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KR101421256B1 - 휴대용 단말기의 대역 확장 기법을 이용한 부호화 장치 및방법 - Google Patents

휴대용 단말기의 대역 확장 기법을 이용한 부호화 장치 및방법 Download PDF

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KR101421256B1
KR101421256B1 KR1020080025980A KR20080025980A KR101421256B1 KR 101421256 B1 KR101421256 B1 KR 101421256B1 KR 1020080025980 A KR1020080025980 A KR 1020080025980A KR 20080025980 A KR20080025980 A KR 20080025980A KR 101421256 B1 KR101421256 B1 KR 101421256B1
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South Korea
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안철용
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 휴대용 단말기의 부호화 효율을 높이기 위하여 상위 대역 신호와 하위 대역 신호 간의 상호 정보량을 높이도록 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 입력 신호의 하위 대역 신호를 부호화하는 하위 대역 부호화기와, 상기 입력 신호의 상위 대역 신호와 상기 부호화한 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높이기 위한 필터 계수를 계산하는 필터 계산부와, 상기 필터 계수 계산부에 의해 계산된 필터 계수를 이용하여 상기 상위 대역 신호의 상호 정보량을 높이도록 처리하는 상위 대역 상호 정보량 필터와, 상기 필터 계수 계산부에 의해 계산된 필터 계수를 이용하여 상기 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높이도록 처리하는 하위 대역 상호 정보량 필터를 포함하여 기존의 대역폭 확장법을 이용하는 부호화 장치보다 향상된 부호화 성능을 얻을 수 있다.
복호화기, 부호화기, 대역폭 확장법, BWE, 상위 대역 신호, 하위 대역 신호

Description

휴대용 단말기의 대역 확장 기법을 이용한 부호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING/DECODING USING BANDWIDTH EXTENSION IN PORTABLE TERMINAL}
본 발명은 휴대용 단말기의 부호화 및 복호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대역 확장 기법을 이용하는 휴대용 단말기의 부호화 장치에서 부호화 효율에 영향을 주는 상관 관계(상호 정보량)을 조절하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 다시 말해서, 본 발명은 휴대용 단말기의 부호화 효율을 높이기 위하여 상위 대역 신호와 하위 대역 신호 간의 상호 정보량을 높이도록 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 디지털 신호처리 기술의 발달에 의해 오디오 신호는 디지털 데이터로 저장되고 재생되는 경우가 대부분이다. 디지털 오디오 저장/재생 장치는 아날로그 오디오 신호를 샘플링하고 양자화하여 디지털 신호인 PCM(Pulse Code Modulation) 오디오 데이터로 변환하여 CD, DVD와 같은 정보저장매체에 저장해둔 다음 사용자가 필요로 할 때 이를 재생해서 들을 수 있도록 해준다.
상기 디지털 방식은 인공적인 대역폭 확장법(BWE ; Artificial Bandwidth Extension)을 이용하여 수신측에서 하위대역 신호 혹은 그 신호로부터 추출된 특징벡터로부터 상위대역 신호를 추정 및 복원하여 하위대역 신호만 재생하는 경우에 비해 음질을 크게 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 대역폭 확장법은 입력 신호의 샘플링 주파수(Fs)를 16kHz라 할 때 0 ~ 4kHz의 하위대역 신호로부터 4k ~ 8kHz의 상위 대역 신호를 복원하여 4kHz 이하의 신호만 통과시키는 협대역 전화망의 수신 측에서 최종적으로 원래의 입력 신호와 같은 16kHz의 신호를 출력하도록 하는 방법으로 음성 혹은 오디오 신호의 주파수 대역(상위대역 및 하위대역) 사이의 상관관계와 밀접한 관련이 있다.
즉, 한 프레임의 오디오 신호 및 음성 신호를 주파수 대역별로 하위대역 및 상위대역으로 나누었을 때, 두 대역의 신호 모두 동일한 인간의 발성구조로부터 생성된 신호이므로 서로 밀접한 상관관계가 있어 두 대역 간의 상관관계가 크다면 혹은, 상호 정보량(mutual information)이 크다면 상기 대역폭 확장법에 의해 복원된 상위대역 신호는 원음에 가까운 좋은 음질이 될 것이다.
하지만, 상기와 같은 두 대역 간의 상호 정보량이 많지 않아 상위대역 신호에 대한 정보가 없을 경우, 상기 대역폭 확장법으로 상위대역 신호를 완벽하게 복원할 수 없다는 문제점이 있다.
도 1은 일반적인 휴대용 단말기에서 대역폭 확장법을 수행하는 장치의 구성 을 도시한 블록도이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 휴대용 단말기는 부호화기(100)와 복호화기(110)를 포함하여 구성할 수 있다 여기에서, 상기 부호화기(100)는 하위 대역 부호화기(101), 상위 대역 신호 추정기(103)(BWE) 및 양자화기(105)를 포함하며, 상기 복호화기(103)는 역 양자화기(112), 하위 대역 복호화기(114) 및 상위 대역 신호 추정기(116)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 부호화기(100)는 상위 대역 신호를 부호화함에 있어 BWE 시스템을 활용하여 부호화 효율을 높이는 BWE 기반 부호화기로 하위 대역 부호화기(101)는 하위대역 신호를 수신하여 부호화하도록 처리하고, 상위 대역 신호 추정기(103)는 상기 하위 대역 부호화기(101)에 의해 부호화된 신호를 활용하여 상위 대역 신호를 추정한다.
이에 따라 상기 부호화기(100)는 입력받은 상위 대역 신호로부터 상기 상위 대역 신호 추정기(103)에 의해 추정된 상위 대역 신호를 차감함으로써, 하위 대역과 중복되는 신호를 제거한 잔차(residual) 상위 대역 신호를 출력한다. 여기에서, 상기 잔차 상위 대역 신호는 양자화기(105)에 의해 양자화된 뒤 통신채널을 통하여 송신된다. 여기서 상기 양자화기(105)는 응용목적에 따라 스칼라 혹은 벡터 양자화기를 사용한다.
