가변 임계값을 이용한 지각 필터의 적응적인 음질 개선 알고리즘

차형태 한국음향학회 2004 韓國音響學會誌 Vol.23 No.6

본 논문에서는 잡음에 의해 열화된 오디오 신호를 가변 임계값을 이용한 적응 지각 필터를 사용하여 음질을 개선하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 적응 지각 필터는 신호 구간마다 달라지는 신호의 세기와 잡음의 영향 정도를 고려하여 임계값을 가변적으로 조정함으로써 잔여 잡음을 효과적으로 제어하는 방식으로 지각적으로 개선된 음질의 신호를 얻을 수 있다 제안한 방식은 잡음에 의해 열화된 오디오 신호를 주파수 영역으로 변환한 후 임계 대역 기반의 임계 대역 에너지 (Critical intensity energy)와 마스킹 영향이 고려된 청각 자극 에너지 (Excitation energy)를 계산한 다음, 지각 필터를 기반으로 한 적응 지각 필터 알고리즘으로 각 단계별 지각 필터 응답을 임계값으로 이용하여 가변 임계값이 재조정되는 단계를 결정하게 된다. 신호의 구간별 에너지 크기에 의한 잡음에 의해 열화된 정도의 차이를 가변 임계값을 이용하여 고려함으로써 잔여 잡음의 효과적인 제어가 가능하게 된다. 제안한 방법은 다양한 신호대 잡음비에서 열화된 오디오 신호를 입력으로 사용하였다. 입력 신호대 잡음비가 15dB, 20dB, 25dB와 30dB의 각각의 경우에 대하여 잡음대 마스킹비 (Noise-to-mask ratio, NMR)와 청감 테스트 (Mean opinion score, MOS Test)를 시행하였다. 그 결과, 잡음대 마스킹비의 개선 측면에서 각각의 경우에 대해 17.4dB, 15.3dB, 12.8dB, 9.8dB의 개선을 확인할 수 있었고, 청감 테스트의 개선 측면에서는 각각 2.9, 2.5, 2.3, 1.7의 개선된 음질을 확인할 수 있었다. In this paper, a new adaptive perceptual filter using variable threshold to enhance audio signals degraded by additively nonstationary noise is proposed. The adaptive perceptual filter updates variable threshold each time according to the power of signal and the effect of noise variation. So the noisy audio signal is enhanced by the method which controls a residual noise effectively. The proposed algorithm uses the perceptual filter which transforms a time domain signal into frequency domain and calculates an intensity energy and an excitation energy in bark domain. In this method. the stage updated the response of filter is decided by threshold. The proposed algorithm using vairable threshold effectively controls a residual noise using the energy difference of audio signals degraded by the additive nonstationary noise. The proposed method is tested with the noisy audio signals degraded by nonstationary noise at various signal -to-noise ratios (SNR). We carry out NMR and MOS test when the input SNR is 15dB. 20dB. 25dB and 30dB. An approximate improvement of 17.4dB. 15.3dB, 12.8dB. 9.8dB in NMR and enhancement of 2.9, 2.5, 2.3, 1.7 in MOS test is achieved with the input signals. respectively.

3차원 오디오 시스템에서 합과 차 여파기를 이용한 새로운 광대억 간섭신호 제거 방법

김래훈,임준석,성굉모 한국음향학회 2001 韓國音響學會誌 Vol.20 No.4

현재 라우드스피커를 이용하는 3차원 오디오 시스템에서의 간섭신호를 제거함으로써 최적 청취 영역 (sweet spot)을 넓히는 여러 가지 방법들이 제안되어 있다. 그러나 기존의 방법들은 간섭신호를 제거할 수 있는 주파수가 제한되어 최적 청취 영역 형성이 제한되는 단점을 공통적으로 가지고 있다. 특히, 저주파 대역의 간섭신호를 제거하지 못하는 본질적인 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 기존의 시스템보다 훨씬 넓은 주파수 대역에서 간섭신호를 효과적으로 제거할 수 있는 새로운 광대역 간섭신호제거 방법을 제안한다. 이 방법은 세 개의 라우드스피커를 이용한 방법에 합과 차 여파기를 적용하였다. There are some methods to enhance the ‘sweet spot’in loudspeaker-based 3D audio systems. Most of them can be only applied to narrow frequency band inherently. In this paper, we introduce the more robust 3D sound reproduction system which has far wider robust bandwidth. The system applies a sum and difference filter to the conventional three loudspeaker-based one.

