KR200158760Y1 - 오디오신호의 이차원 부호화장치 - Google Patents

오디오신호의 이차원 부호화장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 오디오신호를 압축부호화하기 위하여 아날로그/디지탈 변환기, 여현변환기, 비트할당기, 호프만부호화기를 포함하는 오디오신호의 부호화장치에 있어서, 디지털 변환기의 출력을 입력하여 일차원신호로 데이터변환하는 데이터변환기 및 상기 데이터변환기의 출력을 입력하여 nxn매트릭스로 변환하는 매트릭스 변환기를 더 구비하여 오디오신호를 이차원신호로 변환하여 압축부호화하므로써 압축율 증가에 따른 왜곡을 개선한 것을 특징으로 한다.

Description

오디오신호의 이차원 부호화장치
제1도는 종래의 오디오신호 부호화장치를 도시한 블록도이고,
제2도는 본 고안에 의한 오디오신호의 이차원 부호화장치를 도시한 블록도이고,
제3도는 본 고안에 의해 이차원 오디오신호의 구조를 도시한 데이터구조도이고,
제4도는 제2도의 장치에 의한 동작을 도시한 흐름도이고,
제5도는 본 고안에 따른 효과를 종래와 비교하여 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 아날로그/디지탈 변환기 20 : 데이터변환기
30 : 매트릭스 변환기 40 : 부호화기
42 : 여현변환기 44 : 비트할당기
46 : 호프만 부호화기
본 고안은 오디오신호를 2차원 신호로 만들어 이 2차원신호를 분석처리하여 부호화하는 장치에 관한 것으로, 오디오신호를 연속되는 시간축상에서 뿐만아니라 일정 구간의 블록들간의 관계에 대한 상관관계도 고려하여 압축부호화하는 오디오신호의 이차원 부호화장치에 관한 것이다.
종래의 오디오신호 압축부호화는 제1도에 도시한 바와 같은 1차원 오디오신호 부호화장치를 사용하여 압축부호화하였다. 즉, 제1도에 있어서, 종래의 압축부호화장치는 아날로그/디지탈 변환기(A/D,10)와 데이터변환기(20)와 부호화기(40)를 구비하여 아날로그 오디오신호(Si)를 디지탈로 변환한 후 데이터 변환을 통해 1차원 오디오신호(S1)를 부호화기(40)에서 부호화하였다. 따라서 오디오신호의 압축을 증가에 따라 심한 왜곡이 발생하는 문제점이 있었다. 즉, 오디오신호를 피시엠변조(PCM:Pulse Code Modulation)하여 64Kbps로 할 경우와 2:1 압축수준인 32Kbps로 어답티브피시엠(ADPCM:ADative PCM)할 경우에는 양호한 통화품질을 유지할 수 있으나, 3:1 이상의 압축수준인 24Kbps ADPCM, 16Kbps ADPCM의 경우에는 왜곡을 수반하여 양호한 통화품질을 유지하지 못하였다. 또한 VSELP, CELP등과 같은 8Kbps이하의 소스코딩방식에서는 매우 큰 왜곡을 유발하였다. 한편, 디지탈 컴팩트 카셋트(DCC), 미니디스크(MD), 엠페그(MPEG)등에서 채택한 오디오 부호화방식은 대역폭이 0∼20KHz인 스테레오음향에 대하여 4:1 압축하여 300∼400Kbps를 가지고, 압축률이 높아지면 음질왜곡을 수반하였다.
따라서, 본 고안의 목적은 오디오신호를 이차원신호로 변환하여 부호화하므로써 압축율 증가에 따른 왜곡을 개선한 오디오신호의 이차원부호화장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 장치는 오디오신호를 압축부호화하기 위하여 아날로그/디지탈변환기, 여현변환기, 비트할당기, 호프만부호화기를 포함하는 오디오신호의 부호화장치에 있어서, 상기 디지탈 변환기의 출력을 입력하여 일차원신호로 데이터변환하는 데이터변환기; 및 상기 데이터변환기의 출력을 입력하여 nxn 매트릭스로 변환하는 매트릭스변환기를 더 구비하여 오디오신호를 이차원신호로 변환하여 압축부호화하므로써 압축율 증가에 따른 왜곡을 개선한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제2도는 본 고안에 의한 오디오신호의 이차원 부호화장치를 도시한 블록도이다. 제2도에 있어서, 본 고안의 장치는 아나로그/디지탈변환기(10)와 데이터 변환기(20)와 매트릭스 변환기(30)와 부호화기(40)를 구비하고, 부호화기(40)는 여현변환기(42)와 비트할당기(44)와 호프만부화기(46)를 포함하여 구성된다. 제2도에 도시된 각 블록의 동작을 설명하면, 아날로그/디지탈 변환기(10)는 아날로그 오디오신호를 입력하여 디지탈로 변환한다. 데이터변환기(20)는 아날로그/디지탈 변환기(10)의 출력을 입력하여 데이터 변환한다. 