상기 복호화기(110)는 상기 하위 대역 복호화기(114)로 하여금 부호화된 하위 대역 신호를 복호화하여 하위 대역 신호를 재생하도록 처리하고, 상위 대역 신호 추정기(116)는 상기 복호된 하위 대역 신호를 이용하여 상위 대역 신호를 추정 한다. 또한, 상기 역 양자화기(112)는 수신된 잔차 상위 대역 신호를 역 양자화하여 복호화된 잔차 상위대역 신호로 출력하도록 처리한다.
이에 따라 상기 복호화기(110)는 복호화된 잔차 상위대역 신호와 상기 상위 대역 신호 추정기(116)에 의해 추정된 상위대역 신호를 합산하여 복호화된 상위대역 신호를 출력하도록 처리한다.
상기와 같은 방법은 수신 측뿐만 아니라 송신 측에서도 상위 대역 신호 추정기의 활용으로 하위대역과 중복되는 상위대역 신호를 제거한 뒤 나머지 상위대역 부분을 부호화함으로써 상위대역 신호에 대한 부호화 효율을 높일 수 있지만 두 대역 간의 상관 관계 혹은 상호 정보량의 크기에 따라 성능 변화가 발생한다는 문제점이 있다. 다시 말해서, 상기와 같은 방법은 상관 관계가 크다면 부호화 효율은 높을 수 있지만 상관 관계가 작을 경우, 부호화 효율은 저하된다는 것이다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 휴대용 단말기의 대역 확장 기법을 이용한 부호화 장치의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 휴대용 단말기의 대역 확장 기법을 이용한 부호화 장치에서 대역 신호 간의 상호 정보량을 조절하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 대역 확장 기법을 이용한 부호화 장치는 입력 신호의 하위 대역 신호를 부호화하는 하위 대역 부호화기와, 상기 입력 신호의 상위 대역 신호와 상기 부호화한 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높이기 위한 필터 계수를 계산하는 필터 계산부와, 상기 필터 계수 계산부에 의해 계산된 필터 계수를 이용하여 상기 상위 대역 신호의 상호 정보량을 높이도록 처리하는 상위 대역 상호 정보량 필터와, 상기 필터 계수 계산부에 의해 계산된 필터 계수를 이용하여 상기 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높이도록 처리하는 하위 대역 상호 정보량 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 대역 확장 기법을 이용한 복호화 장치는 부호화 과정에서 출력한 부호화된 잔차 상위 대역 신 호를 수신하여 복호화하는 역 양자화기와, 복호 신호를 이용한 필터 계수를 계산하는 필터 계수 계산부와, 상기 계산한 필터 계수를 이용하여 상기 복호화한 상위 대역 신호를 역 필터링하여 본래의 신호로 출력하는 상위 대역 상호 정보량 역 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 대역 확장 기법을 이용한 부호화 방법은 입력 신호를 상위 대역 신호와 하위 대역 신호로 분류한 후, 상기 분류한 하위 대역 신호를 부호화하는 과정과, 상기 분류한 상위 대역 신호와 상기 부호화한 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높이기 위한 필터 계수를 계산하는 과정과, 상기 계산한 필터 계수를 이용하여 상기 상위 대역 신호와 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높인 신호로 변환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 대역 확장 기법을 이용한 복호화 방법은 부호화 과정에서 출력한 부호화된 잔차 상위 대역 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신한 부호화된 잔차 상위 대역 신호를 복호화하는 과정과, 복호 신호를 이용한 필터 계수를 계산하는 과정과, 상기 계산한 필터 계수를 이용하여 상기 복호화한 상위 대역 신호를 역 필터링하여 본래의 신호로 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 대역폭 확장법(BWE ; Artificial Bandwidth Extension)을 이용하여 음성 및 오디오 신호를 부호화하도록 하는 휴대용 단말기에서 부호화하고자 하는 신호의 상위 대역 신호와 하위 대역 신호의 상호 정보량을 증가시킴으로써, 기존의 대역폭 확장법을 이용하는 부호화 장치보다 향상된 부호화 성능을 얻을 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 설명에서는 대역 확장 기법을 이용하는 휴대용 단말기의 부호화 장치에서 부호화 효율에 영향을 주는 상관 관계(상호 정보량)을 조절하기 위한 장치 및 방법에 관하여 설명할 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 부호화기를 도시한 블록도이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 부호화기는 상위 대역 상호 정보량 필터(201), 양자화기(203), 필터 계수 계산부(205), 상위 대역 신호 추정기(207), 하위 대역 상호 정보량 필터(209), 하위 대역 부호화기(211), 하위 대역 복호화기(213) 및 상위 대역 상호 정보량 역 필터(215)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 부호화기의 상기 하위 대역 부호화기(211)는 하위 대역 신호를 부호화하여 통신 채널을 통하여 송신하도록 처리하고, 상기 부호화한 하위 대역 신호를 이용하여 상기 상위 대역 신호 추정기(207)로 하여금 상위 대역 신호를 추정하도록 한다.
상기 하위 대역 상호 정보량 필터(209)는 상기 필터 계수 계산부(205)로부터 제공받은 필터 계수를 이용하여 상기 부호화된 하위 대역 신호의 상호 정보량을 증가시키도록 처리한다.
상기 상위 대역 상호 정보량 필터(201)는 상기 필터 계수 계산부(205)로부터 제공받은 필터 계수를 이용하여 입력받은 상위 대역 신호를 변환하도록 처리한다. 즉, 상기 상위 대역 상호 정보량 필터는 기 입력받은 상위대역 신호(상위대역 신호 1)를 상호 정보량이 증가된 출력 상위 대역 신호(상위대역 신호 2)로 변환하도록 처리한다.
