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KR101710113B1 - 위상 정보와 잔여 신호를 이용한 부호화／복호화 장치 및 방법 - Google Patents

위상 정보와 잔여 신호를 이용한 부호화／복호화 장치 및 방법 Download PDF

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KR101710113B1
KR101710113B1 KR1020100087613A KR20100087613A KR101710113B1 KR 101710113 B1 KR101710113 B1 KR 101710113B1 KR 1020100087613 A KR1020100087613 A KR 1020100087613A KR 20100087613 A KR20100087613 A KR 20100087613A KR 101710113 B1 KR101710113 B1 KR 101710113B1
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stereo
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김중회
오은미
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삼성전자주식회사
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Abstract

복수의 채널 신호를 부호화/복호화하는 시스템 및 방법이 개시된다. 위상 정보와 잔여 신호를 이용하여 복수의 채널 신호를 업믹싱함으로써 원래 신호에 가까운 음질로 복원할 수 있다.

Description

위상 정보와 잔여 신호를 이용한 부호화／복호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING/DECODING USING PHASE INFORMATION AND RESIDUAL SIGNAL}
본 발명의 실시예들은 복수의 채널 신호를 부호화/복호화하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위상 정보와 잔여 신호를 이용하여 복수의 채널 신호를 부호화/복호화하는 장치 및 방법과 관련한 것이다.
복수의 채널 신호를 코딩하는 방법으로 MPEG Surround 코딩이 있다. MPEG Surround는 입력된 스테레오 신호를 다운믹싱하여 모노 신호를 생성하고, 스테레오 신호의 파라미터를 추출한 후 모노 신호와 파라미터를 부호화할 수 있다. MPEG Surround 기술은 1-to-2(one-to-two)와 2-to-3(Two-to-Three)를 기본으로 복수의 채널 신호에 대해 다운믹스/업믹스 할 수 있다.
MPEG Surround의 경우, 복수의 채널 신호를 파라미터로 표현하여 코딩할 때, 파라미터로 인해 비트레이트를 증가시켜도 원래 신호를 복원하기 힘든 문제가 있다. 따라서, 복수의 채널 신호를 파라미터로 표현하더라도 원래 신호에 가깝게 복원할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치는 N개의 채널 신호에 대해 위상 정보와 관련된 공간 파라미터를 추출하여 부호화하는 파라미터 부호화부; 상기 공간 파라미터를 이용하여 상기 N개의 채널 신호를 M개의 채널 신호로 다운믹싱하는 다운믹싱부; 상기 공간 파라미터에 따라 추출된 잔여 신호를 부호화하는 잔여 신호 부호화부; 및 상기 다운믹싱된 M개의 채널 신호를 부호화하는 채널 신호 부호화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치는 부호화된 M개의 채널 신호를 복호화하는 채널 신호 복호화부; 부호화된 공간 파라미터를 복호화하는 파라미터 복호화부; 상기 공간 파라미터를 이용하여 위상 정보를 추정하는 위상 정보 추정부; 부호화된 잔여 신호를 복호화하는 잔여 신호 복호화부; 상기 위상 정보를 이용하여 상기 M개의 채널 신호에 대한 업믹싱 매트릭스를 계산하는 매트릭스 계산부; 및 상기 잔여 신호 및 업믹싱 매트릭스를 이용하여 상기 M개의 채널 신호를 N개의 채널 신호로 업믹싱하는 업믹싱부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치는 MPEG USAC(Unified Speech and Audio Coder)에서 부호화된 M개의 채널 신호를 동작하는 LPD(Linear Prediction Domain)에 기초한 ACELP(Algebraic Code Excited Linear Prediction), wLPT(weighted Linear Predictive Transform) 또는 FD(Frequency Domain)에 기초한 AAC(Advanced Audio Coding)중 어느 하나에 따라 복호화하는 채널 신호 복호화부; 부호화된 공간 파라미터를 복호화하는 파라미터 복호화부; 상기 공간 파라미터를 이용하여 위상 정보를 추정하는 위상 정보 추정부; 부호화된 잔여 신호를 복호화하는 잔여 신호 복호화부; 상기 위상 정보를 이용하여 상기 M개의 채널 신호에 대한 업믹싱 매트릭스를 계산하는 매트릭스 계산부; 