KR101621641B1 - 신호 코딩 및 디코딩 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들은 신호 코딩 및 디코딩을 위한 방법들 및 장치들을 제공한다. 신호 코딩 방법은 입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계; 사전 결정된 할당 규칙에 따라 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하는 단계; 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 클 때 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정하는 단계; 및 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당에 따라 주파수 도메인 신호를 코딩하는 단계를 포함한다.
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본 발명의 실시예들은 통신 분야에 관한 것으로서, 구체적으로는 신호 코딩 및 디코딩을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동 통신 및 광섬유 통신과 같은 통신 분야에서는, 송신단에서 코딩 기술을 이용하여, 전송될 신호를 압축하여 전송 효율을 개선하고, 수신단에서 대응하는 디코딩 기술을 이용하여, 전송된 신호를 복원한다. 신호의 특성, 전송 조건 등에 따라, 신호에 대해 시간 도메인 코딩 및/또는 주파수 도메인 코딩이 수행될 수 있다. 코딩을 위한 상이한 비트들이 소정 규칙에 따라 시간 도메인 신호 또는 주파수 도메인 신호에 할당되고, 이어서 신호는 할당된 비트들에 따라 코딩 방법을 이용하여 코딩된다. 신호 전송 효율을 개선하기 위하여, 전송될 신호가 가능한 한 적은 코딩을 위한 비트들을 이용하여 표현되는 것이 기대된다. 따라서, 코딩을 위한 비트들은 적절히 할당되는 것이 필요하며, 따라서 출력 신호들은 수신단에서 디코딩을 이용하여 최소한의 왜곡과 함께 복원된다.
오디오 신호에 대한 기존의 코더에서는, 코드 레이트가 낮을 때, 일반적으로 음성에 대해서는 코딩 및 디코딩 효과가 양호할 수 있지만, 음악에 대해서는 코딩 및 디코딩 효과가 불량하다. 코딩 레이트가 낮을 때 음악의 품질을 개선하기 위해, 일부 비트들을 이용하여 그리고 시간 도메인 코딩 방법을 이용하여 입력 신호가 코딩되고, 입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호가 얻어지며, 주파수 도메인 신호는 남은 비트들을 이용하여 그리고 주파수 도메인 코딩 방법을 이용하여 코딩된다. 주파수 도메인 신호가 남은 비트들을 이용하여 코딩될 때는, 일반적으로 신호의 특징이 고려되지 않고, 주파수 도메인 신호에 대해 비트 할당이 균일하게 수행되며, 이는 일부 주파수 도메인 신호들에 대해 불량한 코딩 효과를 유발한다. 오디오 신호에 대한 기존의 디코더에서, 주파수 도메인 신호는 단순히 코딩 기술에 대응하는 디코딩 기술을 이용하여 복원되고, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호 내로 잡음이 채워지며, 이어서 주파수 도메인 역변환 및 시간 도메인 합성 처리를 수행하여 출력 신호를 획득한다. 잡음이 일부 신호들 내로 채워질 때 추가 잡음이 도입되며, 이는 출력 신호의 품질을 저하시킨다.
따라서, 주파수 도메인 코딩 알고리즘에서 균일한 비트 할당을 수행하는 기존의 솔루션은 일부 신호들에 대해 불량한 코딩 효과를 유발하며, 기존의 주파수 도메인 디코딩 알고리즘에서의 전술한 잡음 충전 처리는 출력 신호의 품질을 저하시킨다.
발명의 요약
본 발명은 신호 코딩 및 디코딩 방법들 및 장치들을 제공하며, 코딩 동안, 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 최적화하여, 동일한 수의 비트들을 사용함으로써 보다 양호한 코딩 효과를 달성할 수 있고, 디코딩 동안, 주파수 도메인 디코딩에 의해 얻어진 정보의 안내 하에 주파수 도메인 여기 신호를 확장함으로써 출력 신호의 보다 양호한 효과를 달성할 수 있다.
일 양태에 따르면, 신호 코딩 방법이 제공되고, 이 방법은 입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계; 사전 결정된 할당 규칙에 따라 상기 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하는 단계; 비트들이 할당되는 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 클 때 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하는 단계; 및 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩하는 단계를 포함한다.
다른 양태에 따르면, 신호 디코딩 방법이 제공되며, 이 방법은 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계; 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계; 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력될 시간 도메인 신호를 획득하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 신호 코딩 장치가 제공되고, 이 장치는 입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하는 주파수 도메인 변환 유닛; 사전 결정된 할당 규칙에 따라 상기 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하는 비트 할당 유닛; 비트들이 할당되는 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값 이상일 때 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하는 비트 조정 유닛; 및 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩하는 주파수 도메인 코딩 유닛을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 신호 디코딩 장치가 제공되며, 이 장치는 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 디코딩 유닛; 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하고, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측하도록 구성된 대역폭 확장 유닛; 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력될 시간 도메인 신호를 획득하는 출력 유닛을 포함한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 신호 코딩 방법은,
입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계;
사전 결정된 할당 규칙에 따라 상기 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하는 단계;
비트들이 할당되는 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 클 때 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하는 단계; 및
상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩하는 단계
를 포함한다.
제1 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하는 단계는 상기 주파수 도메인 신호에서 많은 비트가 할당되는 주파수 대역에 할당되는 비트들의 수를 줄이고, 비트들이 할당되는 상기 최고 주파수 및 상기 최고 주파수 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들의 수를 늘리는 단계를 포함한다.
제1 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 값은 상기 사전 결정된 비트들의 수 및 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정된다.
제1 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 할당 규칙은, 상기 사전 결정된 비트들의 많은 비트들은 상기 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호에 할당되고, 상기 사전 결정된 비트들의 나머지 비트들은 상기 저주파수 대역 신호를 제외한 더 큰 에너지를 갖는 주파수 대역에 할당되는 것이다.
제1 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 상기 최고 주파수가 상기 사전 결정된 값보다 작은 경우에, 상기 사전 결정된 할당 규칙에 따라 수행되는 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 유지하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 신호 디코딩 방법은,
수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계;
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계; 및
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력된 시간 도메인 신호를 획득하는 단계
를 포함한다.
제2 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호는,
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 크다는 조건; 및
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가, 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는, 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다는 조건
중 적어도 하나를 충족한다.
제2 양태 또는 제2 양태의 제1 가능한 구현 방식을 참조하여, 제2 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계는,
상기 비트스트림 내의 주파수 도메인 정보에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계;
상기 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 상기 비트스트림 내에 존재하는지를 결정하는 단계; 및
상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 상기 비트스트림 내에 존재하는 것으로 결정될 때, 상기 시간 도메인 코딩 신호에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득하고, 상기 제1 주파수 도메인 신호 및 상기 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계
를 포함한다.
제2 양태의 제1 가능한 구현 방식을 참조하여, 제2 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 값은 주파수 도메인 코딩에 사용되는 사전 결정된 비트들의 수 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정된다.
제2 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 상기 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계는 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호로부터 주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호를 선택하고, 상기 선택된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계를 포함한다.
제2 양태의 제5 가능한 구현 방식에서, 상기 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계는 선형 스펙트럼 주파수(LSF) 또는 이미턴스 스펙트럼 주파수(ISF)에 따라 상기 주파수 도메인 신호의 공진 피크 위치를 추정하고, 상기 공진 피크 위치 근처의 예측된 주파수 도메인 계수의 진폭이 임계치보다 클 때, 상기 공진 피크 위치 근처의 상기 예측된 주파수 도메인 계수의 상기 진폭을 줄이는 단계를 포함한다.
제2 양태의 제6 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 상기 사전 결정된 조건을 충족시키지 않을 때, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호가 잡음을 이용하여 예측된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 신호 코딩 장치는,
입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하도록 구성된 주파수 도메인 변환 유닛;
사전 결정된 할당 규칙에 따라 상기 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하도록 구성된 비트 할당 유닛;
비트들이 할당되는 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값 이상일 때 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하도록 구성된 비트 조정 유닛; 및
상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩하도록 구성된 주파수 도메인 코딩 유닛
을 포함한다.
제3 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 상기 비트 조정 유닛은 상기 주파수 도메인 신호에서 많은 비트가 할당되는 주파수 대역에 할당되는 비트들의 수를 줄이고, 비트들이 할당되는 상기 최고 주파수 및 상기 최고 주파수 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들의 수를 늘림으로써 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하도록 구성된다.
제3 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 값은 상기 사전 결정된 비트들의 수 및 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정된다.
제3 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 할당 규칙은, 상기 사전 결정된 비트들의 많은 비트들은 상기 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호에 할당되고, 상기 사전 결정된 비트들의 나머지 비트들은 상기 저주파수 대역 신호를 제외한 더 큰 에너지를 갖는 주파수 대역에 할당되는 것이다.
제3 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 상기 최고 주파수가 상기 사전 결정된 값보다 작을 때, 상기 비트 조정 유닛은 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하지 않도록 구성되고, 상기 주파수 도메인 코딩 유닛은 상기 비트 할당 유닛에 의해 수행되는 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩한다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 신호 디코딩 장치는,
수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하도록 구성된 디코딩 유닛;
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측하도록 구성된 대역폭 확장 유닛; 및
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력된 시간 도메인 신호를 획득하도록 구성된 출력 유닛
을 포함한다.
제4 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호는, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 크다는 것; 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가, 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는, 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다는 것 중 적어도 하나를 충족한다.
제4 양태 또는 제4 양태의 제1 가능한 구현 방식을 참조하여, 제4 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 디코딩 유닛은,
상기 비트스트림 내의 주파수 도메인 정보에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작;
상기 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 상기 비트스트림 내에 상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 존재하는지를 결정하는 동작; 및
상기 비트스트림 내에 상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 존재하는 것으로 결정될 때, 상기 시간 도메인 코딩 신호에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득하고, 상기 제1 주파수 도메인 신호 및 상기 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작
을 수행함으로써, 상기 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호를 획득한다.
제4 양태의 제1 가능한 구현 방식을 참조하여, 제4 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 값은 주파수 도메인 코딩에 사용되는 사전 결정된 비트들의 수 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정된다.
