이동 통신을 위한 음성 부호화 방법에 관한 연구

윤대희(Dae Hee Youn),강홍구(Hong Goo Kang) 대한전자공학회 1995 대한전자공학회 워크샵 Vol.1995 No.8

결함소자를 갖는 어레이를 위한 방향 탐지 기법에 관한 연구

김기만,윤대희,차일환,Kim, Ki-Man,Youn, Dae-Hee,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1997 韓國音響學會誌 Vol.16 No.4

In this paper, some problems that occur from faulty elements in a direction finding system composed of the linear array are studied and the method which improves the performance is proposed. The fault element means the sensor that has no output or highly reduced gain than other normal sensors. In the case of the presence of faulty elements, the performance of the conventional the spatial spectrum subject to a constraint. The corrected spatial spectrum is obtained by this vector. The computer simulations have been performed to study the performance of the proposed method. We have compared the proposed method with the subaperture processing method of one of the previous works. 이 논문에서는 선형 어레이로 구성된 방향 탐지 시스템에서 결함 소자가 발생하였을 경우 발생되는 문제점들을 제시하고, 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법을 제안하였다. 여기서 결함 소자란 센서의 출력이 없거나 정상적으로 동작하는 센서에 비해 그 이득이 크게 감쇄되어 미세한 출력을 얻는 현상을 의미한다. 결함 소자 발생시에 기존의 방향 탐지 방법들의 성능은 크게 저하된다. 제안된 방법에서는 제한 조건을 만족하면서 공간 스펙트럼 값을 최대화하는 방향으로 보정 벡터값을 구하며, 이 보정 벡터를 이용하여 개선된 성능을 갖는 공간 스펙트럼을 얻는다. 제안된 방법의 성능을 고찰하기위해 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며 기존의 결함 소자 문제 해결 방법중의 하나인 부분 처리 방법과 비교하였다.

신호 부공간 기법을 이용한 영상화질 향상

이기승,도원,윤대희,Lee, Ki-Seung,Doh, Won,Youn, Dae-Hee 대한전자공학회 1996 전자공학회논문지-B Vol.b33 No.11

In this paper, newly developed algorithm for enhancing images corrupted by white gaussian noise is proposed. In the method proposed here, image is subdivided into a number of subblocks, and each block is separated into cimponents corresponding to signal and noise subspaces, respectively through the signal subspace method. A clean signal is then estimated form the signal subspace by the adaptive wiener filtering. The decomposition of noisy signal into noise and signal subspaces in is implemented by eigendecomposition of covariance matrix for noisy image, and by performing blockwise KLT (karhunen loeve transformation) using eigenvector. To reduce the perceptual noise level and distortion, wiener filtering is implementd by adaptively adjusting noise level according to activity characteristics of given block. Simulation results show the effectiveness of proposed method. In particular, edge bluring effects are reduced compared to the previous methods.

Packet Loss Concealment Algorithm Based on Speech Characteristics

윤성완,강홍구,윤대희,Yoon Sung-Wan,Kang Hong-Goo,Youn Dae-Hee The Korean Institute of Communications and Informa 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.7C