상기 필터 계수 계산부(205)는 상기 상위 대역 상호 정보량 역 필터로부터 제공받는 복호화된 상위대역 신호와 상기 하위 대역 복호화기에 의해 복호화된 하위대역 신호를 이용하여 두 입력신호의 상호 정보량을 증가시키는데 필요한 하위대역 및 상위대역 필터 계수를 계산하고, 이 계수를 각각의 대응하는 필터에 제공하도록 처리한다.
여기에서, 상기 상위 대역 상호 정보량 역 필터(215)로부터 제공받는 복호화된 상위대역 신호는 이전 프레임의 부호화된 상위 대역 신호가 복호화된 뒤 되먹임된 신호이고, 상기 복호화된 하위 대역 신호는 현재 프레임의 부호화된 하위대역 신호가 복호화된 신호이다.
상기 부호화기는 상기 상위 대역 상호 정보량 필터(201)에 의해 변환된 상위 대역 신호(상위대역 신호 2)와 상기 상위 대역 신호 추정기(207)에 의해 추정된 상위 대역 신호를 차감시킨 잔차 상위 대역 신호(잔차 상위 대역 신호 2))를 출력하도록 처리한 후, 상기 양자화기(203)로 하여금 상기 신호를 양자화하도록 처리한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 복호화기를 도시한 블록도이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 복호화기는 역 양자화기(301), 상위 대역 상호 정보량 역 필터(303), 필터 계산부(305), 상위 대역 신호 추정부(307), 하위 대역 상호 정보량 필터(309) 및 하위 대역 복호화기(311)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 복호화기의 하위 대역 복호화기(311)는 부호화된 하위 대역 신호를 복호화하고, 상기 복호화한 하위 대역 신호를 이용하여 상기 상위 대역 신호 추정부(307)로 하여금 상위 대역 신호를 추정하도록 처리한다.
상기 역 양자화기(301)는 부호화된 잔차 상위 대역 신호(부호화된 잔차 상위 대역 신호 2)를 수신하여 역 양자화하여 복호화된 잔차 상위대역 신호(복호화된 잔차 상위대역 신호 2)를 출력하도록 처리한다.
상기 필터 계수 계산부(305)는 복호화된 상위 대역 신호와 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 하위 대역 필터 계수, 상위대역 역 필터계수를 계산하고, 상 기 계수들을 각각의 대응하는 필터에 제공하도록 처리한다. 여기에서, 상기 필터 계산부(305)에 의해 계산된 하위 대역 필터계수는 동일한 프레임에 대해서 송신측 하위대역 필터계수와 동일하고, 상기 상위 대역 역 필터 계수는 송신측의 상위대역 역 필터계수와 동일하여 송신측의 상위대역 필터계수와 역관계를 가진다.
상기 하위 대역 상호 정보량 필터(309)는 상기 필터 계수 계산부(305)로부터 제공받은 계수를 이용하여 상기 복호화된 하위 대역 신호의 상호 정보량을 증가시키도록 처리한 후, 상기 상위 대역 신호 추정부(307)로 제공하여 상위 대역 신호를 추정하도록 처리한다.
이에 따라 상기 복호화기는 상기 역 양자화기(301)에 의해 복호화된 잔차 상위대역 신호와 상위 대역 신호 추정부(307)에 의해 추정된 상위 대역 신호를 합산하여 복호화된 상위대역 신호(복호화된 상위대역 신호 2)를 상기 상위 대역 상호 정보량 역 필터로 출력한다.
상기 상위 대역 상호 정보량 역 필터(303)는 상기 필터 계수 계산부(305)로부터 제공받은 역 필터 계수를 이용하여 상기 복호화된 상위대역 신호(복호화된 상위대역 신호 2)를 역 필터 처리하여 원래의 상위대역 신호를 재생하도록 처리한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 부호화기에 적용되는 필터 계수 계산부의 구성을 도시한 블록도이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 부호화기에 적용되는 필터 계수 계산부(400)는 상위 대역 상호 정보량 필터 계수 계산기(401)와 하위 대역 상호 정보량 필터 계수 계산기(403)를 포함한다.
여기에서, 상기 상위 대역 상호 정보량 필터 계수 계산기(401)는 상위 대역 상호 정보량 필터의 계수를 계산하는 블럭으로 복호화된 상위 대역 신호와 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 계산할 수 있다.
또한, 상기 하위 대역 상호 정보량 필터 계수 계산기(403)는 하위 대역 상호 정보량 필터의 계수를 계산하는 블럭으로 복호화된 상위 대역 신호와 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 계산할 수 있다.
여기에서, 상기 부호화기의 필터 계수 계산부(400)는 상위 대역 신호의 상호 정보량을 증가시키기 위한 필터 계수를 계산할 경우, 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.
먼저, 하위대역 신호를 X, 상위대역 신호를 Y, 상위대역 상호 정보량 필터를 H[], 상위대역 상호 정보량 역 필터를 H-1[], H[]에 의해 변환된 상위대역 신호를 Y2로 가정할 경우,
첫째, H[]는 가역적이어야 하고, H-1[]이 존재하여서 Y = H-1[Y2]= H-1[H[Y]] 을 성립해야 한다. 즉, 변환된 신호 Y2로부터 원래의 신호 Y가 재생 가능해야한다.
둘째, 상호 정보량 I[X; Y2]>I[X;Y]이 성립하여야 한다.
셋째, 통계적인 의미에서 Y2의 동적 영역(dynamic range)은 적어도 Y의 동적 영역에 비해 크지 않아야한다.
상기와 같은 필터 계수 계산시 만족해야하는 조건에 대한 설명은 하기 도 6 에서 상세히 설명할 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 복호화기에 적용되는 필터 계수 계산부의 구성을 도시한 블록도이다.
상기 도 5를 참조하면, 상기 복호화기에 적용되는 필터 계수 계산부(500)는 상위 대역 상호 정보량 역 필터 계수 계산기(501)와 하위 대역 상호 정보량 필터 계수 계산기(513)를 포함한다.
