일반적으로 고음질 오디오 부호화 방법은 전통적인 데이터 압축 기법과 인간의청각 모델을 결합한 구조를 갖고 있다. 고음질 오디오 부호화에 사용되는 주요한 청각 특성은 주파수 영역에서의 마스킹 현상이므로 서브밴드 부호화나 변환 부호화와 같은 주파수 영역 방법들이 널리 사용된다[1][2]. 그러나 지금까지의 고음질 오디오 부호화에서 시간 영역 마스킹과 시간 영역 중복성을 제거하는 방법은 적용되지 않았다. 본 논문에서 제안한 오디오 데이터 압축 방법은 시간 및 주파수 영역에서 통계적, 지각적 중복성을 제거한다. 주파수 영역으로 변환된 오디오 신호는 6프레임으로 구성된 패킷으로 나뉘어진다. 한 패킷은 1536 샘플 ($256{\times}6$)로 되어 있으며 패킷 내에서의 중복성은 시간 및 주파수 영역에서 존재한다. 각 패킷에서 두 중복성이 동시에 제거되어진다. 심리음향 모델에 있어서도 세밀한 주파수 마스킹과 함께 시간 영역 마스킹을 고려하여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있도록 향상되었다. 양자화를 위해서 각 패킷은 비선형적인 임계 대역과 시간적인 청각 특성을 반영할 수 있도록 설계된 부블럭으로 분할되었다. 따라서 낮은 비트율에서 고음질의 복원음을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 적응적인 방식으로 필터의 성능을 향상시킴으로써 잡음에 의해 열화된 오디오 신호의 음질을 개선하는 알고리즘을 제안한다. 주파수 영역으로 변환된 잡음에 의해 열화된 신호를 바크 대역으로 분할하여 청각 자극 에너지를 계산하고, 필터를 적응적으로 적용하여 잡음 에너지를 제거함으로써 본래의 신호를 획득하는 방식을 사용하였다. 기존의 방식에서는 묵음 구간에서 획득한 잡음 에너지를 사용하여 필터를 구성하여 사용하며, 이때 잡음의 에너지가 급격하게 변화한다면 음질의 개선률이 급격하게 감소함을 알 수 있다. 그러나 제안하는 방식에서는 잡음 에너지가 급격하게 변화하여도 음질 개선률에는 변화가 적음을 알 수 있었다. 기존 방식과의 비교를 위하여 신호대 잡음비와 잡음대 마스킹비를 비교하였고 청각 테스트를 수행하여 그 결과로부터 향상된 음질 개선을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 켑스트럼 영역에서의 오디오 워터마킹 방법을 제안한다. 광대역 채널에 협대역 신호를 숨기는 대역확산(spread spectrum) 통신과 유사한 방법을 이용하여 워터마크 신호를 오디오 신호의 켑스트럼 성분에 삽입한다. 의사잡음 시퀸스 (pseudo-random sequence)를 이용하여 오디오 신호에 삽입할 워터마크 신호를 발생시킨다 켑스트럼 계수들의 분포와 인간 청각 시스템(Human Auditory System, HAS)의 주파수 마스킹 특성을 고려하여 결정한 가중치를 곱해서 얻은 워터마크 신호는 사람 의 귀로 감지할 수 없을 정도의 크기를 갖는다. 본 논문의 실험 결과에서 보인 것처럼. 오디오 신호의 사용 권한이 없는 사용자들 은 삽입된 워터마크 신호를 검출하기가 통계적으로 거의 불가능하며, 다중 워터마크, MPEG 오디오 부호화. 부가잡음과 같은 다양한 공격에도 소유자에 의해서는 워터마크 신호의 검출이 가능하다.
