KR970006631B1 - 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터링 장치 - Google Patents
오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터링 장치 Download PDFInfo
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Abstract
내용없음.
Description
제1도는 종래의 분석서브밴드 필터회로도.
제2도는 제1도에 따른 동작흐름도.
제3도는 종래의 합성서브밴드 필터회로도.
제4도는 제3도에 따른 동작흐름도.
제5도는 본 발명의 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터회로도.
제6도는 제5도에 있어서, 오디오신호저장부의 상세도.
제7도는 제5도에 있어서, 가산신호저장부의 상세도.
제8도는 제5도에 있어서, 데이타시프트부의 상세도.
제9도는 제5도에서 오디오엔코딩을 위해 분리한 분석서브밴드 필터링회로도.
제10도는 제5도에서 오디오엔코딩을 위해 분리한 합성서브밴드 필터링회로도.
제11도는 제5도에 있어서, 롬의 상세도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
51 : 오디오신호저장부 52 : 가산신호저장부
53 : 데이타시프트부 54 : 제1레지스터
55 : 롬 56 : 곱셈기
57 : 제2레지스터 58 : 가산기
59 : 제3레지스터 60 : 출력부
61 : 필터링신호 저장부 MUX1-MUX3 : 멀티플렉서
본 발명은 오디오서브밴드코딩(MPEG : Moving Picture Expert Group)에서 오디오의 엔코딩 및 디코딩을 위한 서브밴드필터 뱅크에 관한 것으로, 특히 한 엔코더에서 엔코딩 및 디코딩을 동시에 수행할 수 있도록 분석/합성서브밴드 필터를 함께 설계할 수 있도록한 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터링 장치에 관한 것이다.
종래 분석서브밴드 필터회로는 제1도에 도시된 바와 같이 선택 신호에 따라 입력샘플값(X[i])(Y[i])을 선택하여 출력시킴과 아울러 피드백된 데이타를 저장하는 제1, 2멀티플렉서(1)(3)와, 상기 제1, 2멀티플렉서로 부터 출력된 데이타를 입력받아 읽기위한 신호(OeX)(OeY) 인가시 먼저 저장된 데이타를 먼저 출력시키는 제1, 2선입선출메모리(2)(4)와, 입력되는 클럭(clk1)(clk2)수를 카운트하여 필터계수(Ci)(Mik)를 각각 저장하는 롬(7)(8)에 각각 출력하는 제1, 2카운터(5)(6)와, 선택신호에 따라 상기 롬(7)(8)으로 부터 출력되는 데이타중 어느하나를 선택하여 출력하는 제3멀티플렉서(9)와, 상기 제1선입선출메모리(2)의 출력데이타에 최상위 8비트의 0을 합한 데이타와 상기 제2선입선출메모리(4)의 출력데이타를 각각 입력받아 곱셈처리를 행하여 제1레지스터(11)에 저장토록 하는 곱셈기(10)와, 상기 제1레지스터(11)로 부터 출력되는 데이타를 저장 및 출력시 먼저 저장된 데이타를 먼저 출력시키도록 하는 선입선출메모리부(12)와, 선택신호에 따라 상기 제1레지스터(11) 및 선입선출메모리부(12)로 부터 출력되는 데이타를 선택하여 출력시키는 제4멀티플렉서(13)와, 상기 제4멀티플렉서(13)의 출력데이타와 피드백된 데이타를 입력받아 산술연산 처리를 행하여 제2레지스터(15)에 저장토록하는 산술연산부(14)와, 상기 제2레지스터(15)로 부터 출력되는 데이타를 저장하고 있다가 읽기신호(OeS) 인가시 먼저 저장된 데이타를 먼저 출력시키도록 하는 제3선입선출메모리(16)로 구성된다.