및 상기 잔여 신호와 업믹싱 매트릭스를 이용하여 상기 M개의 채널 신호를 N개의 채널 신호로 업믹싱하는 업믹싱부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 부호화 방법은 N개의 채널 신호에 대해 위상 정보와 관련된 공간 파라미터를 추출하여 부호화하는 단계; 상기 공간 파라미터를 이용하여 상기 N개의 채널 신호를 M개의 채널 신호로 다운믹싱하는 단계; 상기 공간 파라미터에 따라 추출된 잔여 신호를 부호화하는 단계; 및 상기 다운믹싱된 M개의 채널 신호를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복호화 방법은 부호화된 M개의 채널 신호를 복호화하는 단계; 부호화된 공간 파라미터를 복호화하는 단계; 상기 공간 파라미터를 이용하여 위상 정보를 추정하는 단계; 부호화된 잔여 신호를 복호화하는 단계; 상기 위상 정보를 이용하여 상기 M개의 채널 신호에 대한 업믹싱 매트릭스를 계산하는 단계; 및 상기 잔여 신호 및 업믹싱 매트릭스를 이용하여 상기 M개의 채널 신호를 N개의 채널 신호로 업믹싱하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복호화 방법은 MPEG USAC(Unified Speech and Audio Coder)에서 부호화된 M개의 채널 신호를 동작하는 LPD(Linear Prediction Domain)에 기초한 ACELP(Algebraic Code Excited Linear Prediction), wLPT(weighted Linear Predictive Transform) 또는 FD(Frequency Domain)에 기초한 AAC(Advanced Audio Coding)중 어느 하나에 따라 복호화하는 단계; 부호화된 공간 파라미터를 복호화하는 단계; 상기 공간 파라미터를 이용하여 위상 정보를 추정하는 단계; 부호화된 잔여 신호를 복호화하는 단계; 상기 위상 정보를 이용하여 상기 M개의 채널 신호에 대한 업믹싱 매트릭스를 계산하는 단계; 및 상기 잔여 신호와 업믹싱 매트릭스를 이용하여 상기 M개의 채널 신호를 N개의 채널 신호로 업믹싱하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 위상 정보와 잔여 신호를 통해 다운믹스된 채널 신호를 업믹싱함으로써 원래 신호에 가깝게 복원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치 및 복호화 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치의 세부 구성을 도시한 블록 다어어그램이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치의 세부 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 업믹싱 매트릭스를 계산하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 순서를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치 및 복호화 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 부호화 장치(101)는 N개의 채널 신호를 다운믹싱한 M개의 채널 신호를 부호화할 수 있다. 이 때, N은 M보다 큰 값을 나타낸다. 예를 들어, 부호화 장치(101)는 2개의 채널 신호로 구성된 스테레오 신호를 입력받으면, 1개의 채널 신호로 구성된 모노 신호로 다운믹싱하여 부호화할 수 있다. N은 2이상의 값을 나타내고, M은 1 이상의 값을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치(101)는 N개의 채널 신호 간의 관계를 나타내는 공간 파라미터를 추출하여 부호화할 수 있다. 이 때, 공간 파라미터는 복호화 장치(102)에서 추정하는 위상 정보와 관련이 있다. 그리고, 부호화 장치(101)는 N개의 채널 신호를 공간 파라미터를 표현함으로써 발생하는 에러 신호인 잔여 신호를 추출하여 부호화할 수 있다. 그러면, 부호화 장치(101)는 다운믹싱된 M개의 채널 신호, 공간 파라미터 및 잔여 신호를 부호화한 후 비트스트림을 통해 복호화 장치(101)에 전송할 수 있다.
복호화 장치(102)는 비트스트림에 포함된 잔여 신호와 공간 파라미터를 복호화할 수 있다. 그리고, 복호화 장치(102)는 공간 파라미터를 통해 추정된 위상 정보를 이용하여 업믹싱 매트릭스를 계산할 수 있다. 이 후, 복호화 장치(102)는 계산된 업믹싱 매트릭스와 잔여 신호를 이용하여 M개의 채널 신호를 업믹싱하여 N개의 채널 신호를 복원할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치는 N개의 채널 신호 간의 관계를 나타내는 공간 파라미터를 통해 추정된 위상 정보와 잔여 신호를 이용함으로써, 원래 신호인 N개의 채널 신호에 가깝게 복원할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 장치의 세부 구성을 도시한 블록 다어어그램이다.
