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KR101183862B1 - 스테레오 신호를 처리하기 위한 방법 및 디바이스, 인코더 장치, 디코더 장치 및 오디오 시스템 - Google Patents

스테레오 신호를 처리하기 위한 방법 및 디바이스, 인코더 장치, 디코더 장치 및 오디오 시스템 Download PDF

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KR101183862B1
KR101183862B1 KR1020067020272A KR20067020272A KR101183862B1 KR 101183862 B1 KR101183862 B1 KR 101183862B1 KR 1020067020272 A KR1020067020272 A KR 1020067020272A KR 20067020272 A KR20067020272 A KR 20067020272A KR 101183862 B1 KR101183862 B1 KR 101183862B1
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KR
South Korea
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signal
processing
signals
parameter
encoder
Prior art date
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Application number
KR1020067020272A
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KR20070001205A (ko
Inventor
마시엘 더블유. 반 룬
제라르드 에이치. 호토
디르크 제이. 브리바르트
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Publication date
Application filed by 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Publication of KR20070001205A publication Critical patent/KR20070001205A/ko
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Abstract

스테레오 신호를 처리하는 방법으로서: 스테레오 신호(Lo,Ro)와 공간 파라미터(w1,wr)로 N-채널 오디오 신호를 인코딩하는 단계, 처리된 스테레오 신호(low,Row)를 생성하기 위해 공간 파라미터를 사용하여 스테레오 신호를 처리하는 단계를 포함한다. 상기 처리된 스테레오 신호의 행렬은 스테레오 신호의 행렬로서 설명될 수 있으며, 이는 필터 행렬(H)로 곱해지며, 그 요소는 공간 파라미터(wl,wr) 및 상수(a)로 연산되는 필터 함수(H1,H2,H3,H4)이다. 필터 함수는 시간 불변이며 행렬이 역행렬화될 수 있도록 선택된다.

Description

스테레오 신호를 처리하기 위한 방법 및 디바이스, 인코더 장치, 디코더 장치 및 오디오 시스템{METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING A STEREO SIGNAL, ENCODER APPARATUS, DECODER APPARATUS AND AUDIO SYSTEM}
본 발명은, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법 및 디바이스에 관한 것이며, 인코더는 N-채널 오디오 신호를 왼쪽 및 오른쪽 신호와 공간 파라미터로 인코딩한다. 본 발명은 또한 이러한 인코더와 이러한 디바이스를 포함하는 인코더 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 이러한 방법과 이러한 디바이스에 의해 얻어진 스테레오 신호를 처리하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 스테레오 신호를 처리하기 위한 이러한 디바이스를 포함하는 디코더 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이러한 인코더 장치 및 이러한 디코더 장치를 포함하는 오디오 시스템에 관한 것이다.
오랜 시간동안, 예를 들어 가정 환경에서 음악의 스테레오 재생은 널리 행해져 왔다. 1970년대에는, 일부 실험이 가정용 음악 장비의 4-채널 재생에 대해 행해졌다.
극장과 같은, 더 큰 홀에서, 음향의 복수-채널 재생은 오랜 시간동안 제공되 었다. Dolby Digital® 및 다른 시스템은 대형 홀에서 실감나고 인상적인 음향 재생을 제공하기 위해 개발되었다.
이러한 복수-채널 시스템은 홈 시어터에 도입되어 왔으며 높은 관심을 얻고 있다. 따라서, 소위 5.1 시스템이라고 하는, 5개의 완전-범위 채널 및 하나의 부분-범위 채널 또는 저-주파수 효과(LFE) 채널을 구비하는 시스템은 오늘날 시중에서 일반적이다. 2.1, 4.1, 7.1 및 심지어 8.1과 같은 다른 시스템은 또한 존재한다.
SACD 및 DVD의 도입으로, 복수-채널 오디오 재생은 더 많은 관심을 얻고 있다. 많은 소비자들은 이미 그들의 가정에서 복수-채널 재생의 가능성을 가지고 있으며 복수-채널 소스 소재는 인기를 얻고 있다.
복수-채널 소재의 인기의 증가로 인해, 복수-채널 소재의 효율적인 코딩은 더욱 중요해지고 있으며, 또한 MPEG와 같은 표준화 기구는 이를 인식하고 있다.
이전에 알려진 인코더들은 종종 복수-채널 오디오를 인코딩하기 위해 효율적인 방법을 응용하지 않았다. 입력 채널들은 기본적으로 개별 인코딩될 수 있으며(가능하게는 매트릭스한 후), 따라서 더 큰 수의 채널로 인해 높은 비트율을 필요로 한다.
