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 디지털 오디오 방송 시스템의 소스 부호화기로 사용하기 위한 AAC (MPEG-2 Advanced Audio Coding) 코덱 시스템의 개발에 관하여 기술한다. 인코더 및 디코더는 ETRI에서 제안한 디지털 오디오 방송 시스템에 접속하기 위해 MPEG-2 (moving Picture Exports Group Phase 2) 시스템의 TS(Transport Stream) 형식으로 입출력한다. 내부 오디오 신호처리를 위한 DSP (Digital Signal Processor)는 TI(Texas Instruments) 사의 TMS320C6701 (Floating point 166 MHz)을 사용하였으며, 인코더 에서는 DSP를 4개까지, 디코더에서는 3개까지 사용하여 구성할 수 있도록 설계하였다. DSP에서는 시스템 제어. 오디오 신호 입 력. 오디오 신호 처리, TS 신호 발생, 비트스트림 출력 등의 처리를 수행하며, 각 DSP는 직렬 및 병렬 접속에 의해 데이터를 전 달한다 현재 본 시스템을 사용하여 2채널의 AAC 코덱을 구현하였으며, 이후 본 시스템을 이용하여 멀티채널 AAC 코덱, MPEG-4 오디오 코덱을 구현할 예정이며. DAB 및 디지털 방송 분야에 활용될 것이다.
MPEG-1 오디오 표준은 고음질 디지털 오디오 신호의 압축 알고리즘이다. 이 표준은 인코더와 디코더의 기능을 규정하고 있고, 인코더와 디코더 알고리즘의 복잡도와 성능에 따라 세 가지 다른 계층으로 분류된다. 본 논문에서는 MPEG-1 오디오 계층3(MP3) 디코더를 고정소수점 DSP인 TMS320C541 칩으로 구현하였다 MP3 알고리즘은 인간의 청각구조의 심리음향 특성을 이용하는 알고리즘으로 인간의 귀에 들리지 않는 주파수의 성분은 미리 제거함으로써 데이터의 량을 줄이면서 음질의 손실을 최대한 줄이는 알고리즘이다. 이 알고리즘은 다이나믹 레인지가 매우 크기 때문에 고정 소수점으로 구현하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 가중 참조표를 적용하여 계산량을 줄이고 다이나믹 레인지 문제를 해결함으로써 고정 소수점 DSP칩을 이용하여 실시간 시스템을 구현하였다.
본 논문에서는 디지털 오디오 방송 시스템으로서 사용하기 위한 AAC (MPEG-2 Advanced Audio Coding) 코덱 시스템의 개발에 관하여 기술한다. 인코더 및 디코더는 ETRI가 제안한 디지털 오디오 방송 시스템에 접속하기 위해 MPEG-2 (Moving Picture Experts Group phase 2) 시스템의 TS(Transport Stream) 형식으로 입/출력한다. 내부 오디오 신호처리를 위한 DSP(Digital Signal Processor)로서는 Tl(Texas Instruments) 사의 TMS320C6701 (Floating point, 166 MHz)을 사용하였다. 인코더에서는 DSP 를 4 개까지, 디코더에서는 3 개까지 사용하여 구성할 수 있도록 설계하였다. DSP 에서는 시스템 제어, 오디오 신호 입력, 오디오 신호 처리, TS 신호 발생, 비트스트림 출력 등의 처리를 수행하며, 각 DSP 는 직렬 및 병렬 접속에 의해 서로 데이터를 전달한다. 본 시스템은 이후 다양한 디지털 방송 분야에 활용될 것이다.
MPEG-2 Advanced Audio Coding(AAC) is widely used in the multi-channel audio compression standards. And it combines hi인-resolution filter bank prediction techniques, and Huffman coding algorithm to achieve the broadcast-quality audio level at very low data rates. The forward and inverse modified discrete transforms which are operated in the encoder and the decoder of the filter bank need many computations. In this paper, we propose suitable recursive structure at IMDCT processing for MPEG-2 AAC real-time decoder. We confirm the memory, the computation speed and complexity of the proposed structure.