도 2를 참고하면, 부호화 장치(201)는 파라미터 부호화부(201), 다운믹싱부(203), 잔여 신호 부호화부(204) 및 채널 신호 부호화부(205)를 포함할 수 있다.
파라미터 부호화부(201)는 N개의 채널 신호에 대해 위상 정보와 관련된 공간 파라미터를 추출하여 부호화할 수 있다. 예를 들어, 파라미터 부호화부(201)는 2개의 채널 신호를 나타내는 스테레오 신호가 입력되면, 좌측 신호와 우측 신호 간의 관계를 나타내는 공간 파라미터를 추출하여 부호화할 수 있다.
일례로, 파라미터 부호화부(201)는 N개의 채널 신호를 QMF(Quadrature Mirror Filter) 분석과 Nyquist Filter Bank 분석을 통해 서브 샘플로 변환하여 공간 파라미터를 추출할 수 있다. 그러면, 파라미터 부호화부(201)는 추출된 공간 파라미터를 양자화한 후 무손실 부호화를 수행할 수 있다.
이 때, 공간 파라미터는 N개의 채널 신호의 에너지 레벨에 따른 강도 차를 나타내는 IID(Inter-channel Intensity Difference) 혹은 CLD(channel level differences), N개의 채널 신호의 파형의 유사성에 따른 상관도를 나타내는 ICC(Inter-channel Coherence 혹은 Inter-channel Correlation), N개의 채널 신호 사이의 위상 차를 나타내는 IPD(Inter-channel Phase Difference)를 포함할 수 있다. 이 때, 입력 신호가 2개의 채널 신호로 구성된 스테레오 신호인 경우, 공간 파라미터는 스테레오 신호에 포함된 2개의 채널 간의 관계를 나타낸다.
다운믹싱부(202)는 공간 파라미터를 이용하여 N개의 채널 신호를 M개의 채널 신호로 다운믹싱할 수 있다. 여기서, N은 M보다 큰 값이다. 예를 들어, 다운믹싱부(202)는 스테레오 신호(N=2)를 모노 신호(M=1)로 다운믹싱할 수 있다.
잔여 신호 부호화부(203)는 공간 파라미터에 따라 추출된 잔여 신호를 부호화할 수 있다. 잔여 신호는 N개의 채널 신호를 공간 파라미터를 표현함으로써 발생하는 에러 신호를 의미한다. 일례로, 잔여 신호는 MDCT 방식에 따라 MPEG AAC(Advanced Audio Coding)로 부호화될 수 있다.
채널 신호 부호화부(204)는 다운믹싱된 M개의 채널 신호를 부호화할 수 있다. 구체적으로, 채널 신호 부호화부(204)는 다운믹싱된 M개의 채널 신호를 Nyquist Filter Bank를 통해 QMF 도메인으로 변환한 후, SBR(Spectral Bandwidth Replication) 부호화를 수행할 수 있다. 그런 후, 채널 신호 부호화부(204)는 QMF synthesis를 통해 시간 도메인으로 변환한 후 코어 부호화될 수 있다. 이 때, 코어 부호화는 MPEG USAC(Unified Speech and Audio Coder)에서 동작하는 LPD(Linear Prediction Domain)에 기초한 ACELP(Algebraic Code Excited Linear Prediction), wLPT(weighted Linear Predictive Transform) 또는 FD(Frequency Domain)에 기초한 AAC(Advanced Audio Coding)중 어느 하나일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치의 세부 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3을 참고하면, 복호화 장치(301)는 채널 신호 복호화부(302), 파라미터 복호화부(303), 위상 정보 추정부(304), 잔여 신호 복호화부(305), 매트릭스 계산부(306) 및 업믹싱부(307)를 포함할 수 있다.