정상 성인을 대상으로 언어생성과제의 시각적 지시과제와 청각적 지시과제에 대한 기능적 MR영상들을 비교하고자 하였다. 6명의 정상 성인을 대상으로 자기공명영상기기를 이용하였다 시각적, 청각적 언어 지시과제는 명사의 언어를 이용하여. 휴지기. 확성기를 각각 6번 구성하였다. 뇌의 활성영역의 휴지기와 확성기의 신호변화에 따른 데이터는 MRDx 프로그램으로 처리하였고 cross correlation 방법으로 통계 처리하였다. 시각적, 청각적 지시과제의 분석방법은 lateralization index 공식으로 뇌 반구의 활성화 voxel의 총합과 좌$.$우 반구의 픽셀 수를 구하였고, 지시 과제에 대한 활성화 영역을 “Area of Activation Cells” 값에 따라 4등급으로 분류하여 비교 분석하였다. 시간적 청각적 지시과제에서 Broca, Wernicke 영역 등에서 크기는 다르지만 모두 활성화가 관찰되었다. lateralization index에서 뇌반구의 활성화 값에 차이는 시각적 지시과제에 비해 청각적 지시과제가 높은 활성화 값을 보였다. 그러므로 언어영역에 대한 뇌의 기능적 영상을 얻는데 두 방법 모두 유용하다고 생각된다.
본 논문에서는 오디오 워터 마킹 기법을 제안한다. 이 방법은 5차 웨이브릿 변환을 이용한sync 탐지 기법을 제안한다. 이 원리를 Zuicker의 인간청각모델의 한계 밴드이론을 이용한다. 그리고 워터마킹 검출에는 정점 탐지 기법에서 많이 이용하는 에너지와 제로통과 비율을 이용하여 워터마크를 검출한다 실험을 통하여 본 알고리즘이 mp3압축에 강인할 뿐 아니라 디지털에서 아날로그신호로 바꾸고 다시 디지털 신호로 바꾸는 아날로그 공격에 시간영역이나 DCT영역에서 워터마킹을 행하는 것보다 본 알고리즘이 강인함을 보인다 본 오디오 알고리즘은 음악에 연동하는 전기기기를 구성할 때 유용한 알고리즘이 될 수 있다. 즉 음악에 워터마크를 삽입하여 이 워터마크를 전기기기 동작제어 비트열로 이용할 수 있을 것이다.
심리음향모델을 기반으로 주파수영역에서 잡음을 형상화하여 오디오 신호에 부가하였을 때 부가된 잡음이 지각되지 않는 방법을 제안하였다. 신호의 마스킹 문턱값으로부터 지각되지 않는 잡음의 준위를 구하는 것은 심리음향모델에서 확산함수와 관련된 디컨버루션을 수반하는데 난제(ill-conditioned Problem)로 알려져 있다. 본 논문에서는 최적화 기법을 적용하여 잡음의 여기준위를 신호의 마스킹 준위에 일치시킴으로써 신호에 부가된 잡음이 청각적으로 지각되지 않는 한도 내에서 최대한의 잡음준위가 되도록 형상화하는 방법을 제시하고 실험적으로 그 타당성을 증명하였다.
본 논문은 공간영역에서의 오디오 채널 신호의 압축 방법에 있어서, 공간 파라메터의 효율적인 표현 방법을 제안하려 한다. 대상이 되는 공간 파라메터는 인간청각의 ILD(Internaural Level Difference) 인지와 관련한 공간 파라메터에 관한 것으로 ICLD(Inter-Channel Level Difference) 파라메터의 표현방법 관한 것이다. 본 논문의 목적은, ICLD 의 통계적 특성을 분석하고 이에 충실한 표현방법을 제안함으로써, 양자화 시 기존 표현 방법보다 왜곡율을 개선시킴으로써 복원된 오디오 신호의 충실도를 높이는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 논문에서는, 새로운 ICLD 표현 방법을 소개하고 이에 대한 이론적 통계적 근거를 제시하며, 실험결과로써 기존 방법과 비교된 왜곡율 측정(distortion measure) 결과를 제시하여 제안된 방법의 우수성을 입증한다.
