KR19990077130A - 라이스 인코더/디코더를 사용한 데이터 압축/복원장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

디지탈 오디오 신호로부터 얻어진 디지탈 정보신호를 데이터 압축하는 데이터 압축장치가 개시된다. 이 디지탈 정보신호는 복수의 p-비트의 샘플을 포함하며, 이때, p는 1보다 큰 정수이다. 상기 장치는, 디지탈 정보신호를 수신하는 입력(16)과, 이 디지탈 정보신호에 대해 무손실 압축과정을 수행하여 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 얻는 무손실 압축부(18)를 구비한다. 상기 무손실 압축부(18)는 라이스 인코더를 구비하며, 이 라이스 인코더는 코드 파라미터 m에 의해 식별가능하다. 더구나, 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 공급하는 출력단자(22)가 구비된다. 상기 라이스 인코더는 하기 식 (I)에 따라 디지탈 정보신호의 N개의 샘플로부터 상기 코드 파라미터 m을 발생하는 발생부(30)를 구비하고, 이때, A 및 B는 상수이고, x[n]은 N개의 샘플 중 n번째 샘플을 나타내며, N은 0보다 큰 정수이다. 바람직하게는, A=1 및 B=1이고, m=M으로, M은 하기 식 (II)와 같고, 부호 '

Description

라이스 인코더/디코더를 사용한 데이터 압축/복원장치 및 방법

본 발명은, 디지탈 오디오 신호로부터 얻어진 디지탈 정보신호를 데이터 압축하되, 상기 디지탈 정보신호는 복수의 p-비트 샘플을 포함하고, p는 1보다 큰 정수이며,

- 상기 디지탈 정보신호를 수신하는 수단과,

- 상기 디지탈 정보신호에 대해 무손실 데이터 압축과정을 수행하여 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 얻으며, 허프만형 인코더(Huffman type encoder)를 구비한 무손실 압축수단과,

- 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 공급하는 출력수단을 구비한 데이터 압축장치와,

디지탈 오디오 신호로부터 얻어진 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 데이터 복원하며,

- 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 수신하는 입력수단과,

- 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호에 대해 무손실 데이터 복원과정을 수행하여 상기 디지탈 정보신호의 복제본을 얻으며, 허프만형 디코더를 구비한 무손실 복원수단과,

- 상기 디지탈 정보신호의 복제본을 공급하는 출력수단을 구비한 데이터 복원장치와,

상기 데이터 압축장치를 구비한 전송장치와, 상기 데이터 복원장치를 구비한 수신장치와, 상기 디지탈 정보신호를 데이터 압축하는 방법에 관한 것이다.

허프만형 인코더와 디코더는 당업계에 널리 공지되어 있다. 이에 대해서는, 본 명세서의 끝부분에 기재된 관련문헌 목록의 문헌 D1인, Proc. of the IRE, Vol. 40(10), September 1952에 기재된 D. A. Huffman의 논문 'A method for the construction of minimum-redundancy codes'를 참조하기 바란다.

DVD(Digital Versatile Disk)와 관련하여, DVD 오디오라 불리는 오디오 전용의 응용에 대해서는 본 발명의 출원시에 논의가 진행되고 있었다. 채널 수, 샘플링 주파수, 샘플당 비트수 및 재생시간에 관한 오디오 단체로부터의 모든 요구사항을 수용하려면, 고용량의 DVD조차 충분하기 못하다.

본 발명은 디지탈 오디오 신호를 데이터 압축 및 복원하는데 매우 적합한 데이터 압축장치와 데이터 복원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 데이터 압축장치는, 상기 허프만형 인코더가 라이스 인코더(Rice encoder)이고, 이 라이스 인코더는 코드 파라미터 m에 의해 식별가능하며, 상기 라이스 인코더는 다음 식에 따라 디지탈 정보신호의 N개의 샘플로부터 상기 코드 파라미터를 발생하는 발생수단을 구비하고,

이때, A 및 B는 상수이고, x[n]은 N개의 샘플 중 n번째 샘플이며, N은 0보다 큰 정수인 것을 특징으로 한다. 더구나, 디지탈 오디오 신호로부터 얻어진 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 데이터 복원하며,

- 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 수신하는 입력수단과,

- 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호에 대해 무손실 데이터 복원과정을 수행하여 상기 디지탈 정보신호의 복제본을 얻으며, 허프만형 디코더를 구비한 무손실 복원수단과,

- 상기 디지탈 정보신호의 복제본을 공급하는 출력수단을 구비한 데이터 복원장치는, 상기 허프만형 디코더가 라이스 디코더이고, 이 라이스 디코더는 코드 파라미터 m에 의해 식별가능하며, 상기 라이스 디코더는 다음 식에 따라 디지탈 정보신호의 복제본의 N개의 샘플로부터 상기 코드 파라미터를 발생하는 발생수단을 구비하고,

이때, A 및 B는 상수이고, x[n]은 N개의 샘플 중 n번째 샘플이며, N은 0보다 큰 정수인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 다음과 같은 착상에 근거를 두고 있다.