Despite of the in-depth effort to cantrol the variability in IP networks, quality of service (QoS) is still not guaranteed in the IP networks. Thus, it is necessary to deal with the audible artifacts caused by packet lasses. To overcame the packet loss problem, most speech coding standard have their own embedded packet loss concealment (PLC) algorithms which adapt extrapolation methods utilizing the dependency on adjacent frames. Since many low bit rate CELP coders use predictive schemes for increasing coding efficiency, however, error propagation occurs even if single packet is lost. In this paper, we propose an efficient PLC algorithm with consideration about the speech characteristics of lost frames. To design an efficient PLC algorithm, we perform several experiments on investigating the error propagation effect of lost frames of a predictive coder. And then, we summarize the impact of packet loss to the speech characteristics and analyze the importance of the encoded parameters depending on each speech classes. From the result of the experiments, we propose a new PLC algorithm that mainly focuses on reducing the error propagation time. Experimental results show that the performance is much higher than conventional extrapolation methods over various frame erasure rate (FER) conditions. Especially the difference is remarkable in high FER condition. VoIP(Voice over Internet Pratocol)와 같은 IP 네트워크망에서는 패킷 지연, 지터, 패킷 손실 등의 이유로 QoS(Quality of Service)를 보장받지 못하기 때문에, 패킷 손실을 은닉하는 방법에 대한 연구는 필수적이다. IP망에서 사용되는 대부분의 저전송률 음성부호화기는 자체적으로 패킷 손실 은닉(PLC: Packet Loss Concealment) 알고리즘을 사용하고 있지만, 예측 기법에 기반한 양자화 특성상 패킷 손실 이후에도 에러가 전파되는 문제가 있다. 또한, 손실된 패킷의 음성신호 특성을 고려하지 않고 과거 파라미터값을 반복시키는 기존 PLC 방법은 그 구현은 쉽지만 천이구간에서의 합성신호의 음질이 심각히 저하된다. 본 논문에서는 패킷 손실 환경에서 랩신호 특성에 따른 에러전파 영향을 정량적으로 분석하고 그 결과를 토대로 보간법 기반의 새로운 PLC 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 파라미터별로 음성신호의 특성을 고려해 선택적으로 보간법을 적용하고, 예측 필터의 메모리를 효과적으로 갱신한다. 성능평가 결과, 제안한 알고리즘은 VoIP에서 널리 사용되는 G.729 의 기존 PLC 알고리즘에 비해 다양한 FER 환경에서 성능이 향상되었다.

Warped Common Acoustical Pole and Zero 방법을 이용한 효율적인 공간 등화

이준호,박영철,윤대희,이석필,Lee, Jun-Ho,Park, Young-Cheol,Youn, Dae-Hee,Lee, Seok-Pil 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.1

본 논문에서는 warped common acoustical pole and zero (WCAPZ) 모델링 방법을 이용한 새로운 공간 등화 방법을 제안한다. 제안한 방법은 저주파 영역의 등화 성능을 감소시키지 않으면서 등화 필터의 차수를 줄일 수 있는 장점을 가진다. 따라서 제안된 공간 등화 시스템은 기존의 블록 변환 방법에 비해 연산량은 비슷하면서도 적은 입출력 지연을 가지게 된다. 컴퓨터 모의실험을 통해 제안된 방법이 기존의 기법에 비해 저주파 영역에서 좋은 공간 등화 성능을 보임을 검증하였다. This paper presents a new method of designing room equalization filters using a warped common acoustical pole and zero (WCAPZ) modeling. The proposed method is capable of significantly reducing the order of the equalization filters without sacrificing the filter performance, especially, at low frequencies. Thus, the associated input-output delay is much smaller than the conventional block transform method while its computational complexity is comparable to it. The computational complexity also is still comparable to the conventional room equalization method, since the filter is implemented in the linear frequency domain after the pole-zero dewarping. Simulation results confirm that the use of the proposed algorithm significantly improves the room equalization over a range of low frequencies.

프로세서 구조에 따른 DCT 알고리즘의 구현 성능 비교

이재성,박영철,윤대희,Lee Jae-Seong,Pack Young-Cheol,Youn Dae-Hee 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.6C

본 논문에서는 MPEG 오디오 부호화 과정 중 서브밴드 필터뱅크를 구현하기 위해 사용되는 DCT(Discrete Cosine Transform) 과정에 대해 구현 시스템의 구조에 따른 DCT 알고리즘의 구현 결과와 성능 차이를 분석한다. 고속 DCT 알고리즘은 코사인 계수의 내적을 통해 구하는 직접 구현 방법보다 연산량이 현저하게 적은 것으로 알려져 있지만, 피연산자의 어드레스가 불규칙적이고 출력 데이터를 재정렬하는 과정이 필요하기 때문에 규칙성이 결여되며, 재정렬만을 위한 추가적인 연산이 필요한 경우도 있다. 따라서 DSP와 같이 반복적인 연산을 고속으로 수행하기 위해 최적화된 구조의 하드웨어에서는 알고리즘의 규칙성이 높은 직접 구현 방법에 비해 고속 알고리즘이 불리한 측면이 있으며, 더욱이 유효 자리수를 제한하는 경우, 직접 구현 방법에 비해 더 많은 프로세싱 단계를 거쳐야 하므로 누적 오차가 커진다. 본 논문에서는 알고리즘의 규칙성과 각 프로세서의 연산 방법간의 관계와 유효 자리수에 따른 누적 오차를 분석하고 프로세서의 구조에 따른 고속 알고리즘의 선택 기준을 제시하였다. This paper presents performance and implementation comparisons of standard and fast DCT algorithms that are commonly used for subband filter bank in MPEG audio coders. The comparison is made according to the architectural difference of the implementation hardware. Fast DCT algorithms are known to have much less computational complexity than the standard method that involves computing a vector dot product of cosine coefficient. But, due to structural irregularity, fast DCT algorithms require extra cycles to generate the addresses for operands and to realign interim data. When algorithms are implemented using DSP processors that provide special operations such as single-cycle MAC (multiply-accumulate), zero-overhead nested loop, the standard algorithm is more advantageous than the fast algorithms. Also, in case of the finite-precision processing, the error performance of the standard method is far superior to that of the fast algorithms. In this paper, truncation errors and algorithmic suitability are analyzed and implementation results are provided to support the analysis.

