본 논문에서는 음성 압축기를 사용하는 디지털 이동통신 환경에서 한글 음성 인식기의 성능을 분석하기 위하여 다양한 표준 음성 압축기를 이용하여 음성 압축기의 구조, 전송률, 전송 채널의 에러율에 대한 성능을 측정하여 비교하였다. 동일한 구조의 음성 압축기에 대하여 전송률의 증가에 따라 음성 인식률이 증가하지만, 음성 압축기의 구조에 따라 동일 전송률에서도 많은 성능 차이가 발생하는 것을 확인하였다. 특히 IS-127 EVRC의 인식 성능이 매우 떨어지는 것을 알 수 있고, EVRC의 잡음 제거기와 가변 전송률에 의하여 음성 인식 성능이 저하되는 것을 확인하였다. 이를 통하여 청취 음질과 음성 인식 성능 사이의 상관 관계가 높지 않는 것을 알 수 있다. 모든 음성 압축기에 대하여 채널 에러율과 음성 인식기의 성능은 매우 밀접한 관계가 있음을 확인하였고, 평균적으로 채널 에러율 $1.0\%$에서 인식률이 $0.6\%$ 감소하고, 에러 $5.0\%$에서 인식률이 $1.8\%$ 감소한다.
한국음향학회 1998년도 제15회 음성통신 및 신호처리 워크샵(KSCSP 98 15권1호)
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pp.442-445
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1998
TMS320C31 DSP를 사용하여 다채널 음성신호를 실시간으로 압축/저장 및 재생 시스템을 구현하였다. 각각의 전화선으로부터 입력되는 DAM성신호는 실시간으로 VSELP 음성 부호화 알고리즘을 이용하여 8Kbps 의 전송률로 압축된다 압축 음성 데이터는 host computer 로 전송되어 각각의 채널별로 HDD 나 MOD 같은 저장 장치에 저장되어진다. PC microsoft windows95 환경에서 동작하는 호스트프로그램은 압축 음성 데이터를 하드 디스크나 광자기 디스크에 저장하고, 저장된 압축 음성 데이터는쉽게 검색하여 재생이 가능하다.
본 논문에서는 7 kHz 대역폭을 가지는 새로운 16 kbps 광대역 음성 압축기를 제안한다. 제안하는 압축기는 QMF (Quadrature Mirror Filter)를 사용하여 입력 신호를 하위 밴드와 상위 밴드로 분리하고, 하위 밴드는 AMR (Adaptive Multi Rate)음성 압축기를 이용하여 압축하고 상위밴드는 G.722.1 광대역 음성 압축기를 기반으로 새로운 압축기를 개발하여 압축한다. 특히 입력신호의 성질에 따라 상위 밴드와 하위 밴드에 할당되는 비트수를 다르게 함으로써 고정적으로 비트를 할당하는 음성 압축기보다 향상된 압축 성능을 제공하고, 웨이블릿 변환을 이용하여 상위 밴드 신호의 압축 성능을 향상시켰다. 주관적 방법으로 제안된 음성 압축기의 성능을 측정하였으며, 다양한 입력신호에 대하여 제안한 16 kbps음성 압축기가 G.722 48 kbps SB-ADPCH보다 우수한 성능을 가지는 것을 할인하였다.
본 논문은 이동통신상에서 송신측의 송신 채널 에러정보를 수신측에서 송신측으로 전달하는 음성패킷을 이용하여 송신측에 알려주어 압축과정에 이용하게 할 수 있는 방법을 제안한다. ACELP(Algebraic CELP)구조 방식을 가지고 있는 음성압축기들 중 G.729을 사용하며 음성 패킷정보 중 Pitch Delay와 Fixed Codebook를 이용하여 전송음성 패킷안에 상대방의 송신 채널정보를 싣는다. 수신측에서 받은 패킷이 Erasure로 판단되었을 때 패킷정보들 중 Fixed Codebook Index를 만들게 되는 4개의 Optimal 펄스 중 2개의 펄스만 사용하며 나머지 2개의 펄스는 약속된 임의의 위치에 위치시킨 후 송신측에 전송시킨다. 상대방에서 약속에 맞는 위치의 펄스를 보내왔을 때를 체크함으로써 자신의 송신채널 상태를 알 수 있게 된다 송신채널에$5\%$ Erasure 채널 에러가 발생했을 때 채널정보를 가진 패킷의 음질은 약 0.1dB 정도 떨어지게 된다. 하지만 음성압축 전송 시 송신채널의 정보를 이용하여 무선채널에러에 강하게 할 수 있다.
