호화 부(805), 및 적응 코드북 복호화부(806)는 역다중화기(802)로부터 전송되는 기본 계층(600)에서의 부호화 정보를 디코딩하는 복호화 유니트로 정의될 수 있다.
이득값 차 복호화부(807)와 제 2 고정 코드북 복호화부(808)의 동작은 네트워크 트랙픽 상태나 수신 단말의 처리 용량에 의존한다.
만약 이득값 차 복호화부(807)와 제 2 고정 코드북 복호화부(808)가 동작되는 것으로 결정되면, 이득값 차 복호화부(807)는 입력되는 이득값 차 양자화 정보를 디코딩한다. 제 2 고정 코드북 복호화부(808)는 입력되는 제 2 고정 코드북 인덱스를 디코딩한다. 이득값 차 복호화 방식은 부호화 장치측의 이득값 차 양자화기(643)에 의해 결정된다.
제 2 고정 코드북 복호화부(808)에서의 디코딩 방식은 부호화장치측의 제 2 고정 코드북 탐색부(631)에 의해 결정된다. 이득값 차 복호화부(807)와 제 2 고정 코드북 복호화부(808)는 역다중화기(902)로부터 전송되는 음질 향상 계층(630)에서의 부호화 정보를 디코딩하는 복호화 유니트로 간주될 수 있다.
승산기(809)는 이득값 복호화부(804)에 의하여 복원된 기본 계층(600)의 고정 코드북 이득값 Gc을 제 1 고정 코드북 복호화부(805)에 의하여 출력된 기본 계층의 고정 코드북에 승산하여 기본 계층의 고정 코드북 벡터를 출력한다.
승산기(810)는 이득값 차 복호화부(807)에 의하여 복원된 음질 향상 계층(630)에서의 고정 코드북 이득값
Figure 112004024071484-pat00026
를 제 2 고정 코드북 복호화부(808)에 의하여 출력된 음질 향상 계층의 고정 코드북에 승산하여 음질 향상 계층의 고정 코드북 벡터를 출력한다.
가산기(811)는 승산기(809)로부터 출력되는 기본 계층의 고정 코드북 벡터와 승산기(810)로부터 출력되는 음질 향상 계층의 고정 코드북 벡터를 가산한다. 이에 따라 복호화 장치에서의 고정 코드북 펄스는 기본 계층과 음질 향상 계층의 대수 코드북을 누적시켜 다중 크기를 갖는 대수 코드북 펄스 구조를 갖는다. 상기 대수 코드북을 누적시키는 것은 고정 코드북의 모든 펄스의 크기가 같은 크기를 갖는 기존의 고정 코드북 구조에서 발생되는 단점을 보완하기 위한 것이다.
선택 스위치(812)는 가산기(811)로부터 출력되는 신호와 승산기(809)로부터 출력되는 기본 계층의 고정 코드북 벡터를 선택적으로 전송한다. 즉, 상기 복호화 장치가 음질 향상 계층에서 동작되지 않을 경우에, 선택 스위치(812)는 승산기(809)로부터 출력되는 기본 계층의 고정 코드북 벡터를 선택하여 전송한다. 상기 부호화 장치가 음질향상 계층에서 동작할 경우에, 선택 스위치(812)는 가산기(811)로부터 출력되는 신호를 전송한다.
승산기(813)는 적응 코드북 복호화부(806)로부터 출력되는 디코딩된 적응 코드북에 이득값 복호화부(804)로부터 출력되는 적응 코드북의 이득값 Gp를 승산하여 적응 코드북 벡터를 출력한다.
가산기(814)는 선택 스위치(812)에 의해 선택된 고정 코드북 벡터와 승산기(813)로부터 출력되는 적응 코드북 벡터를 가산하여 복원된 여기 신호를 발생한다.
상술한 승산기(810), 가산기(811) 및 선택 스위치(812)는 상술한 기본 계층 의 부호화 정보를 복호화하는 유니트와 음질 향상 계층의 부호화 정보를 복호화하는 유니트에서 각각 디코딩된 신호를 상기 복호화 장치의 동작환경에 따라 연산하는 연산 유니트로 정의될 수 있다.
