TeakLite DSP Core를 이용한 이동통신 단말기용 음향반향제거기의 실시간 구현

權洪錫,金時浩,張丙煜,裵建星 대한전자공학회 2002 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.39 No.3

In this paper, we developed an acoustic echo canceller in real-time using TeakLite DSP Core, which will be placed in the vocoder chip of a mobile handset. Considering the limited computational capacity given to the acoustic echo canceller in a vocoder chip, we employed a FIR-type adaptive filter using a conventional NLMS algorithm. To begin with, we designed and implemented an acoustic echo canceller with floating-point format C-source code, and then converted it into fixed-point format through integer simulation. Then we programmed and optimized it in the assembler level to make it run in real-time. After optimization procedure, the implemented echo canceller has approximately 624 words of program memory and 811 words of data memory. With 8 kHz sampling rate and 256 filter taps in the echo canceller that corresponds to 32 msec of echo delay, it requires 14.12 MIPS of computational capacity. For coverage of 16 msec echo delay, i.e., 128 filter taps, 9 MIPS is required. 본 논문에서는 이동통신 단말기의 음성부호화기에 탑재할 수 있도록 TeakLite DSP Core를 이용한 음향반향제거기(Acoustic Echo Canceller)를 실시간으로 구현하였다. 음성부호화기에서 음향반향제거기가 사용할 수 있는 연산량의 제한때문에 적응필터는 NLMS(Normalized Least Mean Square) 알고리즘을 이용한 FIR 필터를 사용하였다. 먼저 음향반향제거기를 부동소수점 C-언어로 구현한 다음 고정소수점 시뮬레이션을 통하여 고정소수점 연산으로 바꾸었다. 그리고 고정소수점 연산 결과를 기반으로 어셈블리 언어로 프로그램을 작성하고 최적화 과정을 거쳐 실시간으로 동작하도록 하였다. 최종적으로 구현된 반향제거기는 프로그램 메모리가 624 words이고 데이터 메모리는 811 words이었다. 샘플링 주파수를 8 kHz로 하였을 때, 32 msec의 반향경로 지연시간에 해당되는 256 차수의 필터를 이용한 경우에는 14.12 MIPS의 연산량을, 16 msec의 반향경로 지연시간에 해당되는 128 차수의 필터를 이용한 경우에는 9.00 MIPS의 연산량을 필요로 하였다.

선형다변회귀모델과 LP-PSOLA 합성방식을 이용한 음성변환

권홍석,배건성 한국음향학회 2001 韓國音響學會誌 Vol.20 No.3

This paper presents a voice conversion technique that modifies the utterance of a source speaker as if it were spoken by a target speaker. Feature parameter conversion methods to perform the transformation of vocal tract and prosodic characteristics between the source and target speakers are described. The transformation of vocal tract characteristics is achieved by modifying the LPC cepstral coefficients using Linear Multivariate Regression (LMR). Prosodic transformation is done by changing the average pitch period between speakers, and it is applied to the residual signal using the LP-PSOLA scheme. Experimental results show that transformed speech by LMR and LP-PSOLA synthesis method contains much characteristics of the target speaker. 본 논문에서는 임의의 사람이 발성한 음성을 마치 다른 사람이 발성한 것처럼 들리도록 하는 음성변환 기술에 대하여 설명하고, 화자간의 성도 특성과 여기신호 특성 파라미터 변환을 독립적으로 수행하기 위한 변환방법을 실험한다. 성도 특성 파라미터 변환은 입력되는 음성신호에서 LPC (Linear Predictive Cofficient)켑스트럼을 추출하여 선형다변회귀모델에 적용하여 수행하고, 여기신호 특성 파라미터 변환은 잔차신호를 추출하여 LP-PSOLA (Linear Predictive-Pitch Synchronous Overlap and Add) 합성방식을 이용한 화자간의 평균 피치주기 변환으로 수행된다. 실험결과는 선형다변회귀모델과 LP-PSOLA 합성방식을 이용하여 변환된 음성이 대상화자의 음성에 유사함을 보여준다

Teaklite DSP Core 를 이용한 이동통신 단말기용 음향반향제거기의 실시간 구현

권홍석,김시호,장병욱,배건성,Gwon, Hong-Seok,Kim, Si-Ho,Jang, Byeong-Uk,Bae, Geon-Seong 대한전자공학회 2002 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.39 No.2

