KR100477649B1 - 다양한 프레임 사이즈를 지원하는 정수 코딩 방법 및 그를적용한 코덱 장치 - Google Patents

Abstract

다양한 프레임 사이즈를 지원하는 정수 코딩 방법 및 그를 적용한 코덱장치 개시되어 있다. 본 발명은 오디오 및/또는 비디오 신호를 부/복호화하는 코덱의 정수 코딩 방법에 있어서, 서로 다른 샘플수를 갖는 복수개의 프레임들에 대해 각각의 최대 샘플값을 검출하는 과정, 상기 과정에서 검출된 각 프레임의 최대 샘플값들에 대해 가장 큰 프레임의 최대값을 기준으로 정규화하는 과정, 상기 정규화된 값들중 최대 샘플값을 검출하는 과정, 상기 과정에서 검출된 최대 샘플값을 바탕으로 각 프레임의 크기에 따라 배수를 결정하고, 상기 배수를 각 프레임의 샘플값에 곱하여 정수 코드를 생성하는 과정을 포함한다.

Description

다양한 프레임 사이즈를 지원하는 정수 코딩 방법 및 그를 적용한 코덱 장치{Method for coding integer supporting diverse frame size and CODEC thereof}

본 발명은 디지털 신호 처리 시스템에 관한 것이며, 특히 다양한 프레임 사이즈를 지원하는 정수 코딩 방법 및 그를 적용한 디코딩 장치에 관한 것이다.

근래들어 멀티미디어 콘텐츠를 제공하는 제품들에 고속의 디지털 신호 연산을 위해 고성능의 DSP(Digital Signal Processing) codec을 사용하고 있다.

DSP 알고리즘들은 많은 양의 부동 소수점(floating-point) 연산을 사용한다. 또한 DSP 알고리즘들은 속도를 향상시키거나 부동 소수점(floating-point) 연산을 지원하지 않는 플랫폼(platform)에 적용시 부동 소수점(floating-point) 연산을 정수(integer) 연산으로 변환하게 된다. 정수 코딩이란 코덱상의 부동 소수점 연산을 고정 소수점 연산으로 바꾸는 작업이다.

비디오 및 오디오와 같은 대부분의 멀티미디어 관련 DSP codec들은 DCT(Discrete Cosine Transform)나 DFT(Discrete Fourier Cosine Transform)를 통한 주파수 영역의 특성을 이용하고 있다. 이러한 DCT나 DFT는 고속의 연산을 위해 FFT를 이용한다. FFT는 알고리즘 특성상 곱셈 연산을 많이 사용하기 때문에 정수 코딩(integer coding)시 정밀도에 민감하다.

도 1은 종래의 IDFT의 정수 코딩 방법을 보이는 흐름도이다.

먼저, VLC 코드 형태로 입력되는 프레임 단위의 샘플들을 역양자화하여 실수값의 샘플들을 생성한다(110 과정).

이어서, 역양자화된 샘플들에 최대값과 유효비트에 따라 2ⁿ 배 곱한다(120 과정). 여기서 최대값은 모든 샘플값중에서 절대값이 가장 큰값이며, 도 2에 도시된 바와 같이 유효 비트(210)는 부호 비트(s)+정수 비트(220)+소수 비트(230)로 구성된다. 그리고 n은 유효 비트-최대값 비트로 결정된다.

이어서, 2ⁿ 배 곱해진 샘플들을 IDFT한다(130 과정).

그러나 기존의 정수 코딩 방법은 IDFT가 처리하는 프레임의 샘플수가 다양할 경우 가장 큰 프레임 사이즈의 최대값과 유효비트에 따라 배수가 결정된다. 또한 이 배수는 가장 큰 프레임 사이즈 보다 작은 샘플수를 가진 프레임에서도 고정적으로 적용된다. 따라서 기존의 정수 코딩 방법은 작은 샘플수를 가진 프레임을 정수 연산할 경우 소수 비트 영역(230)이 고정되어 있기 때문에 정수 비트 영역(220)의 남는 영역을 활용하지 못하기 때문에 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 프레임의 샘플수에 따라 IDFT의 입력에 배수를 다르게 곱하여 정밀도를 향상시키는 정수 코딩 방법에 관한 것이다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 상기 정수 코딩 방법을 적용하여 IDFT에서 정수 코딩의 정밀도를 향상시키는 코덱장치에 관한 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 오디오 및/또는 비디오 신호를 부/복호화하는 코덱에서 정수 코딩 방법에 있어서,

서로 다른 샘플수를 갖는 복수개의 프레임들에 대해 각각의 최대 샘플값을 검출하는 과정;