채널 신호 복호화부(302)는 부호화된 M개의 채널 신호를 복호화할 수 있다. 이 때, 채널 신호 복호화부(302)는 MPEG USAC(Unified Speech and Audio Coder)에서 동작하는 LPD(Linear Prediction Domain)에 기초한 ACELP(Algebraic Code Excited Linear Prediction), wLPT(weighted Linear Predictive Transform) 또는 FD(Frequency Domain)에 기초한 AAC(Advanced Audio Coding)중 어느 하나에 따라 비트스트림으로부터 부호화된 M개의 채널 신호를 복호화할 수 있다. 그리고, 채널 신호 복호화부(302)는 QMF analysis를 통해 복원된 M개의 채널 신호를 서브 밴드 신호로 변환한다. 이 후, 복원된 M개의 채널 신호는 서브 밴드 신호로 변환된 M개의 채널 신호에 대해 SBR 복호화를 수행할 수 있다. SBR 복호화가 수행된 M개의 채널 신호는 Nyquist filterbank anlysis가 적용될 수 있다.
파라미터 복호화부(303)는 비트스트림으로부터 부호화된 공간 파라미터를 복호화할 수 있다. 이 때, 공간 파라미터는 N개의 채널 신호의 에너지 레벨에 따른 강도 차를 나타내는 IID(Inter-channel Intensity Difference) 혹은 CLD(channel level differences), N개의 채널 신호의 파형의 유사성에 따른 상관도를 나타내는 ICC(Inter-channel Coherence 혹은 Inter-channel Correlation), N개의 채널 신호 사이의 위상 차를 나타내는 IPD(Inter-channel Phase Difference)를 포함할 수 있다.
위상 정보 추정부(304)는 공간 파라미터를 이용하여 위상 정보를 추정할 수 있다. 일례로, 위상 정보 추정부(304)는 공간 파라미터를 이용하여 N개의 채널 신호 간의 위상 차가 M개의 채널 신호를 기준으로 분포하는 정도를 나타내는 파라미터(OPD: Overall Phase Diference)를 추정할 수 있다.
잔여 신호 복호화부(305)는 부호화된 잔여 신호를 복호화할 수 있다. 이 때, 잔여 신호 복호화부(305)는 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform)를 이용하여 비트스트림으로부터 잔여 신호를 복호화할 수 있다. 그런 후, 잔여 신호 복호화부(305)는 복호화된 잔여 신호를 QMF 도메인으로 변환할 수 있다. 만약, 비트스트림에 잔여 신호가 포함되지 않은 경우, 잔여 신호 복호화부(305)는 디코릴레이터(decorrelator)를 이용하여 별도의 신호를 생성할 수 있다.
매트릭스 계산부(306)는 위상 정보를 이용하여 M개의 채널 신호에 대한 업믹싱 매트릭스를 계산할 수 있다.
업믹싱부(307)는 잔여 신호와 업믹싱 매트릭스를 이용하여 M개의 채널 신호를 N개의 채널 신호로 업믹싱할 수 있다. 만약, 잔여 신호가 복호화되지 않은 경우, 업믹싱부(307)는 디코릴레이터(decorrelator)를 통해 생성된 별도의 신호를 이용하여 업믹싱할 수 있다. 업믹싱된 N개의 채널 신호는 Nyquist FilterBank Analysis와 QMF Synthesis를 통해 최종적으로 복원될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 업믹싱 매트릭스를 계산하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4에서, 복호화 장치(301)의 입력 신호는 다운믹스된 모노 신호이고, 출력 신호는 스테레오 신호라고 가정한다. 도 4를 참고하면, 복호화 장치(301)의 매트릭스 계산부(306)는 공간 파라미터로부터 추정된 위상 정보를 이용하여 모노 신호를 좌측 신호와 우측 신호로 구성된 스테레오 신호로 업믹싱하기 위한 업믹싱 매트릭스를 계산할 수 있다. 여기서, 모노 신호는 1개의 채널 신호를 의미하고, 스테레오 신호는 2개의 채널 신호를 의미한다. 그리고, 공간 파라미터는 IPD와 CLD를 통해 추정된 OPD를 의미한다.
스테레오 신호에 대해 IPD는 하기 수학식 1에 따라 결정된다.