그리고 종래의 합성서브밴드 필터회로는 제3도에 도시된 바와 같이 엔코딩된 서브밴드 샘플값(Si)이 입력되면 오디오신호를 시프팅시켜 제3레지스터(22)에 저장시키기 위한 서브밴드신호입력부(21)와, 입력되는 클럭(clkinc3)(clkinc4)수를 카운트하여 롬(24)(26)에 각각 저장된 필터계수(Nik)(Di)를 출력시키는 제3, 4카운터(23)(25)와, 선택신호에 따라 상기 롬(24)(26)으로 부터 출력되는 계수중 어느하나를 선택하여 출력하는 제5멀티플렉서(27)와, 상기 제3레지스터(22)의 출력값과 제5멀티플렉서(27)로 부터 선택된 계수를 곱하여 제4레지스터(29)에 저장시키는 곱셈기(28)와, 상기 제4레지스터(29)의 출력 및 가산출력중 어느하나를 선택하여 출력하는 제6멀티플렉서(30)와, 출력샘플부(32)로 부터 출력된 값 및 가산출력중 어느하나를 선택하여 출력하는 제7멀티플렉서(31)와, 상기 제6, 7멀티플레서(30)(31)의 출력값을 가산하여 제5레지스터(35), 선입선출메모리출력부(36)를 통해 출력토록 함과 아울러 출력샘플부(32)로 출력하는 가산기(33)와, 상기 가산기(33)의 출력을 순차적으로 저장하고 읽기신호 인가시 저장순서대로 출력토록 하는 선입선출메모리(34)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저 분석서브밴드 필터회로의 동작에 대하여 제2도를 참조하여 살펴보면, 제1멀티플렉서(1)에 입력샘플값(X[i])이 X[i]=X[i-32](i=1,2,3,……)로 되어 순차적으로 입력되면 그 값이 제1선입선출메모리(2)에 저장되는데, 가령 읽기위한 신호(OeX)가 인가되면 상기 제1선입선출메모리(2)는 먼저 저장된 데이타를 먼저 출력시키는데 이는 16비트이므로 최상위 8비트에 0을 합한 24비트의 데이타를 곱셈기(10)에 출력한다.
이때, 제1카운터(5)는 입력되는 클럭(clk1)수를 카운트하고 그 카운트한 수의 어드레스에 해당하는 롬(7)의 필터계수(Ci)를 제3멀티플렉서(9)로 출력토록 한다. 이에 상기 곱셈기(10)는 제1선입선출메모리(2)와 제3멀티플렉서(9)로 부터 출력되는 데이타를 곱한 값 즉, Zi=Ci·Xi(i=0∼511)을 제1레지스터(11)에 일시적으로 저장되다가 제1선입선출메모리부(12)의 각 선입선출메모리(FIFO ZO∼FIFO Z7)에 순차적으로 저장됨과 아울러 제4멀티플렉서(13), 산술연산부(14) 및 제2레지스터(15)를 통해 제2멀티플렉서(3)에 입력된다.
이에따라 상기 제2멀티플렉서(3)로 부터 선택된 데이타가 제2선입선출메모리(4)에 순차적으로 저장될 때 읽기위한 신호(OeY)가 입력되면 상기 제2선입선출메모리(4)는 먼저 저장된 데이타를 먼저 출력시키는데 그 값(Yi)은 다음과 같다.
이때 제3멀티플렉서(9)는 제2카운터(5)에 의해 카운트된 어드레스에 해당되는 필터계수(Nik)를 롬(8)으로부터 입력받아 곱셈기(10)로 전달한다. 그러면 상기 곱셈기(10)는 제2선입선출메모리(4)와 제3멀티플렉서(9)로 부터 전달받은 값을 곱하여 제1레지스터(11)에 일시적으로 저장시킨다.
이렇게 동작하여 제4멀티플렉서(13)에 제1레지스터(11)과 선입선출메모리부(12)로 부터 입력되는 값을 선택신호에 따라 선택하여 산술연산부(14)로 출력시키면, 상기 산술연산부(14)는 입력값에 대해 산술연산 처리를 행하고 제2레지스터(15)와 제3선입선출메모리(16)를 통해 최종적으로 출력되는 필터링값(Si)은
즉,
이상에서와 같은 필터링이 되어 엔코딩이 종료된다.