MPEG 심리음향 모델-ll 알고리듬의 ASIC 구현을 위한 고정 소수점 연산 최적화

이근섭,박영철,윤대희,Lee Keun-Sup,Park Young-Cheol,Youn Dae Hee 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.11C

The psychoacoustic model in MPEG audio layer-III (MP3) encoder is optimized for the fixed-point processing. The optimization process consists of determining the data word length of arithmetic unit and the algorithm for transcendental functions that are often used in the psychoacoustic model. In order to determine the data word length, we defined a statistical model expressing the relation between the fixed-point operation errors of the psychoacoustic model and the probability of alteration of the allocated bits doe to these errors. Based on the simulations using this model, we chose a 24-bit data path and constructed a 24-bit fixed-point MP3 encoder. Sound quality tests using the constructed fixed-point encoder showed a mean degradation of -0.2 on ITU-R 5-point audio impairment scale. 구현하기 위하여 고정 소수점 연산기에 적합하도록 최적화를 수행하였다. 최적화 과정은 크게 부호화기의 음질을 고려하여 프로세서의 데이터 워드 길이를 결정하는 과정과 자주 사용되는 초월 함수를 고정 소수점 연산을 통해 구현하는 것으로 구성된다. 데이터 워드 길이를 결정하기 위하여 심리음향 모델 과정의 고정 소수점 연산 오차와 이 오차가 비트 할당 과정에 영향을 미칠 확률 사이의 관계를 통계적 모델로 정의하였다. 여기서 정의된 모델을 사용하여 고정 소수점 연산 오차에 의한 영향이 1% 이내가 되도록 24비트의 데이터 워드를 선택하였다. 최적화된 고정 소수점 심리음향 모델을 사용한 MP3 부호화기의 음질은 부동 소수점 부호화기에 비해 W-R의 음질평가 점수를 기준으로 평균 -0.2 이내의 구분하기 힘든 수준의 음질 저하를 보였다

가상 음원 이미징을 위한 향상된 진폭 패닝 기법

현동일,박영철,윤대희,Hyun, Dong-Il,Park, Young-Cheol,Youn, Dae Hee 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.49 No.11

본 논문에서는 스테레오 패닝 시스템에 대해 기존의 진폭 패닝이 가지는 문제점을 분석하였다. 이러한 문제점이 피드포워드 빗형 필터 형태로 발생하는 것을 관찰하고 이를 해결하기 위하여 피드백 빗형 필터를 사용한 스테레오 진폭 패닝 시스템을 제안하였다. 방향 인지에 대해 중요한 단서인 양이간레벨차의 차이가 최소가 되도록 하여 빗형 필터를 설계하였으며 제안된 시스템이 방향 인지에 관련된 대역에 대해 선택적으로 동작하도록 주파수 대역을 설정하였다. 제안된 시스템의 성능을 주관적 음질 평가를 통하여 검증하였다. In this paper, the problems of the conventional amplitude panning method for a stereophonic panning system are analyzed. We observed that the distortion showed a feedforward comb filter response. As a remedy to this distortion, we propose a stereophonic panning system using a feedback comb filter. The comb filter is designed to minimize the difference between interaural level difference(ILD) of the proposed system and that of HRTF because ILD is most salient cue for the perception of the source direction. The proposed system is configured to operate selectively for the frequency band related to the source direction. The performance of the proposed system is verified by subjective listening tests.