합성 필터(815)는 LPC 계수 복호화부(803)로부터 제공되는 복원된 LPC를 이용하여 가산기(814)로부터 제공되는 여기 신호를 합성하여 음성신호를 복원한다.
후처리부(816)는 합성 필터(815)로부터 전송되는 음성신호를 복원한다. 즉, 후처리부(816)는 음성 신호를 복원하기 위하여, LPC 계수 복호화부(803)로부터 제공되는 LPC를 이용하여 합성 필터(815)로부터 출력되는 신호를 필터링 하기 위한 하이패스 필터(High Pass Filtering)를 사용한다.
상술한 합성 필터(815)와 후처리부(816)는 상기 연산 유니트로부터 출력되는 신호를 LPC 계수 복호화부(803)로부터 출력되는 LPC와 합성하여 음성신호를 복원하는 복원 유니트로 정의될 수 있다.
도 9는 도 6의 음성 신호 부호화 장치에서 기본 계층의 고정 코드북 탐색(901)에 의해 탐색된 펄스의 위치와 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색(905)에 의해 탐색된 펄스의 위치에 기초한 고정 코드북 벡터를 이용하여 도 8의 음성 신호 복호화 장치에서 복원되는 펄스의 크기를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제 1 고정 코드북 복호화부(805)에서 제공되는 고정 코드북 벡터(902)에 이득값 복호화부(804)에서 제공되는 고정 코드북 이득값(Gc)이 승산기(809)에 의하여 승산되어 이득값이 승산된 기본 계층 고정 코드북 벡터(904)가 생성된다.
제 2 고정 코드북 복호화부(808)에서 제공되는 고정 코드북 벡터(906)에 이득값 차 복호화부(807)에서 제공되는 이득값(GCE)이 승산기(810)에 의하여 승산되어 이득값이 승산된 음질 향상 계층 고정 코드북 벡터(908)가 생성된다. 가산기(811)는 음질 향상 계층 고정 코드북 벡터(908)와 기본 계층 고정 코드북 벡터(904)를 가산한 고정 코드북 벡터(910)를 생성한다.
도 9에서 생성되는 펄스의 구조를 토대로 알 수 있는 바와 같이 기본 계층 고정 코드북 벡터(904)와 음질 향상 계층 고정 코드북 벡터(908)는 가산기(811)로 입력되어 두 벡터가 가산된 최종 음질 향상 계층 고정 코드북(910)을 생성한다. 최종 음질 향상 계층 고정 코드북(910)은 이득 값이 다른 두 개의 고정 코드북 벡터가 더해져 구성되었기 때문에 다중 크기를 갖는 고정 코드북을 형성할 수 있어 보다 좋은 음질을 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 부호화 방법의 동작 흐름도이다.
제 1001 단계에서 음성신호 부호화 장치는 도 6의 전처리 유니트(602)와 같이 입력된 음성 신호를 전 처리한다. 제 1002 단계에서 음성신호 부호화 장치는 전처리 된 음성 신호에서 LPC 계수를 추출하고, 추출된 LPC 계수의 양자화 정보를 생성한다.
제 1003 단계에서 음성신호 부호화 장치는 상기 전 처리된 신호에서 합성 필 터(606)를 거쳐 LPC 계수의 잔 차 신호(residual signal)를 검출한다. 제 1004 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 검출된 잔차 신호를 도 6의 인지 가중 필터(610)에서와 같이 필터링하여 인지 가중된 신호를 출력한다.
제 1005 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 인지 가중된 신호의 피치를 도 6의 피치 분석부(612)와 같이 분석하고, 분석된 결과를 이용하여 상기 인지 가중된 신호에서 피치 기여도를 도 6의 피치 기여도 제거부(615)와 같이 제거하여 적응 코드북 이득값과 적응 코드북 인덱스를 생성한다.
제 1006 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 도 6의 기본 계층(600)의 고정 코드북 탐색부(617)에서와 같이 기본 계층 고정 코드북을 탐색하여 고정 코드북 이득값과 고정 코드북 인덱스를 생성한다.