그리고, 종래의 합성서브밴드 필터회로를 제4도의 흐름도에 의거하여 살펴보면 엔코드된 새로운 서브밴드샘플값(Si)이 서브밴드 신호입력부(21)로 입력되면 그 샘플값에 의해 오디오데이타(Vi)는 V[i]=V[i-64](i=1023∼64)로 시프팅(shifting)된다. 이때 제3,4 카운터(23)(25)에 의해 클럭(clkinc3)(clkinc4)수를 카운트하고 그 카운트수에 의해 롬(24)(26)은 저장된 각각의 필터계수(Nik)(Di)를 제5멀티플렉서(27)로 출력시킨다. 그러면 곱셈기(28)는 제3레지스터(22)에 저장된 샘플값과 제5멀티플렉서(27)에 의해 선택된 필터계수(Nik)를 곱하고, 제4레지스터(29), 제6멀티플렉서(30) 및 가산기(33)를 통해 곱하여진 값들을
상기 가산기(33)를 통해 가산된 입력값이 출력샘플부(32)에 입력되면
단 i=0∼7, j=0∼31
로 되어 제7멀티플렉서(31), 가산기(33) 및 제5레지스터(35)를 통해 피드백되어 서브밴드신호입력부(21)로 입력된다. 이에 상기 서브밴드신호입력부(21)는 다시한번 입력값을 시프트시킨 후 곱셈기(28)를 통해 제5멀티플렉서(27)에 의해 선택된 롬(26)의 필터계수(Di)를 곱한 후 제4레지스터(29)에 저장된다. 이 값은 다시 제6멀티플렉서(30) 및 가산기(33)를 통해 선입선출메모리(34)에 저장시키는데, 이때 저장되는 값은 Wi=Ui·Di(i=0∼511)로 표시된다.
이후에 상기 가산기(33)를 통해 최종적으로 출력되는 값은
그러나 이와 같은 종래의 기술에 있어서, 청취자가 이미 엔코딩된 신호를 들을 뿐만 아니라 자기의 시스템으로 엔코딩까지 할 수 있기를 바랄때 엔코더와 디코더를 연결하여 사용할 수도 있으나 이는 불편함을 초래하고, 필터구현시 많은 면적을 차지하는등의 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 오디오의 엔코딩 및 디코딩을 동시에 수행할 수 있는 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 필터회로를 간단하게 구성하여 각 필터의 구현에도 용이하고 면적도 줄일 수 있도록 한 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터 장치는 입력되는 오디오의 디지탈신호를 32비트씩 선입선출메모리에 순차적으로 저장하고 있다가 제1레지스터(54)를 통해 출력하는 오디오신호(Xi)저장부(51)와, 각 부를 통해 가산된 오디오의 디지탈신호를 선입선출메모리에 순차적으로 저장하고 있다가 상기 제1레지스터(54)를 통해 출력하는 가산신호(Yi)저장부(52)와, 엔코드된 각 서브밴드의 오디오디지탈신호(Si)에 따라 V벡터의 샘플값을 U벡터로 시프트시켜 맵핑을 향하는 서브밴드신호 입력부(53)와, 각 필터계수(Nik, Di, Ci, AMik)를 저장하고 있다가 입력되는 클럭(clkinc)수에 따른 계수를 출력토록 하는 롬(55)과, 상기 제1레지스터(54)와, 롬(55)으로 부터 출력되는 데이타에 대해 곱셈처리를 향하여 제2레지스터(57)로 출력하는 곱셈기(56)와, 상기 제2레지스터(57)로 부터 출력되는 값과 피드백되어 입력되는 값을 가산하여 제3레지스터(59)에 저장토록 하는 가산기(58)와, 상기 가산기(58)를 통해 각 서브밴드의 디지탈신호를 받아 분석서브밴드 필터링을 행한 신호를 저장하는 필터링신호 저장부(61)와, 상기 가산기(58)를 통해 각 서브밴드의 디지탈신호를 받아 합성서브밴드 필터링을 행한신호를 출력하는 출력부(60)로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