제4 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 상기 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 상기 대역폭 확장 유닛은 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호로부터 주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호를 선택하고, 상기 선택된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측한다.
제4 양태의 제5 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측한 후에, 상기 대역폭 확장 유닛은 선형 스펙트럼 주파수(LSF) 또는 이미턴스 스펙트럼 주파수(ISF)에 따라 상기 주파수 도메인 신호의 공진 피크 위치를 추정하고, 상기 공진 피크 위치 근처의 예측된 주파수 도메인 계수의 진폭이 임계치보다 클 때, 상기 공진 피크 위치 근처의 상기 예측된 주파수 도메인 계수의 상기 진폭을 줄인다.
제4 양태의 제6 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 상기 사전 결정된 조건을 충족시키지 않을 때, 상기 대역폭 확장 유닛은 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 잡음을 이용하여 예측한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 신호 코딩 방법은,
입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계;
사전 결정된 할당 규칙에 따라 상기 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하는 단계;
비트들이 할당되는 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 클 때 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하는 단계; 및
상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩하는 단계
를 포함한다.
제1 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하는 단계는 상기 주파수 도메인 신호에서 많은 비트가 할당되는 주파수 대역에 할당되는 비트들의 수를 줄이고, 비트들이 할당되는 상기 최고 주파수 및 상기 최고 주파수 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들의 수를 늘리는 단계를 포함한다.
제1 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 값은 상기 사전 결정된 비트들의 수 및 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정된다.
제1 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 할당 규칙은, 상기 사전 결정된 비트들의 많은 비트들은 상기 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호에 할당되고, 상기 사전 결정된 비트들의 나머지 비트들은 상기 저주파수 대역 신호를 제외한 더 큰 에너지를 갖는 주파수 대역에 할당되는 것이다.
제1 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 상기 최고 주파수가 상기 사전 결정된 값보다 작은 경우에, 상기 사전 결정된 할당 규칙에 따라 수행되는 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 유지하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 신호 디코딩 방법은,
수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계;
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계; 및
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력된 시간 도메인 신호를 획득하는 단계
를 포함한다.
제2 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호는,
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 크다는 조건; 및
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가, 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는, 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다는 조건
중 적어도 하나를 충족한다.
제2 양태 또는 제2 양태의 제1 가능한 구현 방식을 참조하여, 제2 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계는,
상기 비트스트림 내의 주파수 도메인 정보에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계;
상기 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 상기 비트스트림 내에 존재하는지를 결정하는 단계; 및
상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 상기 비트스트림 내에 존재하는 것으로 결정될 때, 상기 시간 도메인 코딩 신호에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득하고, 상기 제1 주파수 도메인 신호 및 상기 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계
를 포함한다.
제2 양태의 제1 가능한 구현 방식을 참조하여, 제2 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 값은 주파수 도메인 코딩에 사용되는 사전 결정된 비트들의 수 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정된다.
제2 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 상기 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계는 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호로부터 주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호를 선택하고, 상기 선택된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계를 포함한다.
제2 양태의 제5 가능한 구현 방식에서, 상기 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계는 선형 스펙트럼 주파수(LSF) 또는 이미턴스 스펙트럼 주파수(ISF)에 따라 상기 주파수 도메인 신호의 공진 피크 위치를 추정하고, 상기 공진 피크 위치 근처의 예측된 주파수 도메인 계수의 진폭이 임계치보다 클 때, 상기 공진 피크 위치 근처의 상기 예측된 주파수 도메인 계수의 상기 진폭을 줄이는 단계를 포함한다.
제2 양태의 제6 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 상기 사전 결정된 조건을 충족시키지 않을 때, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호가 잡음을 이용하여 예측된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 신호 코딩 장치는,
입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하도록 구성된 주파수 도메인 변환 유닛;
사전 결정된 할당 규칙에 따라 상기 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하도록 구성된 비트 할당 유닛;
비트들이 할당되는 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값 이상일 때 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하도록 구성된 비트 조정 유닛; 및
상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩하도록 구성된 주파수 도메인 코딩 유닛
을 포함한다.
제3 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 상기 비트 조정 유닛은 상기 주파수 도메인 신호에서 많은 비트가 할당되는 주파수 대역에 할당되는 비트들의 수를 줄이고, 비트들이 할당되는 상기 최고 주파수 및 상기 최고 주파수 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들의 수를 늘림으로써 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하도록 구성된다.
제3 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 값은 상기 사전 결정된 비트들의 수 및 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정된다.
제3 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 할당 규칙은, 상기 사전 결정된 비트들의 많은 비트들은 상기 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호에 할당되고, 상기 사전 결정된 비트들의 나머지 비트들은 상기 저주파수 대역 신호를 제외한 더 큰 에너지를 갖는 주파수 대역에 할당되는 것이다.
제3 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 상기 최고 주파수가 상기 사전 결정된 값보다 작을 때, 상기 비트 조정 유닛은 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하지 않도록 구성되고, 상기 주파수 도메인 코딩 유닛은 상기 비트 할당 유닛에 의해 수행되는 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩한다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 신호 디코딩 장치는,
수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하도록 구성된 디코딩 유닛;
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측하도록 구성된 대역폭 확장 유닛; 및
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력된 시간 도메인 신호를 획득하도록 구성된 출력 유닛
을 포함한다.
제4 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호는, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 크다는 것; 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가, 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는, 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다는 것 중 적어도 하나를 충족한다.
제4 양태 또는 제4 양태의 제1 가능한 구현 방식을 참조하여, 제4 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 디코딩 유닛은,
상기 비트스트림 내의 주파수 도메인 정보에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작;
상기 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 상기 비트스트림 내에 상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 존재하는지를 결정하는 동작; 및
상기 비트스트림 내에 상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 존재하는 것으로 결정될 때, 상기 시간 도메인 코딩 신호에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득하고, 상기 제1 주파수 도메인 신호 및 상기 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작
을 수행함으로써, 상기 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호를 획득한다.
제4 양태의 제1 가능한 구현 방식을 참조하여, 제4 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 결정된 값은 주파수 도메인 코딩에 사용되는 사전 결정된 비트들의 수 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정된다.
제4 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 상기 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 상기 대역폭 확장 유닛은 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호로부터 주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호를 선택하고, 상기 선택된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측한다.
제4 양태의 제5 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측한 후에, 상기 대역폭 확장 유닛은 선형 스펙트럼 주파수(LSF) 또는 이미턴스 스펙트럼 주파수(ISF)에 따라 상기 주파수 도메인 신호의 공진 피크 위치를 추정하고, 상기 공진 피크 위치 근처의 예측된 주파수 도메인 계수의 진폭이 임계치보다 클 때, 상기 공진 피크 위치 근처의 상기 예측된 주파수 도메인 계수의 상기 진폭을 줄인다.
제4 양태의 제6 가능한 구현 방식에서, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 상기 사전 결정된 조건을 충족시키지 않을 때, 상기 대역폭 확장 유닛은 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 잡음을 이용하여 예측한다.
본 발명의 전술한 기술적 솔루션들은 코딩 동안에 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수에 따라 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정함으로써, 동일한 수의 비트들을 이용하여 주파수 도메인 코딩을 수행할 때 더 양호한 코딩 효과를 달성하며, 디코딩 동안에 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호의 안내 하에 설정함으로써 출력 신호의 보다 양호한 효과를 달성한다.
본 발명의 실시예들에서의 기술적 솔루션들을 더 명확하게 설명하기 위하여, 아래에서는 실시예들 또는 종래 기술을 설명하는 데 필요한 첨부 도면들을 간략하게 소개한다. 분명히, 아래의 설명에서의 첨부 도면들은 본 발명의 일부 실시예들만을 도시하며, 이 분야의 통상의 기술자는 독창적인 노력 없이도 이들 첨부 도면으로부터 다른 도면들을 도출할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 코딩 방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서의 코딩 방법을 이용하는 시간-주파수 연계 코딩 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 디코딩 방법을 나타내다.
도 4는 시간-주파수 연계 디코딩 방법에서, 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하기 위한 방법을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 코딩 장치 및/또는 디코딩 장치의 예시적인 구현을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코딩 신호 코딩 장치를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서의 코딩 장치를 이용하는 시간-주파수 연계 코딩 장치를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 디코딩 장치를 나타낸다.
도 9는 시간-주파수 연계 디코딩에서의 디코딩 유닛의 블록도를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 코딩 방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서의 코딩 방법을 이용하는 시간-주파수 연계 코딩 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 디코딩 방법을 나타내다.
도 4는 시간-주파수 연계 디코딩 방법에서, 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하기 위한 방법을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 코딩 장치 및/또는 디코딩 장치의 예시적인 구현을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코딩 신호 코딩 장치를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서의 코딩 장치를 이용하는 시간-주파수 연계 코딩 장치를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 디코딩 장치를 나타낸다.
도 9는 시간-주파수 연계 디코딩에서의 디코딩 유닛의 블록도를 나타낸다.
아래에서는 본 발명의 실시예들에서의 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에서의 기술적 솔루션들을 명확하고 완전하게 설명한다. 분명히, 설명되는 실시예들은 모든 실시예들이 아니라 본 발명의 실시예들 중 일부이다. 독창적인 노력 없이 본 발명의 실시예들에 기초하여 이 분야의 통상의 기술자에 의해 얻어지는 모든 다른 실시예들은 본 발명의 보호 범위 내에 속해야 한다.
본 발명에서의 코딩 기술 솔루션 및 디코딩 기술 솔루션은 다양한 통신 시스템들에서의 송신 및 수신에 적용될 수 있으며, 통신 시스템들은 예를 들어 GSM, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템, 광대역 코드 분할 다중 액세스(WCDMA), 범용 패킷 무선 서비스(GPRS) 및 롱텀 레볼루션(LTE)이다.