여기에서, 상기 상위 대역 상호 정보량 역 필터 계수 계산기(501)는 상위 대역 상호 정보량 역 필터의 계수를 계산하는 블럭으로 복호화된 상위 대역 신호와 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 계산할 수 있다.
또한, 상기 하위 대역 상호 정보량 필터 계수 계산기(513)는 하위 대역 상호 정보량 필터의 계수를 계산하는 블럭으로 복호화된 상위 대역 신호와 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 계산할 수 있다.
여기에서, 상기 복호화기의 필터 계수 계산부(500)는 상기 도 4에서 설명한 부호화기의 필터 계수 계산부(400)와 같이 조건을 만족하는 상태에서 상위 대역 신호의 상호 정보량을 증가시키기 위한 필터 계수를 계산해야 한다.
이상은 대역 확장 기법을 이용하는 휴대용 단말기의 부호화 장치에서 부호화 효율에 영향을 주는 상관 관계(상호 정보량)을 조절하기 위한 장치에 관하여 설명하였고, 이하 설명에서는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 상기 장치를 이용하여 부호화 효율에 영향을 주는 상관 관계(상호 정보량)을 조절하기 위한 방법 에 관하여 설명할 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 부호화기의 동작 과정을 도시한 흐름도이다. 여기에서, 상기 부호화기는 상위대역과 하위대역 간의 상호 정보량을 증가시키기 위하여 입력 신호의 상위대역을 대역폭 확장(BWE ; Artificial Bandwidth Extension)한다. 이에 따라, 상기 부호화기는 하위대역 신호를 하위대역 부호하기에 의해 부호화하여 출력하도록 한다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 부호화기는 먼저 601단계에서 상호 정보량 필터 계수를 계산한 후, 603단계로 진행하여 상기 계산한 필터 계수를 이용하여 상기 입력받은 상위대역 신호(상위대역 신호 1)를 변환하도록 처리한다. 여기에서, 상기 상호 정보량 필터 계수는 상위 대역 상호 정보량 필터의 계수와 하위 대역 상호 정보량 필터의 계수로 필터 계수부에 의하여 계산할 수 있으며, 상기 변환한 상위대역 신호(상위대역 신호 2)는 입력 상위대역 신호에 비해 상호 정보량이 증가된 출력 상위대역 신호를 말한다.
여기에서, 상기 필터 계수 계산부는 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.
먼저, 하위대역 신호를 X, 상위대역 신호를 Y, 상위대역 상호 정보량 필터를 H[], 상위대역 상호 정보량 역 필터를 H-1[], H[]에 의해 변환된 상위대역 신호를 Y2로 가정할 경우,
첫째, H[]는 가역적이어야 하고, H-1[]이 존재하여서 Y = H-1[Y2]= H-1[H[Y]] 을 성립해야 한다. 즉, 변환된 신호 Y2로부터 원래의 신호 Y가 재생 가능해야한다.
둘째, 상호 정보량 I[X; Y2]>I[X;Y]이 성립하여야 한다.
셋째, 통계적인 의미에서 Y2의 동적 영역(dynamic range)은 적어도 Y의 동적 영역에 비해 크지 않아야한다.
첫째 조건은 송신측 상위 대역 상호 정보량 필터에 의해 변환된 신호는 수신측 상위 대역 상호 정보량 역 필터에 의해 복원이 가능해야 한다는 것을 의미하고, 둘째 및 셋째 조건은 필터 H[]에 의한 변환 결과가 부호화 효율의 향상에 기여해야 한다는 것을 의미한다.
상기 첫째 조건 즉, H-1[]이 존재하기 위해서는 필터 H[]는 기본적으로 단조 및 미분 가능(monotonic & differentiable) 함수를 나타내지만 이러한 변환 함수에 대해서는 상호 정보량이 변화하지 않는다. 즉, I[X; Y2]=I[X;Y]가 된다. 따라서 이는 둘째 조건을 만족시키지 못하게 된다.
이러한 문제점을 고려하여 본 발명에서는, 송신된 다른 정보 가령, 하위대역 벡터 X등을 이용하여 최종적으로 원래의 송신된 정보 Y를 재생하는 것을 가능하게 하는 함수를 통칭하는 의미("가역적")를 사용하기로 한다.
예를 들어, Y2 = H[X,Y]= X·* Y = {x1y1,... , xNyN}′. 여기서 "·* "는 성분간의 곱 연산을 의미하며, x1, y1 등은 각각 X, Y의 성분들을 의미한다. 이에 대한 역함수 H-1[] 즉, X가 주어진 조건에서 Y2로부터 다시 Y를 재생하는 함수는 다음과 같이 정의될 수 있다. 즉, Y = H-1[X, Y2]= X·/ Y2 = {x1/y21,... , xN/y2N} ′. 여기서 "·/ "는 성분간의 나눗셈 연산을 의미하며, x1, y21 등은 각각 X, Y2의 성분들을 의미한다.
이와 같이 함수 "·* "를 이용하여 송신측에서 보내진 Y2는 수신측에서 함수 "·/ "를 이용하여 다시 Y로 복원될 수 있다. 상기 둘째 조건과 관련하여, 일반적으로 두 랜덤 변수(혹은 벡터)는 상호 의존성 즉, 상호 함수 관계를 가질 때 상호 정보량이 증가한다. 즉, 필터 H[]에 의해 변환된 Y2가 X와 어떤 함수관계 가령, Y2= f[X]의 함수관계를 가진다면, 두 랜덤 벡터 Y2와 X의 상호 정보량은 증가하게 된다.
이후, 상기 부호화기는 605단계로 진행하여 하위대역 상호 정보량 필터로 하여금 상위 대역 신호를 추정하도록 처리한 후, 607단계로 진행하여 잔차 상위 대역 신호(잔차 상위 대역 신호 2))를 출력하도록 처리한다.