상기 과정에서 검출된 각 프레임의 최대 샘플값들에 대해 가장 큰 프레임의 최대값을 기준으로 정규화하는 과정;

상기 정규화된 값들중 최대 샘플값을 검출하는 과정;

상기 과정에서 검출된 최대 샘플값을 바탕으로 각 프레임의 크기에 따라 배수를 결정하고, 상기 배수를 각 프레임의 샘플값에 곱하여 정수 코드를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 프레임 단위의 오디오 및/또는 비디오 데이터를 부/복호화하는 코덱장치에 있어서,

VLC 코드 형태의 샘플들을 역양자화하여 실수값의 샘플들을 생성하는 역양자화부;

상기 역양자화부에서 역양자화된 프레임 단위의 샘플들중 최대값과 유효비트를 바탕으로 프레임의 크기에 따라 배수를 결정하고, 그 배수를 상기 역양자화된 프레임 단위의 샘플들에 곱하여 정수 연산하는 정수 코딩부;

상기 정수 코딩부에서 곱해진 샘플들을 정수로 역 프리에 변환하는 정수 역변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 정수 코딩 방법을 적용한 코덱 장치를 보이는 블록도이다.

도 3을 참조하면, 먼저, 송신단에서 비디오 또는 오디오 신호를 압축하여 프레임 단위의 VLC 코드로 송신한다. 이 프레임은 그 샘플수 정보를 기록한 헤더와 데이터로 이루어진다.

역양자화부(310)는 송신단에서 보낸 VLC 코드를 역양자화하여 실수값의 샘플들을 생성한다.

정수 코딩부(320)는 배수 결정부(322)와 소수 영역 결정부(324)로 구성된다.즉, 배수 결정부(322)는 역양자화부(310)에서 역양자화된 프레임 단위의 샘플들을 이용하여 유효 비트, 샘플의 최대값, 프레임의 크기를 바탕으로 배수를 결정한다. 정수생성부(324)는 배수 결정부(322)에서 결정된 배수를 역양자화된 실수값의 샘플에 곱하여 정수(integer)를 생성한다.

역변환부(330)는 실시예로 IDFT 나 IFFT를 적용하며, 정수 코딩부(320)에서 생성된 정수값들을 갖고 역 프리에 변환을 수행한다.

도 4는 본 발명에 따른 정수 코딩 방법을 보이는 흐름도이다.

먼저, VLC 코드 형태로 입력되는 프레임 단위의 샘플들을 역양자화하여 실수값의 샘플들을 생성한다(410 과정).

이어서, 입력되는 프레임 샘플수가 2^m ∼ 2ⁿ (m < n)이라면 각 프레임에 대해 헤더 정보내에 포함된 각 프레임의 최대 샘플값들을 조사한다(420 과정). 여기서 입력 프레임 샘플들의 최대치는 해당 프레임 사이즈에 밀접한 관계가 있다. 즉, 프레임 사이즈가 2048일 경우 최대값이 m이라면, 프레임 사이즈가 1024일 경우 최대값은 m/2이고, 프레임 사이즈가 512일 경우 최대값은 m/4이고, 프레임 사이즈가 256일 경우 최대값은 m/8이된다. 예컨대, "512샘플의 프레임", "1024샘플의 프레임", "256샘플의 프레임", "1024샘플의 프레임", "256샘플의 프레임", "1024샘플의 프레임" 들이 순서적으로 입력된다라고 하면, 각 프레임에서의 최대값은 "400", "799", "201", "810", "198", "805"으로 조사된다.

이어서, 각 프레임의 최대 샘플값들에 대해 가장 큰 프레임의 최대 샘플값을 기준으로 정규화를 수행한다(422과정). 예컨대, 입력되는 프레임들중 "1024샘플의 프레임"은 810*1=810로, "512샘플의 프레임"은 400*2=800, "256샘플의 프레임"은 201*2² =804로 계산된다.

이어서, 정규화된 값들중 최대 샘플값을 검출한다(430 과정).

샘플수 2ⁱ 개일 경우 최대값을 Max_i라고 가정하면 최대샘플값은 수학 식1과 같이 나타낼 수 있다.

Max_total=Max{Max_m*2^(n-m)', Max_m+1*2^(n-m-1) , Max_m+2*2^(n-m-2),_··, Max_n*2 ^(n-n) }

예컨대, 정규화된 값들, 810, 800, 804중에서 Max_total 는 810이 될 것이다.