본 논문에서는 이동통신 단말기의 음성부호화기에 탑재할 수 있도록 TeakLite DSP Core를 이용한 음향반향제거기(Acoustic Echo Canceller)를 실시간으로 구현하였다. 음성부호화기에서 음향반향제거기가 사용할 수 있는 연산량의 제한때문에 적응필터는 NLMS(Normalized Least Mean Square) 알고리즘을 이용한 FIR 필터를 사용하였다. 먼저 음향반향제거기를 부동소수점 C-언어로 구현한 다음 고정소수점 시뮬레이션을 통하여 고정소수점 연산으로 바꾸었다. 그리고 고정소수점 연산 결과를 기반으로 어셈블리 언어로 프로그램을 작성하고 최적화 과정을 거쳐 실시간으로 동작하도록 하였다. 최종적으로 구현된 반향제거기는 프로그램 메모리가 624 words이고 데이터 메모리는 811 words이었다. 샘플링 주파수를 8 ㎑로 하였을 때, 32 msec의 반향경로 지연시간에 해당되는 256 차수의 필터를 이용한 경우에는 14.12 MIPS의 연산량을, 16 msec의 반향경로 지연시간에 해당되는 128 차수의 필터를 이용한 경우에는 9.00 MIPS의 연산량을 필요로 하였다. In this paper, we developed an acoustic echo canceller in real-time using TeakLite DSP Core, which will be placed in the vocoder chip of a mobile handset. Considering the limited computational capacity given to the acoustic echo canceller in a vocoder chip, we employed a FIR-type adaptive filter using a conventional NLMS algorithm. To begin with, we designed and implemented an acoustic echo canceller with floating-point format C-source code, and then converted it into fixed-point format through integer simulation. Then we programmed and optimized it in the assembler level to make it run ill real-time. After optimization procedure, the implemented echo canceller has approximately 624 words of program memory and 811 words of data memory. With 8 KHz sampling rate and 256 filter taps in the echo canceller that corresponds to 32 msec of echo delay, it requires 14.12 MIPS of computational capacity. For coverage of 16 msec echo delay, i.e., 128 filter taps, 9 MIPS is requited.

프리엠퍼시스를 이용한 CPSP 기반의 도달시간차이 추정 성능 개선

권홍석,배건성,Kwon, Hong-Seok,Bae, Keun-Sung 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.5

본 연구에서는 CPSP (Cross Power Spectrum Phase) 함수를 이용한 프레임 기반의 TDOA (Time Difference of Arrival) 추정시 나타나는 문제점들을 분석하고 연구하였다. 구형 윈도우함수를 이용해서 음성신호의 프레임을 추출할 때 나타나는 스펙트럼 누설현상은 CPSP 스펙트럼의 추정을 부정확하게 한다. 또한 스펙트럼 누설을 줄이기 위하여 구형이 아닌 다른 윈도우함수를 사용하여 프레임을 추출하면 프레임의 끝부분에서 발생하는 윈도우함수 가중치의 불일치 때문에 신호를 왜곡시킨다. 이 문제점들은 CPSP 기반의 TDOA 추정성능을 감소시킨다. 본 논문에서는 음성신호의 프리엠퍼시스를 이용하여 이러한 문제점들을 완화시키는 방법을 제안한다. 프리엠퍼시스된 음성신호의 다이나믹 레인지를 줄여줌으로써 스펙트럼 누설을 감소 시킨다. 제안한 프리엠퍼시스 방법을 검증하기 위하여, 다양한 잡음 및 잔향환경에서 TDOA 추정실험을 수행하였다. 실험결과 프라엠퍼시스된 마이크 출력에 구형 윈도우함수를 적용시켜 CPSP를 구할 경우 프리엠퍼시스를 하지 않거나 다른 윈도우를 사용하는 경우에 비해 TDOA 추정성능이 향상됨을 확인하였다. We investigate and analyze the problems encountered in frame-based estimation of TDOA (Time Difference of Arrival) using CPSP function. Spectral leakage occurring in framing of a speech signal by a rectangular window could make estimation of CPSP spectrum inaccurate. Framing with other windows to reduce the spectral leakage distorts the signal due to the asynchronous weighting around the frame specifically both ends of the frame. These problems degrade the performance of the CPSP-based TDOA estimation. In this paper, we propose a method to alleviate those problems by pre-emphasis of the speech signal. It reduces the influence of the spectral leakage by reducing dynamic range of the spectrum of a speech signal with pre-emphasis. To validate the proposed method of pre-emphasis, we carry out TDOA estimation experiments in various noise and reverberation conditions, Experimental results have shown that the framing of pre-emphasized microphone output by a rectangular window achieves higher success rate of TDOA estimation than any other framing methods.