다수의 서로 다른 포맷이 DVD 오디오용으로 제안된 바 있는데, 이들 모든 포맷은 소비자, 콘텐트 제공자, 장비 제조업체 등에 의해 설정된 요구조건을 충족하도록 요구하고 있다. 이러한 대부분의 제안사항은 더 높은 샘플링 레이트, 향상된 해상도 및 더 많은 채널과 같이 현존하는 CD의 개량에 관한 것이다. 이와 같이 제안된 모든 DVD 오디오 포맷에 대한 공통된 제약은, 대략 75분인 현재의 CD 오디오에 대한 최소한의 재생시간에 해당하는 재생시간과, 고품질 오디오에 대해 손실성 압축이 허용될 수 없다는 사실이다. 공식화된 또 다른 요구사항은, 2채널 스테레오 재생장치를 소유한 사람들과 5채널 재생장치를 소유한 사람들 모두를 만족시키기 위해서는, 2채널과 다중채널 신호 모두를 사용할 수 있어야 한다는 것이다. 그러나, 일반적으로, 이들 2가지 믹싱녹음된 기록매체는 스튜디오에서 다수의 채널로부터 생성되기 때문에, 스테레오 신호는 반드시 다중채널 신호의 믹스다운(down-mix)인 것은 아니다. 따라서, 5채널의 믹싱녹음된 기록매체로부터 2채널의 믹싱녹음된 기록매체를 검색하는데 매트릭싱(matrixing)은 선택사항이 아니다. 따라서, 총 2+5=7의 독립된 채널이 필요하게 된다.

충분한 재생시간을 유지하면서, 이들 신호를 DVD에 저장하기 위해서는, 비트 전송속도를 감소시켜야 할 필요가 있다.

무손실 코딩은 오디오 품질을 여하한 식으로도 손상시키지 않으면서 필요한 비트 전송속도의 저감을 제공할 수 있다. 설정된 중요한 요구사항은 DVD에 대해 편집이 가능해야 한다는 점이다. 이것은, 무손실 디코더가 소정의 그리드(grid) 상의 임의의 위치에서, 즉, 이전의 데이터를 디코딩할 필요없이 디코딩을 개시할 수 있어야 한다는 것을 의미한다. 마지막으로, 디코더는 모든 DVD 재생장치의 내부에 존재하기 때문에, 덜 복잡한 구성을 가져야만 한다.

예를 들어, DVD 오디오용으로 필요한 압축비를 실현할 수 있는 무손실 오디오 코딩방법이 제안될 예정이다.

무손실 코딩은 텍스트 파일 및 컴퓨터 프로그램 데이터 등의 데이터에 필요한 저장용량을 줄이기 위한 기술이다. 디코딩을 거친 후에, 압축된 데이터는 완전하게 재구성된다. "Lempel Ziv", "pkzip", "compress" 및 "pack" 등과 같은 공지된 텍스트 및 데이터 압축 프로그램 및 기술은, PCM 오디오 신호에 적용할 경우 비교적 낮은 압축비를 생성한다.

PCM 오디오 신호가 갖는 특징은, 오디오가 복수의 PCM(다중비트) 샘플로 이루어진 시퀀스로 표시되어, 이것에 의해 개별적인 복수의 비트 또는 바이트 대신에 복수의 PCM 샘플을 처리하는 것이 보다 효율적이 되도록 한다는 점이다. 이때, 연속적인 복수의 PCM 샘플 사이에 의존성이 존재한다. 그것을 향상된 무손실 오디오 코딩 알고리즘에 이용하게 되면, 더 높은 압축비를 생성할 수 있다.

일반적으로, 무손실 오디오 부호기는 2가지 기본동작, 즉 예측에 의한 '소스 모델링(source modelling)'과 엔트로피 인코딩으로 나뉘어질 수 있다.

소스 모델링은 오디오 신호에 적용되어, 엔트로피 인코더에서 인코딩하기에 적합한 오디오 신호의 차이를 얻게 된다. 이러한 차이 신호는 엔트로피 코딩에 의해 데이터 압축된다. 이러한 과정은 채널을 통해 전송되는 가변율의 비트 스트림을 발생한다. 상기한 비트 스트림은 또한 소스 모델 파라미터와 또 다른 부대 정보를 포함한다.

디코더에 있어서는, 원래의 입력신호가 엔트로피 디코딩과 소스 합성에 의해 재구성된다.

