음성 신호 처리에서 중요한 요소인 피치 주기는 음성 인식, 화자 식별, 음성 분석 및 합성 등의 많은 분야에 이용되고 있으며, 피치 검출에 관련된 다양한 알고리즘이 지금까지 연구되고 있다. 피치검출에 사용되는 알고리즘의 하나인 AMDF(average magnitude difference function)는 각 valley점의 거리를 피치 주기로 계산한다. 이 때 피치 주기 검출을 위한 valley점 선정에 있어서 계산량이 증가하는 문제점이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 변형된 AMDF를 이용하여 전체 최소 valley점을 음성 신호의 피치 주기로 검출하는 간단한 알고리즘을 사용하였으며, 시뮬레이션을 통해 기존의 방법들과 비교하였다.
본 논문은 2.4 kbps 하모닉-CELP 부호화기를 위한 피치 검출기의 설계 방법과 전이 시점을 검출하고 그 값을 기준으로 유/무성음 변환 구간에 대한 합성 윈도우를 달리하여 효과적인 파형 보간이 이루어지도록 하기 위한 방법을 제안하였다. 하모닉-CELP 부호화기에서 유성음 구간은 과거와 현재 프레임의 표준 파형을 보간하여 이루어지므로 전이 구간에서 피치 주기가 반으로 줄거나 두 배로 예측되어질 경우, 피치주기의 심한 변화량에 의해 파형 왜곡 및 프레임 경계에서의 불연속을 발생시킨다. 또한 하모닉 합성을 할 때 삼각 윈도우에 의한 중첩-합산 (overlap-add) 방법을 사용하기 때문에 전이 구간에서 유성음 구간의 신호가 순간적인 증가 (감소)를 할 경우 삼각 윈도우의 영향으로 합성 여기 신호가 선형 증가 (감소) 하는 단점이 있다. 우선 피치 검출기의 설계는 정확한 피치의 검출을 하되 피치 더블링에 의한 프레임 불연속성을 막기 위해 1차 혼성 검색법을 사용하였으며, ACF에 의한 2차 검색으로 피치의 정확도를 높였다. 그리고 삼각 윈도우에 의해 합성 파형이 선형 증가하던 문제는 웨이블렛에 의해 검출된 GCI를 이용하여 전이 시점을 검출한 후, 그 값을 기준으로 사다리꼴 윈도우 설정을 하여 해결하였다. 실험 결과 파형 보간 코더에서 가장 문제가 되었던 피치 더블링이 사라졌으며, 피치 검색 오차율은 ACF 검출법에 비해 5.4% 개선되었고 웨이블렛에 의한 검출법에 비해 2.66% 개선되었다. 전이 구간에서의 MOS값은 0.13 향상되었다.
We measured grating pitch standards using optical diffractometry and analyzed measurement uncertainty. Grating pitch standards have been used widely as a magnification standard for a scanning electron microscope (SEM) and a scanning probe microscope (SPM). Thus, to establish the meter-traceability in nano-metrology using SPM and SEM, it is important to certify grating pitch standards accurately. The optical diffractometer consists of two laser sources, argon ion laser (488 nm) and He-Cd laser (325 nm), optics to make an incident beam, a precision rotary table and a quadrant photo-diode to detect the position of diffraction beam. The precision rotary table incorporates a calibrated angle encoder, enabling the precise and accurate measurement of diffraction angle. Applying the measured diffraction angle to the grating equation, the mean pitch of grating specimen can be obtained very accurately. The pitch and orthogonality of two-dimensional grating pitch standards were measured, and the measurement uncertainty was analyzed according to the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. The expanded uncertainties (k = 2) in pitch measurement were less than 0.015 nm and 0.03 nm for the specimen with the nominal pitch of 300 nm and 1000 nm. In the case of orthogonality measurement, the expanded uncertainties were less than $0.006^{\circ}$. In the pitch measurement, the main uncertainty source was the variation of measured pitch values according to the diffraction order. The measurement results show that the optical diffractometry can be used as an effective calibration tool for grating pitch standards.
지금까지 제안된 피치 수정 앨고리즘들은 남녀노소에 무관하게 폭넓은 피치범위를 검출하기가 어렵다. 조음기관의 물리적 한계성 때문에 피치의 분포도는 일반적으로 중심 피치에 몰려있는 형태가 된다. 이 중심 피치를 본격적인 피치검출 과정에 적용한다면 그 처리과정이 간단해지고 정확도가 개선될 수 있다. 본 논문에서는 스펙트럼 누설현상을 이용하여 중심피치를 정확하게 검출하는 앨고리즘을 제안한다.
Mallat has shown that, with a proper choice of wavelet function, the local maxima of wavelet transformed signal indicate a sharp variation in the signal. Since the glottal closure causes sharp discontinuities in the speech signal, dyadic wavelet transform can be useful for detecting abrupt change in the voiced sounds, i.e., epochs. In this paper, we investigate the glottal closure instants obtained from the wavelet analysis of speech signal and compare them with those obtained from the EGG signal. Then, we detect pitch period of speech signal on the basis of these results. Experimental results demonstrated that local maxima of wavelet transformed signal give accurate estimation of epoch and pitch periods of voiced sound obtained by the proposed algorithm also correspond to those from EGG well.