그러나, 복수-채널 오디오 인코더는 2-채널 재생 시스템과 호환가능한 2-채널 다운-믹스를 생성할 수 있는 한편, 여전히 디코더 측에서 높은 품질의 복수-채널 재구성을 가능하게 한다. 높은-품질의 재구성은 스테레오-복수-채널 업믹스 프로세스를 제어하는 전송된 파라미터(P)에 의해 제어된다. 이들 파라미터들은, 특 히, 2-채널 다운 믹스에 제공된 전면 신호에 대한(versus) 서라운드 신호의 비율을 설명하는 정보를 포함한다. 이러한 접근 방식을 사용하여, 디코더는 업믹스 프로세스에서 전면 신호에 대한 서라운드 신호의 양을 제어할 수 있다. 다시 말해, 파라미터들은 원래 복수-채널 신호에 제공되었지만, 다운-믹스 프로세스로 인해 스테레오 믹스에서 손실된, 공간 음향 필드의 중요한 속성을 설명한다.
본 발명은 지각 품질 또는 공간 속성과 같은, 다운믹스를 강화하기 위해 2-채널 다운-믹스에 대한, 파라미터-종속적, 바람직하게 역실행가능한, 사후-처리를 적용하기 위한 이러한 파라미터화된 공간 정보의 사용 가능성에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 복수-채널 인코더에서 결정된 것과 같은 파라미터에 근거하여, 인코딩 이후에 가능한 다운-믹스의 사후-처리를 행하고 여전히 사후-처리의 영향이 없이 복수-채널 디코딩의 가능성을 유지하는 것이다.
이 목적은 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하기 위한 방법 및 디바이스에 의해 달성되며, 이 인코더는 N-채널(N>2) 신호를 왼쪽 및 오른쪽 신호 그리고 공간 파라미터로 인코딩한다. 상기 방법은 처리된 신호를 제공하기 위해 상기 왼쪽 및 오른쪽 채널 신호의 처리 단계를 포함한다. 상기 처리 단계는 상기 공간 파라미터에 따라서 제어된다. 일반적인 생각은 특정 사후-처리 알고리즘을 제어하기 위해 N-채널-스테레오 코더로부터 얻어진 공간 파라미터를 사용하는 것이다. 이렇게 하여, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호는 예를 들어 공간 효과를 강화하기 위해 처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 처리 단계는 각 입력 채널에 대해, 즉 왼쪽 및 오른쪽 신호에 대해 제 1 파라미터에 의해 제어되며, 이러한 제 1 파라미터는 공간 파라미터에 따른다. 제 1 파라미터는 시간 및/또는 주파수의 함수일 수 있다. 따라서, 시스템은 사후-처리 실제량이 공간 파라미터에 따르는 사후-처리의 가변량을 가질 수 있다. 사후-처리는 다른 주파수 대역에서 개별적으로 행해질 수 있다. 인코더는 주파수 대역의 세트에 대한 공간 이미지를 설명하는 독립 공간 파라미터를 전송한다. 이러한 경우, 제 1 파라미터는 주파수-종속적일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 사후-처리는 상기 처리된 채널 신호를 얻기 위해 제 1, 제 2 및 제 3 신호를 추가하는 단계를 포함한다. 제 1 신호는 제 1 전송 함수로 변형된 제 1 입력 신호, 즉 왼쪽 또는 오른쪽 신호를 포함하며, 제 2 신호는 제 2 전송 함수로 변형된 제 1 입력 신호를 포함하며, 제 3 신호는 제 3 전송 함수로 변형된, 제 2 입력 신호, 즉 오른쪽 또는 왼쪽 신호를 포함한다. 제 2 전송 함수는 상기 제 1 파라미터 및 제 1 필터 함수를 포함할 수 있다. 제 1 전송 함수는 제 2 파라미터를 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 파라미터와 상기 제 2 파라미터의 합계는 1이 될 수 있다. 제 3 전송 함수는 제 2 입력 신호와 제 2 필터 함수의 상기 제 1 파라미터를 포함할 수 있다.
필터 함수는 시간-불변일 수 있다.
특정한 일 실시예에서, 신호는 수학식 1로 설명될 수 있다.
Figure 112010019844955-pct00001
여기서 a는 상수이다.