엔코더가 갖는 목표는 데이터 압축과정을 최적화하여, 최대의 데이터 압축비를 실현하는 것이다. 또한, 디코더 측에서 필요한 사항은 복잡성을 최소화하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서는, 신호를 프레임 단위로 분석 및 처리함으로써, 복수의 신호에 대한 단기간(의사: pseudo)의 정상값(stationarity)이 데이터 압축과정에서 사용된다. 이러한 의사 정상값의 주기는 25ms의 차수를 갖는다. 프레임 단위로 신호를 처리하는 이점은, 이들 프레임을 편집가능성을 제공하는 격리된 복수의 블록으로 간주할 수 있다는 점이다. 실제적으로는, 오디오 신호의 통계적 특성이 변화하므로, 최적의 프레임 길이 또한 변화한다. 그러나, 취급을 용이하게 하기 위해서는, 프레임 길이를 일정하게 선택한다.

일례로서, 프레임 길이는 23ms에 해당하는 44.1kHz의 샘플링 주파수당 1024개의 샘플로 설정될 수 있다. 이것은 편집가능성과 성능 사이에 좋은 균형을 재공하는 것으로 밝혀졌다. 더 짧은 프레임 길이에 대해서는 압축성능이 감소하고, 더 긴 프레임 길이에 대해서는 편집가능성이 비실용적으로 된다.

또 다른 실시예에 있어서는, 어떠한 프레임 처리도 사용되지 않으며, 샘플의 데이터 압축과정은 데이터 압축될 정보신호의 N개의 이전 샘플에 의해 결정된다.

오디오 신호의 연속적인 복수의 샘플 사이의 선형 의존성을 제거하기 위해, 채널내 예측(intra-channel prediction)으로도 알려진 선형 예측 코딩이 사용된다. 일반적인 선형 예측방법에서는, 오디오 신호에서 오디오 신호의 예측값을 감산하는 것에 의해 차이 신호 x[n]이 구성된다. 오디오 신호의 현재 샘플의 예측값은 그 오디오 신호의 이전 샘플에 근거를 둔다.

최종적으로, 가변길이 코딩은 상기 신호 x[n]으로부터 중복성을 제거한다. 또한, 이러한 전체의 처리과정에 있어서, 어떠한 정보도 손실되지 않는다. 엔트로피 인코딩을 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 디코더의 복잡성을 줄이기 위해서, 본 발명에 따르면, 허프만식의 코드가 사용된다.

라이스 코드는 단지 1개의 파라미터 m으로 식별가능하기 때문에 허프만 코드의 유망한 부류의 한가지인 것으로 밝혀진 바 있다. 라이스 인코더에 대해서는, 관련문헌 목록의 문헌 D2를 참조하기 바란다. 라이스 코드는 근본적으로 다음과 같은 라플라스 확률밀도 함수(prabability density function: PDF)용의 허프만 코드로서,

이것은 실제의 차이 신호 x[n]애 대한 좋은 근사값인 것으로 밝혀졌다. 상기한 라플라스 PDF는 단지 한 개의 파라미터 σ에 의해 p(x)에 일치한다.

차이 신호 x[n]의 샘플워드로부터 얻어진 라이스 코드워드는 4개의 부분으로 구성된다. 첫 번째 부분은 샘플의 부호를 나타내는 단일 비트이다. 두 번째 부분은 샘플의 절대값으로 이루어진 m개의 최하위 비트(least significant bit: LSB)로 이루어진다. 세 번째 부분은 m개의 LSB가 없는 샘플의 단항 표시부이다. 또한, 최종 부분은 단항 표시를 위한 단일 비트의 구분문자(delimiter)이다.

첫 번째 실시예에 있어서, m의 값은 다음 식을 사용하여 N개의 샘플로 이루어진 각각의 프레임에 대해 최적화된다:

이때, A 및 B는 상수이고, x[n]은 N개의 샘플 중 n번째 샘플이며, N은 0보다 큰 정수이다.

바람직하게는, A=1, B=1이며, m=M이며, 이때,

이고, 부호 ''은 가장 근접한 작은 정수 값으로의 M 값의 라운딩(rounding)을 나타낸다.

라이스 코드워드의 디코딩 과정은 단순하여 거의 연산을 필요로 하지 않는다. 부호 비트와 m개의 LSB를 직접적으로 사용할 수 있다. 나머지 부분은 단순히 구분 비트 이전의 제로값을 갖는 비트의 개수를 계수함으로써 재구성할 수 있다.

이하, 본 발명의 이러한 발명내용과 또 다른 발명내용은 다음의 도면을 참조하여 주어지는 실시예로부터 명확해질 것이며 보다 명백해질 것이다.