오디오의 파형과 FFT 분석을 이용한 대표 선율 검색

정명범(Myoung-Bum Chung),고일주(Il-Ju Ko) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.34 No.12

최근 내용 기반 음악 검색 시스템에서는 사용자의 응답 시간을 단축시키기 위해 음악의 대표성을 갖는 선율을 추출하여 색인하고, 검색 시 이를 사용한다. 기존 연구에서는 미디(midi) 데이타를 이용하여 대표 선율을 추출하는 방법이 제안되었으나, 미디 데이타에 한정되는 단점이 있었다. 따라서 본 논문에서는 디지털 신호처리를 이용하여 모든 오디오 파일 포맷에 적용 가능한 대표 선율 검색을 제안한다. 대표 선율 검색을 위해 FFT(Fast Fourier Transform)을 이용하여 박자와 마디를 찾고 각 마디들의 PCM 데이타로부터 높은 수치가 나타나는 빈도를 측정한다. 이때 높은 수치들이 가장 많이 뭉쳐 있는 영역에서 여덟 마디 간격이 오디오 데이타의 대표 선율 영역이다. 제안 방법의 유효성을 검증하기 위한 실험으로 총 1000곡을 선택하여 대표 선율을 추출하였고, 그 결과 템포를 찾아낸 737곡 중 79.5%의 정확성을 보였다. Recently, we extract the representative melody of the music and index the music to reduce searching time at the content-based music retrieval system. The existing study has used MIDI data to extract a representative melody but it has a weak point that can use only MIDI data. Therefore, this paper proposes a representative melody retrieval method that can be use at all audio file format and uses digital signal processing. First, we use Fast Fourier Transform (FFT) and find the tempo and node for the representative melody retrieval. And we measure the frequency of high value that appears from PCM Data of each node. The point which the high value is gathering most is the starting point of a representative melody and an eight node from the starting point is a representative melody section of the audio data. To verity the performance of the method, we chose a thousand of the song and did the experiment to extract a representative melody from the song. In result, the accuracy of the extractive representative melody was 79.5% among the 737 songs which was found tempo.

능동스피커를 위한 네트워크기반 디지털 크로스오버

김변곤(Byun-Gon Kim),김관웅(Kwan-Woong Kim),김대익(Dae-Ik Kim) 한국전자통신학회 2015 한국전자통신학회 논문지 Vol.10 No.2

최근 IT기술의 진보에 힘입어 프로오디오분야에 IT기술이 접목된 혁신적인 제품이 개발되고 있다. DSP는 SR 오디오 장비의 고품질 오디오 신호를 처리하는 중요한 역할을 수행한다. IT기술과 디지털오디오기술의 융합은 프로 오디오산업 종사자들에게 새로운 사용자 경험을 제공한다. 본 논문에서는 능동스피커시스템을 위한 인터넷기술과 DSP기술이 접목된 디지털크로스오버를 소개한다. 본 논문에서 구현된 디지털크로스오버는 디지털오디오신호를 처리하기 위한 필터, 딜레이, 위상제어기능을 가지고 있으며, 크로스오버의 동작상태 모니터링과 다수의 파라미터를 제어하기 위해 인터넷 연결기능을 가진다. Nowadays, there are many innovative products in the pro-audio market thanks to advanced IT technology, DSP is very important technology to process high quality audio signal in SR(Sound Reinforcement) system. Digital audio technology that converged with IT technology can give new user-experience. In this paper, we present a new digital crossover system for active speakers using DSP and network technology. The prototype of crossover module consists of various audio process module such as filters, delay, phase controls and also it provides user to remote monitoring and remote control features by internet connection.

