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여기신호의 상관관계 기반 joint coding을 이용한 MPEG-4 audio lossless coding 인코더 복잡도 감소 방법
A Complexity Reduction Method of MPEG-4 Audio Lossless Coding Encoder by Using the Joint Coding Based on Cross Correlation of Residual 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SP, 신호처리, v.47 no.3=no.333, 2010년, pp.87 - 95  

조충상 (전자부품연구원 멀티미디어IP 연구센터) ,  김제우 (전자부품연구원 멀티미디어IP 연구센터) ,  최병호 (전자부품연구원 멀티미디어IP 연구센터)

초록
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오디오 신호를 무손실 압축하여 휴대용 멀티미디어 기기에서 최고의 오디오 품질을 제공하는 기기들이 등장하고 있으며, 무손실 오디오 압축을 위한 기술에서는 2006년 MPEG-4 audio lessless coding(ALS)와 MPEG-4 scalable lossless coding(SLS)가 국제 표준으로 채택 되었다. 2009년에는 MPEG에서 최대 스테레오 음원까지만 지원하는 MPEG-4 ALS simple profile을 정의하였다. 표준화된 무손실 오디오 코덱이 휴대용 멀티미디어 기기에서 널리 이용되기 위해서는 휴대용 멀티미디어 기기에서 가장 널리 쓰이는 스테레오 조건에서 낮은 복잡도를 보여야 한다. 하지만 기존 연구에서는 MPEG-4 ALS의 압축률을 향상시키거나, 혹은 다채널 환경에서의 복잡도를 개선하기 위한 연구들이 주로 이루어졌다. 본 논문에서는 MPEG-4 ALS 인코더의 복잡도와 압축률을 분석하고, 이를 바탕으로 MPEG-4 ALS simple profile 조건에서 MPEG-4 ALS 인코더의 복잡도를 개선하기 위한 방법을 제안한다. 분석 결과 MPEG-4 ALS 인코더의 analysis 블록에서 전체 복잡도의 75% 발생하므로, 기존의 연구에서 개발된 저 복잡도 필터를 인코더에 적용하여 복잡도를 감소시키며, joint coding의 압축 효율과 여기 신호의 상호상관계수의 관계를 기반으로 joint coding 결정 방법을 제안한다. 제안된 방법과 저 복잡도 필터가 포함된 MPEG-4 ALS 인코더의 성능은 MPEG-4 conformance test 파일과 일반 음악 파일을 이용하여 복잡도 및 압축률로써 평가된다. 실험 결과 제안된 방법이 적용되었을 경우 압축률은 유사하면서 인코더 복잡도가 24% 감소한다. 이를 통해 본 논문에서 제안된 방법이 MPEG-4 ALS 인코더의 복잡도 감소에 탁월한 성능을 가짐을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Portable multi-media products which can service the highest audio-quality by using lossless audio codec has been released and the international lossless codecs, MPEG-4 audio lossless coding(ALS) and MPEG-4 scalable lossless coding(SLS), were standardized by MPEG in 2006. The simple profile of MPEG-4...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 MPEG-4 ALS의 simple profile에서 스테레오 오디오를 위해 사용되는 joint coding의 복잡도를 감소시키기 위한 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 두 채널의 여기신호를 분석하여 유사성을 판별한 다음 joint coding의 사용여부를 판별하였다,
  • 본 논문에서는 MPEG-4 ALS simple profile 조건에서 MPEG-4 ALS 인코더의 복잡도를 감소시키기 위한 방법을 제안한다. MPEG-4 ALS short-term prediction filter의 복잡도를 감소시키기 위하여 기존에 연구된 저 복잡도 필터를 적용하고, 스테레오 신호에서 기본적으로 사용되는 MPEG-4 ALS 인코더의 joint coding의 복잡도를 감소시키기 위하여 joint coding의 사용 여부 판별 하는 방법을 제안한다.
  • 본 논문에서는 MPEG-4 ALS의 구조를 설명하였으며, MPK5-4 ALS의 복잡도 및 LPCs 차수에 따른 압축률을 분석하였다. 이를 통해 MPEG-4 ALS simple profile에서 MPEG-4 ALS 인코더의 복잡도를 감소시키기 위한 방법을 제안하였다.
  • 이러한 구조는 그림 2에 보이는 바와 같이 두 채널과 두 채널의 차이 값을 압축해야 하므로 50%의 복잡도가 증가하며, 두 채널이 유사할 경우는 차이 값이 작아지므로 높은 압축효율을 보인다. 본 논문에서는 차이값 코딩 방식을 사용하여 압축 효율을 유지하면서 복잡도를 감소시키기 위한 방법을 제안한다.
  • 이를 바탕으로 본 논문에서는 일반 음악 음원을 이용하여 joint coding에 입력되는 오디오 신호기반의 상호상관관계 계수와 joint ceding의 성능 향상 관계, 아iort-term prediction 결과인 여기신호 기반의 상호 상관관계 계수와 joint coding의 성능 향상 관계를 조사하였다.
  • 분석하였다. 이를 통해 MPEG-4 ALS simple profile에서 MPEG-4 ALS 인코더의 복잡도를 감소시키기 위한 방법을 제안하였다.

가설 설정

  • 첫 번째 Rice 코딩은 블록에 속하는 여기 신호의 절대값 평균을 기반으로 rice 파라미터를 획득하여 엔트로피 코딩을 수행한다. 두 번째 BGMC 는 블록 내의 여기신호가 가우시안 분포를 갖는다는 가정을 기반으로 두 그룹으로 나눈다. 가우시안 분포의 양쪽사이드에 속하는 여기신호는 rice 코딩을 통해 엔트로피 코딩되고 가우시안 분포의 중앙에 속하는 여기 신호는 least significant bits(LSBs) 와 most significant bits(MSBs)로 분할 되어, MSBs는 BGMC방식으로 코딩되고 LSBs는 고정길이 부호화 방식으로 코딩된다.
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참고문헌 (18)

  1. T. Ricker, Zune vs. iPod specification smackdown, available at http://www.engadget.com/2007/10/03/zune-vs-ipo d-specification-smackdown/, Oct. 2007. 

  2. ISO/IEC 14496-3:2005/Amd 2 : 2006, Information technology-Coding of audio-visual object, Part3: Audio Lossless Coding(ALS), new audio profiles and BSAC extensions, Mar. 2006. 

  3. ISO/IEC 14496-3:2005/Amd 2 : 2006, Information technology-Coding of audio-visual object, Part3:Scalable Lossless Coding(SLS), June 2006 

  4. Information technology-Coding of audio-visual simple profile and transport of SAOC, July 2009 

  5. Y. Kamamoto, N. Harada, T. Moriya, "An efficient lossless compression of multichannel time-series signals by MPEG-4 ALS," in Proc. of ISCE2009, pp. 159-163,May 2009. 

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  16. ISO/IEC 14496-4:2004/FDAM 19:2007(E), Informationtechnology - Coding of audio-visual objects - Part 4: Conformance testing, Amendment 19: Audio lossless coding (ALS), Apr. 2007. 

  17. ITU-T Recommendation G.191, Software tools for speech and audio coding standardization, Oct. 2005. 

  18. A. Zergainoh, P. Duhamel, and J.P. Vidal, "DSP implementation of fast FIR filtering algorithm using short FFT's,"in Proc. of ISCAS, vol. 1, pp. 219-222, May 1995. 

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