코딩 기술 솔루션 및 디코딩 기술 솔루션은 다양한 전자 장치, 예를 들어 이동 전화, 무선 장치, 개인 휴대 단말기(PDA), 핸드헬드 또는 휴대용 컴퓨터, GPS 수신기/내비게이터, 카메라, 오디오/비디오 플레이어, 비디오 카메라, 비디오 레코더, 모니터링 장치 등에 광범위하게 적용된다. 일반적으로, 이러한 타입의 전자 장치는 오디오 코더 또는 오디오 디코더를 포함하며, 오디오 코더 또는 디코더는 디지털 회로 또는 칩, 예를 들어 디지털 신호 프로세서(DSP)에 의해 직접 구현될 수 있거나, 소프트웨어 코드가 소프트웨어 코드 내의 절차를 수행하도록 프로세서를 구동함으로써 구현될 수 있다.
일례로서, 오디오 코딩 기술 솔루션에서는, 오디오 시간 도메인 신호가 먼저 주파수 도메인 신호로 변환되고, 이어서 코딩을 위한 비트가 코딩을 위한 오디오 주파수 도메인 신호에 할당되고, 코딩된 신호가 통신 시스템을 이용하여 디코딩 단으로 전송되고, 코딩된 신호가 디코딩 단에서 디코딩되어 주파수 도메인 신호를 복원한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 코딩 방법(100)을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 방법은 다음을 포함한다.
110: 입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득한다. 입력 신호는 이미지 신호, 데이터 신호, 오디오 신호, 비디오 신호 또는 텍스트 신호와 같은 다양한 타입일 수 있다. 고속 푸리에 변환(FFT) 또는 이산 코사인 변환(DCT)과 같은 알고리즘을 이용하여 입력 신호에 대해 주파수 도메인 변환을 수행하여 주파수 도메인 신호를 획득할 수 있다. 입력 신호의 타입 및 주파수 도메인 변환 알고리즘은 본 발명에 대한 한정을 구성하지 않는다.
120: 사전 결정된 할당 규칙에 따라 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당한다. 사전 결정된 비트들(tot_bit)은 주파수 도메인 신호에 대해 주파수 도메인 코딩을 수행하는 데 사용될 필요가 있는 비트들이다. 사전 결정된 할당 규칙은 예를 들어, 사전 결정된 비트들 내의 더 많은 비트가 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호에 할당되고, 사전 결정된 비트들 내의 남은 비트들이 저주파 대역 신호를 제외한 더 큰 에너지를 갖는 주파수 대역에 할당되는 것일 수 있다. 더 많은 비트는 모든 저주파수 대역들에 대해 저주파수 대역 신호에 균일하게 할당될 수 있거나, 더 많은 비트는 저주파수 대역 신호의 에너지 분포에 따라 저주파수 대역 신호에 할당될 수 있다. 저주파수 대역 신호에 더 많은 비트를 할당하는 이유는 음성/오디오 신호 등에서는 저주파수 대역 신호가 일반적으로 사람 귀에 더 민감한 정보를 포함하기 때문이다.
아래에서는 설명을 위한 일례로서 오디오 신호의 주파수 도메인 코딩을 이용한다. 주파수 도메인 코딩 동안, 주파수 도메인 신호는 일반적으로 주파수들에 따라 동일한 간격으로 하위 대역들로 분할되거나, 주파수 도메인 계수들에 따라 하위 대역들로 분할되는데, 예를 들어 16개의 주파수 도메인 계수마다 하나의 하위 대역으로 분할된다. 예를 들어, 20 ms의 프레임 길이를 갖는 광대역 신호의 경우, 0 내지 4 kHz의 주파수 범위 내의 160개의 계수는 10개의 하위 대역으로 분할되며, 0 내지 2 kHz의 주파수 범위 내의 5개 하위 대역이 존재하고, 2 내지 4 kHz의 주파수 범위 내의 5개 하위 대역이 존재한다. 이어서, 각각의 하위 대역에 대해 비트 할당이 수행된다. 1F_bit의 양을 갖는 더 많은 비트가 0 내지 2 kHz의 주파수 범위 내의 저주파수 도메인 신호에 할당되고, 남은 비트들의 수(rest_bit)가 사전 결정된 비트들의 수(tot_bit)로부터 1F_bit를 뺌으로써 얻어지고, 남은 비트들(rest_bit)은 2 내지 4 kHz의 주파수 범위 내의 각각의 하위 대역의 엔빌로프 크기에 따라 2 내지 4 kHz의 주파수 범위 내의 하위 대역들에 할당되며, 각각의 하위 대역은 5 비트를 갖는다. 비트들이 할당되는 하위 대역들의 수 및 비트들이 할당되는 최고 주파수 대역의 하위 대역(last_bin)은 rest_bits 및 각각의 하위 대역의 엔빌로프 크기에 따라 결정되며, 이와 동시에 5로 정확히 나눠질 수 없는 나머지는 0 내지 2 kHz의 범위 내의 각각의 하위 대역에 균일하게 할당된다.
130: 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값(B)보다 클 때 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정한다. 사전 결정된 값(B)은 경험 값에 따라 설정될 수 있으며, 일 실시예에서는 사전 결정된 값(B)이 사전 결정된 비트들의 비트 수(tot_bit) 및 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정될 수 있다(예를 들어, 0 내지 8 kHz의 대역폭 범위 내에 320개의 주파수 도메인 계수가 존재한다). 고정 대역폭의 경우, 사전 결정된 비트들의 더 큰 비트 수(tot_bit)는 더 큰 사전 결정된 값(B)을 지시하며, 사전 결정된 비트들의 비트 수(tot_bit)가 일정할 때, 주파수 도메인 신호의 더 높은 해상도는 더 큰 사전 결정된 값(B)을 지시한다. 대역폭이 일정하고, 주파수 도메인 신호의 해상도도 일정할 때, 사전 결정된 값(B)은 사전 결정된 비트들의 비트 수(tot_bit)에 따라서만 결정될 수 있으며, 사전 결정된 비트들의 더 큰 비트 수(tot_bit)는 더 큰 사전 결정된 값(B)을 지시한다. 사전 결정된 값(B)은 사전 설정된 상한 주파수 값이다. 예를 들어, 입력 신호에 대해 주파수 도메인 변환이 수행된 후에 사전 결정된 값보다 큰 주파수를 갖는 주파수 도메인 신호에는 일반적으로 어떠한 비트도 할당되지 않는다는 것이 경험에 따라 추정된다. 따라서, 특정 실시에서, 사전 결정된 값(B)은 주파수 도메인 신호의 최고 주파수의 값보다 낮은 소정 주파수인 주파수 값으로 설정될 수 있는데, 예를 들어 2.9 kHz, 3.2 kHz, 3.5 kHz 등으로 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 사전 결정된 값(B)은 프레임 길이, 사용되는 변환 방법 또는 변환 윈도 길이와 같은 다른 팩터에 따라 결정될 수도 있다.
주파수 도메인 신호가 코딩을 위해 하위 대역들로 분할될 때, 사전 결정된 값(B)은 0 내지 8 kHz의 주파수 범위 내의 20개의 하위 대역의 인덱스 번호일 수 있으며, 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수는 최고 주파수가 위치하는 하위 대역의 인덱스 번호를 이용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 16 kHz의 샘플링 레이트를 갖는 광대역 신호의 경우, 프레임 길이는 20 ms이며, 전송 레이트가 6.8 kbps인 경우, B는 하위 대역들의 총 수(20) 및 할당될 사전 결정된 비트들의 수에 따라 6으로 설정되며(6.8 kbps x 20 ms = 136 비트), 전송 레이트가 7.6 kbps일 때, B는 하위 대역들의 총 수(20) 및 할당될 사전 결정된 비트들의 수에 따라 8로 설정된다(7.6 kbps x 20 ms = 152 비트). 요컨대, 사전 결정된 값(B) 및 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수는 주파수 수치 값들로 한정되지 않으며, 하위 대역들의 인덱스 번호들일 수도 있다. 본 발명의 실시예들의 개시 내용을 읽은 후에, 엔지니어링 기술자는 실제 조건에 따라 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 큰지를 어떻게 결정할지를 알게 된다.
아래에서는 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당의 조정이 설명된다. 신호의 타입, 주파수 도메인 특성 등에 따라, 디코딩 단에서의 출력에 덜 기여하는 부분의 주파수 도메인 신호 내의 비트들이 감산될 수 있으며, 따라서 비트들이 할당되는 최고 주파수 및 그 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들이 증가될 수 있다. 즉, 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정하는 단계는 주파수 도메인 신호 내에서 더 많은 비트가 할당되는 주파수 대역에 할당되는 비트들의 수를 줄이는 단계, 및 비트들이 할당되는 최고 주파수 및 그 그 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들의 수를 늘리는 단계를 포함할 수 있다. 오디오 신호의 경우, 더 많은 비트가 할당되는 주파수 대역은 0 내지 2 kHz의 저주파수 대역이다. 아래에서는 예들을 이용하여 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당의 조정이 설명된다.
조정 예 1: 비트들이 할당되는 최고 주파수는 4 kHz이다. 2 kHz 내지 4 kHz의 범위 내의 하위 대역에 0 비트가 할당되는 경우, 이 주파수 대역에는 2 kHz 내지 4 kHz의 범위 내의 모든 하위 대역들에 비트들의 수가 할당될 때까지 5 비트가 할당된다. 2 내지 4 kHz의 범위 내에 추가로 더해지는 비트들의 수는 Nbit인 것으로 가정한다. 이 경우, Nbit개의 비트가 0 내지 2 kHz의 범위 내의 하위 대역들로부터 감산되는 것이 필요하다. 예를 들어, 사용되는 알고리즘은, 0 내지 2 kHz의 범위 내의 모든 하위 대역(5개의 하위 대역) 내의 각각의 하위 대역으로부터 1 비트를 뺀 후에 최고 주파수를 갖는 하위 대역이 감소되고, 남은 4개의 하위 대역 내의 각각의 하위 대역으로부터 다시 1 비트를 빼고, 두 번째 최고 주파수를 갖는 하위 대역이 다시 감소되고, 뺀 비트들의 수가 Nbit와 동일할 때까지 나머지는 유추에 의해 추론된다.