Figure 112010058200897-pat00001
여기서, LㆍR은 좌채널 신호와 우채널 신호의 내적(dot product),, IPD는 좌채널 신호와 우채널 신호가 이루는 각도, *는 복소 공액(complex conjugate)을 각각 의미한다.
스테레오 신호에 대해 OPD는 하기 수학식 2에 따라 결정된다.
Figure 112010058200897-pat00002
여기서, LㆍM은 좌채널 신호와 모노 신호의 내적, OPD는 좌채널 신호와 모노 신호가 이루는 각도, *는 복소 공액(complex conjugate)을 각각 의미한다.
이 때, OPD는 하기 수학식 3에 따라 표현될 수 있다.
Figure 112010058200897-pat00003
with
Figure 112010058200897-pat00004
매트릭스 계산부(306)는 수학식 3을 통해 계산된 위상 정보인 OPD를 이용하여 하기 수학식 4의 업믹싱 매트릭스를 계산할 수 있다.
Figure 112010058200897-pat00005
그러면, 업믹싱부(307)는 잔여 신호와 다운믹스된 모노 신호에 수학식 4의 업믹싱 매트릭스를 적용하여 업믹싱한 후, 위상 합성을 수행할 수 있다.
또한, 매트릭스 계산부(306)는 수학식 3을 통해 계산된 위상 정보인 OPD를 이용하여 하기 수학식 5의 업믹싱 매트릭스를 계산할 수 있다. 여기서, resBand는 잔여 신호의 부호화가 수행될 band를 의미한다.
Figure 112010058200897-pat00006
업믹싱부(307)는 잔여 신호와 다운믹스된 모노 신호에 수학식 5의 업믹싱 매트릭스를 적용하여 업믹싱할 수 있다. 이 때, 위상 합성은 다운믹스된 모노 신호에만 적용되고, 잔여 신호를 이용하여 최종적인 스테레오 신호가 생성된다.
수학식 4와 수학식 5에서
Figure 112010058200897-pat00007
과
Figure 112010058200897-pat00008
는 하기 수학식 6에 따라 결정된다.
Figure 112010058200897-pat00009
Figure 112010058200897-pat00010
그리고,
Figure 112010058200897-pat00011
는 하기 수학식 7에 따라 결정된다.
Figure 112010058200897-pat00012
,with
Figure 112010058200897-pat00013
.
for
Figure 112010058200897-pat00014
.
또한,
Figure 112010058200897-pat00015
이 때, 업믹싱부(307)는 하기 수학식 8에 따라 잔여 신호와 다운믹싱된 모노 신호에 수학식 4 또는 수학식 5의 업믹싱 매트릭스를 적용하여 업믹싱할 수 있다. 업믹싱을 통해 스테레오 신호가 생성된다.
Figure 112010058200897-pat00016
여기서, x는 QMF(Quadrature Mirror Filter) 도메인의 다운믹스된 모노 신호이며 q는 스테레오 신호의 잔여 신호이다. 만약, 잔여 신호가 없다면, 디코릴레이터(decorrelator)를 통해 생성된 별도의 신호가 사용될 수 있다.
도 4에 도시된 업믹싱 매트릭스는 MPEG Surround의 OTT(one-to-two) 모듈에 적용되는 것으로 다채널로 확장이 용이하다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부호화 과정을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 부호화 과정은 도 2에 도시된 부호화 장치에 의해 수행될 수 있다. 그리고, 도 5는 입력 신호로 2개의 채널 신호로 구성된 스테레오 신호인 경우를 나타낸다.
부호화 장치(201)는 입력된 스테레오 신호에 대해 QMF 분석을 수행하고(S501), Nyquist FilterBank 분석을 수행하여(S502) 서브 샘플로 변환할 수 있다. 그런 후, 부호화 장치(201)는 서브 샘플로 변환된 스테레오 신호에 대해 공간 파라미터를 추출할 수 있다(S503). 부호화 장치(201)는 추출된 공간 파라미터를 양자화 및 무손실 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다.