이러한 표시를 사용하여, 필터 함수(H1,H2,H3 및 H4)의 필터링 효과는 파라미터(wl 및 wr)를 변경함으로써 변경가능하다. 이들 파라미터가 0인 값이면, 사후-처리된 신호(L0w,R0w)는 스테레오 입력 신호 쌍(L0,R0)과 필수적으로 같다. 반면, 파라미터가 +1이면, 사후-처리된 스테레오 쌍(L0w,R0w)은 필터 함수(H1,H2,H3 및 H4)에 의해 완전히 처리된다. 본 발명은 필터링의 실제량, 즉, 공간 파라미터(P)에 의한 파라미터(wl 및 wr)의 값을 제어할 수 있게 한다.
일 실시예에 따라, 필터 함수와 파라미터들은 전송 함수 행렬이 역행렬화될 수 있도록 선택된다. 이는 원래 스테레오 신호의 재구성을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 양상에서, 이는 전술한 방법에 따른 스테레오 신호를 처리하는 디바이스 및 이러한 디바이스를 포함하는 인코더 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에서, 전술한 방법에 따른 처리를 역전시키는 방법 및 디바이스, 이러한 역전 디바이스를 포함하는 디코더 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 이러한 인코더 장치 및 이러한 디코더 장치를 포함하는 오디오 시스템이 제공된다.
본 발명의 추가적 목적, 특징 및 이점은 실시예를 참조하고 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이하의 자세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 사후-처리 및 역 사후-처리를 포함하는 인코더/디코더 오디오 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 복수-채널 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 사후-처리하기 위한 디바이스의 일 실시예의 상세한 블록도.
도 3은 복수-채널 디코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 사후-처리하기 위한 디바이스의 다른 실시예의 블록도.
도 4는 왼쪽 및 오른쪽 신호를 포함하는 스테레오 신호를 역 사후-처리하기 위한 일 실시예의 블록도.
도 1은 본 발명이 사용될 것으로 의도되는 인코더/디코더 시스템의 블록도이다. 오디오 시스템(1)에서 N-채널 오디오 신호는 인코더(2)에 공급되며, N은 2보다 큰 정수이다. 인코더(2)는 N-채널 오디오 신호를 신호(L0 및 R0)와 파라미터 디코더 정보(P)로 변환하며, 이를 통해 디코더는 정보를 디코딩할 수 있으며 디코더로부터 출력될 원래 N-채널 신호를 평가할 수 있다. 공간 파라미터 세트(P)는 시간 및/또는 주파수 의존적인 것이 바람직하다. N-채널 신호는 5.1 시스템에 대한 신호일 수 있으며, 중앙 채널, 2개의 전면 채널, 2개의 서라운드 채널 및 LFE 채널을 포함한다.
인코딩된 스테레오 신호 쌍(L0 및 R0)과 디코더 공간 정보(P)는 도 1에 원(4)으로 표시된, CD, DVD, VHS Hi-Fi, 브로드캐스트, 레이저 디스크, DBS, 디지털 케이블, 인터넷 또는 다른 전송 또는 분포 시스템과 같은, 적절한 수단을 통해 사용자에게 전송된다. 왼쪽과 오른쪽 신호가 전송되었으므로, 시스템은 단지 스테레오 신호를 재생할 수 있는 수많은 수신 장비와 호환가능하다. 수신 장비가 디코더를 포함하는 경우, 디코더는 N-채널 신호를 디코딩할 수 있으며, 디코더 공간 정보 신호 또는 공간 파라미터(P)뿐만 아니라 스테레오 신호 쌍(L0 및 R0) 내의 정보에 기초하여, 그 추정치를 제공한다.
그러나, 감소된 수의 재생 신호로 인해, 스테레오 신호는 특정 상황에 대해 요구될 수 있는 N-채널 신호 또는 다른 속성에 비해 공간 정보가 부족하다. 따라서, 수신기로의 전송/배분 이전에 스테레오 신호를 처리하는 사후-프로세서(5)가 제공된다. 사후-처리는 베이스 또는 반향(reverberation)의 위치-종속적 "추가"이거나 음성의 위치-종속적 제거(중앙 채널 내의 음성을 가진 가라오케)일 수 있다.
사후-처리의 다른 예들은 스테레오-기반-확장이며, 이는 전방/후방과 같은 오리지널 서라운드 믹스(original surround mix)의 작곡의 지식을 이용함으로써 수행될 수 있으며, 이는 개별 입력 신호의 기여도는 디코더 정보 신호(P)로부터 알려져 있기 때문이다. 원칙상, 스테레오 확장은 이미 인코더에 응용될 수 있지만, 이는 일반적으로 역실행되지 않는데, 이는 N개 대신에, 오직 2개의 신호들만이 디코더 내에서 이용가능하며, 역실행은 일반적으로 불가능하다. 하지만, 스테레오 확장 이외에, 개별 복수-채널 기여에 관한 또 다른 사후-처리 기술은 가능하다.