조정 예 2: 2 kHz 내지 4 kHz의 범위 내에서 비트들이 할당되는 모든 하위 대역들에 J개의 비트가 추가되며; 2 kHz 내지 4 kHz의 범위 내에서 비트들이 할당되는 하위 대역들의 수는 K인 것으로 가정되고; 이 경우에 2 내지 4 kHz의 범위 내에 더 추가된 비트들의 수(Nbit)는 J x K와 동일하고, Nbit = J x K개의 비트가 0 내지 2 kHz의 범위 내의 하위 대역들로부터 감산되어야 한다. 예를 들어, 사용될 수 있는 알고리즘은 0 내지 2 kHz의 범위 내의 모든 하위 대역(5개의 하위 대역) 내의 각각의 하위 대역으로부터 Nbit/5개의 비트를 평균적으로 빼는 것이다.
조정 예 3: 2 kHz 내지 4 kHz의 범위 내에서 비트들의 수가 할당되지 않은 각각의 하위 대역에 5 비트가 할당되고, 이어서 2 내지 4 kHz의 범위 내의 모든 하위 대역들에 J개의 비트가 추가되고, 2 내지 4 kHz의 범위 내에서 비트들이 할당된 하위 대역들의 수가 K인 경우에, 2 내지 4 kHz의 범위 내에 더 추가되는 비트들의 수(Nbit)는 5 x (5-K) + 5 x J와 동일하고, 0 내지 2 kHz의 범위 내의 하위 대역들로부터 Nbit개의 비트가 감산되어야 한다. 사용되는 알고리즘은 조정 예 1에서의 알고리즘 및 조정 예 2에서의 알고리즘 중 어느 하나일 수 있다.
게다가, 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 작은 경우, 120에서 사전 결정된 할당 규칙에 따라 수행되는 사전 결정된 비트들의 할당이 유지된다.
140: 조정된 비트 할당에 따라 주파수 도메인 신호를 코딩한다. 실제로는, 필요에 따라 임의의 주파수 도메인 코딩 방법이 이용될 수 있다. 선택된 주파수 도메인 코딩 방법은 본 발명에 대한 한정을 구성하지 않는다.
전술한 신호 코딩 방법을 이용함으로써, 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수에 따라 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당이 조정되며, 따라서 주파수 도메인 코딩이 동일한 수의 비트들을 이용하여 수행될 때 더 양호한 코딩 효과가 달성된다.
전술한 신호 코딩 방법은 다양한 코딩 솔루션들에 적절히 적용될 수 있으며, 아래에서는 시간-주파수 연계 코딩에서의 방법의 적용을 예시적인 설명을 위한 일례로 사용한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간-주파수 연계 코딩 방법(200)을 나타낸다. 도 2의 220, 230 및 240은 도 1의 120, 130 및 140과 각각 동일하다. 도 2와 도 1의 차이는 단계 250 및 단계 260이 추가되고, 도 1의 110이 211 및 212로 대체된다는 점에 있다. 아래에서는 도 2와 도 1의 차이를 설명하며, 공통적인 내용은 다시 설명되지 않는다.
211: 입력 신호에 대한 시간 도메인 분석을 수행함으로써 제1 시간 도메인 신호 및 제2 시간 도메인 신호를 획득한다. 예를 들어, 선형 예측 코딩(LPC) 분석 및 처리를 입력 신호에 대해 수행하여, 라인 스펙트럼 주파수(LSF) 파라미터 및 이미턴스 스펙트럼 주파수(ISF) 파라미터 중 하나를 획득하고, 또한 잔여 신호(res) 및 적응성 코드북 기여(exc_pit)를 더 획득한다. LSF 파라미터 또는 ISF 파라미터는 LPC 분석에서 사용되는 계수(즉, LPC 계수)의 주파수 도메인 특징을 표현하는 데 사용된다. 잔여 신호(res) 및 적응성 코드북 기여(exc_pit)는 제1 시간 도메인 신호 내에 포함되며, 적응성 코드북 기여(exc_pit)는 제2 시간 도메인 신호 내에 포함된다.
212: 제1 시간 도메인 신호에 대해 주파수 도메인 변환 및 처리를 수행하여 주파수 도메인 신호를 획득한다. 일례로서, 주파수 도메인 변환은 제1 시간 도메인 신호 내의 잔여 신호(res) 및 적응성 코드북 기여(exc_pit)에 대해 개별적으로 수행되며, 이어서 주파수 도메인의 잔여 신호(f_res)와 주파수 도메인의 적응성 코드북 기여(f_exc_pit) 간의 관련성에 따라, 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는지를 결정한다. 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는 경우, 주파수 도메인의 적응성 코드북 기여(f_exc_pit)를 주파수 도메인의 잔여 신호(f_res)로부터 빼서, 주파수 도메인의 차이 신호(f_diff)를 획득하고, 차이 신호(f_diff)는 주파수 도메인 신호로서 사용된다. 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하지 않는 경우, 주파수 도메인의 잔여 신호(f_res)가 차이 신호(f_diff), 즉 주파수 도메인 신호로서 직접 사용된다.
주파수 도메인 신호가 획득된 후, 도 1의 120, 130, 140과 동일한 220, 230, 240을 이용하여 주파수 도메인 신호를 코딩하여, 코딩된 주파수 도메인 신호를 획득한다.
250: 제2 시간 도메인 신호를 코딩한다. 일례로서, 주파수 도메인 신호가 코딩될 때와 동시에 260이 수행된다. 시간 도메인 신호는 (예측 코딩 또는 펄스 코드 변조(PCM) 코딩과 같은) 임의의 시간 도메인 코딩 방법을 이용하여 코딩될 수 있으며, 사용되는 시간 도메인 코딩 방법은 본 발명에 대한 한정을 구성하지 않는다. 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여할 때, 적응성 코드북 기여는 디코딩 단에서 획득되는 것이 필요하며, 따라서 제2 시간 도메인 신호 내의 적응성 코드북 기여(exc_pit)가 코딩되어, 비트스트림으로서 수신단으로 전송된다. 그러나, 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하지 않는 경우, 즉 디코딩 단에서의 출력이 적응성 코드북 기여를 필요로 하지 않는 경우, 시간 도메인 코딩의 이 부분은 필요하지 않으며, 이는 코딩 효율을 개선한다. 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여한다는 것은 코딩된 주파수 도메인 신호에만 의존해서는 디코딩 단에서 고품질의 출력 신호가 획득될 수 없다는 것을 의미한다.
260: 코딩된 주파수 도메인 신호 및 코딩된 제2 시간 도메인 신호를 비트스트림으로 다중화한다.
차이 신호(f_diff)를 포함하는 것에 더하여, 주파수 도메인 코딩을 수행할 필요가 있는 주파수 도메인 신호는 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는지를 지시하는 플래그(flag)와 같은 다른 신호를 더 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 유사하게, 적응성 코드북 기여(exc_pit)를 포함하는 것에 더하여, 시간 도메인 코딩을 수행할 필요가 있는 제2 시간 도메인 신호는 디코딩에 필요한 다른 정보를 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하여 설명되는 전술한 시간-주파수 연계 코딩에서, 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당은 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수에 따라 조정되고, 이는 시간 도메인 코딩과 결합되며, 따라서 보다 양호한 코딩 효과가 달성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 디코딩 방법(300)을 나타낸다. 방법(300)은 다음을 포함한다.
310: 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득한다. 주파수 도메인 코딩만이 사용될 때, 주파수 도메인 코딩 방법에 대응하는 주파수 도메인 디코딩 방법을 사용함으로써, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 수신된 비트스트림으로부터 얻어진다. 시간-주파수 연계 코딩의 경우, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호는, 수신된 비트스트림으로부터 다음 동작들, 즉 비트스트림 내의 주파수 도메인 정보에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작; 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 비트스트림 내에 존재하는지를 결정하는 동작; 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 비트스트림 내에 존재하는 것으로 결정될 때, 시간 도메인 코딩 신호에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작; 및 제1 주파수 도메인 신호 및 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작을 수행함으로써 획득된다. 이것은 도 4를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
320: 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측한다. 일례로서, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킨다는 것은, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 크다는 것과, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다는 것 중 적어도 하나를 포함한다. 실제로는 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다는 결정 조건이 먼저 적용될 수 있고, 이어서 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 크다는 결정 조건이 적용되거나; 반대 시퀀스가 사용되거나, 둘 중 하나만이 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 1의 130과 관련하여 전술한 바와 같이, 사전 결정된 값은 주파수 도메인 코딩에 사용되는 사전 결정된 비트들의 수(tot_bit) 및 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정된다. 실제의 요구에 따르면, 사전 결정된 값은 주파수 도메인 신호의 최고 주파수의 값보다 낮은 소정 주파수인 주파수 값으로 설정될 수 있다. 주파수 도메인 신호가 하위 대역들로 분할될 때, 사전 결정된 값은 하위 대역의 인덱스 번호일 수 있으며, 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수도 최고 주파수 도메인이 위치하는 하위 대역의 인덱스 번호를 이용하여 표현된다. 디코딩 단에서의 사전 결정된 값의 값은 코딩 단에서의 사전 결정된 값의 값과 동일할 수 있거나 다를 수 있다.
시간-주파수 연계 코딩의 경우, 310에서 비트스트림을 디코딩함으로써 얻어지는 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호는 아마도 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호를 포함하며, 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호는 예를 들어 비트스트림 내에 포함된 시간 도메인 코딩 정보, 예로서 적응성 코드북 기여에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 얻어지는 신호이다. 코딩된 신호들의 상이한 타입들에 따라 그리고 코딩 동안 사용되는 시간 도메인 분석 방법이 LPC 분석이 아닐 때, 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호는 적응성 코드북 기여를 제외한 다른 신호일 수도 있다.
디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 적응성 코드북 기여를 포함할 때, 전술한 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는지를 지시하는 플래그(flag)에 따라, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호를 포함하는지를 알 수 있다. 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호는 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호를 포함하며, 이는 주파수 도메인 디코딩에만 의존해서는 고품질의 출력을 얻기 어렵다는 것을 지시하며, 음성/오디오 신호의 특징에 따르면, 이 경우에, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 단순히 잡음으로 설정하는 것은 출력 신호의 품질을 저하시키며, 따라서 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 것이 필요하다.