디지탈의 오디오신호(Xi)가 입력되면 오디오신호저장부(51)는 제6도에서와 같이 멀티플렉서(MUX1)를 통해 선입선출메모리(FIFO XO∼FIFO X15)에 오디오신호[i]를 X[i-32](i=511∼32)로, 즉(X31,…X2, X1, XO)(X63…X33, X32)(X511…X480, X479)로 이동시켜 제1레지스터(54)를 통해 곱셈기(56)에 출력한다. 그러면 상기 곱셈기(56)는 클럭(clkinc)수에 의한 롬(55)의 필터계수(Ci)를 입력받아 곱셈처리를 행한다. 즉,
Zi=Ci·Xi
상기 곱셈기(56)의 곱셈값은 제2레지스터(57) 및 가산기(58)를 통해 한번 더해지고 다시 제3레지스터(59)를 통해 가산기(58)로 피드백되어 가산되는 값(Yi)을 다음과 같이 표현할 수 있다.
이렇게 더해진 값은 가산신호저장부(52)에 저장된다. 여기서 가산신호저장부(52)는 제7도에 도시한 바와 같이 먼저 멀티플렉서(MUX1)에서 입력되는 신호를 선택하여 다음단에 전달하여 주면 이 전달된 신호를 선입선출메모리(FIFO Yi)에서 입력되는 순서대로 저장함과 아울러 읽기신호(OEy) 인가시 먼저 저장된 신호에 대해 먼저 출력함과 아울러 피드백하여 상기 멀티플렉서(MUX1)에 저장하도록 한다.
이상에서와 같은 식으로 상기 가산신호저장부(52)에 저장된 신호(Yi)는 다시 곱셈기(56)를 통해 롬(55)으로 부터 출력된 필터계수(Mik)를 곱하고, 가산기(58) 및 제3레지스터(59)를 통한 64개의 가산된 합(Si)은
로 되어 필터링신호저장부(61)에 저장되는데, 이는 입력된 디지탈의 오디오신호를 입력받아 필터링한 신호를 저장하는 것이다.
여기서, 롬(55)은 제11도에 도시한 바와같이 필요한 종류의 필터계수(Nik, Di, Ci, Mik)를 각각 저장하는 계수저장용 롬(551∼554)과, 이 롬의 수에 해당하는 만큼의 카운터(CNT1∼CNT4)및 상기 계수저장용 롬(551∼554)에 저장된 필터계수를 선택하여 출력하기 위한 멀티플렉서(MUX3)로 이루어진다.
이상에서 설명한 과정을 통해 필터링을 행한 엔코드된 신호(Si)가 데이타시프트부(53)로 입력되면, 상기 서브밴드신호입력부(53)는 V벡터값에 대해 V[i]를 V[i-64]로 시프트하고 엔코드된 오디오신호(Si)를 곱셈기(56)로 출력한다. 이에따라 상기 곱셈기(56)는 롬(55)으로 부터 출력되는 필터계수(Nik)를 오디오신호(Si)와 곱한 후 제2레지스터(57)를 통하여 가산기(58)로 출력한다. 그러면 상기 가산기(58)에서 가산되고 다시 제3레지스터(59)를 통해 피드백된 신호와 더하는 과정을 반복하여
상기 가산기(58)에서 얻어진 가산값(Vi)은 다시 서브밴드신호입력부(53)로 입력되면 V벡터의 데이타가 U벡터로의 맵핑이 다음과 같이 이루어진다. 이 맵핑은 제8도의 선입선출메모리(FIFO Vn)의 출력순서를 조정함으로써 이루어질 수 있다.
