Currently, the most important technology is compression methods in the multimedia society. In audio compression, the method using human auditory nervous property is used. This method using psychoacoustical model is applied to perceptual audio coding, because human's audibility is limited. MPEG-II AAC(Advanced Audio Coding) is the most advanced coding scheme that is of benefit to high quality audio coding. The compression ratio is 1.4 times compared with MPEG-I layer-III. In this paper, the vector processor for MDCT/IMDCT(Modified Discrete Cosine Transform /Inverse Modified Discrete Cosine Transform) of MPEG-II AAC is designed.
본 논문에서는 디지털 라디오와 지상파 Digital Multimedia Broadcasting (DMB)에서 사용되는 MUSICAM 이라 불리는 MPEG-1/2 Layer-II 와 MPEG-4 ER-BSAC 디코더를 330 MHz 클럭수를 가지고 동작하는 고정 소수점 digital signal processor (DSP) TMS320C64x+ 상에 실시간 구현한다. 오디오 디코더의 실시간 구현하기 위해, 다음과 같은 여러 단계의 최적화를 수행한다. 첫 째, 메모리 공유, 데이터 타입 재설정 및 루프의 unrolling 과정을 통해, C 코드 레벨에서 최적화를 수행한다. 다음으로, 비트스트림 분석의 재구성, 합성 필터의 변경 및 합성 필터의 윈도우 계수의 재배열을 통해 알고리즘 레벨에서 최적화를 수행한다. 또한, MPEG-1/2 Layer-II 디코더의 합성필터 모듈을 linear assembly program 레벨로 치환한다. Linear assembly program 레벨로 치환하는 이유는 MPEG-1/2 Layer-II 디코더에서 합성 필터 모듈이 가장 많은 계산량을 차지하기 때문이다. 구현된 오디오 디코더의 성능 평가를 위해, 복호화 처리시간의 비율을 측정하고, 최적화된 MPEG 디코더와 레퍼런스 MPEG 디코더로 처리된 오디오 신호 사이의 root mean square (RMS)를 계산한다. 최적화 실시간 구현 결과, MPEG-1/2 Layer-II 와 MPEG-4 ER-BSAC 디코더는 TMS320C64x+가 동작하는 최대 클럭 수의 3%와 11%의 사용으로 각각 동작하며, 오디오 디코더의 품질은 MPEG standard에 정의된 -77.01 dB의 조건을 모두 만족함을 확인할 수 있었다.
MPEG-II is the international standard of compression for digital image and digital audio that is the most important in the multimedia environment. Now many researchers are developing relevant systems. MPEG-II consists of video, audio, system and the other part. In this paper, we have designed and demonstrated two channel audio encoder system that processes the audio compression part, and excutes layer II for complexity and psychoacoustic model II, with ADSP-21020 of Analog Device.
본 논문에서는 MPEG-1 계층 II와 MPEG-2 계층 II LSF 오디오 복호기를 OAK DSP Core를 이용하여 실시간 응용이 가능하도록 구현하였다. Ungrouping시 이용되는 테이블을 효율적으로 사용하였으며 합성필터부의 RAM과 ROM의 크기 그리고 각 부분의 연산에 필요한 연산량을 최적화하기 위하여 알고리듬을 효율적으로 적용하였고 불필요한 연산 부분을 제거하거나 최적화 하였다.
