본 논문은 음성합성에서 사용되는 오디오 부호기/복호기 설계 및 구현을 기술한다. 설계된 회로는 원래 음성 샘플대신에 연속되는 음성 샘플의 차를 부호화하는 방식으로 압축율은 4:1 이다. FPGA를 이용해서 각각의 기능을 검증하고, $0.35{\mu}m$ 표준 CMOS 공정을 이용하여 칩으로 제작해서 성능을 측정하였다. 시스템 클럭 주파수는 16.384MHz를 사용한다. THD(Total Harmonic Distortion)+n은 주파수에 따라서 -40dB에서 -80dB 값을 지니고, 전력 소모는 전원 전압 3.3V에서 80mW로써, 고음질과 저전력 소모를 요구하는 모바일 응용에 적합하다.
본 논문에서는 오디오 분야에서 가장 대중적인 압축 방식인 MP3 공격에 강인한 워터마킹 방법을 제안한다. 일반적인 주파수 도메인에서의 워터마킹 방법인 Cox의 스프레드 스펙트럼 방법에서는 DCT후 값이 큰 저주파수의 계수에 순차적으로 워터마크를 삽입한다. 제안한 방법에서는 MP3 공격시 손실되는 주파수 계수를 통계적으로 조사하여, 손실이 덜한 순서를 정한 후 이에 맞추어 계수에 워터마크를 삽입하는 방법을 제안한다. 다양한 음원에 대하여 실험한 결과, 제안한 방법은 Cox의 방법에 비해 워터마크의 보존하고 원본 음원의 왜곡을 줄이는 두가지 측면 모두 좋은 결과를 나타내었다.
최근 임베디드 시스템의 고성능화에 따라 고해상도의 디스플레이를 채용하고 대용량 멀티미디어 데이터응용 등 다기능을 갖춘 임베디드 프로세서가 다수 발표되고 있다. 이러한 응용 중 실시간 오디오 스트리밍 같은 시간 제한적 응용을 다루어야 하는 모바일 시스템의 경우, 전력, 메모리 용량등 여러 자원이 부족한 상황에 놓이게 된다. 본 논문은 스크래치 패드 메모리에 대하여 활용도를 높이고 저전력을 구현하기 위하여 압축 기법을 스크래치 패드 메모리의 데이터 영역에 구현하였다. 무선 통신과 실시간 오디오 스트리밍에 사용하는 GDM1202 프로세서에 제안한 방법을 구현하여 측정한 결과, 압축으로 얻어진 스크래치 패드의 영역에 코드와 데이터를 추가하여 할당함으로써 13.3% 에너지 절감을 얻을 수 있었으며, 기존의 방법과 동등한 프로그램 수행 성능을 나타냈다.
본 논문에서는 다채널 오디오 시스템의 스피커들을 직렬로 연결하기 위한 새로운 오디오 신호 전송 기법을 제시한다. 다채널 오디오 본체로부터의 아날로그 신호는 디지털 신호로 변환되고 신호 처리 과정을 거쳐서 직렬로 연결된 각 스피커에 전달된다. 여기서 신호 처리 과정은 오디오 신호의 특성을 고려한 데이터 압축과 전송을 위한 패킷 생성을 포함한다. 각 스피커는 전달된 패킷으로부터 해당하는 디지털 신호만을 검출하여 아날로그 신호로 다시 변환하여 음향을 재생한다. 제시된 모든 기능은 VHDL을 사용하여 모델링되었으며 FPGA 칩으로 구현하였고 실제 다채널 오디오 시스템에서 테스트하였다.
This paper presents a system-on-chip prototype implementing a full integration for a portable digital audio system. The chip is composed of a audio processor block to implements audio decoding and voice compression or decompression software, a system control block including 8-bit MCU core and Memory Management Unit (MMU) a low power 16-bit ${\Sigma}{\Delta}$ CODEC, two DC-to-BC converter, and a flash memory controller. In order to support other audio algorithms except Mask ROM type's fixed codes, a novel 16-bit fixed-point DSP core with the program-download architecture is proposed. Funker, an efficient power management technique such as task-based clock management is implemented to reduce power consumption for portable application. The proposed chip has been fabricated with a 4 metal 0.25um CMOS technology and the chip area is about 7.1 mm ${\times}$ 7.1mm with 100mW power dissipation at 2.5V power supply.