여기에서, 상기 잔차 상위 대역 출력 신호는 상기 603단계에서 변환한 상위대역 신호(상위대역 신호 2)와 상기 605단계에서 추정한 상위 대역 신호를 차감한 신호를 말한다.
이후, 상기 부호화기는 609단계로 진행하여 상기 잔차 신호를 양자화하도록 처리한 후, 통신 채널을 통하여 송신(부호화된 잔차 상위 대역 신호 2)하도록 처리한다. 여기에서, 상기 잔차 신호를 양자화하는 양자화기는 응용 목적에 따라 스칼라 혹은 벡터 양자화기를 사용할 수 있다.
이후, 상기 부호화기는 본 알고리즘을 종료한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 복호화기의 동작 과정을 도시한 흐름도이다. 여기에서, 상기 복호화기는 상위대역과 하위대역 간의 상호 정보량이 증가된 입력 신호를 복호화하도록 처리한다. 이에 따라, 상기 복호화기는 통신채널을 통하여 수신된 부호화된 하위대역 신호를 하위대역 복호화기로 하여금 복호화하도록 하여 하위대역 신호로 재생한다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 복호화기는 먼저 701단계에서 부호화기에 의해 변환된 상위 대역의 잔차 신호(부호화된 잔차 상위 대역 신호 2)를 수신한다.
이후, 상기 복호화기는 703단계로 진행하여 상기 수신한 잔차 신호를 양자화하도록 처리한 후, 705단계로 진행하여 상위 대역 신호로 복호화하도록 처리한다. 즉, 상기 복호화기는 상기 수신한 부호화된 잔차 상위 대역 신호 2를 복화화한 잔차 상위대역 신호 2로 출력하도록 처리한다.
이후, 상기 복호화기는 707단계로 진행하여 복호 신호를 이용한 필터 계수를 계산한다. 여기에서, 상기 필터 계수는 하위 대역 필터 계수와 상위 대역 역 필터 계수를 말하며, 상기 복호화기는 복호화된 상위대역 신호와 복호화된 하위대역 신호를 이용하여 상기 필터 계수를 계산할 수 있다. 또한, 상기 하위 대역 필터 계수는 동일한 프레임에 대해서 송신측 하위 대역 필터계수와 동일하고, 상위 대역 역 필터 계수는 송신측의 상위 대역 역 필터계수와 동일하여 송신측의 상위 대역 필터계수와 역관계를 가진다.
이후, 상기 복호화기는 709단계로 진행하여 본래의 상위 대역 신호로 복호화하는 과정을 수행한다.
여기에서, 상기 본래의 상위 대역 신호로 복호화하는 과정은 상기 705단계에서 복화화한 잔차 상위대역 신호 2와 상위 대역 신호 추정부에 의해 추정된 상위 대역 신호를 합산하여 복호화된 상위대역 신호(복호화된 상위대역 신호 2)를 출력한 후, 상기 복호화된 상위 대역 신호를 역 필터 처리하여 원래의 상위대역 신호로 복호화하는 과정이다.
이후, 상기 복호화기는 본 알고리즘을 종료한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 필터 계산부의 필터 계수를 계산하는 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 필터 계산부는 먼저 801단계에서 이전 프레임의 복호화된 상위 대역 신호를 확인한 후, 803단계로 진행하여 상위 대역 필터 계수를 계산한다. 즉, 상기 필터 계산부는 이전 프레임의 복호화된 신호 상위 대역 신호를 이용하여 입력되는 상위 대역 신호의 상호 정보량을 증가시키기 위한 필터를 계산한다.
이후, 상기 필터 계산부는 805단계로 진행하여 복호화된 하위 대역 신호를 확인한 후, 807단계로 진행하여 하위 대역 필터 계수를 계산하도록 처리한다. 여기에서, 상기 필터 계산부는 현재 프레임의 부호화된 하위대역 신호가 복호화된 신호인 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 입력 신호의 상호 정보량을 증가시키기 위한 필터를 계산한다.
이후, 상기 필터 계산부는 본 알고리즘을 종료한다.
이상 설명에서는 본 발명에 따라 상위 대역 신호와 하위 대역 신호의 상호 정보량을 중가시키기 위한 장치 및 방법으로 상위 대역 신호의 필터 계수와 상위 대역 신호의 필터 계수를 이용하는 방안을 제시하였으나, 본 발명은 상위 대역 상호 정보량 필터만을 적용하거나 하위 대역 상호 정보량 필터만을 적용하여 상위 대역 신호와 하위 대역 신호의 상호 정보량을 증가시킬 수 있다.
상기와 같이 상위 대역 상호 정보량 필터만을 적용하거나 하위 대역 상호 정보량 필터만을 적용하는 방안은 상기 도 2 내지 도 8에서 설명한 상위 대역 상호 정보량 필터와 하위 대역 상호 정보량 필터를 이용하는 방법과 동일하나 각각의 필터만을 사용하여 상위 대역 신호와 하위 대역 신호의 상호 정보량을 증가시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 복호화기의 성능을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 상위 대역 벡터와 하위 대역 벡터의 상호 정보량을 증가시키기 위한 방법으로 앞서 설명한 바와 같이 상위 대역 상호 정보량 필터와 하위 대역 상호 정보량 필터를 적용하는 방법과 상위 대역 상호 정보량 필터와 하위 대역 상호 정보량 필터 가운데 어느 하나만을 적용할 수 있다.
상기 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 상위 대역 상호 정보량 필터만을 적용하는 방법과 하위 대역 상호 정보량 필터만을 적용할 경우를 예를 들어 설명한다.
먼저, 일반적인 휴대용 단말기의 부호화 장치와 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 부호화 장치의 성능을 비교하기 위하여 16kHz로 샘플링된 PCM 음성 신호의 하위대역 신호를 총 14차의 MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient) 특징 벡터와 로그 스케일 된 에너지 즉, X(n)={x1(n),... , x14(n), lnELB(n) }′로 변환하였고, 이에 대응하는 상위 대역 신호는 4차의 MFCC 계수와 로그 스케일 된 에너지 즉, Y(n)={y1(n),... , y4(n), lnEHB(n)}′로 변환하였다. 여기에서, n은 프레임 번호를 가리키며 프레임 크기는 20ms이다. 이 경우 부호화 문제는 4차의 상위대역 MFCC 계수 및 에너지 정보인 Y(n)을 효율적으로 부호화하는 것이다.