TMS320C6201을 이용한 MPEG-1 Layer III 오디오 디코더의 실시간 구현

권홍석,김시호,배건성 한국통신학회 2000 韓國通信學會論文誌 Vol.25 No.8

본 논문에서는 고정소수점 DSP인 TMS320C6201을 이용하여 MPEG-1 Layer III 오디오 디코더를 실시간으로 동작하도록 구현하였다 음질의 손실 없이 부동소수점 연산을 고정소수점 연산으로 변환하였으며 적은 메모리를 사용하여 동작하도록 소스프로그램을 최적화하였다 특히 연산의 정확성을 위해서 Descaling 모듈에서 중점적으로 부동소수점 연산을 고정소수점 연산으로 변환하여UT고 연산량과 프로그램 크기를 줄이기 위해서 IMDCT 모듈과 Synthesis Polyphase Filter Bank 모듈에 대해서 최적화 작업을 수행하였다 그 결과 구현된 디코더는 TMS320C6201 DSP가 수행할 수 있는 최대 연산량의 26% 만으로 실시간 동작이 가능하여UT으며 사용된 프로그램 ROM의 크기는 3.13 kWord 데이터 RAM의 크기는 9.94 kWord 이었다 부동소수점 프로그램의 최종 출력 PCM값과 구현된 고정소수점 연산의 최종 출력 PCM값을 비교하여 60 dB 이상의 높은 SNR를 가짐을 확인함으로써 고정소수점 연산의 정확성을 검증하였다. 또한 EVM 보드에서 사운드 입출력과 호스트(PC) 통신을 이용하여 실시간으로 동작함을 확인하였다. The goal of this research is the real-time implementation of MPEG-1 Layer III audio decoder using the fixed-point digital signal processor of TMS320C6201 The main job for this work is twofold: one is to convert floating-point operation in the decoder into fixed-point operation while maintaining the high resolution, and the other is to optimize the program to make it run in real-time with memory size as small as possible. We, especially, devote much time to the descaling module in the decoder for conversion of floating-point operation into fixed-point operation with high accuracy. The inverse modified cosine transform(IMDCT) and synthesis polyphase filter bank modules are optimized in order to reduce the amount of computation and memory size. After the optimization process, in this paper, the implemented decoder uses about 26% of maximum computation capacity of TMS320C6201. The program memory, data ROM, data RAM used in the decoder are about 6.77kwords, 3.13 kwords and 9.94 kwords, respectively. Comparing the PCM output of fixed-point computation with that of floating-point computation, we achieve the signal-to-noise ratio of more than 60 dB. A real-time operation is demonstrated on the PC using the sound I/O and host communication functions in the EVM board.

선형 다변 회귀를 이용한 음성변환 ( Voice Conversion Using Linear Multivariate Regression )

권홍석,배건성 대한전자공학회 1998 대한전자공학회 학술대회 Vol.1998 No.1

중간언어 문맥벡터의 정제를 통한 이중언어 사전 구축의 성능개선

권홍석(Hong-seok Kwon),서형원(Hyung-Won Seo),김재훈(Jae-Hoon Kim) 한국정보과학회 2014 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.41 No.7

본 논문은 중간언어 기반 이중언어 사전 구축 방법에서 문맥벡터의 정제 방법을 제안한다. 중간언어 기반 이중언어 사전 구축 방법은 두 언어 간의 사전이나 병렬말뭉치 등 언어 자원이 부족한 언어쌍에 매우 효과적인 방법이다. 본 논문은 두 가지 정제 방법을 통해서 성능을 개선한다. 첫 번째 방법은 양방향 번역확률을 통하여 문맥벡터를 정제하였고 두 번째 방법은 품사 정보를 이용하여 문맥벡터를 정제하였다. 본 논문은 두 개의 서로 다른 언어 쌍으로 한국어-스페인어 그리고 한국어-프랑스어 양방향에 대해서 각각 이중언어 사전을 추출하는 실험을 하였다. 높은 빈도수를 가지는 어휘에 대한 번역 정확도는 최상위에서 최소 48.5%를, 상위 20에서 최대 88.5%의 정확도를 얻었고, 낮은 빈도수를 가지는 어휘에 대한 번역 정확도는 최상위에서 최소 26.5%를, 상위 20에서 최대 66.5%의 성능을 보였다. This paper presents the performance enhancement of automatic bilingual lexicon extraction by using refinement of pivot-context vectors under the standard pivot-based approach, which is very effective method for less-resource language pairs. In this paper, we gradually improve the performance through two different refinements of pivot-context vectors: One is to filter out unhelpful elements of the pivot-context vectors and to revise the values of the vectors through bidirectional translation probabilities estimated by Anymalign and another one is to remove non-noun elements from the original vectors. In this paper, experiments have been conducted on two different language pairs that are bi-directional Korean-Spanish and Korean-French, respectively. The experimental results have demonstrated that our method for high-frequency words shows at least 48.5% at the top 1 and up to 88.5% at the top 20 and for the low-frequency words at least 43.3% at the top 1 and up to 48.9% at the top 20.

적응 후처리 과정을 갖는 마이크로폰 배열을 이용한 잡음제거기의 DSP 구현

권홍석(Hong-Seok Kwon),김시호(Si-Ho Kim),배건성(Keun-Sung Bae) 대한전자공학회 2002 대한전자공학회 학술대회 Vol.2002 No.6

뉴스 생성 요약 모델 학습에 필요한 학습 데이터 수의 추정

권홍석(Hongseok Kwon),이종혁(Jong-Hyeok Lee) 한국정보과학회 2020 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.7

자가 주의 메커니즘을 활용한 sequence-to-sequence 기반 문서 생성 요약

권홍석(Hongseok Kwon),신재훈(Jaehun Shin),이원기(Won-Kee Lee),이종혁(Jong-Hyeok Lee) 한국정보과학회 2018 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2018 No.6