제 1007 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 도 6의 이득값 양자화기(629)에서와 같이 상기 검출된 고정 코드북 이득값과 상기 검출된 적응 코드북 이득값을 양자화 한다.
제 1008 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 벡터 양자화된 LPC계수를 이용하여 기본 계층(600)에서 생성된 고정 코드북 벡터와 적응 코드북 벡터의 여기 신호(excitation signal)를 도 6의 합성 필터(606)에서와 같이 합성한다.
제 1009 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 기본 계층(600)에서의 고정 코드북 탐색을 위한 대상 신호의 영향과 음질 향상 계층(630)의 이전의 LPC 합성 신호를 제거함으로써 도 6의 고정 코드북 탐색부(639)에서와 같은 고정 코드북 탐색을 위한 대상 신호를 생성한다. 즉, 기본 계층(600)에서 검출된 대상 신호에서 기본 계층의 고정 코드북 기여도와 음질 향상 계층(630)에서 검출된 이전의 LPC 합성 신호를 제거한 신호를 음질 향상 계층에서의 대상 신호로 한다.
제 1010 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 제 1009 단계에서 검출된 대상 신호를 이용하여 음질 향상 계층(630)의 고정 코드북 탐색을 수행하여 음질 향상 계층의 고정 코드북 이득값과 음질 향상 계층의 고정 코드북 인덱스를 각각 생성한다.
제 1011 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 기본 계층의 양자화 된 고정 코드북의 이득값과 음질 향상 계층의 양자화 되지 않은 고정 코드북 이득값 간의 로그 스케일 차(log scale difference)를 양자화 한다. 상술한 음질 향상 계층에서의 고정 코드북 탐색 및 이득값 양자화 과정은 복수개의 음질 향상 계층이 구비됨에 따라 복수 회 수행될 수 있다. 음질 향상 계층 처리가 복수 회 수행되면, 그만큼 복원되는 음성 신호의 질이 향상될 수 있다.
제 1012 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 음질 향상 계층에서 생성된 고정 코드북 벡터(또는 여기 신호)를 도 6의 합성 필터(634)에 통과시켜 합성된 신호를 출력한다.
제 1013 단계에서 음성 신호 부호화 장치는 상술한 단계들을 통해 얻은 선형 예측 계수 양자화 정보, 기본 계층의 고정 코드북 인덱스, 기본 계층의 적응 코드북 인덱스, 기본 계층의 고정 코드북의 이득값, 기본 계층의 적응 코드북의 이득값, 음질 향상 계층의 고정 코드북 인덱스 및 상기 이득값 차 양자화 정보를 비트 스트림 형태로 다중화하여 음성신호 복호화 장치측으로 송출한다.
도 11은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 비트율 확장 음성 복호화 방법의 동작 흐름도이다.
제 1101 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 도 8의 역다중화기(802)와 같이 수신되는 비트 스트림을 각 구성의 정보로 역다중화한다.
제 1102 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 상기 역다중화된 신호를 디코딩한다. 즉, 도 8의 LPC 계수 복호화부(803), 이득값 복호화부(804), 제 1 고정 코드북 복호화부(805), 적응 코드북 복호화부(806), 이득값 차 복호화부(807), 제 2 고정 코드북 복호화부(808)와 같이 상기 역다중화 된 신호를 디코딩한다.
제 1103 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 음성신호 복호화 장치의 동작 조건에 따라 음질 향상 계층의 고정 코드북과 기본 계층의 고정 코드북을 선택적으로 전송하고, 이득값도 선택적으로 전송된다. 즉, 음성 신호 복호화 장치가 음질 향상 계층에서 동작되면, 복원된 음질 향상 계층의 고정 코드북의 이득값이 승산된 음질 향상 계층의 고정 코드북과 기본 계층의 고정 코드북에 기본 계층의 고정 코드북의 이득값이 승산된 고정 코드북을 가산하여 전송시킨다. 반면에 음성 신호 부호화 장치가 음질 향상 계층에서 동작되지 않으면, 복호화된 기본 계층의 고정 코드북에 기본 계층의 고정 코드북의 이득값을 승산한 고정 코드북을 전송시킨다.
