최근 사용자들의 멀티채널 선호도는 급속도로 전파되고 있다. MPEG은 동영상 및 음향시스템의 데이터 압축기술을 제공하는데, 현재 각광을 받고있는 것이 디지털 오디오이다. MPEG 표준안은 MPEG-1오디오 알고리즘을 MPEG-2 알고리즘에 동일하게 사용해도 멀티채널 및 5.1채널 사운드륵 제공한다. MDCT(Modified Discrete Cosine Transform)는 TDAC(Time Domain Aliasing Cancellation)에 기반을 두고있는 변형이산 여현 변환을 나타낸 것이다. 본 논문에서는 오디오 부분의 핵심이라 할 수 있는 MDCT/IMDCT(Inverse MDCT) 알고리즘을 최적화하여 효율적인 알고리즘을 제안하였다. 그리고 연산과정에서 중복되는 영역을 묶음으로써 연산에 필요한 계수를 줄였다. 최적화 전에 비해 코사인 계수를 0.5%이하로 최적화하였고, 승산에서 0.098%, 가산에서 0.58% 효율을 보였다. 알고리즘 검증은 C언어를 사용하여 검증하였고, 최적화된 알고리즘을 적용하여 마이크로 프로그램 방식의 하드웨어 구조론 설계하였다.
입력 신호보다 낮은 주파수로 표본화하는 BPS (bandpass sampling) 기술은 별도의 주파수 하향 변환기를 사용하지 않고 표본화 처리만으로 기저 대역 신호를 얻을 수 있으므로 수신기 회로를 간소화할 수 있어 유리하다. 표본화 장치를 2개 사용하는 2차 BPS 방식은 aliasing 현상에 의하여 기저 대역에서 간섭이 발생하더라도 표본화된 두 가지 BPS 신호 사이의 관계를 이용하여 간섭 성분을 제거할 수 있다. 이 때 사용되는 interpolant 필터는 두 BPS 신호 사이의 위상을 조절하는 것으로서, 간섭 제거 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 다중 대역으로부터 여러 개의 간섭 신호가 aliasing으로 유입될 때 하나의 interpolant 필터를 사용하면서 이들을 한꺼번에 제거할 수 있는 다중 대역 interpolant 필터를 제안하였다. 또한 제거할 간섭 신호가 없는 경우에는 수신하려는 신호 성분의 세기를 증대시킴으로써 신호의 품질을 3dB 개선시키는 방안을 제안하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하여 제안된 방법이 타당함을 확인하였다.
RF(radio frequency) 신호보다 낮은 주파수로 표본화하는 BPS(bandpass sampling) 기술은 별도의 하향변환기를 사용하지 않고 표본화 처리만으로 기저대역 신호를 얻을 수 있으므로 수신기 회로를 간소화할 수 있어 유리하다. 표본화 장치를 2개 사용하는 2차 BPS 방식은 aliasing 현상에 의하여 기저대역에서 간섭이 발생하더라도 두 가지 표본화 신호의 관계를 이용하여 간섭 성분을 제거할 수 있다. 이 때 사용되는 interpolant 필터는 표본화된 두 신호 사이의 위상을 조절하는 것으로서, 간섭 제거 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 하나의 interpolant 필터를 사용하면서 다중 대역으로부터의 간섭 신호들을 제거할 수 있는 다중 대역 interpolant 필터를 제안하였다. Interpolant 필터 설계를 위한 여러 가지의 위상 특성을 제안하고, 각각에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 연속적으로 변화하는 위상 특성을 가진 필터가 간섭 신호 제거 성능이 가장 우수한 것을 확인하였다.
본 논문에서는 인과적 (causal)이고 안정적 (stable)이며 거의 완전 복원 (nearly perfect reconstruction) 성질을 갖는 M 채널 infinite-impulse response (IIR) cosine-modulated (CM) 필터 뱅크를 설계할 수 있는 새로운 방법을 제안하였다. 1st order allpass 필터 성분을 갖는 lattice 구조를 이용하여 IIR 원형 (prototype) 필터를 간단한 제약 조건 (constraint)을 가지고서 설계하였다. 이 방법으로 설계된 IIR 원형 필터는 기존의 방법으로 설계된 IIR 원형 필터보다 더 높은 stopband attenuation과 더 가파른 (sharp) 필터 특성을 가진다. 이 IIR prototype 필터를 이용하여 설계한 M 채널 IIR CM 필터 뱅크를 subband 음향 반향 제거기에 적용하였다. 설계된 IIR CM 필터 뱅크를 이용할 경우 같은 복잡도를 가지는 M 채널 finite-impulse response (FIR) CM 필터 뱅크를 이용할 때보다 최대 15 dB 높은 echo return loss enhancement (ERLE)를 갖는 결과를 얻었다.
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, 원거리 음성인식을 위한 서브밴드 필터링 기반의 빠르고 효율적인 에코제거 시스템을 제안한다. 제안하는 에코제거 시스템은 우선 채널간 유사도 (correlation) 가 높을 경우 적응필터가 오작동하는 것을 방지하기 위해 spatial decorrelation 을 적용하게 된다. 그리고 tree 형태를 가지는 IIR filterbank 기반의 subband 구조를 채택함으로써, 적은 차수로도 효과적인 analysis, synthesis 필터링을 수행할 수 있도록 한다. 이 과정에서 불가피하게 발생하는 서브 밴드간 spectral aliasing은 notch filter를 적용해 해결할 수 있다. 또한 적응 필터로는 improved proportionate normalized least-mean-square (IP-NLMS) 알고리즘을 사용해 수렴속도 및 에코제거 성능에서 우수함을 확인하였다. 마지막으로 decision-directed estimation 기반의 residual echo suppressor를 적용해 잔여 에코를 제거하게 된다. 본 논문에서는 각 단계를 구성하게 된 이론적인 배경을 소개하고, 실제 에코가 존재하는 환경에서 ERLE, 원거리 음성 인식률, computational complexity를 통해 제안하는 에코제거 시스템의 효과를 입증하도록 한다.
음향 에코우제거기나 소음제어와 같은 임펄스 응답이 긴 디지털 필터를 이용하여 필터링을 할 경우 수렴속도가 느리고 계산시간이 많이 걸린다. 이러한 기존의 필터링에서 생기는 계산시간이나 수렴속도 문제를 개선하기 위해서 서브밴드 필터링과 멀티레이트 신호처리 기술이 개발되었다. 모든 시스템의 전달함수는 interpolator와 임펄스 응답사이에 임의 수만큼의 0이 들어있는 sparse 임펄스 응답을 갖는 서브필터를 직렬로 연결한 구조로 표현할 수 있다. 이 경우에 interpolator는 Hadamard 행렬로 표현되고 저역통과필터 특성을 갖는 원형필터를 균일하게 이동시킨 것과 같다. 그래서 입력신호를 Hadamard 변환을 이용하여 각 서브대역으로 분할하고 decimation을 하여 샘플링 레이트를 줄이는 멀티레이트기술이 음향 함수 모델링이나 잡음제거에 응용할 수 있다. 본 논문에서는 decimation으로 생기는 에리어싱을 제거하고 수렴속도를 향상시키기 위해서 입력 신호를 트리구조를 갖는 필터뱅크를 이용하여 비균일한 서브대역으로 분할, 그리고 decimation을 하여 샘플링레이트를 변환하고 각 서브대역에서 계수를 갱신한 후 이 계수를 전대역으로 Hadamard 변환을 이용하여 변환하는 비균일한 대역폭을 갖는 delayless 필터 구조를 제안하고 이 구조를 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 성능을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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