그리고, 부호화 장치(201)는 공간 파라미터를 이용하여 스테레오 신호를 모노 신호로 다운믹싱할 수 있다(S508). 이 후, 부호화 장치(201)는 다운믹싱된 모노 신호를 Nyquist FilterBank synthesis를 통해 QMF 도메인으로 변환할 수 있다(S509).
한편, 부호화 장치(201)는 스테레오 신호를 공간 파라미터로 표현함으로써 발생하는 에러 신호인 잔여 신호(residual signal)을 추출할 수 있다(S504). 부호화 장치는 추출된 잔여 신호에 MDCT을 수행하고(S505), 부호화하여(S506) 비트스트림을 생성할 수 있다. 이 때, 부호화 장치는 MDCT 도메인에서 MPEG AAC를 이용하여 잔여 신호를 부호화할 수 있다.
단계(S501)에서 단계(S508)의 과정이 MPEG Surround 부호화부에서 수행된다. 이 때, MPEG Surround 부호화부는 도 2의 파라미터 부호화부(202), 다운믹싱부(203) 및 잔여 신호 부호화부(204)를 포함할 수 있다.
부호화 장치는 QMF 도메인으로 변환된 모노 신호에 SBR 부호화를 수행할 수 있다(S510). 그런 후, 부호화 장치는 QMF synthesis를 통해 시간 도메인으로 변환한 후(S511), USAC 코어 부호화를 수행하여(S512) 모노 신호의 비트스트림을 생성할 수 있다. 단계(S510)의 과정이 SBR 부호화부에서 수행되고, 단계(S512)의 과정이 USAC 코어 부호화부에서 수행된다. 이 때, USAC 코어 부호화부는 도 2의 채널 신호 부호화부(205)를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 과정을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 부호화 과정은 도 3에 도시된 복호화 장치에 의해 수행될 수 있다. 복호화 장치는 USAC 코어 복호화를 통해 비트스트림로부터 모노 신호를 복호화할 수 있다(S601). 이 때, 복호화 장치는 ACELP, weighted Linear Predictive Transform 및 AAC 중 어느 하나의 방식을 통해 모노 신호를 복호화할 수 있다.
그리고, 복호화 장치는 QMF anlysis를 통해 시간 도메인의 모노 신호를 서브 밴드 신호로 변환할 수 있다(S602). 이 후, 복호화 장치는 서브 밴드 신호로 변환된 모노 신호에 대해 SBR 복호화를 수행할 수 있다(S603). 단계(S601)의 과정이 USAC 코어 복호화부에서 수행되고, 단계(S603)의 과정이 SBR 복호화부에서 수행된다. 이 때, USAC 복호화부는 도 3의 채널 신호 복호화부(302)를 포함할 수 있다.
복호화 장치는 SBR 복호화가 수행된 모노 신호에 Nyquist FilterBank Analysis를 적용할 수 있다(S604). 그리고, 복호화 장치는 비트스트림으로부터 공간 파라미터를 복호화한 후(S605), 위상 정보인 OPD를 추정할 수 있다(S606). 그러면, 복호화 장치는 추정된 OPD를 이용하여 업믹싱 매트릭스를 계산할 수 있다(S607).
한편, 복호화 장치는 비트스트림으로부터 잔여 신호를 복호화할 수 있다(S609). 그리고, 복호화 장치는 MDCT 도메인의 잔여 신호를 QMF 도메인으로 변환할 수 있다(S610). 그러면, 복호화 장치는 모노 신호와 잔여 신호에 업믹싱 매트릭스를 적용하여 업믹싱할 수 있다(S611). 만약, 비트스트림에 잔여 신호가 포함되지 않았다면, 복호화 장치는 디코릴레이터를 통해 특정 신호를 생성하고(S608), 모노 신호와 특정 신호에 업믹싱 매트릭스를 적용하여 업믹싱할 수 있다. 이 후, 복호화 장치는 Nyquist FilterBank Analysis와 QMF Synthesis를 수행하여(S612), 시간 도메인의 스테레오 신호를 복원할 수 있다.
단계(S604) 내지 단계(S612)는 MPEG Surround 복호화부에서 수행될 수 있으며, MPEG Surround 복호화부는 도 3의 파라미터 복호화부(303), 위상 정보 추정부(304), 잔여 신호 복호화부(305), 매트릭스 계산부(306) 및 업믹싱부(307)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 순서를 나타낸 도면이다.