제 1104 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 제 1102 단계에서 복호화된 LPC 계수를 이용하여 제 1103 단계에서 선택적으로 전송된 코드북을 합성한다.
제 1105 단계에서 음성 신호 복호화 장치는 후처리 유니트(816)와 같이 후처리하여 복원된 음성 신호를 생성한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 본 발명에 따르면, 상술한 본 발명에 따르면, 기존의 표준화된 CLEP 음성 부호화 구조를 변경하지 않고 비트율을 확장할 수 있는 구조를 제시함에 따라 기존의 표준화된 CLEP 음성 부호화 장치를 구비한 시스템과 호환이 가능하다.
또한, 상술한 본원 발명의 일 실시 예에 따르면, 기본 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호와 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호를 같게 함으로써, 음질 향상 계층에서 탐색된 코드북은 다음 프레임을 위해 저장되지 않아 기본 계층의 동작에 영향을 주지 않는다.
그리고, 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색시 기본 계층의 고정 코드북 탐색 시 구한 매개 변수 값을 사용함으로써 음질 향상 계층이 고정 코드북 탐색에 요구되는 연산량을 줄일 수 있다.
또한, 상술한 본원 발명의 다른 실시 예에 따르면, 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색을 위해 요구되는 대상 신호는 기본 계층의 고정 코드북 대상신호에서 기본 계층의 고정 코드북 기여도와 음질 향상 계층의 합성 필터를 통해 제공되는 이전의 음질 향상 계층의 고정 코드북의 합성 신호를 제거하여 줌으로써, 음질 향상 계층 전용의 대상 신호를 이용한 고정 코드북 탐색이 수행됨에 따라 좀더 정확한 고정 코드북 탐색을 기대할 수 있다.
더욱이, 음질 향상 계층에서 탐색된 펄스의 위치와 기본 계층에서 탐색된 펄스의 위치가 같게 될 수 있어, 대수 코드북의 각 펄스의 크기가 동일한 크기를 갖는 한계점을 극복하고 최종 고정 코드북의 펄스가 다중 크기를 가지므로 복원되는 음성신호의 음질을 개선할 수 있다.
그리고, 음질 향상 계층의 이득값은 기본 계층의 양자화된 이득값과 음질 향상 계층의 이득값간의 차를 양자화하여 상대적으로 동적 범위가 작은 이득값 차를 양자화한 값을 전송함으로써, 음질 향상 계층에서 이득값 양자화에 필요한 비트를 절약할 수 있다.

Claims (34)

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  7. 음성 신호 부호화 장치에 있어서,
    입력되는 음성신호를 선형 예측 부호화 필터링하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 상기 필터링된 음성 신호에 대응되는 여기 신호를 생성하는 기본 계층; 및
    상기 기본 계층에서의 고정 코드북 탐색에 따라 생성되는 매개 변수를 이용하여 고정 코드북을 탐색하는 고정 코드북 탐색부,
    상기 기본 계층의 상기 고정 코드북 탐색에 의해 생성된 제 1 고정 코드북 이득값과 상기 고정 코드북 탐색부로부터 출력되는 제 2 고정 코드북 이득값간의 차를 검출하고, 검출된 차를 양자화 하는 이득값 차 양자화기를 포함하는 음질 향 상 계층을 복수개 구비하고,
    상기 기본 계층에서 생성되는 신호와 상기 음질 향상 계층에서 생성되는 신호를 다중화하는 다중화기를 포함하는 음성신호 부호화 장치.