즉, 디지탈로 변환된 오디오신호(S0)는 입력신호(Si)가 양자화되어 입력신호가 없는 경우에는 '0'이 되고, 입력신호가 '양'이면 '양'의 디지탈 값으로, 입력신호가 '음'이면 '음'의 디지탈값이 된다. 이러한 양과 음의 부호를 가진 값은 부호화과정에서 효율을 떨어뜨리므로, 최대 크기를 '0'으로 하여 순차적으로 재배치한다. 즉, 8비트 데이터일 경우에는 -127∼128을 255∼0으로 변환한다. 매트릭스 변환기(30)는 데이터 변환된 일차원의 오디오신호(S1)를 가로축 방향으로 적재하여 nxn 매트릭스 구조를 형성한다. 여현변환기(42)는 nxn매트릭스 데이터블럭을 여현변환하여 출력하고, 비트할당기(44)에서 매트릭스내의 각각의 구성원소의 값의 다이나믹 레인지(Dynamic range)에 따라 최소비트를 할당한다. 호프만 부호화기(46)는 일차 여현변환된 데이터(S1)를 호프만 부호화하여 이차로 압축한다. 이러한 여현변환기(42)와 비트할당기(44)와 호프만 부호화기(46)는 이미 널리 알려진 바와 같다.
제3도는 본 고안에 의해 이차원 오디오신호의 구조를 도시한 데이터구조도이다. 제3도에 있어서, x1∼xN은 디지탈 변환된 오디오신호를 나타내고, y1∼yN은 다음 식1에 따라 상기 디지탈 변환된 오디오신호를 데이터 변환한 오디오신호이다.
여기서, 'B'는 원하는 샘플당 비트수(bits/sample)이고, 'C'는 원래의 샘플당 비트수(bits/sample)이다.
한편, 데이터 변환된 오디오신호는 매트릭스변환기(제2도의 30)에서 nxn 매트릭스형태로 변환되어 여현변환기(42)에서 여현변환된다. nxn 매트릭스를 형성하는 데이터를 y1,1∼ yN,N으로 표시한다.
제4도는 제2도의 장치에 의하나 동작을 도시한 흐름도이다. 제4도에 있어서, 본 고안에 의한 장치의 동작을 살펴보면, 디지탈 변환된 데이터를 입력하여(100) 데이터변환기에서 데이터 변환을 하고(101), 이를 매트릭스 변환기(30)에서 nxn매트릭스를 구성한다(102). nxn 매트릭스 구성이 완료되었는가를 판단하여 완료되었으면(103), 블록단위로 여현변환하여(104) 비트를 할당하고(105), 이를 호프만 코딩한(106) 후 압축된 데이터를 출력한다(107). 만일 nxn매트릭스 구성이 완료되지 않았으면(103), 데이터 입력단계(100)로 돌아가 다음 데이터를 입력하여 100,101,102단계를 반복한다. 또한 데이터를 출력(107)한 후에는 다음 nxn매트릭스 블록을 형성하기 위하여 데이터입력단계로 돌아가 전과정을 계속하여 반복한다.
제5도는 본 고안에 따른 효과를 종래와 비교하여 도시한 그래프이다. 제5도에 있어서, 횡축은 초당비트수(단위 Kbps)를 나타내며 압축의 정도를 보여주고, 종축은 신호대잡음비(SNR,단위 dB)를 나타낸다. 또한 그래프1(G1)은 종래방식에 의한 압축률 변화에 따른 신호대잡음비의 저하를 보여주고, 그래프2(G2)는 본 고안에 의한 압축률 변화에 따른 신호대잡음비(SNR)의 저하를 보여준다. 그래프1(G1)과 그래프2(G2)를 비교해 보면, 8Kbps에서 본 고안에 의하면 종래방식에 의한 것보다 10dB정도 개선된 것을 알 수 있고, 4Kbps에서 15dB정도 개선된 것을 알 수 있다. 즉, 본 고안에 의하면 종래방식에서 보다 압축율의 증가에 따라 신호대잡음비가 완만하게 저하되는 것을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 음향기기, 통신기기 그리고 디지탈 텔레비젼 등에 적용될 수 있으며 음성신호를 이차원적으로 변환하여 부호화하므로써 압축율 증가에 따른 오디오신호의 왜곡을 방지하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 오디오신호를 압축부호화하기 위하여 아날로그/디지탈변환기, 여현변환기, 비트할당기, 호프만부호화기를 포함하는 오디오신호의 부호화장치에 있어서, 상기 디지탈 변환기의 출력을 입력하여 일차원신호로 데이터변환하는 데이터변환기; 및 상기 데이터변환기의 출력을 입력하여 nxn매트릭스로 변환하는 매트릭스변환기를 더 구비하여 오디오신호를 이차원신호로 변환하여 압축부호화하므로써 압축율 증가에 따른 왜곡을 개선한 것을 특징으로 하는 오디오신호의 이차원부호화장치.
KR2019940006629U 1994-03-30 1994-03-30 오디오신호의 이차원 부호화장치 KR200158760Y1 (ko)

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