먼저, 상위 대역 상호 정보량 필터만을 적용하여 부호화 장치의 동작 과정에 대해 설명에 앞서 상기 부호화 장치가 Y(n) 정보 중에서 상위 대역 신호의 EHB만을 부호화한다고 가정할 경우, 상위 대역 신호는 Y(n)={lnEHB(n)}가 된다. 이때 원래의 상위대역 신호 Y(n)을 Y2(n)로 변환하기 위한 상위대역 상호 정보량 필터의 예는 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
Y2(n)= H[X(n),Y(n-1)]= lnEHB(n)-lnELB(n) =ln(EHB(n)/ELB(n))
여기에서, X는 하위대역 신호, Y는 상위대역 신호, H[]는 상위대역 상호 정보량 필터, Y2는 H[]에 의해 변환된 상위대역 신호, EHB 는 상위 대역 신호의 에너지, ELB는 하위 대역 신호의 에너지를 나타낸다. 또한, Y(n-1)는 되먹임된 n-1 번째 프레임의 부호화된 상위대역 벡터를 가리킨다.
상기 <수학식 1>을 살펴보면 상위대역 상호정보량 필터는 로그 스케일에서는 차분연산에 해당하며, 선형 스케일에서는 나눗셈연산에 해당한다.
상기와 같은 상위대역 상호 정보량 필터는 본 발명에서 제시한 3가지 조건 가운데 첫 번째 조건(H[]는 가역적이어야 하고, H-1[]이 존재하여서 Y = H-1[Y2]= H-1[H[Y]]을 성립해야 한다. 즉, 변환된 신호 Y2로부터 원래의 신호 Y가 재생 가능해야한다.)을 만족한다. 즉, 원래의 상위 대역 신호는 상위대역 상호 정보량 필터에 의해 변환된 상위 대역 신호(Y2)와 하위대역 신호(X(n))의 한 성분인 lnELB(n)로 부터 복원이 가능하다. 이를 <수학식 2>와 같이 표현할 수 있다.
lnEHB(n)= Y2(n)+lnELB(n)
여기에서, EHB 는 상위 대역 신호의 에너지, ELB는 하위 대역 신호의 에너지, Y2는 상위대역 상호 정보량 필터에 의해 변환된 상위 대역 신호를 나타낸다.
상기와 같은 <수학식 1>은 하기 <수학식 3>과 같이 표현함에 따라 본 발명에서 제시한 3가지 조건 가운데 두 번째 조건(상호 정보량 I[X; Y2]>I[X;Y]이 성립하여야 한다.)를 만족한다.
I[X(n);Y2(n)]= 1.27 > I[X(n);Y(n)]= 0.71
여기에서, X는 하위대역 신호, Y는 상위대역 신호, Y2는 상위대역 상호 정보량 필터에 의해 변환된 상위대역 신호를 나타낸다.
상기 <수학식 3>을 참조하면, Y2의 상호 정보량은 Y의 상호 정보량에 비해 약 0.56bit 증가하였다. 이는 상위대역 에너지 Y(n)={lnEHB(n)} 부호화 문제에 있어서 프레임 당 0.56 bit, 초당 28 bit의 부호화 효율 향상을 나타내는 것이다. 끝으로, Y의 분산은 약 74.44, Y2의 분산은 약 35.06으로 계산되었다. 따라서 상기와 같은 <수학식 1>은 본 발명에서 제시한 세번째 조건(통계적인 의미에서 Y2의 동적 영역(dynamic range)은 적어도 Y의 동적 영역에 비해 크지 않아야한다.)를 만족한다.
또한, 상기 <수학식 3>에 나타낸 두 벡터 간의 상호 정보량은 하기 <수학식 4>와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112008020343622-pat00001
여기에서, X는 하위대역 신호의 특징벡터, Y는 상위대역 신호의 특징벡터를 나타낸다. 또한 f X (x)는 X의 확률밀도함수, f Y (y)는 Y의 확률밀도함수, f XY (x,y)는 X 와 Y의 결합 확률밀도함수를 나타낸다.
이상과 같이, 상기 <수학식 1>에서 정의된 필터는 상위 대역 상호 정보량 필터로서의 본 발명에서 제시한 세가지 조건을 모두 만족하면서 상위대역 에너지 Y(n)={lnEHB(n)}의 부호화 효율을 증대시킨다.
하기 <표 1>은 일반적인 부호화 장치(BWE)의 성능과 본 발명에 따른 부호화 장치(eBWE)의 성능을 비교한 결과이고 도 9(a)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 상위 대역 상호 정보량 필터만을 적용한 부호화 장치와 일반적인 휴대용 단말기의 부호화 장치의 성능을 비교한 그래프이다.
양자화 비트수 BWE eBWE
0 74.44139682 35.04823669
1 29.9638428 14.41622256
2 10.48636178 4.902777868
3 3.237544251 1.483840889
4 0.879504628 0.412519595
5 0.228972655 0.108508489
6 0.058430905 0.028144785
7 0.014838623 0.007102297
8 0.003612276 0.001717147
상기 <표 1>의 수치는 부호화 오차 에너지를 의미하는 것으로 본 발명에 따른 부호화 장치는 일반적인 부호화 장치의 부호화 성능보다 향상된 것을 확인할 수 있다.