  8. 기본 계층과 적어도 하나의 음질 향상 계층으로 나뉘어 부호화된 음성신호를 디코딩하기 위한 음성 신호 복호화 장치에 있어서,
    상기 부호화된 음성신호중에서 기본 계층에서의 부호화 정보를 디코드 하기 위한 제 1 복호화 유니트;
    상기 음성 신호 복호화 장치의 동작 환경에 따라 상기 부호화된 음성신호중에서 음질 향상 계층에서의 부호화 정보를 복원하는 제 2 복호화 유니트;
    상기 음성 신호 복호화 장치의 동작 환경에 따라 상기 제 1 복호화 유니트에서 복원된 신호와 상기 제 2 복호화 유니트에서 복원된 신호를 연산하는 연산 유니트;
    상기 제 1 복호화 유니트에서 출력되는 선형 예측 부호화 계수를 이용하여 상기 연산 유니트에서 출력되는 신호를 합성하여 음성신호를 복원하는 음성신호 복원 유니트를 포함하는 음성 신호 복호화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 복호화 유니트는,
    상기 기본 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 선형 예측 부호화 계수 양자화 정보를 디코드 하는 선형 예측 부호화 계수 복호화부;
    상기 기본 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 인덱스를 디코드 하는 제 1 고정 코드북 복호화부;
    상기 기본 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 적응 코드북 인덱스를 디코드 하는 적응 코드북 복호화부;
    상기 기본 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 이득값과 적응 코드북 이득값을 각각 디코드하는 이득값 복호화부를 포함하는 음성 신호 복호화장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 복호화 유니트는,
    상기 음성 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 이득값간의 차의 양자화 정보를 디코드 하는 이득값 차 복호화부;
    상기 음질 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 인덱스를 디코드 하는 제 2 고정 코드북 복호화부를 포함하는 음성 신호 복호화장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 연산 유니트는,
    상기 이득값 복호화부로부터 출력되는 상기 디코드된 고정 코드북 이득값과 상기 이득값 차 복호화부로부터 출력되는 상기 디코드된 이득값 차를 가산하는 제 1 가산기;
    상기 음성신호 복호화 장치의 동작 조건에 따라 상기 이득값 복호화부로부터 출력되는 상기 디코드된 고정 코드북 이득값 또는 상기 제 1 가산기로부터 출력되 는 이득값을 전송하는 제 1 선택 스위치;
    상기 제 2 고정 코드북 복호화부로부터 출력되는 디코드된 음질 향상 계층의 고정 코드북과 상기 제 1 고정 코드북 복호화부로부터 출력되는 디코드된 기본 계층의 고정 코드북을 가산하는 제 2 가산기;
    상기 음성신호 복호화 장치의 동작 조건에 따라 상기 제 2 가산기로부터 출력되는 신호 또는 상기 제 1 고정 코드북 복호화부로부터 출력되는 상기 디코드된 고정 코드북을 전송하는 제 2 선택 스위치;
    상기 적응 코드북 복호화부로부터 출력되는 디코드된 적응 코드북과 상기 이득값 복호화부로부터 출력되는 디코드된 적응 코드북의 이득값을 승산하는 제 1 승산기;
    상기 제 1 선택 스위치로부터 출력되는 신호와 상기 제 2 선택 스위치로부터 출력되는 신호를 승산하는 제 2 승산기;
    상기 제 1 승산기로부터 출력되는 신호와 상기 제 2 승산기로부터 출력되는 신호를 가산하는 제 3 가산기를 포함하는 음성 신호 복호화 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 음성신호 복원 유니트는,
    상기 선형 예측 부호화 계수를 이용하여 상기 제 3 가산기로부터 출력되는 신호를 합성하는 합성 필터;
    상기 선형 예측 계수와 상기 합성 필터로부터 출력되는 신호를 이용하여 상기 복원된 음성신호를 얻기 위한 후처리 유니트를 포함하는 음성 신호 복호화 장 치.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 복호화 유니트는,
    상기 음성 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 이득값간의 차의 양자화 정보를 디코드 하는 이득값 차 복호화부;
    상기 음질 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 인덱스를 디코드 하는 고정 코드북 복호화부를 포함하는 음성 신호 복호화장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 복호화 유니트는,