도 1은 데이터 압축장치의 일 실시예를 나타낸 것이고,

도 2는 광대역 디지탈 오디오 신호와, 상기 오디오 신호를 예측하고 예측된 신호로부터 오디오 신호를 감산한 후에 상기 광대역 디지탈 오디오 신호로부터 얻어진 차이 신호에 대한, 그것의 진폭의 함수로써의 일정한 신호를 갖는 샘플의 발생 확률을 나타낸 그래프이고,

도 3은 기록매체 상에 데이터 압축된 정보신호를 기록하는 기록장치 내부에 통합된 도 1에 도시된 데이터 압축장치를 나타낸 것이고,

도 4는 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 전송매체를 통해 송신하는 송신장치 내부에 통합된 데이터 압축장치를 나타낸 것이고,

도 5는 오류정정 인코더와 채널 인코더를 더 구비한 기록장치의 또 다른 실시예를 나타낸 것이고,

도 6은 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 원래의 정보신호의 복제본으로 역변환하는 데이터 복원장치의 일 실시예를 나타낸 것이고,

도 7은 기록매체로부터 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 재생하는 재생장치 내부에 통합된 도 6에 도시된 데이터 복원장치를 나타낸 것이고,

도 8은 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 전송매체로부터 수신하는 수신장치 내부에 통합된 도 6에 도시된 데이터 복원장치를 나타낸 것이고,

도 9는 채널 디코더와 오류정정부를 더 구비한 재생장치의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터 압축장치에 대한 일 실시예를 나타낸 것이다. 이 장치는 예를 들어 44.1kHz에서 샘플링된 디지탈 오디오 신호의 복수의 p-비트 샘플을 수신하는 입력단자(1)를 갖는다. 이 장치는, 상기 입력단자(1)에 접속된 입력(4)과 출력(6)을 갖는 공지된 예측부(2)를 구비한다. 예측부(2)의 출력(6)은 신호 합성부(10)의 입력(8)에 접속되며, 신호 합성부는 입력단자(1)에 접속된 제 2 입력(12)과 출력(14)을 갖는다. 상기 출력(12)은 데이터 압축부(18)의 입력에 해당하는 단자(16)에 접속된다. 또한, 데이터 압축부(18)의 출력(20)은 장치의 출력단자(22)에 접속된다.

상기 예측부(2)는 그것의 입력(4)에 인가된 디지탈 오디오 신호의 예측 신호를 생성하여 이 예측된 신호를 출력(6)으로 공급하도록 구성된다. 신호 합성부(10)는, 그것의 입력 12에 인가된 오디오 신호와 그것의 입력 8에 인가된 오디오 신호의 예측 신호를 감산 합성하여, 출력(14)으로 주어지는 차이 출력신호를 얻도록 구성된다. 상기 합성부(10)의 출력(14)에 존재하는 출력신호는, 입력 12에 인가된 디지탈 오디오 신호와 입력 8에 인가된 오디오 신호의 예측 신호 사이의 오차를 나타낸다. 디지탈 오디오 신호와 이 디지탈 오디오 신호의 예측 신호의 모든 샘플이 동일한 극성을 갖고 합성부(10)에 인가되는 경우에는, 상기 합성부(10)는 감산부의 형태를 갖는다. 그러나, 디지탈 오디오 신호와 이 디지탈 오디오 신호의 예측 신호 중 한 개의 샘플이 합성부(10)에서 서로 합성되기 이전에 2가지 신호 중 다른 한가지에 대해 극성이 반전된 경우에는, 상기 합성부(10)는 가산부의 형태를 갖는다.

일반적으로, 상기 예측부(2)와 합성부(10)는 디지탈 오디오 신호의 진폭 분포에 있어서의 분산을 감소시킨다고 말할 수 있다. 일례로서, 도 2의 곡선 25는 입력 1에 인가된 디지탈 오디오 신호의 진폭 분포를 나타내는 한편, 곡선 27은 단자 16에 존재하는 차이 신호의 진폭 분포를 나타낸 것이다.

곡선 27에 해당하는 진폭 분포를 갖는 신호는 허프만 형태를 갖는 데이터 압축부(18)를 사용하여 매우 효율적으로 인코딩될 수 있다. 특히, 라이스 인코더의 형태를 갖는 압축부(18)를 사용하여 보다 효과적인 인코딩이 실현될 수 있다. 라이스 인코더(18)는, 데이터 압축기(28)와, 데이터 압축기(28)에 공급되어 입력(16)에 주어진 신호의 인코딩을 가능하게 하는 파라미터 m을 결정하는 발생부(30)를 구비한다.

상기 라이스 인코더(18)의 동작은 다음과 같다. 파라미터 m은 입력(16)에 인가된 정보신호의 N개의 샘플 내부의 최상위 '1' 비트의 평균위치를 나타내는 수치이다. m의 값이 3이고, 입력(16)에 인가된 16비트 샘플의 정보신호가 라이스 인코더 내부에서 인코딩된다고 가정하자. 상기 데이터 압축기(28)에서의 상기한 16비트 샘플의 인코딩은 16비트 샘플의 (m=)3개의 최하위 비트를 취함으로써 실현된다. 나머지 13비트 워드에 해당하는 10진수 값은 m개의 최하위 비트에 부가될 '제로'의 개수와 동일하며, 그 뒤에는 '1' 비트와 부호 비트가 뒤따르는데, 이때 부호 비트는 샘플의 극성을 나타낸다.