음성신호처리 분야에서 정확한 피치검출은 중요하고 필요하다. 지금까지 제안된 피치검출 알고리즘들은 음성신호의 다양성으로 인해 피치를 정확히 검출하기가 어렵다. 본 논문에서는 PCM과 같은 균일 양자화기의 잔여신호에 대해 음성신호의 기본주기를 검출하는 새로운 피치검출법을 제안하였다. 제안한 방법은 무잡음 음성에 대해 평균 0.25%의 조오율이 그리고 0dB의 SNR에 대해서는 평균 3.39%의 조오율이 나타나는 정확성을 보였다. 또한 음소의 천이영역이나 배경잡음 하에서도 피치검출의 정확도가 개선된 피치검출의 결과를 얻었다.
최근 정보 통신 기술의 급속한 발전에 의해 음성 신호 처리에 관련된 많은 연구가 진행됨에 따라 피치 주기는 음성 인식, 화자 식별, 음성 분석 및 합성 등과 같은 많은 응용분야에서 중요한 요소로써 적용되고 있다. 이러한 피치 주기 검출에 관련된 시간 영역과 주파수 영역에서의 많은 알고리즘이 제안되었으며, 시간 영역의 피치 검출 알고리즘의 하나인 AMDF(average magnitude difference function)는 각 valley점의 거리를 피치 주기로 계산한다. 그러나 피치 주기 검출을 위한 valley점 선정에 있어서 알고리즘이 복잡해지는 문제점이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 AMDF의 회전변환을 이용하여 전체 최소 valley점을 음성 신호의 피치 주기로 인식하는 간단한 알고리즘을 제안하였으며, 음성의 시작구간에 대해 경계값을 설정하여 피치 주기 선정에 대한 판단기준으로 사용하였다. 그리고 제안한 알고리즘을 시뮬레이션을 통해 기존의 방법들과 비교하였다.
음성 신호의 피치주기 검출 알고리즘은 음성 인식, 화자 식별 등의 다양한 음성 신호 처리 분야에 적용되고 있으며, 시간영역과 주파수영역에서 많은 연구가 진행되고 있다. 피치주기 검출 알고리즘의 하나인 AMDF(average magnitude difference function)는 연산속도가 빠른 장점이 있지만, 피치주기 검출을 위한 valley점 선정에 있어서 알고리즘이 복잡해지는 문제점이 발생한다. 또한 이러한 피치주기 검출 알고리즘이 실생활에 응용되기 위해서는 다양한 환경에서 발생하는 소음으로부터 강인한 특성을 가져야 한다. 따라서, 본 논문에서는 변형된 AMDF 알고리즘을 이용하여 피치주기 검출을 위한 전체 최소 valley점 선정을 보다 용이하게 하였으며, 테스트 신호로써 지하철 등과 같은 소음환경에서의 음성신호를 사용하였다.
부호여기된 선형예측(CELP) 음성부호화기는 4.8 kbps 이하의 낮은 전송 비율에서도 좋은 성능을 갖는다. CELP형 부호기의 단점은 많은 계산량을 필요로 한다는 것이다. 본 논문에서, 우리는 복잡성을 줄이면서 CELP 보코더의 음질을 유지하는 새로운 피치 검색법을 제안하였다. 이것은 음성 파형의 자기상관계를 간단한 전처리관계식에 의해 사전에 파악하여 필요한 구간에 대해서만 피치검색을 수행하는 방법이다. 제안한 방법은 피치검색에서 기존의 방법에 비해 약 $77\%$의 복잡성이 감소되었다.
Unlike other critical forest diseases, pine pitch canker in Korea has shown rather mild symptoms of partial loss of crown foliage and leaf discoloration. This study used high-resolution satellite images to detect and monitor canopy decline by pine pitch canker. To enhance the subtle change of canopy reflectance in pitch canker damaged tree crowns, multi-temporal analysis was applied to two KOMPSAT multispectral images obtained in 2011 and 2015. To assure the spectral consistency between the two images, radiometric corrections of atmospheric and shadow effects were applied prior to multi-temporal analysis. The normalized difference vegetation index (NDVI) of each image and the NDVI difference (${\Delta}NDVI=NDVI_{2015}-NDVI_{2011}$) between two images were derived. All negative ΔNDVI values were initially considered any pine stands, including both pitch canker damaged trees and other trees, that showed the decrease of crown foliage from 2011 to 2015. Next, $NDVI_{2015}$ was used to exclude the canopy decline unrelated to the pitch canker damage. Field survey data were used to find the spectral characteristics of the damaged canopy and to evaluate the detection accuracy from further analysis.Although the detection accuracy as assessed by limited number of field survey on 21 sites was 71%, there were also many false alarms that were spectrally very similar to the damaged canopy. The false alarms were mostly found at the mixed stands of pine and young deciduous trees, which might invade these sites after the pine canopy had already opened by any crown damages. Using both ${\Delta}NDVI$ and $NDVI_{2015}$ could be an effective way to narrow down the potential area of the pitch canker damage in Korea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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