디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 일례로서, 주파수 대역의 주파수 도메인 신호가 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호의 최고 주파수로부터 저주파수까지 선택될 수 있으며, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호는 선택된 주파수 도메인 신호에 따라 예측될 수 있다. 예를 들어, 프레임 길이가 20 ms이고, 샘플링 레이트가 12.8 kHz인 신호의 경우, 256개의 주파수 도메인 계수가 존재하고, 대역폭은 6.4 kHz이며, 코드 레이트가 7.6 kbps일 때, 16개의 계수마다 하위 대역 하나씩, 총 16개의 하위 대역이 존재하며, 사전 결정된 값은 10(4 kHz)으로 설정되고, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호의 최고 주파수 대역이 10보다 클 때, 4 내지 6.4 kHz의 범위 내에서 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 계수는 1.6 내지 4 kHz의 범위에서 디코딩에 의해 획득되는 주파수 도메인 계수를 이용하여 예측을 통해 획득된다. 예측의 구현의 일례로서, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호는 선택된 주파수 도메인 신호에 대해 정규화 처리, 엔빌로프 처리 등을 수행하여 예측될 수 있다. 정규화 처리 및 엔빌로프 처리의 구현은 이 분야의 기술자에게 공지된 수단이며, 여기서는 상세히 설명되지 않는다. 게다가, 출력 신호의 타입에 따라, 이 분야의 기술자는 다른 방식을 선택함으로써, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측할 수 있으며, 예를 들어 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호 내의 고정 주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측할 수도 있다.
디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호가 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호에 따라 획득된 후에, 디코딩에 의해 획득되지 않은 예측된 주파수 도메인 계수를 코딩 단으로부터 ISF 파라미터 및 LSF 파라미터를 이용하여 정정함으로써, 예측된 주파수 도메인 신호가 과다 에너지를 갖는 주파수 채널 번호를 포함하는 것을 방지할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 공진 피크 위치가 LSF 파라미터 또는 ISF 파라미터를 이용하여 추정되고, 각각의 추정된 공진 피크 위치에서, 더 큰 진폭을 갖는 주파수 도메인 계수가 스케일링된다. 일례로서, 공진 피크 위치 근처의 예측된 주파수 도메인 계수의 진폭이 임계치보다 클 때(임계치는 코딩 단에서 시간 도메인 분석의 특성에 따라 설정될 수 있음), 공진 피크 위치 근처의 예측된 주파수 도메인 계수의 진폭이 감소된다.
게다가, 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시키지 못할 때, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호는 잡음을 이용하여 예측된다.
330: 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호 및 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력될 시간 도메인 신호를 획득한다. 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 디코딩에 의해 획득하고, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하여, 전체 주파수 대역에서의 주파수 도메인 신호들을 획득하며, 주파수 도메인 역변환, 예를 들어 고속 푸리에 역변환(IFFT)과 같은 처리를 수행하여 시간 도메인에서의 출력 신호를 획득한다. 일례로서, 시간-주파수 연계 코딩의 경우에, ISF 파라미터 또는 LSF 파라미터에 대해 변환을 수행하여 LPC 계수를 획득하고, 주파수 도메인 역변환 후에 획득된 신호에 대해 LPC 계수를 이용하여 시간 도메인 합성을 수행하여, 최종 출력될 시간 도메인 신호를 획득한다. 실제로는, 이 분야의 엔지니어링 기술자는 주파수 도메인 신호에 따라 시간 도메인에서의 출력 신호를 획득하는 방법에 대한 솔루션을 알며, 이는 여기서 상세히 설명되지 않는다.
도 3을 참조하여 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 전술한 신호 디코딩 방법에서는, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호가 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호의 안내 하에 설정되어, 출력 신호의 보다 양호한 효과가 달성된다.
본 발명의 이 실시예를 이 분야의 기술자에게 더 개시하기 위해, 아래에서는 도 4를 참조하여 시간-주파수 연계 디코딩 솔루션에서의 본 발명의 이 실시예에 따른 디코딩 방법의 적용이 설명된다. 시간-주파수 연계 디코딩 솔루션에서는, 수신된 비트스트림으로부터 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계(310)를 제외한 후속 동작들은 도 3을 참조하여 설명된 320 및 330에서의 동작들과 동일하다. 따라서, 아래에서는 시간-주파수 연계 디코딩 방법에서 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 방법만이 설명된다.
도 4는, 수신된 비트스트림으로부터, 시간-주파수 연계 디코딩 방법에서 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하기 위한 방법(410)을 나타내다. 방법(410)은 다음을 포함한다.
411: 비트스트림을 비트들의 제1 그룹 및 비트들의 제2 그룹으로 역다중화한다. 수신단에서의 디코딩 동안, 비트스트림이 수신될 때, 도 2의 260에서의 다중화 기술에 대응하는 역다중화 기술을 이용하여 비트스트림이 비트들의 제1 그룹 및 비트들의 제2 그룹으로 역다중화된다. 비트들의 제1 그룹은 후속 주파수 도메인 디코딩을 수행하는 것이 필요한 주파수 도메인 정보를 포함하며, 비트들의 제2 그룹은 후속 시간 도메인 디코딩을 수행하는 것이 필요하고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다.
오디오 신호의 시간 도메인 연계 디코딩의 경우, 비트들의 제1 그룹은 예를 들어 차이 신호(f_diff), 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는지를 지시하는 플래그(flag) 등을 포함한다. 비트들의 제2 그룹은 예를 들어 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여할 때 적응성 코드북 기여를 포함한다. 비트들의 제1 그룹 및 비트들의 제2 그룹을 인코딩할 때, 인코딩에 따라서는 다른 신호가 더 인코딩될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
412: 비트들의 제1 그룹에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하고, 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 비트스트림 내에 존재하는지를 결정한다. 코딩 단에서의 주파수 도메인 코딩 방법에 대응하는 디코딩 방법을 이용하여 비트들의 제1 그룹을 디코딩하여, 제1 주파수 도메인 신호를 획득한다. 제1 주파수 도메인 신호는 예를 들어 디코딩된 차이 신호(f_diff) 및 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는지를 지시하는 플래그(flag)를 포함한다.
413: 비트들의 제2 그룹에 대해 시간 도메인 디코딩을 수행한다. 코딩 단에서의 시간 도메인 코딩 방법에 대응하는 디코딩 방법을 이용하여 비트들의 제2 그룹을 디코딩하여, 디코딩된 시간 도메인 신호를 획득한다. 구체적으로, 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 비트스트림 내에 존재하는 것으로 결정될 때, 비트들의 제2 그룹 내의 시간 도메인 코딩 신호에 대해 시간 도메인 디코딩이 수행된다.
414: 디코딩된 시간 도메인 신호 내의 적응성 코드북 기여에 대해 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득한다.
415: 제1 주파수 도메인 신호와 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득한다. 일례로서, 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여할 때, 제1 주파수 도메인 신호 내의 차이 신호(f_diff)와 제2 주파수 도메인 신호 내의 적응성 코드북 기여를 더함으로써 합성을 통해 주파수 도메인 신호가 획득된다. 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하지 않을 때, 제1 주파수 도메인 신호 내의 차이 신호(f_diff)가 바로 주파수 도메인 신호로서 직접 사용된다.
디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 획득된 후, 도 3의 320 및 330과 동일한 단계들을 이용하여, 최종 출력될 시간 도메인 신호가 획득된다.
전술한 방법 실시예들과 관련하여, 본 발명은 코딩 장치 및 디코딩 장치를 더 제공하며, 코딩 장치 또는 디코딩 장치는 단말기 장치, 네트워크 장치 또는 테스트 장치 내에 배치될 수 있다. 코딩 장치 또는 디코딩 장치는 하드웨어 회로에 의해 구현될 수 있거나, 하드웨어와 협력하여 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 코딩 장치 및/또는 디코딩 장치의 예시적인 구현을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 프로세서(510)는 입/출력 인터페이스(520)를 이용하여 코딩 장치 또는 디코딩 장치(530)를 호출하고, 메모리(540)의 도움에 따라 오디오 신호의 코딩 또는 디코딩 처리를 구현한다. 코딩 장치 또는 디코딩 장치(530)는 전술한 방법 실시예들에서의 다양한 방법들 및 절차들을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 코딩을 위한 코딩 장치(600)를 나타낸다. 코딩 장치(600)는 입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하는 주파수 도메인 변환 유닛(610); 사전 결정된 할당 규칙에 따라 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하는 비트 할당 유닛(620); 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값 이상일 때 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정하는 비트 조정 유닛(630); 및 조정된 비트 할당에 따라 주파수 도메인 신호를 코딩하는 주파수 도메인 코딩 유닛(640)을 포함한다.
주파수 도메인 변환 유닛(610)은 입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득할 수 있다. 입력 신호는 이미지 신호, 데이터 신호, 오디오 신호, 비디오 신호 또는 텍스트 신호와 같은 다양한 타입의 신호일 수 있다. FFT 또는 DCT와 같은 알고리즘을 이용하여 입력 신호에 대해 주파수 도메인 변환을 수행하여 주파수 도메인 신호를 획득할 수 있다. 입력 신호의 타입 및 주파수 도메인 변환 알고리즘은 본 발명에 대한 한정을 구성하지 않는다.
비트 할당 유닛(620)은 사전 결정된 할당 규칙에 따라 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들(tot_bit)을 할당할 수 있다. tot_bit는 주파수 도메인 신호에 대해 코딩을 수행하는 데 사용될 필요가 있는 비트들의 수이다. 사전 결정된 할당 규칙은 예를 들어, 사전 결정된 비트들 내의 더 많은 비트가 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호에 할당되고, 사전 결정된 비트들 내의 남은 비트들이 저주파수 대역 신호를 제외한 더 큰 에너지를 갖는 주파수 대역에 할당되는 것일 수 있다. 저주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호의 할당의 경우, 더 많은 비트가 모든 저주파수 대역들에 대해 저주파수 대역 신호에 균일하게 할당될 수 있거나, 더 많은 비트가 저주파수 대역 신호의 에너지 분포에 따라 저주파수 대역 신호에 할당될 수 있다. 저주파수 대역 신호에 더 많은 비트를 할당하는 이유는, 주파수 도메인에서 음성과 같은 오디오 신호가 저주파수 범위 내에 주로 집중되고, 오디오 신호에 더 많은 비트를 할당하는 것이 주파수 도메인 코딩의 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다.
