명료하고 자연스러운 한국어 음성을 생성하기 위하여 다중대역 여기신호를 이용한 음성 합성 시스팀을 제안한다. 분석계에서는 켑스트럼 파라미터를 사용하여 유성/무성 판별 스펙트럼을 이용한 유/무성 구간 자동판별법을 제안하고, 현재 단순 임펄스와 백색잡음만으로도 구성된 음원과 간단한 유성/무성 판별로 구동되어지는 합성음의 음질상의 한계를 개선하기 위하여 합성계에서는 음질개선 방안으로 유성음 구동시 다중대역 여기신호를 도입하여 합성시 이용한다. 제안된 방법에 대한 청취실험을 한 결과, 유성음 부분 특히 잡음이 많이 섞여 있는 유성음화 마찰음과 모음의 천이부분 등에서 일반적으로 사용되고 있는 간단한 유성/무성 파라미터를 사용한 합성음에 비하여 다중대역 여기신호를 사용한 합성음의 명료도가 매우 우수함을 확인하였다.
본 논문에서는 시간 제한 조건을 가진 신호 전이 그래프로부터 바동기 회로를 합성하는 방법을 기술한다. 이 방법에서는 기존의 방법과는 달랴 상태 그래프를 생성하지 않고 신호 전이 그래프로부터 직접 신호 전이들간의 관계를 구하여 비동기 회로를 합성한다. 본 논문의 합성 과정에서는 먼저 타이밍 분석을 통하여 임의의 두 신호 전이 사이에 시간 제한 조건 내에서 병렬 관계와 인과 관계가 있는지를 구 한다. 그 다음에는 이들 관계들로부터 우선 순위 그래프를 생성하고 이 그래프 상에서 경로들을 구함으로써 해저드가 없는 회로를 생성한다. 실험 결과에 의하면 본 논문에서 제안한 합성 방법은 상태 수가 많은 회로에 대해서 현저하게 합성 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 기존의 합성 방법과 비교하여 거의 같은 면적의 회로를 합성한다.
MPEG-4 Parametric Coding 중 저 비트율로 음성신호를 부호화하는 HVXC(Harmonic Vector excitation Ending)의 복호화 모듈인 LSP 합성필터와 무성음 합성부, 유성음 합성부를 VHDL을 이용하여 구현하였다. MPEG-4 HVXC의 복호화 과정은 코드북을 이용하여 LSP 계수, VXC signal, 그리고 Spectral Envelop이 복호화 되어 각각 LSP 역필터, 무성음과 유성음 합성단을 통과하여 LPC계수와 유,무성음 여기신호로 변환된 후 LPC 합성필터링 과정을 거쳐 최종적으로 음성신호를 출력시킨다. LSP inverse filter에서 사용되는 cosine함수값을 위하여 Table based Approximation을 이용하여 적은 양의 Table 값을 사용하여 정확하고 고속의 cosine 연산을 수행하였다. VXC 복호화 과정에서는 신호의 중복성을 제거하는 Hidden Address in LSH 방법을 사용하여 코드북의 크기를 줄였다. 유성음 합성단에서는 IFFT 모듈을 이용하여 연산속도를 증가 시켰다. 최종적으로 위와 같이 구현된 시스템을 Simulation을 통해 Software 검증을 하였다.
STC(Sinusoidal Transform Coding) 방식은 음성신호의 주파수 영역에서 스펙트럼 피크치들을 정현파로 모델링하여 합성하는 방식을 말한다. 저전송률 STC 방식에서는 전송되는 정보량을 줄이기 위해 스펙트럼 피크를 대신해 음성신호의 스펙트럼 포락선 정보와, 피치정보를 이용하여 얻어지는 고조파 성분들을 정현파로 모델링하여 음성을 합성한다. 본 논문에서는 음성신호의 정현파 모델에 기반하여 2.4kbps 전송속도를 갖는 음성부호화 알고리즘을 제안하였으며, 실험결과로 합성음의 파형과 스펙트럼 특성, 위상특성, 그리고 MOS(Mean Opinion Score) 테스트를 이용한 합성음의 음질을 비교/분석 하였다.
본 논문에서는 신호의 분리와 합성이 가능한 Diplexer를 제작하였다. 저역 통과 여파기와 고역 통과 여파기의 특성을 정합하여 Diplexer로 구현함으로써 신호의 분리와 합성이 가능하다는 것을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 또한 신호의 분리와 합성의 가능성을 입증하기 위해 실제 마이크로스트립구조의 Diplexer를 제작, 측정한 결과 각각의 통과 대역폭 내에서 0.4dB, 0.8dB이내의 삽입손실과 -20dB의 반사손실이 됨을 실험결과를 통해 알 수 있었고 또한, 인덕터의 구현 방법을 마이크로스트립으로 하여 주파수 특성과 재현성을 높였다.