상대전달함수의 역필터링을 이용한 자동차 환경에서의 마이크로폰 어레이 빔형성 기법

강홍구,황영수,윤대희,한철희,Kang Hong-Goo,Hwang Youngsoo,Youn Dae-Hee,Han Chul-Hee 한국음향학회 2006 韓國音響學會誌 Vol.25 No.1

본 논문에서는 상대전달함수의 역필터링 (inverse-filtering) 전처리를 수행한 후 MVDR (Minimum-Variance Distortionless Response) 빔형성기나 GSC (Generalized Sidelobe Canceller)를 수행하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 기존의 RTF-MVDR 및 TF-GSC 보다 적은 계산량을 갖으며 최적해 측면에서 동등함을 보였다. 제안된 방법의 성능을 평가하기 위하여 자동차 환경에서 녹음된 음성 데이터베이스와 HTK를 이용하여 음성인식 실험을 수행하였다. 그 결과, 제안된 방법은 기존의 방법과 대등한 성능을 갖거나 적은 성능저하를 보였다. In this paper. we Propose a frequency domain beamforming algorithm composed of inverse-filtering stages followed by a MVDR (Minimum-Variance Distortionless Response) beamformer or a GSC (Generalized Sidelobe Canceller). The proposed method is shown to require less complexity than the conventional RTF-MVDR and TF-GSC. respectively, and it is shown that the Proposed method is equivalent to the conventional RTF-MVDR and TF-GSC in optimum solution. In order to evaluate the performance of the Proposed method. speech recognition experiments are performed using the speech database recorded in a car. The Proposed method shows equal or slightly degraded Performance comparing to the conventional methods in terms of the speech recognition rate.

광대역 잡음의 전역 감쇠를 위한 에너지 밀도 제어

박영철,윤정현,윤대희,차일환,Park, Young-Cheol,Yun, Jeong-Hyeon,Youn, Dae-Hee,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.2

본 논문에서는 일차원 밀폐함 내의 광대역 소음을 제어하기 위한 에너지 밀도(energy density)제어 알고리듬의 성능을 평가한다. 주파수 영역에서 최적 능동 소음 제어 필터를 설계할 경우 종종 시간 영역에서 물리적으로 실현할 수 없는 결과를 얻게 된다. 이런 문제를 피하기 위해 본 논문에서는 시간 영역에서 문제를 해석한다. 이러한 접근 방법은 항상 물리적으로 실현 가능한 최적 제어기를 얻을 수 있게 해준다. 능동 소음 제어 시스템의 성능을 예측하기 위해 실시간 모의 실험 결과로부터 음압을 최소화 하는 것보다 에너지 밀도를 최소화 하는 것이 광대역 소음의 전역적인 감쇠(global attenuation)에 있어서 향상된 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 특정 지점에서, 검출된 에너지 밀도를 최소화할 경우 밀폐함 내에 있는 위치 에너지를 최소화하는 방법에서 얻을 수 있는 결과와 유사한 정도의 소음 전역 감쇠를 얻을 수 있었다. 그리고 음압 자승 제어 방법과는 달리 에너지 밀도 제어 방법은 일차원 음장에서 사용하는 경우 오차 센서의 위치에 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 본 논문은 또한 에너지 밀도 제어 알고리듬의 실제 구현시에 일반적으로 사용되는 두 개의 센서를 사용하는 구현 기술을 살펴보고, 이 기술이 큰 성능 저하 없이 에너지 밀도 제어 알고리듬을 구현할 수 있음을 보인다. The performance of the energy density control algorithm for controlling a broadband noise is evaluated in a one-dimensional enclosure. To avoid noncausality problem of a control filter, which often happens in a frequency domain optimization, analyses presented in this paper are undertaken in the time domain. This approach provides the form of the causally constrained optimal controller. Numerical results are presented to predict the performance of the active noise control system, and indicate that imp개ved global attenuation of the broadband noise can be achieved by minimizing the energy density, rather than the squared pressure. It is shown that minimizing the energy density at a single location yields global attenuation results that are comparable to minimizing the potential energy. Furthermore, unlike the squared pressure control, the energy density control does not demonstrate any dependence on the error sensor location for this one-dimensional field. A practical implementation of the energy-based control algorithm is presented. Results show that the energy density control can be implemented using the two sensor technique with a tolerable margin of performance degradation.