일례로서, 주파수 도메인 코딩이 오디오 신호에 대해 수행되는 예시적인 경우에, 도 1의 120을 참조하여 전술한 바와 같이, 0 내지 4 kHz의 주파수 범위 내의 주파수 도메인 신호가 10개의 하위 대역으로 분할되고, 이 경우에 0 내지 2 kHz의 주파수 범위 내에 5개의 하위 대역이 존재하고, 2 내지 4 kHz의 주파수 범위 내에 5개의 하위 대역이 존재한다. 이어서, 각각의 하위 대역에 대해 비트 할당이 수행된다. 1F_bit의 양을 갖는 더 많은 비트가 0 내지 2 kHz의 주파수 범위 내의 저주파수 도메인 신호에 할당된다. (tot_bit로부터 1F_bit를 뺀) 남은 비트들(rest_bit)이 2 내지 4 kHz의 주파수 범위 내의 각각의 하위 대역의 엔빌로프에 따라 2 내지 4 kHz의 주파수 범위 내의 하위 대역들에 할당된다. 구체적으로, 비트들이 할당되는 하위 대역들의 수 및 비트들이 할당되는 최고 주파수 대역의 하위 대역(last_bin)은 rest_bits 및 각각의 하위 대역의 엔빌로프 크기에 따라 결정되며, 이와 동시에 5로 정확하게 나누어질 수 없는 나머지는 0 내지 2 kHz의 범위 내의 각각의 하위 대역에 균일하게 할당된다.
비트 조정 유닛(630)은 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값(B) 이상일 때 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정할 수 있다. 사전 결정된 값(B)은 사전 결정된 비트들의 비트 수(tot_bit) 및 주파수 도메인 신호의 해상도(예를 들어, 4 kHz)에 따라 결정된다. 사전 결정된 값은 사전 설정된 상한 주파수 값이다. 특정 실시에서, 사전 결정된 값(B)은 주파수 도메인 신호의 최고 주파수의 값(예로서, 4 kHz)보다 낮은 소정 주파수인 주파수 값으로 설정될 수 있는데, 예를 들어 2.9 kHz, 3.2 kHz, 3.5 kHz 등으로 설정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 주파수 도메인 신호가 코딩을 위해 하위 대역들로 분할될 때, 사전 결정된 값(B)은 0 내지 4 kHz의 주파수 범위 내의 10개의 하위 대역의 인덱스 번호(예로서, 7 또는 8)일 수 있으며, 이때 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수는 최고 주파수가 위치하는 하위 대역의 인덱스 번호(index)를 이용하여 표현될 수도 있다.
비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수(예를 들어, 인덱스 = 7)가 사전 결정된 값(예로서, B = 8)보다 작은 경우, 비트 할당 유닛(620)에서 사전 결정된 할당 규칙에 따라 수행되는 사전 결정된 비트들의 할당이 유지된다.
최고 주파수가 사전 결정된 값 이상일 때, 비트 조정 유닛(630)은 비트 할당 유닛(620)에 의해 사전 결정된 할당 규칙에 따라 수행되는 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정할 수 있다. 입력 신호의 타입, 주파수 도메인 신호의 주파수 도메인 특성 등에 따라, 주파수 도메인 신호에서 디코딩 단에서의 출력에 덜 기여하는 부분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 비트들이 할당되는 최고 주파수 및 그 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들이 증가될 수 있다. 일례로서, 비트 조정 유닛(630)은 주파수 도메인 신호에서 더 많은 비트가 할당되는 주파수 대역에 할당되는 비트들의 수를 줄이고, 비트들이 할당되는 최고 주파수 및 그 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들의 수를 증가시킬 수 있다. 오디오 신호의 경우, 더 많은 비트가 할당되는 주파수 대역은 0 내지 2 kHz의 저주파수 대역이다.
주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정하는 구현에 대해서는 전술한 조정 예 1 내지 3을 참조할 수 있으며, 이는 여기서 다시 상세히 설명되지 않는다.
주파수 도메인 코딩 유닛(640)은 조정된 비트 할당에 따라 주파수 도메인 신호를 코딩한다. 주파수 도메인 신호를 코딩하기 위한 방법은 예를 들어 변환 코딩, 하위 대역 코딩 등일 수 있다. 게다가, 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 낮을 때, 비트 조정 유닛(630)은 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정하지 않는다. 이 경우, 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당은 사전 결정된 비트 할당 규칙에 따라 수행되는 비트 할당이며, 주파수 도메인 코딩 유닛(640)은 사전 결정된 비트 할당 규칙에 따라 수행되는 비트 할당에 따라 주파수 도메인 신호를 코딩한다.
신호 코딩을 위한 전술한 장치(600)에서, 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당은 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수에 따라 조정되며, 따라서 보다 양호한 코딩 효과가 달성된다.
코딩 장치(600)는 다양한 코딩 기술들에 적절히 적용될 수 있으며, 아래에서는 시간-주파수 연계 코딩에서의 장치의 적용이 예시적인 설명을 위한 일례로서 사용된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서의 코딩 장치를 사용하는 시간-주파수 연계 코딩 장치(700)를 나타낸다.
시간-주파수 연계 코딩 장치(700)는 입력 신호에 대해 시간 도메인 분석을 수행하여 제1 시간 도메인 신호 및 제2 시간 도메인 신호를 획득하는 시간 도메인 분석 유닛(711); 제1 시간 도메인 신호에 대해 주파수 도메인 변환 및 처리를 수행하여 주파수 도메인 신호를 획득하는 주파수 도메인 변환 유닛(712); 사전 결정된 할당 규칙에 따라 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하는 비트 할당 유닛(720); 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값 이상일 때 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당을 조정하는 비트 조정 유닛(730); 조정된 비트 할당에 따라 주파수 도메인 신호를 코딩하는 주파수 도메인 코딩 유닛(740); 제2 시간 도메인 신호를 코딩하는 시간 도메인 코딩 유닛(750); 및 코딩된 주파수 도메인 신호 및 코딩된 제2 시간 도메인 신호를 비트스트림으로 다중화하는 비트 다중화 유닛(760)을 포함한다.
도 7의 비트 할당 유닛(720), 비트 조정 유닛(730) 및 주파수 도메인 코딩 유닛(740)은 각각 도 6의 비트 할당 유닛(620), 비트 조정 유닛(630) 및 주파수 도메인 코딩 유닛(640)과 동일하다. 도 7과 도 6 간의 차이는 시간 도메인 코딩 유닛(750) 및 비트 다중화 유닛(760)이 추가되고, 도 6의 주파수 도메인 변환 유닛(610)이 시간 도메인 분석 유닛(711) 및 주파수 도메인 변환 유닛(712)으로 대체된 점이다. 아래에서는 도 7과 도 6 간의 차이를 설명하며, 공통적인 내용은 다시 설명되지 않는다.
시간 도메인 분석 유닛(711)은 입력 신호에 대해 시간 도메인 분석을 수행하여 제1 시간 도메인 신호 및 제2 시간 도메인 신호를 획득한다. 예를 들어, 입력 신호에 대해 LPC 분석 및 처리를 수행하여, ISF 파라미터(또는 LSF 파라미터), 잔여 신호(res) 및 적응성 코드북 기여(exc_pit)를 획득한다. 잔여 신호(res) 및 적응성 코드북 기여(exc_pit)는 제1 시간 도메인 신호로서 사용되며, 적응성 코드북 기여(exc_pit)는 제2 시간 도메인 신호로서 사용된다.
주파수 도메인 변환 유닛(712)은 제1 시간 도메인 신호에 대해 주파수 도메인 변환 및 처리를 수행하여 주파수 도메인 신호를 획득할 수 있다. 일례로서, 주파수 도메인 변환은 제1 시간 도메인 신호 내의 잔여 신호(res) 및 적응성 코드북 기여(exc_pit)에 대해 개별적으로 수행되며, 이어서 주파수 도메인의 잔여 신호(f_res)와 주파수 도메인의 적응성 코드북 기여(f_exc_pit) 간의 관련성에 따라, 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는지를 결정한다. 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는 경우, 주파수 도메인의 적응성 코드북 기여(f_exc_pit)를 주파수 도메인의 잔여 신호(f_res)로부터 빼서, 주파수 도메인의 차이 신호(f_diff)를 획득하고, 차이 신호(f_diff)가 주파수 도메인 신호 내에 포함된다. 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하지 않는 경우, 주파수 도메인의 잔여 신호(f_res)가 차이 신호(f_diff)로서 직접 사용되며, 주파수 도메인 신호로서 전송된다. 차이 신호(f_diff)를 포함하는 것에 더하여, 주파수 도메인 신호는 다른 신호, 예를 들어 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는지를 지시하는 플래그(flag)를 더 포함할 수 있다.
주파수 도메인 신호가 획득된 후, 도 7의 비트 할당 유닛(720), 비트 조정 유닛(730) 및 주파수 도메인 코딩 유닛(740)을 이용하여 주파수 도메인 신호를 코딩하여, 코딩된 주파수 도메인 신호를 획득한다.
시간 도메인 코딩 유닛(750)은 제2 시간 도메인 신호를 코딩할 수 있다. 시간 도메인 신호는 예측 코딩 또는 펄스 코드 변조와 같은 시간 도메인 코딩 방법을 이용하여 코딩될 수 있다. 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여할 때, 적응성 코드북 기여는 디코딩 단에서 획득되는 것이 필요하며, 따라서 제2 시간 도메인 신호 내의 적응성 코드북 기여(exc_pit)가 코딩되어 수신단으로 전송된다. 그러나, 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하지 않는 경우, 적응성 코드북 기여는 코딩 및 전송될 필요가 없으며, 코딩 효율이 향상된다. 비트 다중화 유닛(760)은 코딩된 주파수 도메인 신호 및 코딩된 제2 시간 도메인 신호를 비트스트림으로 다중화할 수 있다.