본 발명에 따른, 사후-처리된 신호는 도 1의 원(6)에 의해 지시된 것과 같이 수신기로 전송된다. 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하기 위한 발명의 디바이스는 사후-프로세서(5)를 포함한다. 본 발명에 따른 인코더 장치는 인코더(2)와 사후-프로세서(5)를 포함한다.
수신된 신호는, 예를 들어 수신기가 복수-채널 디코더를 포함하지 않는 경우, 직접 사용될 수 있다. 이는 인터넷을 통한 신호(6)를 수신하는 컴퓨터 또는 오직 2개의 고성 스피커를 구비하는 수신기의 경우가 될 수 있다. 이러한 수신된 신호는 높은 품질의 신호로 지각되는데, 이는 인코더 및 사후-프로세서에 의해 처리에서 결정된 것처럼 공간 효과 또는 다른 특성을 개선해 왔기 때문이다.
신호가 종래의 N-채널 디코더(3)로 디코딩하는데 사용되어야 하는 경우, 디코더 정보 또는 공간 파라미터(P)와 함께, 추정된 N-채널 신호를 생성하는 원래 스테레오 신호 쌍(L0 및 R0)을 재구성하기 위해, 우선 역 사후-프로세서(7)에 의해 역 사후-처리되어야 한다. 본 발명에 따라, 이러한 재구성은 복수-채널 믹스가 가능하며, 이러한 재구성은 사후-처리에 의해 거의 영향받지 않는다. 또한 디코더 내의 사후-처리는, 복수-채널 신호를 우선 결정해야 하는 필요성이 없이, 사용자-선택가능한 특성으로서 스테레오 재생에 대해 가능하다. 왼쪽 및 오른쪽 신호를 포함하는 스테레오 신호를 처리하는 발명의 디바이스는 역 사후-프로세서(7)를 포함한다. 본 발명에 따른 디코더 장치는 디코더(3)와 역 사후-프로세서(7)를 포함한다.
사후-처리를 하지 않으면, 다운-믹스는 표준 ITU 다운-믹스와 비교가능하다. 그러나, 발명의 방법은 다운-믹스를 상당히 개선할 수 있다.
발명의 방법은 인코더 내의 결정된 공간 파라미터(P)의 도움으로 복수-채널 믹스에서 원래 채널의 다운-믹스 내에 기여도를 결정할 수 있다. 이렇게 하여, 사후-처리는 예를 들어, 후방 채널의 스테레오-기반-확장과 같은, 복수-채널 믹스의 특정 채널에 응용될 수 있는 반면, 다른 채널들은 영향을 받지 않는다. 사후-처리는 역실행되지 않는 경우, 최종 복수-채널 구성에 영향을 미치지 않는다. 이는 또한 복수-채널 믹스를 우선 재구성할 필요없이 개선된 스테레오 재생에 대해 응용될 수 없다.
본 방법은 원래 복수-채널 믹스의 지식, 즉 결정된 공간 파라미터(P)를 사용한다는 점에서 기존 사후-처리 기술과 다르다.
인코더(2)는 다음과 같은 방법으로 작동한다:
z1[n], z2[n],...zN[n]이 N개의 채널들의 이산 시간-도메인 파형을 설명하는, 인코더(2)에 대한 입력 신호로서 N-채널 오디오 신호를 가정하자. 이들 N개의 신호들은 공통 세그멘트화를 사용하여, 바람직하게 중복 분석 윈도우를 사용하여 세그멘드화된다. 이후, 각 세그멘트는 복합 변환(예, FFT)을 사용하여 주파수 도메인으로 변환된다. 그러나, 복합 필터-뱅크 구조는 또한 시간/주파수 타일을 얻기에 적합할 수 있다. 이 프로세스는 Z1[k],Z2[k],...,ZN[k]으로 표시되고, k가 주파수 지수를 나타내는, 입력 신호의 세그멘트화된, 하위-대역 표시를 초래한다.
이들 N개의 채널로부터, 2개의 다운-믹스 채널이 생성되고, 이는 L0[k] 및 R0[k]이다. 각 다운-믹스 채널은 N개의 입력 신호의 선형 결합이다.