이어서, 구해진 전체 프레임에 대한 최대 샘플값 및 유효 비트, 각 프레임의 샘플수에 따라 다르게 배수를 결정한다(440 과정). 플랫폼이 제공하는 유효 비트수를 Bit_platform 이라 하고, Max_total의 부호(sign) 및 정수부가 차지하는 비트수를 Bit_max 라 하면 샘플수가 2ⁱ 개일 경우 최종적으로 프레임의 각 샘플에 곱해지는 배수는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 2ⁿ은 가장 큰 프레임의 샘플수, 2ⁱ는 현재 계산될 프레임 샘플수이다. 결국, 가 소수 영역(n)이 된다.

예컨대, "1024샘플의 프레임", "512샘플의 프레임", "256샘플의 프레임"에 대한 배수가 수학 식2에 의해 구해진다.

이어서, 상기와 같이 프레임 사이즈별로 학습 과정을 거쳐 결정된 배수를 역양자화한 샘플들에 곱해진다(450 과정).

예컨데, 프레임 사이즈가 2048일 경우 샘플에는 2⁵이 곱해지고, 프레임 사이즈가 1024일 경우 샘플에는 2⁶이 곱해지고, 프레임 사이즈가 512일 경우 샘플에는 2⁷ 곱해지고, 프레임 사이즈가 256일 경우 샘플에는 2⁸이 곱해진다.

따라서 소수 비트는 입력되는 프레임의 샘플수에 따라 가변되기 때문에 정수 연산시의 정밀도를 향상시킨다.

최종적으로, 프레임의 샘플수에 Q_i 배를 취한 값을 역 프리에 변환한다(460 과정).

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 코덱(codec)에서 프레임의 크기에 따라 배수를 다르게 취함으로써 소수 비트 영역을 가변시켜 정수 코딩시 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 IDFT의 정수 코딩 방법을 보이는 흐름도이다.

도 2는 부동 소수점의 표현 방법을 보이는 개념도이다.

도 3은 본 발명의 정수 코딩 방법을 적용한 신호 디코딩 장치를 보이는 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 정수 코딩 방법을 보이는 흐름도이다.

Claims (6)

1. 오디오 및/또는 비디오 신호를 부/복호화하는 DSP 코덱의 정수 코딩 방법에 있어서,

   서로 다른 샘플수를 갖는 복수개의 프레임들에 대해 각각의 최대 샘플값을 검출하는 과정;

   상기 과정에서 검출된 각 프레임의 최대 샘플값들에 대해 가장 큰 프레임의 최대값을 기준으로 정규화하는 과정;

   상기 정규화된 값들중 최대 샘플값을 검출하는 과정;

   상기 과정에서 검출된 최대 샘플값을 바탕으로 각 프레임의 크기에 따라 배수를 결정하고, 상기 배수를 각 프레임의 샘플값에 곱하여 정수 코드를 생성하는 과정을 포함하는 정수 코딩 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 배수는

   로 결정되며, 여기서 2ⁿ은 가장 큰 프레임의 샘플수, 2ⁱ는 해당 프레임 샘플수이고, Bit_platform 는 유효 비트수이며, Bit_max는 전체프레임중 최대샘플값의 부호 및 정수부가 차지하는 비트수임을 특징으로 하는 정수 코딩 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 프레임의 샘플수에 따라 다른 배수를 취한 샘플값을 정수로 연산하는 역 프리에 변환하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정수 코딩 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 결정되는 배수는 역 양자화된 샘플값을 정수 코드로 생성할 때 적용되는 것임을 특징으로 하는 정수 코딩 방법.
5. 프레임 단위의 오디오 및/또는 비디오 데이터를 부/복호화하는 코덱장치에 있어서,

   VLC 코드 형태의 샘플들을 역양자화하여 실수값의 샘플들을 생성하는 역양자화부;

   상기 역양자화부에서 역양자화된 프레임 단위의 샘플들중 최대값과 유효비트를 바탕으로 프레임의 크기에 따라 배수를 결정하고, 그 배수를 상기 역양자화된 프레임 단위의 샘플들에 곱하여 정수 연산하는 정수 코딩부;

   상기 정수 코딩부에서 연산된 정수값들을 갖고 역 프리에 변환하는 역변환부를 포함하는 코덱장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 정수 코딩부는

   상기 역양자화부에서 역양자화된 샘플들중 최대값, 유효비트를 바탕으로 프레임 크기에 따른 배수를 결정하는 배수 결정부;

   상기 배수 결정부에서 결정된 배수를 상기 역양자화부에서 역양자화된 샘플들에 곱하여 정수 코드를 생성하는 정수 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코덱장치.