일례로서, 상기 16비트 샘플이 19의 10진수 값을 갖는다고 가정하자. 따라서, 이 샘플은 '0000....010011'과 동일하다. m=3일 때, 비트 011이 샘플로부터 취해진다. 이에 따라, 나머지 13비트 워드는 '0000....010'이 되어, 10진수 값 2에 해당한다. 그 결과, 2개의 '제로'값이 부가된 후, 그 뒤에는 '1' 비트가 뒤따른다. 더구나, 얻어진 비트 시퀀스 앞에는 '부호' 비트가 부가된다. 이에 따라 결과적으로 얻어진 데이터 압축된 샘플은 '?011001'이 되며, 이때 ? 부호는 부호 비트를 나타낸다. 그 결과, 16비트 샘플이 7비트 워드로 압축된다.

상기 데이터 압축된 샘플을 데이터 복원하기 위해서는, 수치 m을 알고 있어야 하므로, 상기 수치 m도 전송되어야 한다.

그러나, 수치 m을 전송하는 것이 항상 필요한 것은 아니라는 점에 주목해야 하는데, 즉 압축될 샘플에 선행하는 N개의 샘플로부터 m을 도출할 수 있는 경우에는 전송할 필요가 없다. 이에 대해서는 후술한다.

이하에서는 파라미터 m 값을 도출하는 과정을 설명한다. 발생부(30)는 입력(16)에 인가된 N개의 샘플을 수신하여, 다음 식을 사용하여 m값을 유도한다.

이때, A 및 B는 상수이고, x[n]은 N개의 샘플 중 n번째 샘플이며, N은 0보다 큰 정수이다.

특히, m=M이며, 이때,

이고, 부호 ''은 가장 근접한 작은 정수 값으로의 M 값의 라운딩을 나타낸다. 한편, 또 다른 실시예에 있어서는, M 값을 가장 근접한 큰 정수 값으로 라운딩할 수 있다는 것은 명백하다. 그러나, 이러한 경우는 압축기(28)에서 더 낮은 데이터 압축비가 실현된다는 것을 의미한다.

한가지 변형예에 있어서는, 어떤 샘플을 인코딩(데이터 압축)하기 위한 m 값을 변환될 샘플에 선행하는 N개의 샘플로부터 도출할 수 있다. 이러한 변형예에 있어서는, 최초 N개의 샘플을 인코딩하는 과정은 특별한 처리를 필요로 한다. 일례로서, N이 10이라고 가정하면, 첫 번째 샘플을 인코딩하기 위해서는, m을 예를 들어 p 또는 p/2와 동일한 소정 값으로 선택할 수 있다. 두 번째 샘플을 인코딩하는 경우에는, 첫 번째 샘플 값을 사용하여 N=1에 대해 상기 식을 사용하여 m 값을 얻을 수 있다. 세 번째 샘플을 인코딩하는 경우에는, 첫 번째 및 두 번째 샘플 값을 사용하여 N=2에 대해 상기 식을 사용하여 m 값을 얻을 수 있고, 11번째 샘플을 인코딩할 때 이전의 10개의 샘플 값을 사용하여 N=10에 대해 상기 식을 사용할 때까지, 이후 마찬가지 방법으로 m 값을 얻을 수 있다.

이러한 변형예의 경우에는, 라이스 디코더를 설명할 때 후술하는 것과 같이, 대응하는 라이스 디코더로 m 값을 전송할 필요가 없다.

두 번째 변형예에 있어서, 발생부(30)는 전술한 식 중 한가지에 따라, 디지탈 정보신호의 N개의 샘플로 이루어진 연속적인 프레임에 대해 코드 파라미터 m을 생성한다. 압축기(28)는 그 프레임에 대해 도출된 m 값에 따라 N개의 샘플로 이루어진 프레임을 인코드한다. 이러한 변형예에 있어서는, 각 프레임에 대한 m 값을 그 프레임 내부의 데이터 압축된 샘플과 함께 해당하는 라이스 디코더로 전송하여, 데이터 압축된 정보신호를 디코딩할 수 있도록 함으로써, 원래의 정보신호의 복제본을 얻도록 하는 것이 필요하다.

바람직한 실시예에 있어서는, A와 B 값 모두는 1로 선택된다.

전술한 방법으로 정보신호를 인코딩하는 것은, 종래기술에 따른 라이스 인코더에 비해 보다 간단하게 파라미터 m을 도출할 수 있을 뿐 아니라, 종래기술에 따른 라이스 인코더에 비해 약간 더 우수한 성능을 제공한다.