Figure 112010019844955-pct00002
파라미터(
Figure 112010019844955-pct00003
)는 L0[k] 및 R0[k]로 구성된 스테레오 신호가 양호한 스테레오 이미지를 가지도록 선택된다. Lf,Rf,C,Ls 및 Rs로 구성된 5-채널 입력 신호의 경우(왼쪽-전방, 오른쪽-전방, 중앙, 왼쪽-서라운드, 오른쪽-서라운드 채널 각각), 적절한 다운믹스는 다음 식에 따라 얻어질 수 있다:
Figure 112010019844955-pct00004
신호 L과 R은 다음 식에 따라 얻어질 수 있다:
Figure 112010019844955-pct00005
게다가, 공간 파라미터(P)는 L0 및 R0로부터 신호(Lf,Rf,C,Ls 및 Rs)의 지각적 재구성을 가능케 하기 위해 추출된다.
일 실시예에서, 파라미터 세트(P)는 신호 쌍(Lf,Ls)과 (Rf,Rs) 사이의 인터-채널 강도 차이(IID)와 가능하게는 인터-채널 교차-상관(ICC) 값을 포함한다. Lf,Ls쌍 사이의 IID와 ICC은 다음 식에 따라 얻어진다.
Figure 112010019844955-pct00006
여기서, (*)는 복합 관련(complex conjugation)을 나타낸다. 다른 신호 쌍에 대해, 유사한 식들이 사용될 수 있다. 따라서, 파라미터(IID1)는 왼쪽-전방과 왼쪽-서라운드 채널 사이의 에너지 상대적 양을 설명하며 파라미터(ICC1)는 왼쪽-전방과 왼쪽-서라운드 채널 사이의 상호 상관의 양을 설명한다. 이들 파라미터는 본질적으로 전방과 서라운드 채널 사이의 지각적으로 관련된 파라미터를 설명한다.
L0,R0에 제공된 중앙 신호의 양의 파라미터화는 2개의 예측 파라미터(c1 및 c2)를 추정함으로써 얻어질 수 있다. 이들 2개의 예측 파라미터들은 L0,R0로부터 L,C 및 R로의 디코더 업믹스 프로세스를 제어하는 2x3 행렬을 정의한다.
Figure 112010019844955-pct00007
업믹스 행렬(M)의 구현은 다음과 같이 주어진다:
Figure 112010019844955-pct00008
전술한 예로써, 파라미터 세트(P)는 각 시간/주파수 타일에 대해 {c1,c2,IIDl,ICCl,IIDr,ICCr}을 포함한다.
최종 스테레오 신호 쌍(L0,R0)에 대해, 사후-처리는 예를 들어, 스테레오 믹스에서, Ls 및 Rs 같은, Zi[k]의 기여에 주로 영향을 미치는 방법으로 응용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 사후-프로세서(5)의 상세도이다. 사후-처리된 왼쪽 신호(L0w)는, 세 개의 신호, 즉 전송 함수(HA)로 변형된 왼쪽 신호(L0), 전송 함수(HB)로 변형된 왼쪽 신호(L0) 및 전송 함수(HD)로 변형된 오른쪽 신호(R0)의 합계이다. 동일한 방법으로, 사후-처리된 오른쪽 신호(R0w)세 개의 신호, 즉, 전송 함수(HF)로 변형된 오른쪽 신호(R0), 전송 함수(HE)로 변형된 오른쪽 신호(R0) 및 전송 함수(HC)로 변형된 왼쪽 신호(L0)의 합계이다. 전송 함수(HA-HF)는 FIR 또는 IIR-유형 필터로 구현될 수 있거나, 단순히 주파수 종속적일 수 있는 (복합) 스케일 계수일 수 있다. 게다가, 전송 함수(HA)는 제 2 파라미터(1-w1)와 곱일 수 있으며, 전송 함수(HB)는 제 1 파라미터(w1)를 포함할 수 있으며 이에 따라 이 파라미터(w1)는 스테레오 신호의 사후-처리량을 결정한다.
이는 도 3에 도시된다. 파라미터(w1)는 L0[k]의 사후-처리량을, wr은 R0[k]의 사후-처리량을 결정한다. w1이 0일 때, L0[k]는 영향을 받지 않으며, w1이 1일 때, L0[k]는 최대로 영향을 받는다. 이와 동일한 것은 R0[k]에 대한 wr에 유효하다.
다음 식은 사후-처리 파라미터(w1 및 wr)에 대해 유효하다.
Figure 112010019844955-pct00009
Figure 112010019844955-pct00010
도 3의 블록(H1,H2,H3 및 H4)은 필터 함수이며, 이는, 이하 도시된 것처럼, 예를 들어 스테레오 확장 필터와 같은, 다양한 유형의 필터가 될 수 있다.