Currently, the most important technology is the compression methods in the multimedia society. Audio files are rapidly propagated through internet. MP-3 is offered to CD tone quality in 128Kbps, but 64Kbps below tone quality is abruptly down and high bitrate. on the other hand, MPEG-II AAC (Advanced Audio Coding) is not compatible with MPEG-I, but AAC has a high compression ratio 1.4 better than MP-3. Especially, AAC has max. 7.1 channel and 96KHz sampling rate. In this paper, the perceptual model is dealt with 44.1KHz sampling rate for SMR(Signal to Masking Ratio)
본 논문은 심리음향 모델 II(PAM II)를 기반으로 한 MPEG 오디오 코더에 대해서 효율적으로 프리 에코(pre echo)를 제어하는 알고리듬을 제안한다. 프리 에코 제어는 PAM II에서 마스킹 임계값 계산의 마지막 단계로써, 현재 프레임에 대해서 발생하는 양자화 오차를 최소화시키는 역할을 한다. 기존에 부호화기에서 프리 에코는 추정되는 마스킹 임계치가 이전 프레임에서 얻어진 값을 넘지 않도록 제한함으로써 결정된다. 기존의 방법에서 사용되는 프리 에코 제어는 단구간 블록(short block)은 물론 장구간 블록(long block)에 대해서도 사용되는데, 이는 마스킹 임계값을 불필요하게 떨어뜨려 전체적인 양자화 잡음 레벨을 높이는 문제를 발생시킨다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 효율적인 프리 에코 제어 과정을 제안하였다. 음질 테스트 결과에서 변화가 심한 오디오 신호에 대해서 ITU R 테스트를 시행한 결과 제안된 방법이 평균적으로 0.4점 이상 개선된 결과를 보였다.
본 논문에서는 음질향상 알고리즘을 내장한 MPEG-1 오디오 디코더를 Embedded OS(Linux)기반 플랫폼에 구현하였다. 네트워크 대역폭과 저장 공간의 제한점을 고려한 MP3, AAC, OGG 등과 같은 손실 오디오 압축 코덱들은 공통적으로 고주파 대역의 정보가 손실되는데, 이러한 고주파 신호성분 손실은 결국 표준 CD음질을 가지는 오디오 신호보다 제한된 저주파 대역만을 재생할 수 있게 된다. 본 논문은 손실된 고주파 대역의 신호성분과 하모닉 성분을 효과적으로 추정 및 복원할 수 있는 음질 향상 알고리즘을 MPEG-1 오디오 디코더 내부에 각 계층 I, II, III 특성별로 최적화하여 Embedded Linux 플랫폼으로 구현하였다. 기존의 MPEG-1 오디오 디코더와의 비교 청취 실험을 통해 본 논문에서 구현된 시스템이 신호 스펙트럼 및 음질 면에서 향상되었음을 확인할 수 있었다.
Ku Dae Sung;Choi Hyun Yong;Ra Kyung Tae;Hwang Jung Yeun;Kim Jong Bin
대한전자공학회:학술대회논문집
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대한전자공학회 2004년도 학술대회지
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pp.477-481
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2004
High Quality CD, OAT audio requires that large amount of data. Currently, multi channel preference has been rapidly propagated among latest users. The MPEG(Moving Picture Expert Group) is provides data compression technology of sound and image system. The MPEG standard provides multi channel and 5.1 sounds, using the same audio algorithm as MPEG-l. And MPEG-2 audio is forward and backward compatible. The MDCT (Modified Discrete Cosine Transform) is a linear orthogonal lapped transform based on the idea of TDAC(Time Domain Aliasing Cancellation). In this paper, we proposed the micro-program type vector processor architecture a benefit in MDCT/IMDCT of MPEG-II AAC. And it's reduced operating coefficient by overlapped area to bind. To compare original algorithm with optimized algorithm that cosine coefficient reduced $0.5\%$multiply operating $0.098\%$ and add operating 80.58\%$. Algorithm test is used C-language then we designed hardware architecture of micro-programmed method that applied to optimized algorithm. This processor is 20MHz operation 5V.
본 논문에서는 TI(Texas Instrument)사의 범용 디지탈 프로세서인 TMS320C30을 이용하여 MPEG-2 계층2(Layer II) 오디오 부호화 알고리듬의 실시간 처리가 가능한 시스템을 구현하였다. 구현한 시스템은 1 채널의 오디오 신호를 처리하기 위한 Slave 보드 5개와 채널 멀티플렉싱과 부가 처리를 위한 Master 보드 1개로 이루어져 있다. MPEG-2 알고리듬의 각 단계별 소요시간을 계산한 후, 이를 바탕으로 각 프로세서에 할당하는 작업량을 조정하여 실시간 처리에 적합한 시스템을 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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