도 3은 도 1에 도시된 데이터 압축장치를 기록장치 내부에 통합한 상태를 나타낸 것이다. 이러한 기록장치는 데이터 압축된 정보신호를 기록매체(32) 상의 트랙에 기록하는 기록부(35)를 더 구비한다. 본 실시예에 있어서는, 상기 기록매체(32)가 자기 기록매체이므로, 상기 기록부(35)는 데이터 압축된 정보신호를 기록매체(32)에 기록하기 위한 적어도 1개의 자기헤드(34)를 구비한다. 그러나, 상기 기록매체는 CD 디스크나 DVD 디스크 등의 광학 기록매체일 수도 있다.

도 4는 전송매체 TRM을 통해 오디오 신호를 전송하며 도 1에 도시된 데이터 압축장치를 구비한 송신장치의 일 실시예를 나타낸 것이다. 이 송신장치는 데이터 압축된 정보신호를 전송매체 TRM에 인가하는 송신부(40)를 더 구비한다. 이때, 송신부(40)는 안테나(42)를 구비할 수 있다.

무선 주파수 링크 또는 기록매체 등의 전송매체를 통한 송신과정은, 일반적으로 전송될 데이터 압축된 정보신호에 대해 수행되는 오류정정 인코딩 과정과 채널 인코딩 과정을 필요로 한다. 도 5는 도 3에 도시된 기록장치에 대한 차이 신호에 대해 수행되는 상기한 신호처리 과정을 도시한 것이다. 따라서, 도 5에 도시된 기록장치는, 공지된 오류정정 인코더(50)와 마찬가지로 공지된 채널 인코더(52)를 구비한다.

도 6은 본 발명에 따른 데이터 복원장치에 대한 일 실시예를 나타낸 것이다. 이 장치는 데이터 압축된 정보신호의 데이터 압축된 워드를 수신하는 입력단자(55)를 구비한다. 이 입력단자(58)는 허프만 형태를 갖는 데이터 복원부(58)의 입력에 접속된다. 특히, 상기 복원부(58)는 라이스 디코더의 형태를 갖는다. 상기 라이스 디코더(58)는, 데이터 복원기(60)와, 데이터 복원기(60)에 공급되어 입력(55)에 주어진 신호의 디코딩을 할 수 있도록 하는 파라미터 m 값을 결정하는 발생부(62)를 포함한다. 상기 라이스 디코더(58)는 그것의 출력(64)에 정보신호의 복제본을 공급하며, 이 출력(64)은 신호 합성부(68)의 제 1 입력(66)에 접속된다. 또한, 신호 합성부(68)의 출력은 공지된 예측부(57)의 입력에 접속된다. 상기 예측부(57)의 출력은 출력단자(69) 뿐만 아니라, 합성부(68)의 제 2 입력(67)에 접속된다. 도 1에 도시된 장치의 합성부(10)의 출력(14)에 존재하는 차이 신호의 복제본에 해당하는 입력(66)에 주어진 정보신호에 응답하여, 원래의 오디오 신호의 복제본이 출력단자(69)에서 얻어진다는 점에서, 상기 합성부(68)와 예측부(57)의 동작은 공지되어 있다.

이하, 상기한 라이스 디코더(58)의 동작을 설명한다. 상기 발생부(62)는 도 1에 도시된 라이스 인코더 내부의 발생부(30)와 동일하므로, 도 1에 도시된 발생부(30)와 동일한 방식으로, 이전에 디코딩된 정보신호의 N개의 샘플로부터 데이터 압축된 정보신호 내부의 샘플의 디코딩을 위한 파라미터 m을 도출한다.

단자(55)에 주어진 데이터 압축된 입력신호의 데이터 압축된 샘플에 대한 데이터 복원기(60) 내부에서의 데이터 복원과정은, 전술한 실시예에서와 마찬가지로 16비트의 오디오 샘플을 얻기 위해 다음과 같이 실현된다. 위에서 얻어진 데이터 압축된 워드 '?011001'을 사용하며, 이때 m은 3이라고 한다. 상기 데이터 복원기(60)는 부호 비트 '?' 뒤의 데이터 압축된 워드의 첫 번째 3개의 비트 '011'을 취하는데, 이러한 3개의 비트는 역변환된 16비트 샘플에 대한 3개의 최하위 비트에 해당한다. 나머지 워드 '001'에 존재하는 2개의 '제로' 비트는 오디오 샘플의 나머지 13비트 워드가 3개의 최하위 비트가 추출된 후에 10진수 2를 갖는다는 것을 나타내므로, 이것은 13비트 워드 '0000....10'을 발생한다. 따라서, 역변환된 16비트 오디오 샘플은 '0000....10011'이 되며, 이때 '?' 비트는 샘플의 극성을 나타낸다.