결과 출력은:
Figure 112010019844955-pct00011
이며, a는 임의의 상수(예, +1)이다.
필터 함수(H1,H2,H3 및 H4)는 적절히 선택되며, 전송 함수 행렬(H)은 역실행될 수 있다. 게다가, 디코더 측에서 역행렬의 계산을 가능케 하기 위해, 필터 함수(H1,H2,H3 및 H4) 및 파라미터(w1 및 wr)는 디코더 측에서 알려져야 한다. 이는 w1 및 wr이 전송된 파라미터로부터 계산될 수 있으므로 가능하다. 따라서, 원래 스테레오 신호(L0,R0)는 다시 이용가능할 것이며, 이는 복수-채널 믹스의 디코딩에 필수적이다.
다른 가능성은, 복수-채널 믹스를 우선 결정할 필요 없이 개선된 스테레오 재생을 가능케 하기 위해 원래 스테레오 신호를 전송하고 디코더 내에 사후-처리를 응용하는 것이다.
아래에서, 사후-처리의 실시예가 더 자세히 설명된다. 그러나, 본 발명은 정확한 세부 사항으로 한정되지 않지만, 첨부된 특허 청구항에서 정의된 것처럼 본 발명의 범위 내에서 변경될 수 있다.
사후-처리 파라미터 또는 가중치(w1 및 wr)는 전송된 공간 파라미터의 함수이다.
Figure 112010019844955-pct00012
함수(f)는 신호(L0)가 왼쪽-전방 또는 중앙 신호에 비해 왼쪽-서라운드 신호로부터 더 많은 에너지를 포함하는 경우 w1가 증가하도록 설계된다. 유사한 방법으로, wr는 R0에서 존재하는 오른쪽-서라운드 신호의 상대적 에너지가 증가함에 따라 증가한다. w1 및 wr에 대한 편리한 식은 다음과 같다.
Figure 112010019844955-pct00013
필터 함수(H1,H2,H3 및 H4)에 대해 다음의 예시적인 함수는 이후 (z-도메인에서) 선택된다:
Figure 112010019844955-pct00014
본 발명은 스테레오-호환가능 다운-믹스를 생성하는 복수-채널 오디오 인코더 장치 내에 결합될 수 있다. 전술한 것처럼 사후-처리 방식에 의해 강화된 이러한 복수-채널 파라미터 오디오 인코더의 일반적인 구조는 다음과 같이 요약될 수 있다.
- 세그먼트화 및 변환에 의하거나 필터뱅크를 응용함으로써, 복수-채널 입력 신호의 주파수 도메인으로의 변환;
- 공간 파라미터(P)의 추출 및 주파수 도메인 내의 다운 믹스의 생성;
- 주파수 도메인 내의 사후-처리 알고리즘의 적용;
- 사후-처리된 신호의 시간 도메인으로의 변환;
- MPEG로 정의된 것과 같은, 종래의 코딩 기술을 사용한 스테레오 신호의 인코딩;
- 전체 출력 비트-스트림을 형성하기 위해 스테레오 비트-스트림을 인코딩된 파라미터(P)로 멀티플렉싱.
대응하는 복수-채널 디코더 장치(즉, 결합된 사후-처리 역실행을 구비한 디코더)는 다음과 같이 요약될 수 있다.
- 파라미터(P)와 인코딩된 스테레오 신호를 검색하기 위한 파라미터 비트-스트림의 디먹스;
- 스테레오 신호의 디코딩;
- 디코딩된 스테레오 신호의 주파수 도메인으로의 변환;
- 파라미터(P)에 기초한 사후-처리 역실행의 적용;
- 파라미터(P)에 기초한 스테레오로부터 복수-채널 출력으로의 업믹스;
- 복수-채널 출력의 시간 도메인으로의 변환.
사후-처리 및 역 사후-처리가 주파수 도메인에서 행해지므로, 필터 함수(H1 내지 H4)는 주파수 의존적일 수 있는 단순한(실제-값 또는 합성) 스케일 계수에 의해 주파수 도메인으로 변환되거나 근사되는 것이 바람직하다.
당업자는 앞서 요약한 것과 같은 한 가지 이상의 처리 단계가 단일 처리 단계와 결합될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 다른 응용은 디코더 측에서만 스테레오 신호 상의 사후-처리를 적 용하는 것이다(즉, 인코더 측에서 사후-처리 없음). 이러한 접근 방식을 사용하여, 디코더는 향상되지 않은 스테레오 신호로부터 향상된 스테레오 신호를 생성할 수 있다.