상기 장치의 다른 실시 예로 하위 대역 상호 정보량 필터만을 적용하여 부호화 장치의 동작 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기와 같이 하위 대역 상호 정보량 필터만을 적용하여 부호화 효율을 높이는 방법에 대한 설명에 앞서 상기 부호화 장치가 Y(n) 정보 중에서 상위 대역 4차의 MFCC 계수만을 부호화한다고 가정할 경우, 상위 대역 신호 Y(n)={y1(n),... , y4(n)}가 된다. 이때 원래의 하위대역 신호 X(n)을 X2(n)로 변환하기 위한 하위 대역 상호 정보량 필터의 예는 하기 <수학식 5>와 같이 표현할 수 있다.
X2(n)= G[X(n),Y(n-1)]={X(n):Y(n-1)}′
={x1(n),... , x14(n) : y1(n-1),... , y4(n-1)}′
여기에서, X는 하위대역 신호, Y는 상위대역 신호, G[]는 하위대역 상호 정보량 필터, X2는 G[]에 의해 변환된 하위대역 신호, ":" 는 행렬 및 벡터에서 확장 연산자, Y(n-1)는 되먹임된 n-1 번째 프레임의 부호화된 상위대역 벡터를 가리킨다.
상기 <수학식 5>와 같이 하위 대역 상호정보량 필터는 확장벡터(augmented vector)를 출력하는 확장연산자(augmentation operator)를 나타낸다.
상기와 같은 하위 대역 상호 정보량 필터는 본 발명에서 제시한 상호 정보량 필터의 세 가지 필요조건 중 둘째 조건을 만족시키며, 하기 <수학식 6>과 같이 상호 정보량은 확장벡터 X2에 의해 증가된다.
I[X2 ;Y]= 2.369886 > I[X;Y]= 1.439137 (단위 bit)
상기 <수학식 6>과 같은 상호 정보량 계산 결과에 의하면 하위대역 신호 X에서 X2로 변함으로써, 상호 정보량은 대략 1 bit정도가 증가한다. 이는 4차의 상위대역 MFCC 계수 Y를 부호화하는 문제에 있어서 프레임 당 1 bit, 초당 50 bit의 부호화 효율 향상을 예측하게 한다. 또한, 본 발명에서 제시한 상호 정보량 필터의 필요조건 세 가지 중 첫째 및 셋째 조건은 상위 대역 상호정보량 필터와 관련된 내용으로 하위대역 상호정보량 필터만 사용하는 경우에는 해당되지 않는다.
하기 <표 2>는 일반적인 부호화 장치(BWE)의 성능과 본 발명에 따른 부호화 장치(eBWE)의 성능을 비교한 결과이고 도 9(b)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 하위 대역 상호 정보량 필터만을 적용한 부호화 장치와 일반적인 휴대용 단말기의 부호화 장치의 성능을 비교한 그래프이다.
양자화 비트수 BWE(CD) eBWE(CD)
2 0.410244 0.3954
3 0.293181 0.260144
4 0.21433 0.176756
5 0.155101 0.122713
6 0.112254 0.0866
7 0.081301 0.061116
8 0.058495 0.043185
상기 <표 2>의 수치는 Cepstral Distance 값을 의미하는 것으로 본 발명에 따른 부호화 장치는 일반적인 부호화 장치의 부호화 성능보다 향상된 것을 확인할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 일반적인 휴대용 단말기에서 대역폭 확장법을 수행하는 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 부호화기를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 복호화기를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 부호화기에 적용되는 필터 계수 계산부의 구성을 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 복호화기에 적용되는 필터 계수 계산부의 구성을 도시한 블록도,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 부호화기의 동작 과정을 도시한 흐름도,
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 복호화기의 동작 과정을 도시한 흐름도 및,
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 필터 계산부의 필터 계수를 계산하는 과정을 도시한 흐름도,
도 9(a)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 상위 대역 상호 정보량 필터만을 적용한 부호화 장치와 일반적인 휴대용 단말기의 부호화 장치의 성능을 비교한 그래프 및,
도 9(b)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 하위 대역 상호 정보량 필터만을 적용한 부호화 장치와 일반적인 휴대용 단말기의 부호화 장치의 성능을 비교한 그래프.

Claims (22)

  1. 대역 확장 기법을 이용한 부호화 장치에 있어서,
    입력 신호의 하위 대역 신호를 부호화하는 하위 대역 부호화기와,
    상기 입력 신호의 상위 대역 신호와 상기 부호화한 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높이기 위한 필터 계수를 계산하는 필터 계수 계산부와,
    상기 필터 계수 계산부에 의해 계산된 필터 계수를 이용하여 상기 상위 대역 신호의 상호 정보량을 높이도록 처리하는 상위 대역 상호 정보량 필터와,
    상기 필터 계수 계산부에 의해 계산된 필터 계수를 이용하여 상기 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높이도록 처리하는 하위 대역 상호 정보량 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대역 확장 기법을 이용한 부호화 장치는,
    상기 상호 정보량을 높인 하위 대역 신호를 이용하여 상위 대역 신호를 추정하고, 상기 추정한 상위 대역 신호와 상호 정보량을 높인 상위 대역 신호를 차감한 잔차 상위 대역 신호를 출력하도록 처리하는 상위 대역 추정기와,
    상기 잔차 상위 대역 신호를 양자화하여 출력하도록 하는 양자화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 양자화기는,
    스칼라 양자화기, 벡터 양자화기 가운데 적어도 어느 한 가지를 이용하여 상기 잔차 상위 대역 신호를 양자화하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 필터 계수 계산부는,
    변환된 신호 Y2로부터 원래의 신호 Y가 재생 가능해야 하고, 상호 정보량 I[X;Y2]는 I[X;Y] 보다 커야하고, 통계적인 의미에서 Y2의 동적 영역(dynamic range)은 적어도 Y의 동적 영역에 비해 크지 않아야 하는 조건을 만족하는 필터 계수를 계산하도록 처리하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
    여기에서, 상기 X는 하위대역 신호, Y는 상위대역 신호, H[]는 상위대역 상호 정보량 필터, H- 1[]는 상위대역 상호 정보량 역 필터, Y2는 H[]에 의해 변환된 상위대역 신호를 말한다.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 필터 계수 계산부는,