본 논문에서는 기존 마스킹 임계값 적응 방식을 개선하여 저전송률 오디오 부호화에서 음성 신호에 대한 성능을 향상시킨다. 포먼트 영역 검색 이후, 각 포먼트 영역의 평균 에너지와 해당 서브밴드의 에너지 비율을 이용하여 마스킹 임계값을 변화시킨다. 상대적으로 에너지가 큰 밴드에 대해서는 더 많은 양자화 노이즈가 허용되는 반면, 청각적으로 민감한 스펙트럴 밸리에서는 비트 할당을 높여 양자화 에러를 좀 더 줄인다. 이는 음성 부호화에서 널리 사용되는 지각 가중(perceptual weighting) 개념을 반영한 것이다. 객관적 음질 평가 결과, 제안한 알고리즘이 기존 방식에 비해 음성 신호에 대한 성능을 향상시킨다는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 하지의 좌우 불균형 검출을 위한 밸런스 측정 인솔을 개발하고 불균형을 개선하기 위한 청각 피드백 기술에 대한 검증을 하고자 하였다. 밸런스 인솔은 실시간 압력 감지 범위가 64 단계이며 발바닥 압력분포를 고려해 8개 부위에 FSR 센서를 탑재한 FPCB로 구성되었다. 피험자는 하지의 좌우 근력차이가 20% 이상 차이가 나는 피험자 20명을 선출하였다. 피험자들은 경사 0, 5, 10%와 속도 3, 4, 5km/h 로 15분 간 트레드밀 위에서 보행을 하였다. 또한 보행 시 나타나는 좌우 불균형을 평가 및 청각 피드백에 따른 개선효과를 검증하기 위해 측정된 족압 센서 데이터와 실시간 근육생리신호 데이터를 비교분석하였다. 실험 결과, 보행경사와 속도가 증가할수록 하지 좌우의 근력 불균형을 보유한 피험자들은 75.7%~140.9%까지 증가하는 반면 청각 피드백을 제공 시 10% 이내로 감소하는 결과를 보였다. 본 연구에서 개발 인솔 시스템을 이용한 보행환경에 따른 인체 좌우 불균형 발생시 FSR 신호 감도 결과와 인체생리신호 간 유효한 결과를 보였다. 향후 밸런스 피드백 보행 시 하지 좌우 불균형 개선 효과 경향을 보여 향후 족부 영역별 FSR 센서 민감도, 불균형 검출 및 개선을 위한 역치점 처리 알고리즘 개발에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.
멀티미디어의 저작권 보호를 위한 기술로서 워터마킹 기술은 현재 멀티미디어의 여러 분야에서 많이 연구되며 사용되고 있다. 이 기술은 컨텐츠가 질적으로 소비자에게 인식되지 않으며, 그리고 컨텐츠자체에 다양한 정보를 은닉하기 때문에 컨텐츠에 항상 포함되어 있다는 장점이 있다. 현재 MP3등과 같은 압축기술이 발달되어 있기 때문에 네트웍에 의한 데이터 전송성능이 향상되었고, 그러므로 디지털 데이터들이 유통이 활성화되었다. 이것으로 인하여 불법적으로 복제된 다양한 컨텐츠의 유통이 생산자의 이익을 해치고 있다. 디지털 오디오 컨텐츠의 소유권을 위하여, 본 논문에서는 압축에 대한 견고성을 제고하기 위하여 청각시스템의 마스킹 효과를 이용하여 시간영역에서 오디오신호에 특정된 주파수를 가진 워터마크 정보를 삽입하였다. 이 특정된 주파수는 반드시 압축에 살아남는 주파수 대역이어야 하며, 음질을 동시에 고려하여야 한다. 그리고 추출할 때는 FFT변환을 하여 주파수 대역에서 추출한다. 저작권 정보를 쉽게 확인하기 위하여 2진 송상을 워터마크 정보로 삽입하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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