본 논문에서는 ITU-T 표준으로 채택된 G.723.1을 기본 계층으로 하고 G.723.1의 합성 에러 신호를 추가적인 부호화 과정을 통하여 부호화하는 비트율 scalable 코덱을 제안하였다. 그리고 제안된 scalable 음성 코덱을 ITU-T 표준 음질 측정 소프트웨어인 P.862 (PESQ)를 이용하여 성능 분석을 하였다. 제안된 비트율 scalable 코덱을 적용함으로써 G.723.1 5.3kbps와 개선 계층 6.7kbps가 함께 동작할 경우 G.723.1 5.3kbps 보다 MOS값이 0.372 향상되었으며, G.723.1 6.3kbps와 개선 계층 5.7kbps가 함께 동작할 경우 G.723.1 6.3kbps 보다 0.267 향상되었다.
본 논문에서는 고성능 범용 DSP (Digital Signal Processor)를 이용하여 멀티미디어 통신 등에 널리 사용되고 있는 G.723.1 Annex A (G.723.1A)의 다채널 구현에 관해 기술한다. 다채널 구현을 위해서 G.723.1의 알고리듬과 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication)에서 제공된 정수 연산 C 코드의 모듈별 계산량을 분석한 후, 이를 기준으로 C코드를 최적화한다. 각 모듈의 최적화 과정은 ITU-T에서 제공되는 시험벡터를 이용한 검증과 병행한다. 최적화 된 코드의 성능을 측정한 결과, 200㎒ TMS320C62x에서 내부 메모리만을 사용하여 5.3/6.3 kbps 두 가지 전송률에 대해서 부호화기와 복화화기를 동시에 17 채널을 수용하였다. 또한 비트-호환 버전의 경우에는 고속 코드북 검색 알고리듬을 도입하여 음질을 유지하면서 22 채널을 수용하였다.
한국음향학회 1998년도 제15회 음성통신 및 신호처리 워크샵(KSCSP 98 15권1호)
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pp.121-126
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1998
고정 소수점 DSP 인 analog devices 사의 ADSP-2181을 이용하여 실시간 G.723.1 음성부호화기를 개발한 사례이다. G.723.1은 ITU에서 개발한 세계 표준 음성 부호화기로 낮은 전송율에서 고음질을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 고정 소수점 DSP를 이용하여 부호화기를 갭라하는데 필요한 사항들을 제시하였다. 먼저 1절에서는 DAM성 부호화기의 특성에 대한 개괄을 설명하고, 2절에서는 G.723.1 부호화기의 특징을, 3절에서는 고정소수점 DSP를 이용하여 개발하는 과정을, 4절에서는 구현결과를 분석하였으며, 마지막으로 5절에서 결론을 맺는다.
이중 전송율(5.3 과 6.3kbit/s)을 제공하는 G.723.1 음성 코더는 공중망을 통한 H.324 POTS 영상 회의 규격의 음성 코더로 채택된 것으로, MPMLQ, ACELP 알고리즘에 근거한다. 본 논문에서는 Annex A를 포함한 G.723.1 음성 코더 알고리즘을 C&S Technology에서 개발한 음성 신호 처리를 위한 범용 DSP인 CSD17C00 칩을 이용하여 실시간 응용이 가능하도록 구현하였다. G.723.1 에 대한 양방향 평가가 Codec loopback을 통해 수행되었으며, ITU에서 제공한 테스트 절차에 따라 평가되었다. 또한, 본 논문에서 구현된 G.723.1 음성 코더는 27MIPS의 계산 속도를 갖으며, 프로그램 ROM의 크기는 8.85K Words이고, 10K 데이터 ROM과 4K 데이터 RAM을 필요로 하고 있다. 경쟁 제품과의 MOS 측정 음질 평가를 실시한 결과, CSD17C00에서의 음질 성능이 더 우수함을 입증 함으로써, 본 논문에서 보여준 CSD17C00을 기반으로 구현된 G.723.1 알고리즘의 실시간 구현기술의 타당성을 검증하게 되었다.
본 논문에서는 인터넷 폰 및 화상통신 등을 위해 개발된 G.723.1 부록 A 6.3kbps/5.3kbps 이중 전송율 음성 코덱의 음성활동 검출기의 성능을 개선한다. 본 논문에서는 에너지 레벨을 크게 3가지 범위로 구분하여 음성활동 유무 판정을 하도록 한다. 제안한 알고리즘에 대한 처리시간, 음질평가 및 전송율 감소량을 측정한 결과 처리시간의 경우 묵음구간에 대한 판정의 정확성에 기인하여 G.723.1에 비해 감소하고 주관적인 음질평가의 경우 G.723.1과 거의 차이가 없다. 전송율 측정을 위해 VAD=1로 판정한 프레임을 측정한 결과 묵음 구간이 많이 나타날수록 뚜렷한 전송율 감소효과를 얻을 수 있다.