데이터 복원이 개시되면, 이전에 역변환된 오디오 샘플로부터 m에 대한 값을 도출하는 것이 불가능하다. 따라서, 데이터 복원기(60)에서 첫 번째 역변환된 샘플을 얻기 위해서는, m은 소정 값, 예를 들면 p 또는 p/2로 선택된다. 두 번째 샘플을 디코딩(역변환/데이터 복원)하기 위해서, 첫 번째 역변환된 샘플 값을 사용하여 N=1에 대해 상기 식을 사용하여 m을 얻을 수 있다. 세 번째 샘플을 디코딩하기 위해서는, 첫 번째 및 두 번째의 역변환된 샘플값을 사용하여 N=2에 대해 상기 식을 사용하여 m을 얻을 수 있으며, 11번째 샘플을 디코딩할 때 이전의 10개의 역변환된 샘플 값을 사용하여 N=10에 대해 상기 식을 사용할 때까지, 이후 마찬가지 방법으로 m 값을 얻을 수 있다.

데이터 압축장치에 대한 전술한 두 번째 변형예에 있어서, 데이터 복원장치는 전송매채를 통해 수신된 m 값을 사용하여 데이터 압축된 복수의 샘플로 이루어진 블록을 디코딩한다.

도 7은 재생장치 내부에 통합된 도 6에 도시된 데이터 복원장치를 나타낸 것이다. 이 재생장치는 기록매체(32) 상의 트랙으로부터 데이터 압축된 정보신호를 판독하는 판독부(70)를 더 구비한다. 본 실시예에 있어서는, 기록매체(32)가 자기 기록매체이므로, 판독부(70)는 기록매체(32)로부터 데이터 압축된 정보신호를 판독하는 적어도 1개의 자기헤드(72)를 구비한다. 그러나, 상기 기록매체는 CD 디스크 또는 DVD 디스크 등의 광학 기록매체일 수 있다.

도 8은 전송매체 TRM을 통해 오디오 신호를 수신하며, 도 6에 도시된 데이터 복원장치를 구비한 수신장치의 일 실시예를 나타낸 것이다. 이 수신장치는 전송매체 TRM으로부터 데이터 압축된 신호를 수신하는 수신부(75)를 더 구비한다. 이 수신부(75)는 안테나(77)를 구비할 수 있다.

전술한 것 같이, 무선 주파수 링크 또는 기록매체 등과 같은 전송매체를 통한 전송과정은, 일반적으로 전송될 데이터 압축된 정보에 대해 수행되는 오류정정 인코딩과 채널 인코딩 과정을 필요로 하므로, 수신시에 이에 대응하는 채널 디코딩과 오류정정이 수행될 수 있다. 도 9는 도 7에 도시된 재생장치에 대한 판독부(70)에 의해 수신된 수신신호에 대해 수행되는 채널 디코딩 및 오류정정의 신호처리 과정을 나타낸 것이다. 따라서, 도 9에 도시된 재생장치는, 원래의 오디오 신호의 복제본을 얻기 위해, 공지된 채널 디코더(80)와 마찬가지로 공지된 오류정정부(82)를 구비한다.

비록, 본 발명을 그것의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 이들 실시예가 본 발명을 제한하기 위해 주어진 것이 아니라는 것은 자명하다. 따라서, 청구범위에 의해 규정된 것 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에게 있어서 다양한 변형이 가능하다.

더구나, 본 발명은 본 명세서 기재된 이들 모든 신규한 특징부 또는 이들 신규한 특징부의 조합을 포괄한다.

관련문헌

(D1) 'A method for the construction of minimum-redundancy codes', by D.A. Huffman in Proc. of the IRE, Vol.40(10), September 1952.

(D2) 'Adaptive variable-length coding for efficient compression of spacecraft television data', by R.F. Rice et al in IEEE Trans on CT, Vol 16(9), pp. 889-897, 1971.

Claims (15)

1. 디지탈 오디오 신호로부터 얻어진 디지탈 정보신호를 데이터 압축하되, 상기 디지탈 정보신호는 복수의 p-비트 샘플을 포함하고, p는 1보다 큰 정수이며,

   - 상기 디지탈 정보신호를 수신하는 수단과,

   - 상기 디지탈 정보신호에 대해 무손실 데이터 압축과정을 수행하여 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 얻으며, 허프만형 인코더를 구비한 무손실 압축수단과,

   - 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 공급하는 출력수단을 구비한 데이터 압축장치에 있어서,

   상기 허프만형 인코더는 라이스 인코더이고, 이 라이스 인코더는 코드 파라미터 m에 의해 식별가능하며, 상기 라이스 인코더는 다음 식에 따라 디지탈 정보신호의 N개의 샘플로부터 상기 코드 파라미터를 발생하는 발생수단을 구비하고,