도 7을 참조하여 설명된 전술한 시간-주파수 연계 코딩 장치에서는, 주파수 도메인 신호에 대한 비트 할당이 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수에 따라 조정되며, 이는 시간 도메인 코딩과 결합되어, 더 양호한 코딩 효과를 달성한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 디코딩을 위한 디코딩 장치(800)를 나타낸다. 디코딩 장치(800)는 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 디코딩 유닛(810); 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하고, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호에 따라 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하도록 구성되는 대역폭 확장 유닛(820); 및 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호 및 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력될 시간 도메인 신호를 획득하는 출력 유닛(830)을 포함한다.
디코딩 유닛(810)은 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득할 수 있다. 주파수 도메인 코딩만이 사용될 때, 주파수 도메인 코딩 방법에 대응하는 주파수 도메인 디코딩 방법을 이용하여, 수신된 비트스트림으로부터 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 획득된다. 시간-주파수 연계 코딩의 경우, 디코딩 유닛(810)은 다음의 동작들, 즉 비트스트림 내의 주파수 도메인 정보에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작; 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 비트스트림 내에 존재하는지를 결정하는 동작; 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 비트스트림 내에 존재하는 것으로 결정될 때, 시간 도메인 코딩 신호에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작; 및 제1 주파수 도메인 신호 및 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작을 수행함으로써, 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득할 수 있다. 이것은 도 9를 참조하여 아래에 상세히 설명된다.
대역폭 확장 유닛(820)은 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하도록 구성될 수 있다. 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 대역폭 확장 유닛(820)은 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측할 수 있다. 일례로서, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킨다는 것은 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호의 최고 주파수가 사전 결정된 값보다 크다는 것 및 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다는 것 중 적어도 하나를 포함한다. 실제로는 필요에 따라 선택이 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 사전 결정된 값은 주파수 도메인 코딩에 사용되는 사전 결정된 비트들의 수(tot_bit) 및 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정될 수 있다. 실제의 요구에 따라, 사전 결정된 값은 주파수 도메인 신호의 최고 주파수의 값보다 낮은 소정 주파수인 주파수 값으로 설정될 수 있다. 주파수 도메인 신호가 하위 대역들로 분할될 때, 사전 결정된 값은 하위 대역의 인덱스 번호일 수 있으며, 비트들이 할당되는 주파수 도메인 신호의 최고 주파수도 최고 주파수 도메인이 위치하는 하위 대역의 인덱스 번호를 이용하여 표현된다.
시간-주파수 연계 디코딩 기술이 사용될 때, 비트스트림을 디코딩함으로써 디코딩 유닛(810)에 의해 획득되는, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호는 아마도 비트스트림 내에 포함된 시간 도메인 정보, 예를 들어 적응성 코드북 기여에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 획득되는 신호를 포함한다. 전술한 적응성 코드북 기여가 출력 신호에 기여하는지를 지시하는 플래그(flag)에 따라, 주파수 도메인 신호가 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호를 포함하는지를 알 수 있다. 코딩된 신호들의 상이한 타입들에 따라 그리고 코딩 동안 사용되는 시간 도메인 분석 방법이 LPC 분석이 아닐 때, 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호는 다른 신호일 수도 있다.
디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호는 비트스트림 내에 포함된 시간 도메인 정보에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 얻어지는 신호를 포함하며, 이는 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호가 출력에 유용한 정보를 포함한다는 것을 지시하며, 따라서 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호는 예측되는 것이 필요하고, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 단순히 잡음으로 설정하는 것은 출력 신호의 품질을 저하시킨다.
게다가, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시키지 못할 때, 대역폭 확장 유닛(820)은 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 잡음으로 설정할 수 있다.
디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 일례로서, 대역폭 확장 유닛(820)은 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호의 최고 주파수로부터 저주파수까지 주파수 대역의 주파수 도메인 신호를 선택하고, 선택된 주파수 도메인 신호를 전술한 바와 같이 처리하여, 선택된 주파수 도메인 신호에 따라 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측할 수 있다. 게다가, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호는 다른 방식을 이용하여 예측될 수도 있는데, 예를 들어 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호는 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호 내의 고정 주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호에 따라 예측될 수도 있다.
출력 유닛(830)은 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호 및 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력될 시간 도메인 신호를 획득할 수 있다. 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호가 예측된 후, 전체 주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호들이 획득되고, 코딩 동안 사용된 주파수 도메인 변환의 역변환을 이용하여 전체 대역폭 내의 주파수 도메인 신호들에 대해 주파수 도메인 역변환이 수행되어, 시간 도메인에서의 출력 신호가 획득된다. 전술한 바와 같이, 출력 유닛은 주파수 도메인 역변환 후의 신호에 대해 ISF 파라미터(또는 LSF 파라미터)에 따라 획득된 LPC 계수를 이용하여 시간 도메인 합성을 수행하여, 출력을 위해 최종 출력되는 시간 도메인 신호를 획득할 수 있다.
디코딩 장치(800) 내의 유닛들의 더 상세한 동작들에 대해서는 도 3을 참조하여 설명된 전술한 단계들을 참조할 수 있다.
도 8을 참조하여 설명된 본 발명의 이 실시예에 따른 전술한 신호 디코딩을 위한 디코딩 장치(800)에서는, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호가 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호의 안내 하에 설정되어, 출력 신호가 더 양호한 효과를 달성하게 한다.
본 발명의 이 실시예를 이 분야의 기술자에게 더 양호하게 개시하기 위하여, 아래에서는 시간-주파수 연계 디코딩 솔루션에서의 본 발명의 이 실시예에 따른 디코딩 장치의 응용이 간략하게 설명된다. 시간-주파수 연계 디코딩 솔루션에서는, 디코딩 유닛(810)의 동작들을 제외한 다른 구성 유닛들의 동작들은 대역폭 확장 유닛(820) 및 출력 유닛(830)의 동작들과 동일하다. 따라서, 아래에서는 시간-주파수 연계 디코딩 방법에서의 디코딩 유닛(810)의 고유한 구현만을 설명한다.
도 9는 시간-주파수 연계 디코딩에서의 디코딩 유닛(910)의 블록도를 나타낸다. 디코딩 유닛(910)은 비트스트림을 비트들의 제1 그룹 및 비트들의 제2 그룹으로 역다중화하는 역다중화 유닛(911); 비트들의 제1 그룹에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하고, 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 비트스트림 내에 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 존재하는지를 결정하는 주파수 도메인 디코딩 유닛(912); 비트스트림 내에 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 존재하는 것으로 결정되는 경우에 비트들의 제2 그룹 내에서 시간 도메인 디코딩을 수행하는 시간 도메인 디코딩 유닛(913); 디코딩된 시간 도메인 신호에 대해 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득하는 주파수 도메인 변환 유닛(914); 및 제1 주파수 도메인 신호 및 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 합성 유닛(915)을 포함한다.
편리하고 간단한 설명의 목적을 위해, 역다중화 유닛(911), 주파수 도메인 디코딩 유닛(912), 시간 도메인 디코딩 유닛(913), 주파수 도메인 변환 유닛(914) 또는 합성 유닛(915)의 구체적인 동작들에 대해서는 도 4의 411, 412, 413, 414, 415를 참조하며, 이들은 여기서 다시 상세히 설명되지 않는다.
이 분야의 통상의 기술자는 본 명세서에서 개시되는 실시예들에서 설명되는 예들과 관련하여 유닛들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다는 것을 알 수 있다. 기능들이 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 수행되는지는 기술적 솔루션들의 구체적인 응용들 및 설계 제약 조건들에 의존한다. 이 분야의 기술자는 각각의 구체적인 응용을 위해 상이한 방법들을 이용하여 설명된 기능들을 구현할 수 있지만, 그러한 구현은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것으로 간주되어야 한다.
본원에서 제공되는 여러 실시예에서, 개시되는 장치 및 방법은 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 설명된 장치 실시예는 예시적일 뿐이다. 예를 들어, 유닛 분할은 논리적 기능 분할일 뿐이며, 실제 구현에서는 다른 분할일 수 있다. 예를 들어, 다수의 유닛 또는 컴포넌트들이 결합되거나 다른 시스템 내에 통합될 수 있거나, 일부 특징들이 무시되거나 수행되지 않을 수 있다.
개별 요소들로서 설명되는 유닛들은 물리적으로 분리되거나 분리되지 않을 수 있거나, 하나의 위치 내에 위치할 수 있거나, 다수의 네트워크 유닛들 상에 분산될 수 있다. 실시예들의 솔루션들의 목적들을 달성하기 위해 필요에 따라 유닛들 중 일부 또는 전부가 선택될 수 있다.
게다가, 본 발명의 실시예들 내의 기능 유닛들은 하나의 처리 유닛 내에 통합될 수 있거나, 유닛들 각각이 물리적으로 단독으로 존재할 수 있거나, 둘 이상의 유닛이 하나의 유닛으로 통합될 수 있다.
기능들이 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현되고, 독립 제품으로서 판매 또는 사용될 때, 기능들은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 내에 저장될 수 있다. 그러한 이해에 기초하여, 본 발명의 기술적 솔루션들은 본질적으로 또는 종래 기술에 기여하는 부분 또는 기술적 솔루션들의 일부는 소프트웨어 제품의 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 소프트웨어 제품은 저장 매체 내에 저장되며, 본 발명의 실시예들에서 설명된 방법들의 단계들의 전부 또는 일부를 수행하도록 (개인용 컴퓨터, 서버, 네트워크 장치 등일 수 있는) 컴퓨터 장치에 지시하기 위한 여러 명령어를 포함한다. 전술한 저장 매체는 프로그램 코드를 저장할 수 있는 임의의 매체, 예를 들어 USB 플래시 드라이브, 이동식 하드 디스크, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크 또는 광 디스크를 포함한다.
위의 설명은 본 발명의 특정 구현 방식들일 뿐, 본 발명의 보호 범위를 한정하는 것을 의도하지 않는다. 본 발명에서 개시되는 기술 범위 내에서 이 분야의 기술자에 의해 쉽게 파악되는 임의의 변형 또는 대체는 본 발명의 보호 범위 내에 속해야 한다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 청구항들의 보호 범위에 따라야 한다.