This paper describes the issues associated with the real-time implementation of G.723.1A dual-rate speech coder on a TMS320VC5402 DSP. Firstly, the main features of the G.723.1A speech coder and the procedure involved in the implementation using assembly and C languages are discussed. Various real-time implementation issues such as memory/MIPS tradeoffs are also presented. For fixed-point implementation, we converted the ITU-T fixed-point ANSI C code into TMS320VC5402 code in the bit-exact way through verification using the test vectors. Finally, as the result of implementation, we present the MIPS and memory requirement for the real-time operation.
This paper describes the procedure of implementing a real-time speech codec, G.723.1 which was developed by DSP Group and standardized by ITU-T, using fixed-point DSP, ADSP-2181. This codec has two bit rates associated with it, 5.3 and 6.3 kbit/s. We implemented only one bit rate, 6.3 kbit/s, of the two with fixed-point 32-bit precision. According to the result of the experiment, the amount of computational burden is about 55 MIPS and its quality is similar to the result of the PC simulation with floating-point arithmetic. In this paper, we proposed a method to use a fixed-point DSP and a procedure for developing a real-time speech codec using DSPs and finally developed a G.723.l speech codec for ADSP-2181.
In general, speech coding methods are classified into the following three categories: the waveform coding, the source coding and the hybrid coding. In this paper, First, the reference waveform is detected after searching the pitch period by NAMDF similarity and similarity between the reference waveform and the waveform each pitch period. It made a decision whether the waveform is compressed with the threshold of similarity. If the waveform is compressed only magnitude and pitch information is transmitted into the input of G.723.1 vocoder. Performing through the G.723.1 vocoder, the waveform is restored with the magnitude and pitch information by PSOLA synthesis method. The result of simulation with proposed algorithm has a 31% reduction of bit rate than the standard 5.3kbps G.723.1 ACELP vocoder.
CELP계열의 부호화기인 G.723.1 5.3kbps ACELP를 기반으로 하여 음질을 유지하면서 전송률을 낮출 수 있는 새로운 부호화 방법을 제안한다. 본 논문에서 적용한 부호화 방법은 음성 합성시 파라미터로 사용되는 지속시간 변경에 의해 CELP형 보코더의 전송률을 감소하고자 한다. 먼저 음성을 보코더 입력단에 입력하기 전 지속시간을 FFT 변환 특성을 이용해 음색의 변경 없이 지속시간을 줄임으써 계산시간을 줄이고 진폭과 위상 각각 1/2ⁿ배의 interpolation과 Decimation을 수행하여 부호화한다. 이렇게 부호화된 데이터는 G.723.1 복호화를 거치고, 다시 FFT point의 1/2ⁿ배 point로 IFFT과정을 수행함으로써 스팩트럼의 변경 없이 지속시간을 변경하여 원 음성을 합성하게 된다. G.723.1 보코더를 통과한 후 파형을 복원 실험한 결과 기존의 5.3kbps ACELP보다 46%정도 감소하였다.
일반적으로 음성활동 구간 검출기 (Voice Activity Detector)의 가장 큰 문제점은 어떠한 배경 잡음에 대해서도 음성 신호를 검출할 수 있어야 한다는 것이다. 이런 문제를 해결하기 위해서 G.723.1에서는 스펙트럼 특성과 입력 신호의 주기성을 이용하고 있지만 신호대 잡음비가 낮은 신호에 대해 정확한 판정을 한다는 것은 상당히 어렵다. 따라서 본 논문에서는 에너지, LSP (Line Spectrum Pair) 분산을 이용하는 새로운 방법을 제안한다. 제안한 알고리즘에 대한 처리시간 및 음질 평가를 측정한 결과 묵음구간이 정확하게 판정되므로 G.723.1에 비해 감소하였으며 주관적인 음질평가의 경우 기존의 G.723.1에 비해 차이가 거의 없었다. 마지막으로 전송률 측정을 위해 신호대 잡음비 5 dB에서 10 dB 사이의 음성 신호의 경우 최적의 전송률 감소 효과를 얻을 수 있었으며 처리시간의 비교 결과 평균 8% 정도의 처리시간 감소 효과를 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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