부동 소수점 DSP를 이용한 MPEG-2 AAC 부호화기 구현

김승우(Seung-Woo Kim) 한국멀티미디어학회 2005 멀티미디어학회논문지 Vol.8 No.7

오디오의 Peak 특징을 이용한 동일 영화 콘텐츠 검색

정명범(Myoung-Bum Chung),성보경(Bo-Kyung Sung),고일주(Il-Ju Ko) 한국멀티미디어학회 2009 멀티미디어학회논문지 Vol.12 No.11

적응 지각 필터를 이용한 오디오 음질 개선 알고리즘

엄혜영,한헌수,홍민철,차형태 한국음향학회 2003 韓國音響學會誌 Vol.22 No.8

본 논문에서는 적응적인 방식으로 필터의 성능을 향상시킴으로써 잡음에 의해 열화된 오디오 신호의 음질을 개선하는 알고리즘을 제안한다. 주파수 영역으로 변환된 잡음에 의해 열화된 신호를 바크 대역으로 분할하여 청각 자극 에너지를 계산하고, 필터를 적응적으로 적용하여 잡음 에너지를 제거함으로써 본래의 신호를 획득하는 방식을 사용하였다. 기존의 방식에서는 묵음 구간에서 획득한 잡음 에너지를 사용하여 필터를 구성하여 사용하며, 이때 잡음의 에너지가 급격하게 변화한다면 음질의 개선률이 급격하게 감소함을 알 수 있다. 그러나 제안하는 방식에서는 잡음 에너지가 급격하게 변화하여도 음질 개선률에는 변화가 적음을 알 수 있었다. 기존 방식과의 비교를 위하여 신호대 잡음비와 잡음대 마스킹비를 비교하였고 청각 테스트를 수행하여 그 결과로부터 향상된 음질 개선을 확인할 수 있었다. In this paper, a new adaptive audio signal enhancement algorithm is proposed. In order to remove a broadband noise from a noisy signal, a filter is designed and applied adaptively to noisy audio signal. The noisy signal is first transformed to frequency domain and divided into bark domain to calculate excitation energy. A filter will be calculated to eliminate the noise by using the excitation energy and noisy energy which is obtained from a silent area. The filter is adaptively adjusted and continuously applied until the threshold point is met. The algorithm also works well even though the noise's energy change all of a sudden. SNR, NMR comparison and MOS Test are performed to show the effectiveness of the proposed algorithm.

오디오 빔포밍을 이용한 감시장비 제어 시스템 설계

심재성 ( Sim Jaesung ),정윤교 ( Jung Yoonkyo ) 공군사관학교 2022 空士論文集 Vol.73 No.2

최근 군 병력이 감소함에 따라 휴전선 부근 적을 감시할 수 있는 무인 감시장비의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 현재 군의 감시 시스템은 다수의 카메라를 설치하여 소수의 인원이 교대로 감시 및 추적하는 방식으로 이루어지고 있다. 하지만 이러한 방식은 장시간 다수의 영상 정보에 집중해야 하는 감시 인력의 피로도 증가를 불러왔고, 결과적으로 무인 감시장비의 정확도 감소를 야기하고 있다. 본 연구에서는 소리 신호를 증폭하는 빔포밍 알고리즘을 설계하여 소리 정보를 바탕으로 소리의 발생 방향으로 감시장비를 유도 및 제어하는 시스템을 제안한다. 시스템 구현을 위해 MATLAB을 이용한 신호처리 샘플링, 힐베르트 변환, 빔포밍을 구현하였고, 해당 기술을 바탕으로 소리의 발생 방향을 추적할 수 있었다. 실험 환경에서 마이크 기준 좌우 15, 30, 45, 60도와 정면에서 소리를 20cm 간격으로 발생시켜 소리의 방향을 측정한 결과, 평균 3.4도, 최대 7도의 오차로 소리의 발생 방향을 추적할 수 있음을 확인하여 해당 시스템이 감시장비 유도에 유용함을 증명하였다. With the recent decrease in the number of military personnel, the need for unmanned surveillance equipment capable of monitoring enemies near the border has emerged. Therefore, most monitoring systems are currently installed with multiple cameras, and a small number of people take turns monitoring and tracking. However, this method has led to an increase in the fatigue of monitoring personnel who have to focus on a large number of image information for a long time, resulting in a decrease in the accuracy of unmanned monitoring equipment. This study proposes a system that induces and controls monitoring equipment in the direction of sound generation based on sound information by designing a beamforming algorithm that amplifies sound signals. To implement the system, signal processing sampling, Hilbert conversion, and beamforming were implemented using MATLAB, and the direction of sound generation could be tracked based on the corresponding technology. In the experimental environment, the sound direction was measured by generating the sound at intervals of 20cm from the left and right sides of the microphone at 15, 30, 45, 60 degrees and the front. As a result, it was found that the system was useful for inducing monitoring equipment.