In this paper, we propose a robust watermarking technique that accepts time scaling, pitch shift, add noise and a lot of lossy compression such as MP3, AAC, WMA. The technique is developed based on digital filtering. Being designed according to critical band of HAS (human auditory system), the digital filters nearly affect audio quality. Furthermore, before implementing digital filtering, wavelet transform decomposes the audio signal into several signals that is composed of specific frequencies. Designed digital filters scan the decomposed signal. The designed digital filter, band-stop filter, distorts and eliminates specific frequencies of audio signals. Watermarking detection can be accomplished by FFT (Fast Fourier Transform). Firstly, segments of audio signal are transformed by FFT. Then, the obtained amplitude spectrum by FFT is summed repeatedly. Finally the watermark detector can find filters used to watermark encoding based on eliminating frequencies. The suggested technique can embed 4bits/s in a robust manner.
The ISO(International Standard Organization) has standardized MPEG-2 audio. The MPEG-2 audio compression algorithm is based upon subband analysis and exploits the human auditory characteristics to achieve a low bit rate with minimum perceptual loss of audio signal quality. This thesis presents an enhanced MPEG-2 audio encoder using multiple TMS320C30 general purpose DSP's. The developed system is made up of five slave boards and one master board. Each slave board performs susband analysis psychoacoustic parameter calculation for one channel, and the master board manages bit allocation, quantization, and bit-stream formatting for all channels. Parallel processing and pipelining techniques are used in hardware structure and fast algorithms are applied in each subroutine to implement a real-time process. The implemented system supports multichannel up to 5.1 and various bitrates.
In this paper, we propose a wavelet-based audio watermarking algorithm to be robust against capturing attack. Commercial capturing tools enable us to obtain audio contents without noticeable degradation in audio quality, and it is possible to be a source of illegal distribution. By adjusting mean values of the lowest subband in audio, the proposed method can survive after capturing attack including sampling rate conversion, random cropping and compression. By applying a simple human auditory model, the inaudibility of the watermark is achieved, and detection probability is improved based on the difference information. This is confirmed by experimental results.
In this paper, we propose a watermarking technique that it is possible to winnow illegal contents from scattered contents on the internet. The identification is performed using an embedded unique content ID by the watermarking technique. The proposed watermarking technique accepts A/D-D/A conversion and a lot of lossy compression such as MP3, AAC, WMA and Real Audio. Watermark robustness is enabled using group quantization, selecting watermark inserting point, and error correction code. Test results show that the correct extraction is about $90\%$ and SNR is above $50\~60dB$. The above figures means that the proposed technique is able to extract encoded information at least one more times per audio and that it is very difficult to discriminate between a watermarked audio and a original audio.
The synchronization scheme based on moving average is robust and suitable for the same rule to be adopted in embedding watermark and synchronization code, but the imperceptibility and search efficiency is seldom reported. The study aims to improve the original scheme for robust audio watermarking. Firstly, the survival of the algorithm from desynchronization attacks is improved. Secondly, the scheme is improved in inaudibility. Objective difference grade (ODG) of the marked audio is significantly changed. Thirdly, the imperceptibility of the scheme is analyzed and the derived result is close to experimental result. Fourthly, the selection of parameters is optimized based on experimental data. Fifthly, the search efficiency of the scheme is compared with those of other synchronization code schemes. The experimental results show that the proposed watermarking scheme allows the high audio quality and is robust to common attacks such as additive white Gaussian noise, requantization, resampling, low-pass filtering, random cropping, MP3 compression, jitter attack, and time scale modification. Moreover, the algorithm has the high search efficiency and low false alarm rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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