나머지 정보는 사후 처리가 행해졌는지 여부를 나타내는 비트-스트림으로 그리고 필터 함수(H1,H2,H3 및 H4)가 사용되는 파라미터 함수(f1,f2)가 제공될 수 있으며, 이는 역 사후-처리를 가능케 한다.
필터 함수는 주파수 도메인에서 곱셈으로 설명될 수 있다. 파라미터가 개별 주파수 대역에 대해 존재하므로, 본 발명은 개별적으로 다른 주파수 대역으로 적용되는, 필터 대신에 단순하고, 복잡한 이득으로서 구현될 수 있다. 이러한 경우, L0w,R0w의 주파수 대역은 (L0,R0)로부터 대응하는 주파수 대역으로부터 단위(2x2) 행렬 곱셈으로 얻어진다. 실제 행렬 엔트리는 파라미터에 의해 결정되며 필터 함수의 주파수 도메인 표시(H)는 따라서 시간-불변 이득(H)과 시간/주파수-변수 파라미터-제어된 이득(wl 및 wr)으로 구성된다. 필터들은 각 대역에 대한 스칼라이므로, 역실행이 가능하다.
인코더 내에서의 사후-처리는 다음 행렬식에 의해 설명될 수 있다.
Figure 112010019844955-pct00015
이러한 행렬식은 각 주파수 대역에 대해 적용된다. 행렬(H)은 모든 스칼라를 포함한다. 스칼라의 사용은 사후-처리와 역 사후-처리를 비교적 용이하게 한다.
파라미터(wl 및 wr)는 파라미터 세트(P)의 스칼라와 함수이다. 이들 2개의 파라미터들은 입력 채널의 사후-처리량을 결정한다.
파라미터(H1...H4)는 합성 필터 함수이다.
이 프로세스의 역은 또한 주파수 대역당 단위 행렬 곱셈으로 행해질 수 있다. 다음의 수학식은 주파수 대역마다 응용된다:
Figure 112010019844955-pct00016
매트릭스(H-1)는 오직 스칼라만을 포함한다. 요소(H-1,k1....k4)는 또한 파라미터 세트(P)의 함수이다. 행렬(H,h11....h22) 내의 함수와 파라미터(P)가 디코더 내에서 알려져 있을 때, 사후 처리는 역으로 행해질 수 있다.
이러한 역 사후-처리를 행하는 역 사후-프로세서(3)의 블록도는 도 4에 도시된다.
이러한 역실행은 행렬(H)의 행렬식(determinant)이 0이 아닐 때 가능하다. H의 행렬식은 다음과 같다.
Figure 112010019844955-pct00017
적절한 함수(h11....h22)가 선택될 때, det(H)는 0이 아니며, 따라서 프로세스는 역실행될 수 있다.
"포함하다"라는 표현은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 아니하며 "단수 요소"는 복수 요소를 배제하지 않는다는 것이 언급되었다. 게다가, 청구항 내의 참조 표시는 청구항의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
앞서, 본 발명은 특정 실시예를 참조로 설명되었다. 그러나, 본 발명은 설명된 다양한 실시예에 제한되지 아니하지만 본 명세서를 읽는 당업자에게 명백한 것처럼 다른 방법으로 수정되거나 결합될 수 있다.
본 발명은, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법 및 디바이스에 관한 것으로서, 스테레오 신호를 처리하는 디바이스, 디코더 장치 등에 이용가능하다.