   이때, A 및 B는 상수이고, x[n]은 N개의 샘플 중 n번째 샘플이며, N은 0보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 압축장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발생수단은 디지탈 정보신호의 N개의 샘플로 이루어진 연속적인 프레임에 대해 상기 코드 파라미터를 발생하도록 구성되고, 상기 식에 따라 한 개의 프레임에 대한 코드 파라미터를 발생하도록 구성되며, 이때, x[n]은 상기 프레임 내부의 n번째 샘플이고, N은 1보다 큰 것을 특징으로 하는 데이터 압축장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   m=M이고, 이때,

   이며, 부호 ''은 가장 근접한 작은 정수 값으로의 M 값의 라운딩을 나타내는 것을 특징으로 하는 데이터 압축장치.
4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   A=1이고 B=1인 것을 특징으로 하는 데이터 압축장치.
5. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 디지탈 오디오 신호를 수신하는 입력을 갖는 예측수단과 신호합성수단을 더 구비하고, 상기 예측수단은 디지탈 오디오 신호를 수신하여 상기 디지탈 오디오 신호의 예측 신호인 출력신호를 발생하도록 구성되고, 상기 신호합성수단은 상기 오디오 신호와 이 오디오 신호의 예측 신호를 감산 합성하여 상기 디지탈 정보신호를 얻고, 이 디지탈 정보신호를 상기 출력수단으로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 데이터 압축장치.
6. 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 전송매체를 통해 전송하는 송신장치에 있어서, 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 기재된 데이터 압축장치를 구비하고, 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 전송매체에 인가하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 송신장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 전송매체로 인가하기 이전에, 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 오류정정 인코딩 및 채널 인코딩하는 오류정정 인코딩수단 및 채널 인코딩수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 송신장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 기록매체 상의 트랙에 기록하는 기록장치의 형태를 갖고, 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 기록매체 상에 기록하는 기록수단을 구비한 것을 특징으로 하는 송신장치.
9. 디지탈 오디오 신호로부터 얻어진 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 데이터 복원하며,

   - 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 수신하는 입력수단과,

   - 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호에 대해 무손실 데이터 복원과정을 수행하여 상기 디지탈 정보신호의 복제본을 얻으며, 허프만형 디코더를 구비한 무손실 복원수단과,

   - 상기 디지탈 정보신호의 복제본을 공급하는 출력수단을 구비한 데이터 복원장치에 있어서,

   상기 허프만형 디코더가 라이스 디코더이고, 이 라이스 디코더는 코드 파라미터 m에 의해 식별가능하며, 상기 라이스 디코더는 다음 식에 따라 디지탈 정보신호의 복제본의 N개의 샘플로부터 상기 코드 파라미터를 발생하는 발생수단을 구비하고,

   이때, A 및 B는 상수이고, x[n]은 N개의 샘플 중 n번째 샘플이며, N은 0보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 복원장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    m=M이고, 이때,

    이며, 부호 ''은 가장 근접한 작은 정수 값으로의 M 값의 라운딩을 나타내는 것을 특징으로 하는 데이터 복원장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    A=1이고 B=1인 것을 특징으로 하는 데이터 복원장치.
12. 전송매체로부터 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 수신하는 수신장치에 있어서,

    청구항 제 9항, 제 10항 또는 제 11항에 기재된 데이터 복원장치를 구비하고, 상기 전송매체로부터 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 검색하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 수신장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 데이터 복원하기 이전에, 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 채널 디코딩 및 오류정정하는 채널 디코딩수단 및 오류정정수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 수신장치.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    기록매체 상의 트랙으로부터 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 재생하는 재생장치의 형태를 갖고, 상기 기록매체로부터 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 판독하는 판독수단을 구비한 것을 특징으로 하는 수신장치.
15. 디지탈 오디오 신호로부터 얻어진 디지탈 정보신호를 데이터 압축하되, 상기 디지탈 정보신호는 복수의 p-비트 샘플을 포함하고, p는 1보다 큰 정수이며,

    - 상기 디지탈 정보신호를 수신하는 단계와,

    - 상기 디지탈 정보신호에 대해 허프만형 인코딩 단계를 구비한 무손실 압축단계를 수행하여 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 얻는 단계와,

    - 상기 데이터 압축된 디지탈 정보신호를 공급하는 단계를 구비한 데이터 압축방법에 있어서,

    상기 허프만형 인코딩 단계는 라이스 인코더를 사용한 인코딩 단계이고, 이 라이스 인코더는 코드 파라미터 m에 의해 식별가능하며, 상기 라이스 인코딩 단계는 다음 식에 따라 디지탈 정보신호의 N개의 샘플로부터 상기 코드 파라미터를 발생하는 부속단계를 구비하고,

    이때, A 및 B는 상수이고, x[n]은 N개의 샘플 중 n번째 샘플이며, N은 0보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 압축방법.