    복호화된 상위 대역 신호와 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 상기 필터 계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 대역 확장 기법을 이용한 부호화 장치는,
    상기 상위 대역 상호 정보량 필터와 상기 하위 대역 상호 정보량 필터 가운데 어느 한가지 만을 사용하여 상호 정보량을 높이는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  7. 대역 확장 기법을 이용한 복호화 장치에 있어서,
    부호화 과정에서 출력한 부호화된 잔차 상위 대역 신호를 수신하여 복호화하는 역 양자화기와,
    복호 신호를 이용한 필터 계수를 계산하는 필터 계수 계산부와,
    상기 계산한 필터 계수를 이용하여 상기 복호화한 상위 대역 신호를 역 필터링하여 본래의 신호로 출력하는 상위 대역 상호 정보량 역 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 상위 대역 상호 정보량 역 필터는,
    상기 수신한 부호화된 잔차 상위 대역 신호를 복호화하여 출력한 신호와 상호 정보량을 높인 하위 대역 신호를 이용하여 추정한 상위 대역 신호를 합산한 상위 대역 신호를 복호화하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 역 양자화기는,
    스칼라 역 양자화기, 벡터 역 양자화기 가운데 적어도 어느 한 가지를 이용하여 역 양자화하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 필터 계수 계산부는,
    변환된 신호 Y2로부터 원래의 신호 Y가 재생 가능해야 하고, 상호 정보량 I[X;Y2]는 I[X;Y] 보다 커야하고, 통계적인 의미에서 Y2의 동적 영역(dynamic range)은 적어도 Y의 동적 영역에 비해 크지 않아야 하는 조건을 만족하는 필터 계 수를 계산하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
    여기에서, 상기 X는 하위대역 신호, Y는 상위대역 신호, H[]는 상위대역 상호 정보량 필터, H- 1[]는 상위대역 상호 정보량 역 필터, Y2는 H[]에 의해 변환된 상위대역 신호를 말한다.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 필터 계수 계산부는,
    복호화된 상위 대역 신호와 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 상기 필터 계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
  12. 대역 확장 기법을 이용한 부호화 방법에 있어서,
    입력 신호를 상위 대역 신호와 하위 대역 신호로 분류한 후, 상기 분류한 하위 대역 신호를 부호화하는 과정과,
    상기 분류한 상위 대역 신호와 상기 부호화한 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높이기 위한 필터 계수를 계산하는 과정과,
    상기 계산한 필터 계수를 이용하여 상기 상위 대역 신호와 하위 대역 신호의 상호 정보량을 높인 신호로 변환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 대역 확장 기법을 이용한 부호화 방법은,
    상기 상호 정보량을 높인 하위 대역 신호를 이용하여 상위 대역 신호를 추정하는 과정과,
    상기 추정한 상위 대역 신호와 상호 정보량을 높인 상위 대역 신호를 차감한 잔차 상위 대역 신호를 출력하는 과정과,
    상기 출력한 잔차 상위 대역 신호를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 출력한 잔차 상위 대역 신호는,
    스칼라 양자화기, 벡터 양자화기 가운데 적어도 어느 한 가지를 이용하여 양자화하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 상호 정보량을 높이기 위한 필터 계수는,
    변환된 신호 Y2로부터 원래의 신호 Y가 재생 가능해야 하고, 상호 정보량 I[X;Y2]는 I[X;Y] 보다 커야하고, 통계적인 의미에서 Y2의 동적 영역(dynamic range)은 적어도 Y의 동적 영역에 비해 크지 않아야 하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
    여기에서, 상기 X는 하위대역 신호, Y는 상위대역 신호, H[]는 상위대역 상호 정보량 필터, H- 1[]는 상위대역 상호 정보량 역 필터, Y2는 H[]에 의해 변환된 상위대역 신호를 말한다.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 상호 정보량을 높이기 위한 필터 계수는,
    복호화된 상위 대역 신호와 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 대역 확장 기법을 이용한 부호화 방법은,
    상기 상위 대역 신호와 상기 하위 대역 신호 가운데 적어도 어느 한 가지 신호의 상호 정보량을 높이는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  18. 대역 확장 기법을 이용한 복호화 방법에 있어서,
    부호화 과정에서 출력한 부호화된 잔차 상위 대역 신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신한 부호화된 잔차 상위 대역 신호를 복호화하는 과정과,
    복호 신호를 이용한 필터 계수를 계산하는 과정과,
    상기 계산한 필터 계수를 이용하여 상기 복호화한 상위 대역 신호를 역 필터링하여 본래의 신호로 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 복호화한 상위 대역 신호를 역 필터링하는 과정은,
    상기 수신한 부호화된 잔차 상위 대역 신호를 복호화하여 출력한 신호와 상호 정보량을 높인 하위 대역 신호를 이용하여 추정한 상위 대역 신호를 합산한 상위 대역 신호를 복호화하는 과정임을 특징으로 하는 복호화 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 부호화된 잔차 상위 대역 신호는,
    스칼라 역 양자화기, 벡터 역 양자화기 가운데 적어도 어느 한 가지를 이용하여 양자화하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 계산한 필터 계수는,
    변환된 신호 Y2로부터 원래의 신호 Y가 재생 가능해야 하고, 상호 정보량 I[X;Y2]는 I[X;Y] 보다 커야하고, 통계적인 의미에서 Y2의 동적 영역(dynamic range)은 적어도 Y의 동적 영역에 비해 크지 않아야 하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
    여기에서, 상기 X는 하위대역 신호, Y는 상위대역 신호, H[]는 상위대역 상호 정보량 필터, H- 1[]는 상위대역 상호 정보량 역 필터, Y2는 H[]에 의해 변환된 상위대역 신호를 말한다.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 계산한 필터 계수는,
    복호화된 상위 대역 신호와 복호화된 하위 대역 신호를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
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