U벡터로 이동된 값은 롬(55)으로 부터 출력된 필터계수(Di)와 곱셈기(56)에서 곱셈처리가 되어(Wi=Ui·Di) 제2레지스터(57)를 통해 가산기(58)에 입력된다. 이에따라 상기 가산기(58)는 앞서 설명한 바와 같이 계속더하여
로 얻어진 결과값은 출력부(60)에 저장된다.
이상에서 설명한 바와 같이 오디오엔코딩을 위한 분석서브밴드 필터링회로에 대해 제5도로 부터 분리하여 표현하면 제9도에서와 같고, 오디오디코딩을 위한 합성서브밴드 필터링회로에 대해 제5도로 부터 분리하여 표현하면 제10도에서와 같으며 제5도에서의 동작과 동일하므로 다시한번 반복하여 설명하지 않기로 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 엔코더와 디코더에서 쓰이는 서브밴드 플터를 한 회로상에서 구현함으로써 엔코딩 및 디코딩을 같이 사용할 시스템에 적합하고, 각 필터링회로를 간단히 구성함으로써 면적을 줄이는 효과도 있다.
Claims (4)
- 입력되는 오디오의 디지탈신호를 32비트씩 선입선출메모리에 순차적으로 저장하고 있다가 제1레지스터(54)를 통해 출력하는 오디오신호(Vi)저장부(51)와, 각 부를 통해 가산된 오디오의 디지탈신호를 선입선출메모리에 순차적으로 저장하고 있다가 상기 제1레지스터(54)를 통해 출력하는 가산신호(Yi)저장부(52)와, 엔코드된 각 서브밴드의 오디오디지탈신호(Si)에 따라 V 벡터의 샘플값을 U벡터로 시프트시켜 맵핑을 향하는 서브밴드신호입력부(53)와, 각 필터계수(Nik, Di, Ci, AMik)를 저장하고 있다가 입력되는 클럭(clkinc)수에 따른 계수를 출력토록 하는 롬(55)과, 상기 제1레지스터(54)와 롬(55)으로 부터 출력되는 데이타에 대해 곱셈처리를 행하여 제2레지스터(57)로 출력하는 곱셈기(56)와, 상기 제2레지스터(57)로 부터 출력되는 값과 피드백되어 입력되는 값을 가산하여 제3레지스터(59)에 저장토록 하는 가산기(58)와, 상기 가산기(58)를 통해 각 서브밴드의 디지탈신호를 받아 분석서브밴드 필터링을 행한 신호를 저장하는 필터링신호 저장부(61)와, 상기 가산기(58)를 통해 각 서브밴드의 디지탈신호를 받아 합성서브밴드 필터링을 행한신호를 출력하는 출력부(60)로 구성된 것을 특징으로 하는 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터링 장치.
- 제1항에 있어서, 오디오신호저장부(51)는 크기32의 선입선출메모리 16개(FIFO XO∼FIFI X15)와, 입력되는 디지탈의 오디오신호와 상기 선입선출메모리(FIFO XO∼FIFI X15)로 부터 출력된 데이타를 선택하여 상기 선입선출메모리에 알려주는 멀티플렉서(MUX1)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터링 장치.
- 제1항에 있어서, 가산신호저장부(52)는 크기64의 선입선출메모리 1개(FIFO Yi)와, 입력되는 가산신호 및 상기 선입선출메모리로 부터 출력된 데이타를 입력받아 선택한 후 상기 선입선출메모리에 입력해주는 멀티플렉서(MUX2)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터링 장치.
- 제1항에 있어서, 롬(55)은 필요한 종류의 필터계수(Nik, Di, Ci, Mik)를 각각 저장하는 계수저장용 롬(551∼554)과, 이 롬을 어드레싱할 수 있도록 구성된 카운터(CNT1∼CNT4) 및 상기 계수 저장용 롬(551∼554)에 저장된 필터계수를 선택하여 출력하기 위한 멀티플렉서(MUX3)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 오디오엔코딩/디코딩을 위한 서브밴드필터링 장치.
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