특히, 도 7은 복호화가 진행될 때, 이를 시그널링하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다음 syntax에 따라 복호화를 위한 기본 정보가 헤더로 표현되어 비트스트림에 포함될 수 있다.
Figure 112010058200897-pat00017
이 때, bsStereoSbr와 bsPseudoLr는 잔여 신호를 코딩하기 위해 필요한 구성요소로, 다음과 같이 정의될 수 있다.
bsStereoSbr: 이 플래그는 MPEG 서라운드 복호화(MPEG Surround decoding)와 결합된 스테레오 SBR(stereo SBR) 복호화의 이용을 시그널링한다.
bsStereoSbr는 아래 표 1과 같이 정의된다. bsStereoSbr로 인해 도 7과 같은 복호화 순서가 결정된다.
Figure 112010058200897-pat00018
bsStereoSbr 정보는 MPEG Surround 모듈과 조합할 수 있는 SBR (Spectral Band Replication) 모듈의 위치와 채널수를 나타낸다. Mono SBR이 적용되면, 다운믹스 신호가 입력되어 SBR 복호화가 수행된 후 MPEG Surround 스테레오 복호화가 수행된다. 그리고, Stereo SBR이 적용되면, MPEG Surround 스테레오 복호화가 수행된 후 SBR 복호화가 수행되어 최종적인 스테레오 신호가 복원된다.
bsPseudoLr: 이 플래그는 MPEG 서라운드 처리(MPEG Surround processing) 이전에 인버스 미드/사이드 로테이션(inverse mid/side rotation)이 코어 신호(core signal)에 적용되어야 하는지를 시그널링한다.
bsPseudoLr는 아래 표 2와 같이 정의된다.
Figure 112010058200897-pat00019
channelConfiguration는 USAC core coder의 채널수를 나타내는 것으로 Syntax of USACSpecificConfig()에 따르면 USAC core coder가 스테레오 신호인 2개의 채널 신호로 부호화된 경우, SBR configuration에 대해 signaling한다. 하지만 MPEG Surround를 채용하고 있는 USAC 기술은 5-2-5 및 7-2-7 트리 구조를 지원하여 이때 channelConfiguration는 2로 전송된다. 이때 5.1 채널 신호로 업믹스하기 위해 bsStereoSbr로 해당 SBR configuration를 정의할 수 없다. 기본적으로 5-2-5, 7-2-7 구조에서 SBR이 적용된 경우, 다운믹스된 신호에 먼저 SBR을 적용하고 최종 복수의 채널 신호로 업믹스될 수 있다.
이러한 이유로, Syntax of USACSpecificConfig()는 다음과 같이 수정될 수 있다.
Figure 112010058200897-pat00020
Modified Syntax of USACSpecificConfig()에서는 SpatialSpecificConfig()를 먼저 해석하고 이후에 취득된 bsTreeConfig에 따라 bsStereoSbr과 bsPseudoLr가 전송된다. 이러한 과정으로 인해, 기존의 5-2-5 및 7-2-7와의 호환성 문제가 해결된다. bsTreeConfig가 0x07인 경우, 2-1-2를 의미하며 이는 스테레오 신호를 생성하는 것을 나타낸다.
또한 잔여 신호의 부호화는 높은 비트율에 적용되므로 MPEG Surround의 bitrate mode를 나타내는 bs212Mode에 의해 선택적으로 복호화될 수 있다. 또한 bsResidualCoding 정보를 이용하여 잔여 신호가 선택적으로 복호화될 수 있다.
Figure 112010058200897-pat00021
bs212Mode indicates operation mode of SpatialFrame() according to:
bsStereoSbr는 아래 표 3과 같이 정의된다.