Claims (25)
- 신호 코딩 방법으로서,
입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계;
사전 결정된 할당 규칙에 따라 상기 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하는 단계;
할당된 비트들을 갖는 상기 주파수 도메인 신호의 가장 높은 주파수가 사전 결정된 값보다 클 때 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하는 단계 - 상기 할당된 비트들을 갖는 상기 주파수 도메인 신호의 상기 가장 높은 주파수는 상기 가장 높은 주파수가 위치하는 하위 대역의 인덱스 번호에 의해 표현됨 - ; 및
상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩하는 단계
를 포함하는 신호 코딩 방법. - 제1항에 있어서,
상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하는 단계는, 상기 주파수 도메인 신호에서 할당된 비트들을 더 많이 갖는 주파수 대역에 할당되는 비트들의 수를 줄이고, 상기 가장 높은 주파수에 대응하는 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 가장 높은 주파수에 대응하는 상기 주파수 도메인 신호 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들의 수를 늘리는 단계를 포함하고,
할당된 비트들을 더 많이 갖는 상기 주파수 대역은 상기 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호인, 신호 코딩 방법. - 제2항에 있어서,
상기 줄어든 비트들의 수는 상기 늘어난 비트들의 수와 동일한, 신호 코딩 방법. - 제1항에 있어서,
상기 사전 결정된 값은 상기 사전 결정된 비트들의 수 및 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정되는, 신호 코딩 방법. - 제1항에 있어서,
상기 사전 결정된 할당 규칙은, 상기 사전 결정된 비트들 내의 비트들이 상기 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호에 할당되고, 상기 사전 결정된 비트들의 나머지 비트들은 상기 저주파수 대역 신호를 제외한 더 큰 에너지를 갖는 주파수 대역에 할당되고, 상기 저주파수 대역 신호에 할당된 상기 비트들은 상기 나머지 비트들보다 더 많은 것인, 신호 코딩 방법. - 제1항에 있어서,
상기 가장 높은 주파수가 상기 사전 결정된 값보다 작은 경우에, 상기 사전 결정된 할당 규칙에 따라 수행되는 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 유지하는 단계를 더 포함하는 신호 코딩 방법. - 신호 디코딩 방법으로서,
수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계;
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계; 및
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력된 시간 도메인 신호를 획득하는 단계
를 포함하고,
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호는,
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 가장 높은 주파수가 사전 결정된 값보다 크다는 조건 - 상기 주파수 도메인 신호의 상기 가장 높은 주파수는 상기 가장 높은 주파수가 위치하는 하위 대역의 인덱스 번호에 의해 표현됨 - ; 및
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가, 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는, 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다는 조건
중 적어도 하나를 충족하는, 신호 디코딩 방법. - 제7항에 있어서,
상기 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계는,
상기 비트스트림 내의 주파수 도메인 정보에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계;
상기 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 상기 비트스트림 내에 존재하는지를 결정하는 단계; 및
상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 상기 비트스트림 내에 존재하는 것으로 결정될 때, 상기 시간 도메인 코딩 신호에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득하고, 상기 제1 주파수 도메인 신호 및 상기 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호를 획득하는 단계
를 포함하는, 신호 디코딩 방법. - 제7항에 있어서,
상기 사전 결정된 값은 주파수 도메인 코딩에 사용되는 사전 결정된 비트들의 수 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정되는, 신호 디코딩 방법. - 제7항에 있어서,
상기 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계는, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호로부터 주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호를 선택하고, 상기 선택된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계를 포함하는, 신호 디코딩 방법. - 제7항에 있어서,
상기 디코딩에 의해 획득되지 않은 주파수 도메인 신호를 예측하는 단계는, 선형 스펙트럼 주파수(LSF) 또는 이미턴스 스펙트럼 주파수(ISF)에 따라 상기 주파수 도메인 신호의 공진 피크 위치를 추정하고, 상기 공진 피크 위치 근처의 예측된 주파수 도메인 계수의 진폭이 임계치보다 클 때, 상기 공진 피크 위치 근처의 상기 예측된 주파수 도메인 계수의 상기 진폭을 줄이는 단계를 포함하는, 신호 디코딩 방법. - 제7항에 있어서,
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 상기 사전 결정된 조건을 충족시키지 않을 때, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호는 잡음을 이용하여 예측되는, 신호 디코딩 방법. - 신호 코딩 장치로서,
입력 신호에 따라 주파수 도메인 신호를 획득하도록 구성된 주파수 도메인 변환 유닛;
사전 결정된 할당 규칙에 따라 상기 주파수 도메인 신호에 사전 결정된 비트들을 할당하도록 구성된 비트 할당 유닛;
할당된 비트들을 갖는 상기 주파수 도메인 신호의 가장 높은 주파수가 사전 결정된 값 이상일 때 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하도록 구성된 비트 조정 유닛 - 상기 할당된 비트들을 갖는 상기 주파수 도메인 신호의 상기 가장 높은 주파수는 상기 가장 높은 주파수가 위치하는 하위 대역의 인덱스 번호에 의해 표현됨 - ; 및
상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩하도록 구성된 주파수 도메인 코딩 유닛
을 포함하는 신호 코딩 장치. - 제13항에 있어서,
상기 비트 조정 유닛은, 상기 주파수 도메인 신호에서 할당된 비트들을 더 많이 갖는 주파수 대역에 할당되는 비트들의 수를 줄이고, 상기 가장 높은 주파수에 대응하는 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 가장 높은 주파수에 대응하는 상기 주파수 도메인 신호 근처의 주파수 도메인 신호에 할당되는 비트들의 수를 늘림으로써 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하도록 구성되고, 할당된 비트들을 더 많이 갖는 상기 주파수 대역은 상기 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호인, 신호 코딩 장치. - 제14항에 있어서,
상기 줄어든 비트들의 수는 상기 늘어난 비트들의 수와 동일한, 신호 코딩 장치. - 제13항에 있어서,
상기 사전 결정된 값은 상기 사전 결정된 비트들의 수 및 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정되는 신호 코딩 장치. - 제13항에 있어서,
상기 사전 결정된 할당 규칙은, 상기 사전 결정된 비트들 내의 비트들이 상기 주파수 도메인 신호 내의 저주파수 대역 신호에 할당되고, 상기 사전 결정된 비트들 중에서 나머지 비트들이 상기 저주파수 대역 신호를 제외한 더 큰 에너지를 갖는 주파수 대역에 할당되고, 상기 저주파수 대역 신호에 할당된 상기 비트들은 상기 나머지 비트들보다 더 많은 것인, 신호 코딩 장치. - 제13항에 있어서,
상기 가장 높은 주파수가 상기 사전 결정된 값보다 작을 때, 상기 비트 조정 유닛은 상기 주파수 도메인 신호에 대한 상기 비트 할당을 조정하지 않도록 구성되고, 상기 주파수 도메인 코딩 유닛은 상기 비트 할당 유닛에 의해 수행되는 상기 비트 할당에 따라 상기 주파수 도메인 신호를 코딩하는, 신호 코딩 장치. - 신호 디코딩 장치로서,
수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 주파수 도메인 신호를 획득하도록 구성된 디코딩 유닛;
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측하도록 구성된 대역폭 확장 유닛; 및
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호 및 상기 예측된 주파수 도메인 신호에 따라, 최종 출력된 시간 도메인 신호를 획득하도록 구성된 출력 유닛
을 포함하고,
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호는, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 가장 높은 주파수가 사전 결정된 값보다 크다는 것; 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가, 주파수 도메인 변환이 수행되고 출력 신호에 기여하는, 시간 도메인 코딩 신호를 포함한다는 것 중 적어도 하나를 충족하고, 상기 주파수 도메인 신호의 상기 가장 높은 주파수는 상기 가장 높은 주파수가 위치하는 하위 대역의 인덱스 번호에 의해 표현되는, 신호 디코딩 장치. - 제19항에 있어서,
상기 디코딩 유닛은,
상기 비트스트림 내의 주파수 도메인 정보에 대해 주파수 도메인 디코딩을 수행하여 제1 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작;
상기 제1 주파수 도메인 신호에 따라, 상기 비트스트림 내에 상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 존재하는지를 결정하는 동작; 및
상기 비트스트림 내에 상기 출력 신호에 기여하는 시간 도메인 코딩 신호가 존재하는 것으로 결정될 때, 상기 시간 도메인 코딩 신호에 대해 시간 도메인 디코딩 및 주파수 도메인 변환을 수행하여 제2 주파수 도메인 신호를 획득하고, 상기 제1 주파수 도메인 신호 및 상기 제2 주파수 도메인 신호를 합성하여, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호를 획득하는 동작
을 수행함으로써, 상기 수신된 비트스트림으로부터, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호를 획득하는, 신호 디코딩 장치. - 제19항에 있어서,
상기 사전 결정된 값은 주파수 도메인 코딩에 사용되는 사전 결정된 비트들의 수 및 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호의 해상도에 따라 결정되는, 신호 디코딩 장치. - 제19항에 있어서,
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 상기 사전 결정된 조건을 충족시킬 때, 상기 대역폭 확장 유닛은, 디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호로부터 주파수 대역 내의 주파수 도메인 신호를 선택하고, 상기 선택된 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측하는, 신호 디코딩 장치. - 제19항에 있어서,
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호에 따라, 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 예측한 후에, 상기 대역폭 확장 유닛은 선형 스펙트럼 주파수(LSF)또는 이미턴스 스펙트럼 주파수(ISF)에 따라 상기 주파수 도메인 신호의 공진 피크 위치를 추정하고, 상기 공진 피크 위치 근처의 예측된 주파수 도메인 계수의 진폭이 임계치보다 클 때, 상기 공진 피크 위치 근처의 상기 예측된 주파수 도메인 계수의 상기 진폭을 줄이는, 신호 디코딩 장치. - 제19항에 있어서,
디코딩에 의해 획득된 상기 주파수 도메인 신호가 상기 사전 결정된 조건을 충족시키지 않을 때, 상기 대역폭 확장 유닛은 디코딩에 의해 획득되지 않은 상기 주파수 도메인 신호를 잡음을 이용하여 예측하는, 신호 디코딩 장치. - 삭제
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