    상기 음질 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 로그스케일 이득값간의 차의 양자화 정보를 디코드 하는 이득값 차 복호화부;
    상기 음질 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 인덱스를 디코드 하는 제 2 고정 코드북 복호화부를 포함하는 음성 신호 복호화장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 연산 유니트는,
    상기 제 2 고정 코드북 복호화부로부터 출력되는 디코드된 음질 향상 계층의 고정 코드북과 상기 제 1 고정 코드북 복호화부로부터 출력되는 디코드된 기본 계층의 고정 코드북을 가산하는 제 1 가산기;
    상기 음성신호 복호화 장치의 동작 조건에 따라 상기 제 1 가산기로부터 출력되는 신호 또는 상기 제 1 고정 코드북 복호화부로부터 출력되는 상기 디코드된 기본 계층의 고정 코드북을 선택적으로 전송하는 선택 스위치;
    상기 선택 스위치로부터 출력되는 신호와 적응 코드북 복호화부로부터 출력되는 디코드된 기본 계층의 적응 코드북을 가산하는 제 2 가산기를 포함하는 음성 신호 복호화 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 음성신호 복원 유니트는,
    상기 선형 예측 부호화 계수를 이용하여 상기 제 2 가산기로부터 출력되는 신호를 합성하는 합성 필터;
    상기 선형 예측 계수와 상기 합성 필터로부터 출력되는 신호를 이용하여 상기 복원된 음성신호를 얻기 위한 후처리 유니트를 포함하는 음성 신호 복호화 장치.
  17. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 복호화 유니트는,
    상기 음성 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 로그스케일 이득값간의 차의 양자화 정보를 디코드 하는 이득값 차 복호화부;
    상기 음질 향상 계층에서의 부호화 정보에 포함되어 있는 고정 코드북 인덱스를 디코드 하는 고정 코드북 복호화부를 포함하는 음성 신호 복호화장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 기본 계층과 적어도 하나의 음질 향상 계층으로 부호화된 음성 신호를 복호 화하기 위한 음성 신호 복호화 방법에 있어서,
    상기 부호화된 음성신호를 복호화하는 단계;
    상기 복호화 단계에서 복호화된 기본 계층에 대한 코드북과 음질 향상 계층에 대한 코드북을 상기 음성 신호 복호화의 동작 조건에 따라 선택적으로 전송하는 단계;
    상기 선택적으로 전송되는 코드북과 상기 복호화 단계에서 복호화된 선형 예측 계수를 합성하여 복원된 음성신호를 생성하는 단계를 포함하는 음성 신호 복호화 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 복호화 단계는,
    상기 부호화된 음성신호를 기본 계층에 대한 부호화 정보와 음질 향상 계층에 대한 부호화 정보로 디멀티플렉싱하고, 디멀티플렉싱된 부호화 정보를 디코드하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 복호화 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 음성 신호 복호화 방법은,
    상기 복호화 단계에서 디코드된 기본 계층에서의 고정 코드북의 이득값과 디코드된 음질 향상 계층에서 포함되는 고정 코드북의 이득값간의 차를 가산하여 상기 음질 향상 계층에서의 고정 코드북의 이득값을 복원하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 복호화 방법.
  25. 음성신호 부호화 장치에 있어서.
    선형 예측 부호화를 사용하여 입력 음성신호를 필터링하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 상기 필터링된 음성신호의 여기 신호를 생성하는 기본 계층;
    상기 기본 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호에서 상기 기본 계층의 고정 코드북의 기여도를 제거한 신호를 대상 신호로 하여 고정 코드북을 탐색하는 음질 향상 계층을 적어도 하나 포함하고,
    상기 기본 계층에서 생성되는 신호와 상기 음질 향상 계층에서 생성되는 신호를 다중화하고, 상기 다중화된 신호를 출력하는 다중화기를 포함하는 음성신호 부호화 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 기본 계층의 고정 코드북 기여도 y2(n)은 상기 기본 계층의 고정 코드북의 양자화 이득값이 승산된 고정 코드북 cG와 합성 필터의 임펄스 응답을 하기 식과 같이 계산하여 검출되는 것을 특징으로 하는 음성신호 부호화 장치.