디지털 오디오 프로세서용 전류모드 소자의 성능 개선에 관한 연구

김성권,조주필,차재상 한국인터넷방송통신학회 2008 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.8 No.5

본 논문은 디지털 오디오 신호처리의 고속 및 저전력 동작을 구현하기 위한 전류모드 신호처리의 고성능 회로에 관하여 설계방안을 제시한다. 디지털 오디오 프로세서는 FFT(fast Fourier transform)와 같은 디지털 연산 동작이 필요하며, FFT 프로세서는 그 설정 포인트에 따라, 전력이 많이 필요하게 되며, 또한 고속 동작의 요구에 따라, 전력의 부담은 증대되고 있다. 따라서, 디지털 오디오 프로세서에 SI(switched current) circuit을 이용하는 analog current-mode 신호처리의 응용이 적용되게 되었다. 그러나 SI circuit을 구성하는 current memory는 clock-feedthrough의 문제점을 갖기 때문에, 전류 전달 특성에 있어서 오차를 발생시킨다. 본 논문에서는 current memory의 문제점인 clock- feedthrough의 해결방안으로 switch MOS에 dummy MOS의 연결을 검토하고, 0.25um process로 제작하기 위하여 switch MOS와 dummy MOS의 width의 관계를 도출하고자 한다. 시뮬레이션 결과, memory MOS의 width가 20um, 입력전류와 바이어스전류의 비가 0.3, switch MOS의 width가 2~5um일 경우에 switch MOS와 dummy MOS의 width는 의 관계로 정의되고, switch MOS의 width가 5~10um일 경우에 width는 의 관계로 정의되는 것을 확인하였다. 이 때, 정의된 MOS transistor의 width관계는 memory MOS의 설계에 유용한 지침이 될 것이며, 저전력 고속 동작의 디지털 오디오 프로세서의 적용에 매우 유용할 것으로 기대된다.

DDSP 를 활용한 현대 악기 샘플을 기반 전통 악기의 음색 표현

권유상(Yousang Kwon),변종훈(Jonghoon Byun),김선욱(Seonuk Kim),고태영(Taeyoung Ko),윤주혁(Juhyeok Yoon),이경호(Kyungho Lee) 한국HCI학회 2024 한국HCI학회 학술대회 Vol.2024 No.1

2020 년 구글의 마젠타 팀은 기존의 디지털 신호처리과정(DSP)을 미분가능한 단위로 해석하고 표현해 고품질 오디오 분석 및 합성이 가능하게 하는 Differential DSP (DDSP)[1] 라이브러리를 발표하였다. 본 연구는 DDSP 를 이용해 서로 비슷한 음색을 가진 서양악기들이 아닌, 서양악기 샘플을 입력으로, 우리 전통악기 중 하나인 거문고 소리의 합성값을 출력으로 얼마나 잘 생성할 수 있는지에 관한 탐색적 연구를 진행하였다. 먼저, 2 시간 분량의 국립국악원 거문고의 음조와 음색 데이터를 DDSP 를 통해 학습시켰다. 이후, 39 가지 서양악기를 이용해 국악에서 널리 쓰이는 5 음계인 중,임,무,황,태 샘플들을 생성했다. 합성결과의 음악적 특성이 얼마나 원음과 유사한지 비교하기 위해 서울대학교 예술과학센터에서 실제 거문고 소리를 녹음해 만든 5 음계 샘플과 DDSP 를 통해 생성한 샘플 간의 품질차이를 분석하였다. 비교를 위해 MFCC 를 특징집합으로 한 39 개 서양악기의 5 음계 샘플과 거문고 원음의 5 음계샘플 간의 유클리드 거리를 계산하였다. 이를 통해 DDSP 가 거문고와 같은 전통악기의 음색 합성을 사용할 수 있는지, 가능하다면 어떤 조건에서 더 좋은 결과가 생성되는지를 분석하고 시사점을 논의하였다.