이동통신 기술의 발전으로 이동통신 사용이 폭발적으로 증가하였고 그에 따라 이동통신망을 이용한 많은 서비스가 제공되고 있다. 이동통신망에서의 음성 인식 서비스에서 음성 인식기에 입력되는 음성신호는 통신망을 통해 음성 압축기를 거치게 되고 이에 음성신호가 왜곡되어 인식기의 인식성능이 저하된다. 본 논문에서는 무선통신 환경에서 음성인식기의 성능을 개선하기 위한 보상 방법을 제안한다. 기존의 제안된 방법은 음성 데이터에 의존하는 방법을 사용하나 본 논문에서는 음성 데이터와는 독립적 방법인 음성 압축기에 의해 손상된 입력 신호의 스펙트럼 보상방법과 Cepstrum 보정방법을 통해 인식률을 향상시키는 방법을 제안한다. 즉, 음성 압축기에 의하여 왜곡된 스펙트럼을 단계적 방법으로 보상하고 그를 토대로 왜곡된 신호에서 만들어진 Cepstrum을 보정하여 음성 인식기의 성능을 향상시키는 방법을 연구하였으며, 그 견과 손상된 음성신호의 인식률 $64.88\%$에 대하여, 본 논문에서 제안하는 보상 방법을 적용한 음성신호의 인식률은 $79.73\%$로서 $14.85\%$가 향상된 결과를 얻을 수 있었다.
3.4 ㎑ 대역폭을 가지는 협대역 음성 통신의 품질 한계를 극복하여 새로운 고품질 음성 서비스를 제공하기 위하여 7㎑ 대역폭을 가지는 광대역 음성 통신 시스템이 개발중이며, 광대역 음성 신호의 효율적인 압축을 위하여 광대역 AMR 음성 압축기가 개발되었다. 광대역 AMR음성 압축기는 ACELP 구조를 가지며 뛰어난 음질을 제공하지만 최적의 코드벡터를 찾기 위하여 매우 많은 계산량이 필요한 단점을 가진다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 광대역 AMR 음성 압축기의 코드북을 효율적으로 검색하는 새로운 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 대략적으로 초기 코드벡터를 구하고, 코드벡터의 각 펄스의 중요도를 계산하여 중요도가 낮은 펄스를 제거하고 새로운 펄스를 찾는 과정을 통하여 코드벡터의 성능을 점차적으로 향상시키는 기법을 사용한다 제안한 방법을 광대역 AMR 음성 압축기에 적용하여 성능을 측정하였으며, 매우 적은 계산량으로 기존의 방법보다 약간 우수한 성능을 제공하는 것을 확인하였다.
오디오와 음성 압축 기술적 근간은 서로 다르지만, 최근의 모바일 멀티미디어 기기 시장의 컨버전스 현상에 따라 압축하고자 하는 신호가 혼용되고 있으며, 비슷한 목표 전송률과 음질로 수렴하고 있다. 현재는 동일 기기에서 서로 다른 압축 기술을 적용하고 있으나, 음성과 음악이 동시에 서비스 되는 멀티미디어 기기에서는 단일 압축 방식으로 처리하고자 하는 이슈가 부각되고 있다. 특히, 스마트 폰 및 음악 콘텐츠 포탈 서비스의 대중화를 고려할 때, 음성 및 음악 신호 모두를 효율적으로 압축하는 음악 및 음성 신호의 융합 압축 기술이 더욱 필요해 보인다. 본 고에서는 MPEG 오디오 그룹에서 가장 최근 진행한 Unified Speech and Audio Coding(USAC)의 탄생 배경 및 표준화 현황을 소개한다. USAC는 64kbps 이하에서 기술적으로 최고 성능을 지닌 AMR-WB+ 및 HE-AAC v2보다도 우월한 음질을 보이며, 높은 비트율에서도 동등한 음질을 보장한다. 이런 우수한 음질에 기여한 USAC의 스위칭 구조와 더불어 기술적으로 향상된 주요 모듈인 파라미터 기반 스테레오 및 고주파 압축, 그리고 엔트로피 코딩 방식에 대해서 살펴 본다. 향후, 다양한 오디오 신호를 효율적으로 압축하는 USAC는 디지털 라디오, 모바일 TV, 그리고 오디오 북과 같은 사용자 시나리오에서 사용될 확률이 높아 보인다. 또한, USAC는 배경 잡음이나 배경 음악이 있는 경우에도 성능이 우수하기 때문에 YouTube 및 podcast 등과 같이 사용자가 콘텐츠를 생성할 때도 유용하게 사용 될 수 있다.