    Figure 112004024071484-pat00027
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 음질 향상 계층은 상기 선형 예측 부호화 계수를 이용하여 음질 향상 계층에서 생성된 고정 코드북 신호를 합성한 신호를 상기 기본 계층의 대상 신호로부터 더 제거하는 것을 특징으로 하는 음성신호 부호화 장치.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 시, 상기 기본 계층의 고정 코드북 탐색에 의해 얻어진 제 1 이득값의 로그 스케일 값과 상기 음질 향상 계층에서의 고정 코드북 탐색에 의해 얻어진 제 2 이득값의 로그 스케일 값간의 차를 양자화한 결과를 이용하여 구해진 음질 향상 계층의 양자화된 이득값을 상기 음질 향상 계층에서 고정 코드북 탐색에 의해 얻어진 고정 코드북 벡터에 승산하는 기능을 더 포함하는 음성신호 부호화 장치.
  29. 제 25 항에 있어서, 상기 음질 향상 계층이 복수개이면,
    상기 다중화기는 복수개의 음질 향상 계층에서 출력되는 고정 코드북 인덱스와 상기 고정 코드북의 로그 스케일 이득값간의 차에 대한 양자화한 정보를 다중화하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 부호화 장치.
  30. 제 25 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 음질 향상 계층은, 상기 대상신호를 인지 가중 필터링한 후, 상기 고정 코드북 탐색을 수행하는 것을 특징으로 하는 음성신호 부호화 장치.
  31. 음성 신호 부호화 장치에 있어서,
    입력되는 음성신호를 선형 예측 부호화 필터링하고, 고정 코드북 탐색 및 적 응 코드북 탐색에 의해 상기 필터링 된 음성 신호에 대응되는 여기 신호를 생성하는 기본 계층;
    상기 기본 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호에서 기본 계층의 고정 코드북 기여도를 제거한 신호를 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호로 하여, 고정 코드북을 탐색하는 탐색부,
    상기 기본 계층의 상기 고정 코드북 탐색에 의해 생성된 제 1 고정 코드북의 로그 스케일 이득값과 상기 고정 코드북 탐색부로부터 출력되는 제 2 고정 코드북의 로그 스케일 이득값간의 차를 검출하고, 검출된 차를 양자화 하는 로그 스케일 이득값 차 양자화기를 포함하는 음질 향상 계층을 복수개 구비하고,
    상기 기본 계층에서 생성되는 신호와 상기 음질 향상 계층에서 생성되는 신호를 다중화하는 다중화기를 포함하고,
    상기 음질 향상 계층은 상기 음질 향상 계층에서 선형 예측 부호화 계수를 이용하여 고정 코드북을 합성한 신호를 상기 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호로부터 더 제거하는 것을 특징으로 하는 음성신호 부호화 장치.
  32. 음성 신호 부호화 방법은,
    입력된 음성신호의 선형 예측 계수를 추출하고, 고정 코드북 탐색 및 적응 코드북 탐색에 의해 상기 입력된 음성신호에 대응하는 여기 신호를 생성하는 기본 계층 처리 단계;
    상기 기본 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호에서 기본 계층의 고정 코드북 기여도를 제거한 신호를 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호로 하여, 고정 코드북을 탐색하는 음질 향상 계층 처리 단계;
    상기 기본 계층 처리 단계와 상기 음질 향상 계층 처리 단계에 의해 생성되는 신호를 다중화하는 단계를 포함하는 음성 신호 부호화 방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색 대상 신호는 상기 음질 향상 계층에서 선형 예측 부호화 계수를 이용하여 고정 코드북을 합성한 신호를 상기 기본 계층의 대상 신호로부터 더 제거하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 부호화 방법.
  34. 제 32 항에 있어서, 상기 음질 향상 계층 처리 단계는 상기 기본 계층 처리 단계에서 상기 고정 코드북 탐색에 의해 얻어진 고정 코드북의 로드 스케일 이득값과 상기 음질 향상 계층의 고정 코드북 탐색에 의해 얻어진 이득값의 로그 스케일 이득값간의 차이 값을 양자화 하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 부호화 방법.
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