Figure 112010058200897-pat00022
다른 구현 예로는 상기 조건은 bsTreeConfig 혹은 bs212Mode 혹은 bsResidualCoding을 적용하여 판단할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
101: 부호화 장치
102: 복호화 장치

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 비트스트림으로부터 모노 신호를 복호화하는 채널 신호 복호화부;
    상기 모노 신호로부터 스테레오 신호를 복원하는 MPEG 서라운드 복호화부; 및
    상기 모노 신호 또는 상기 스테레오 신호에 기초하여 SBR (Spectral Bandwidth Replication) 복호화를 수행하는 SBR 복호화부
    를 포함하고,
    상기 비트스트림은, MPEG 서라운드 복호화와 결합된 스테레오 SBR 복호화의 이용을 시그널링하는 플래그를 포함하고,
    상기 플래그의 값에 따라, 상기 모노 신호에 기초하여 상기 SBR 복호화가 수행된 경우, 상기 MPEG 서라운드 복호화는 상기 SBR 복호화가 수행된 모노 신호에 기초하여 수행되며,
    상기 플래그의 값에 따라, 상기 스테레오 신호에 기초하여 상기 SBR 복호화가 수행되는 경우, 상기 MPEG 서라운드 복호화는 상기 SBR 복호화가 수행되기 전의 모노 신호에 기초하여 수행되는, 복호화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 MPEG 서라운드 복호화부는,
    상기 비트스트림으로부터 공간 파라미터를 복호화하는 파라미터 복호화부;
    상기 공간 파라미터를 이용하여 위상 정보를 추정하는 위상 정보 추정부;
    상기 위상 정보를 이용하여 상기 모노 신호에 대한 업믹스 매트릭스를 계산하는 매트릭스 계산부; 및
    상기 업믹스 매트릭스를 이용하여 상기 모노 신호를 상기 스테레오 신호로 업믹스하는 업 믹싱부
    를 포함하는 복호화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공간 파라미터는,
    스테레오 신호의 에너지 레벨에 따른 강도 차를 나타내는 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences) 및 스테레오 신호 사이의 위상 차를 나타내는 위상차 파라미터(IPD: Inter-channel Phase Difference) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 위상 정보 추정부는,
    상기 공간 파라미터를 이용하여 상기 스테레오 신호 간의 위상 차가 모노 신호를 기준으로 분포하는 정도를 나타내는 파라미터(OPD: Overall Phase Diference)를 추정하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 비트스트림으로부터 모노 신호를 복호화하는 단계;
    상기 모노 신호로부터 스테레오 신호를 복원하는 단계; 및
    상기 모노 신호 또는 상기 스테레오 신호에 기초하여 SBR(Spectral Bandwidth Replication) 복호화를 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 비트스트림은, MPEG 서라운드 복호화와 결합된 스테레오 SBR 복호화의 이용을 시그널링하는 플래그를 포함하고,
    상기 플래그의 값에 따라, 상기 모노 신호에 기초하여 상기 SBR 복호화가 수행된 경우, 상기 MPEG 서라운드 복호화는 상기 SBR 복호화가 수행된 모노 신호에 기초하여 수행되며,
    상기 플래그의 값에 따라, 상기 스테레오 신호에 기초하여 상기 SBR 복호화가 수행되는 경우, 상기 MPEG 서라운드 복호화는 상기 SBR 복호화가 수행되기 전의 모노 신호에 기초하여 수행되는, 복호화 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스테레오 신호를 복원하는 단계는,
    상기 비트스트림으로부터 공간 파라미터를 복호화하는 단계;
    상기 공간 파라미터를 이용하여 위상 정보를 추정하는 단계;
    상기 위상 정보를 이용하여 상기 모노 신호에 대한 업믹스 매트릭스를 계산하는 단계; 및
    상기 업믹스 매트릭스를 이용하여 상기 모노 신호를 스테레오 신호로 업믹스하는 단계
    를 포함하는 복호화 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공간 파라미터는,
    스테레오 신호의 에너지 레벨에 따른 강도 차를 나타내는 에너지 차 파라미터(CLD: Channel Level Differences) 및 스테레오 신호 사이의 위상 차를 나타내는 위상차 파라미터(IPD: Inter-channel Phase Difference) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 위상 정보를 추정하는 단계는,
    상기 공간 파라미터를 이용하여 상기 스테레오 신호 간의 위상 차가 모노 신호를 기준으로 분포하는 정도를 나타내는 파라미터(OPD: Overall Phase Diference)를 추정하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  12. 삭제
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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