신호전이그래프는 비동기식 유한상태기와 더불어 신호수준에서 비동기식 제어회로의 사양을 기술하기 위하여 사용되는 가장 대표적인 사양 기술언어이다. 그러나 신호전이그래프는 설계자에게 친숙한 사양기술언어가 아니며, 결과적으로 비동기식 시스템의 설계자가 목적시스템의 비동기식 제어부를 구성하는 수∼수십개의 비동기식 제어회로에 대한 신호전이그래프를 일일이 고안하고 기술하는 것은 매우 힘들고 시간소모적인 일이다. 본 논문에서는 최근에 제안된 프로세스 중심방식을 이용하여 신호전이그래프를 자동으로 생성하는 방법을 제안하고자 한다. 특히, 제안된 방법은 신호전이그래프의 자동생성 과정에서 신호전이그래프에 기반한 비동기식 논리합성의 고유한 특성들을 주의 깊게 고려하여 준다. 결과적으로 자동 생성된 신호전이그래프로부터 합성된 비동기식 제어회로는 면적, 합성시간, 성능, 구현성의 측면에서 매우 우수하다.
음성합성은 합성방식에 따라 파형부호화법, 신호원부호화법, 혼성부호화법으로 분류할 수 있다. 특히 고음질 합성을 위해서는 파형부호화를 이용한 합성방식이 적합하다 하지만 파형부호화를 이용한 합성법은 여기 성분과 여파기 성분을 분리하지 않고 처리하기 때문에 음절단위나 음소단위의 합성기법으로는 바람직하지 못하다. 따라서 파형부호화법을 규칙에 의한 합성에 적용되도록 음원피치를 변경시키기 위한 피치 변경법이 필요하게 된다. 본 논문에서는 스펙트럼 왜곡을 최소화하기 위해 서브 선형근사에 의하여 스펙트럼 평탄화 시킨 후 스펙트럼 스케일링을 이용하여 피치를 변경하는 방법에 대하여 제안하였다. 기존 방법인 LPC법, Cepstrum법과 비교하여 어느 정도의 우수성을 보이는지 평가하였고 평가방법은 각각의 평탄화 된 신호의 분산을 구하여 평탄화의 정도를 측정하였다. 이때 평탄화 된 신호는 최고점이 영이 되도록 정규화 시키고 평균이 영인 분산을 계산하였다. 제안한 방법의 성능을 평가하기 위해 스펙트럼 왜곡율을 측정하여 본 결과 평균 스펙트럼 왜곡율은 평균 2.12% 이하로 유지되었으며 실험결과 제안한 방법이 기존의 방법보다 우수함을 보여주었다.
본 논문에서는 웨이브렛 변환을 적용한 광대역 음성부호화 알고리즘을 제안하였다. 제안한 음성부호화 알고리즘은 split-band 구조를 가지며, 16 kHz로 sampling된 입력신호를 QMF를 이용해서 동일한 대역폭을 갖는 두 개의 subband 신호로 나누고 이를 8kHz의 sampling율을 갖도록 downsampling 한다. 그리고 저대역 신호는 GSM-EFR 음성부호화 알고리즘을 이용하여 부호화하고, 고대역 신호는 DWT(Discrete Wavelet Transform)을 적용하여 subband로 나누어 부호화하였다. 각 subband에서 양자화 된 파라미터는 IDWT(Inverse DWT)과정을 거쳐서 upsampling되고 합성 QMF를 통과시켜 최종 합성음을 구하였다. 제안한 음성부호화기는 저대역 신호의 GSM-EFR 부호화에 12.2 kbps, 웨이브렛 변환을 이용한 고대역 신호의 부호화에 7.8 kbps로 전체 20 kbps의 전송율을 가지면서 G.722 표준안의 56 kbps에서의 합성음과 비슷한 음질을 나타내었다.
본 논문에서는 선형 예측 방법과 다중 대역 여기 방법의 장점을 조합하여 낮은 전송률에서 고품질의 합성음을 제공하는 LP-SMBE 부호기를 제안한다. LP-SMBE 부호기에서는 선형 예측 방법과 단순화된 여기 신호 추정방법을 이용하여 성도 특성 정보와 여기 신호를 분리 추정한다. 제안한 단순화된 여기 신호 추정 방법은 정규화된 스펙트럼 영역에서 원음 스펙트럼과 합성 스펙트럼을 비교하여 여기 신호를 추정한다. 이 방법은 기존 MBE 방법의 여기 신호 추정 방법보다 연산량이 적고, 여기 신호르 F보다 정확히 추정할 수 있다.
능동소나 시스템에서 표적신호의 근거리 정보가 중요해짐에 따라, 표적 음향산란 신호의 고유한 특성을 분석하기 위해 실험적인 방법과 시뮬레이션 기법이 사용된다. 본 논문에서는 표적신호 합성을 위해 축소표적 반향실험을 수행하였고. 자료의 분석 결과 축소표적의 음향산란은 거울면 반사의 영향이 큰 것으로 분석되어, 표적신호 합성에서 기하광학이론을 응용하였다. 복잡한 형태의 표적을 여러 표본형상으로 분리하고, 각 표본형상의 기여도를 신호의 위상과 강도를 줌으로써 계산하였으며, 표적신호 합성모델의 검증을 위해 실제 축소표적 실험 결과와 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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