현대의 디지털통신기기나, 오디오/비디오 전자기기엔 항상 비바이나리 에러정정복부호기가 사용되는데 그중 필수적으로 사용되는 Reed-Solomon 복부호화기기의 설계에 대해 기술했다. 2,3 symbol RS 복호기설계법을 설명 후, 새로운 RS 부호화기의 설계법을 제시한다. 각각의 복부호화기기의 동작여부를 예를들어 test해보고 잘 동작함을 확인했다.
MPEG-2 AAC(Advanced Audio Coding) is the most advanced coding scheme available for high quality audio coding. This MPEG-2 AAC audio Standard allows for ITU-R ‘indistinguishable’ quality according to at data rates of 320 kb/s for five full-bandwidth channel audio signals. The compression ratio is around a factor of 1.4 better compared to MPEG Layer 3, you get the same quality at 70% of the bitrate. This paper suggest optimization method for MDCT/IMDCT (Modified Discrete Cosine Transform/Inverse Modified Discrete Cosine Transform) in Encoder and Decoder for AAC.
본 논문은 MPEG-2 AAC 멀티채널 오디오 및 MPEG-4 오디오의 다중객체 부호화를 위한 DSP 시스템의 설계 및 구현에 관하여 기술한다. DSP로서는 TI 사의 최근 제품인 고성능의 TMS320C6701 (이하 6701로 함) 2개를 사용하였고, DSP 보드는 PC에 장착하여 프로그램을 다운로드하고 시스템을 제어할 수 있게 하기 위하여 PCI 인터페이스를 함께 구현하였으며, 부호화기 및 복화기로서 함께 사용할 수 있는 구조로서 설계하였다. 또한 멀티채널 오디오를 디지털 신호로 변환하고 다중화하여 직렬신호로서 입력하고, 다시 역으로 출력하기 위한 시스템을 별도로 외부에 구현하였으며, 접속 인터페이스로서 ADI (Alesys Digital audio Interface)론 사용하여, ADI 인터페이스를 지원하는 멀티채널오디오 장비론 입출력 시스템으로 사용할 수 있도록 하였다. 현재의 결과로서는 MPEG-2 AAC 4채널 오디오를 2개의 DSP를 사용하여 실시간으로 안정되게 부호화 할 수 있으며, 1개의 DSP로도 8채널까지의 복호화가 가능함을 확인하였다.
통합 음성/오디오 부호화기 (Unified Speech and Audio Coding, USAC)는 2011년 MPEG에서 FDIS (Final Draft International Standard)를 승인받은 최고 성능의 통합 음성/오디오 부호화기이다. 전통적으로 MPEG에서는 복호화기 기술만 표준화하므로 인코더 기술에 대한 고찰이 쉽지 않을 뿐 아니라, 예제로 공개하는 인코더 (Reference Model, RM)의 경우에도 기본 아이디어만을 포함하고 있기 때문에 이를 사용할 경우 성능 저하가 매우 심각하다. 성능 열화는 매우 심각하다. 이러한 문제를 최소화하기 위해 오픈 소스 기반으로 진행되고 있는 프로젝트 JAME에서는 USAC에 적용된 핵심 인코더 기술의 성능을 최대화 할 수 있는 방법을 제안하고 있다. 본 논문에서는 입력 신호에 따라 두 코더가 선택적으로 동작되게 하는 신호 분류기와 심리 음향 모델을 기반으로 하는 주파수 부호화 기술, 그리고 전이 윈도우 기술 등의 주요 인코더 기술들에 대하여 소개한다. 또한 FDIS를 위한 verification test 결과와 Common Encoder의 성능 평가를 덧붙인다.
제출된 논문에서는 고음질의 오디오 신호를 전송하는 무선 모뎀의 수신부에서 TCM 복호와에 사용되는 Viterbi 디코더를 VHDL을 이용하여 설계하고 FPGA를 이용하여 구현하였다. 이 논문에서는 TCM 부호화와 복호화와 복호화 과정을 간단히 설명한 후 부호화기와 복호화기를 FPGA로 구현한 다음 PC 상에서 채널의 영향을 재현하여 신호 대잡음비($E_b/N_0$) 변화에 따른 시스템의 비트에러율 성능을 제시하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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