Claims (21)

  1. 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법으로서, 상기 인코더는 N-채널 오디오 신호를 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0) 및 공간 파라미터(P)로 인코딩하고, N은 2보다 큰, 스테레오 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)를 제공하기 위해 상기 왼쪽 및 오른쪽 신호를 처리하는 단계로서, 상기 공간 파라미터(P)에 따라 제어되는, 상기 왼쪽 및 오른쪽 신호를 처리하는 단계
    를 포함하는, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 처리 단계는 상기 왼쪽 및 오른쪽 신호 각각에 대해 제 1 파라미터와 제 2 파라미터(wl,wr)에 의해 제어되며, 상기 제 1 및 제 2 파라미터는 공간 파라미터(P)에 따르는, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 파라미터(wl;wr)는 시간 또는 주파수의 함수인, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 단계는 상기 왼쪽 및 오른쪽 신호 중 적어도 하나를 공간 파라미터(P)에 의존하는 전달 함수에 따라 필터링하는 단계를 포함하는, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 단계는:
    - 제 1, 제 2 및 제 3 신호를 추가함으로써 상기 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w) 중 처리된 왼쪽 신호(L0w)를 생성하는 단계로서, 제 1 신호는 제 1 전달 함수(L0*HA)에 의해 변형된 왼쪽 신호(L0)를 포함하며, 제 2 신호는 제 2 전달 함수(L0*HB)에 의해 변형된 왼쪽 신호(L0)를 포함하며, 제 3 신호는 제 3 전달 함수(L0*HD)에 의해 변형된 오른쪽 신호(R0)를 포함하는, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 전달 함수(HB)는 상기 제 1 파라미터(Wl)로 곱하는 단계와 제 1 필터 함수(H1)로 곱하는 단계를 포함하는, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 전달 함수(HA)는 추가 파라미터로 곱하는 단계를 포함하는, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 전달 함수(HA)는 상기 추가 파라미터로 곱하는 단계를 포함하는데, 상기 제 1 파라미터는 상기 추가 파라미터의 함수인, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 제 3 전달 함수(HD)는 제 2 필터 함수(H3)와 상기 제 2 파라미터(Wr)로 상기 오른쪽 신호(R0)를 곱하는 단계를 포함하는, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 필터 함수(H1)는 시간-불변인, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)는 수학식
    Figure 112011075267733-pct00018
    으로 주어지고,
    전달 함수 행렬 H는 공간 파라미터(P)의 함수이고, L0는 왼쪽 신호이고, R0는 오른쪽 신호이고, L0w는 처리된 왼쪽 신호이고, R0w는 처리된 오른쪽 신호인, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 전달 함수 행렬 H는 역행렬이 될 수 있는, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  13. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 파라미터(P)는 N-채널 신호의 신호 레벨을 설명하는 정보를 포함하는, 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 방법.
  14. 인코더로부터 얻어진 스테레오 신호를 처리하는 디바이스로서, 상기 인코더는 N-채널 오디오 신호를 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)와 공간 파라미터(P)로 인코딩하고, 상기 N은 2보다 큰, 스테레오 신호를 처리하는 디바이스에 있어서,
    - 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)를 제공하기 위해 상기 왼쪽 및 오른쪽 신호를 사후-처리하기 위한 사후-프로세서(5)를 포함하되, 상기 사후-처리는 상기 공간 파라미터(P)에 따라 제어되는, 스테레오 신호를 처리하는 디바이스.
  15. 인코더 장치로서:
    - N-채널 오디오 신호를 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)와 공간 파라미터(P)로 인코딩하는 인코더(2)로서, 상기 N은 2보다 큰, 인코더(2), 및
    - 상기 공간 파라미터(P)에 따라 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)를 제공하기 위해 상기 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)를 처리하는 디바이스(5)
    를 포함하는, 인코더 장치.
  16. 디코더 장치로서,
    - 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)와 공간 파라미터를 수신하기 위한 디바이스(7)로서, 상기 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)는 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)가 상기 공간 파라미터에 따라 처리된 신호이고, 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)와 공간 파라미터는 N-채널의 오디오 신호의 인코딩을 나타내고, 상기 N은 2보다 큰, 디바이스(7),
    - 상기 공간 파라미터에 따라 상기 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)를 처리하여, 디코더의 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)를 제공하는, 처리 수단, 및
    - 상기 디코더의 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)를 N-채널 오디오 신호로 디코딩하는 디코더
    를 포함하는, 디코더 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 처리 수단은, 상기 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)를 생성하기 위하여 상기 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)에 적용된, 처리과정(processing)을 반전하도록(invert) 배열되는, 디코더 장치.
  18. 디코딩 방법으로서,
    - 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)와 공간 파라미터를 수신하는 수신 단계로서, 상기 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)는 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)가 상기 공간 파라미터에 따라 처리된 신호이고, 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)와 공간 파라미터는 N-채널의 오디오 신호의 인코딩을 나타내고, 상기 N은 2보다 큰, 수신 단계와,
    - 상기 공간 파라미터에 따라 상기 처리된 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0w;R0w)를 처리하여, 디코더의 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)를 제공하는, 처리 단계, 및
    - 상기 디코더의 왼쪽 및 오른쪽 신호(L0;R0)를 N-채널 오디오 신호로 디코딩하는 디코딩 단계
    를 포함하는, 디코딩 방법.
  19. 오디오 시스템(1)으로서, 제 15항에 따른 인코더 장치와 제 16항에 따른 디코더 장치를 포함하는, 오디오 시스템.
  20. 삭제
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