본 논문에서는 G.726 ADPCM 음성방식을 기존의 단일 압축을 대신 16Kbps 와 40Kbps의 두 가지 압축율을 사용한 가변 압축방식에 의한 음성 코딩 방식을 다루었다. 음성의 묵음 또는 소 신호 부분은 음질의 향상보다는 데이터 비트 수를 줄이기 위한 저 전송 16Kbps 압축율을 적용하였고 임계값 이상의 대 신호 부분은 음질을 향상하기 위하여 40Kbps의 압축율을 적용하여 모든 신호를 단일 압축율로 코팅하는 방식에 비하여 전체적으로 압축율을 높여 전송 비트 수를 줄이면서 음질을 저하시키지 않도록 하였다. 분 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 여러 가지의 임계값에 의한 가변 압축 코딩 방식에 대하여 압축율과 음질의 관계 를 다루었다. 또한 고정된 임계값에 대하여 입력 음성의 크기를 여러 가지로 변동하여 주변 배경잡음과 포화에 의한 음질의 저하를 고찰하여 가변 율에 의한 음성의 코딩방식에서 임계값과 입력의 크기가 음질 및 압축율에 미치는 영향을 다루었다. 각 시뮬레이션의 경우에 대하여 실지 음성의 원음에 대한 음질의 충실 도를 임의의 집단에 대하여 비교하여 음질의 충실 도를 확인하였다. 추후의 연구를 통하여 DSP에 의한 실시간 처리 시스템의 구현을 하고자 한다.
ACELP 구조의 음성 압축기는 우수한 음질을 제공하지만 최적의 코드 벡터를 구하기 위한 계산량이 상당히 많은 단점이 있다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 AMR 음성 압축기의 코드북을 매우 효율적으로 검색하는 새로운 방법을 제안한다. 제안하는 코드북 검색 방법은 완전 순차적인 검색 방법을 사용하여 대략적인 코드 벡터를 구하고, 코드 벡터의 각 펄스들의 중요도를 계산하여 중요도가 낮은 펄스를 새로운 펄스로 교환하는 펄스 교환 과정을 수행하여 코드 벡터의 성능을 향상시키는 방법을 사용한다. 또한, AMR 음성 압축기의 구조에 맞도록 트랙별로 이동하면서 순차적으로 코드북을 검색하여 다수의 대략적인 코드벡터를 찾은 후, 각 코드 벡터에 대하여 펄스 교환 과정을 수행하여 최적의 코드 벡터를 구한다. 제안한 코드북 검색 방법을 AMR 음성 압축기의 모든 모드에 적용하여 코드북 검색을 위한 계산량과 성능을 측정하였으며, 모든 모드에 대하여 매우 적은 계산량으로 동등한 성능을 가지는 것을 확인하였다
DTV(Digital Television)라 일컬어지는 방송 방식은 미국의 경우 지상파를 이용하여 압축된 영상신호와 음성신호를 방송 및 수신을 하기 위한 것으로 ATSC(Advanced Television System Committees)가 규격을 제안하고 FCC(Federal Communications Commission)가 수용하여 현실화 되어졌다. ATSC 산하의 다양한 Working Group에서는 방송국, 방송장비업체, 가전업체 등이 제안함으로써 규격화하여 전송부는 VSB(Vestigial Side-band), 영상압축은 MPEG2, 음성압축은 AC3로 결정하였다. 본 고에서는 ATSC의 규격에 따라 송신되어지는 방송을 수신할 수 있도록 채널복조와 영상 및 음성신호를 복호화 할 수 있는 수신 시스템의 구성과 테스트 결과를 살펴보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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