초록

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본 논문은 범용 16bit Fixed-point DSP를 이용한 새로운 미국 DoD 2.4kbps MELP(Mixed Excitation Linear Predictive)보코더의 실시간 구현에 관한 것이다. 구현된 MELP보코더는 ROM 32.6kword, RAM 12.2kword를 가지며 40MIPS DSP에서 약 29MIPS를 필요로 하였다. 출력된 파형은 C simulator 와 Bit Exact한 출력 결과를 보여주었다. 실시간 구현된 MELP를 동일전송율의 2.4kbps AMBE와 음질 비교한 결과 AME보다는 MOS 0.2 음질 이 떨어졌다

본 논문은 범용 16bit Fixed-point DSP를 이용한 새로운 미국 DoD 2.4kbps MELP(Mixed Excitation Linear Predictive)보코더의 실시간 구현에 관한 것이다. 구현된 MELP보코더는 ROM 32.6kword, RAM 12.2kword를 가지며 40MIPS DSP에서 약 29MIPS를 필요로 하였다. 출력된 파형은 C simulator 와 Bit Exact한 출력 결과를 보여주었다. 실시간 구현된 MELP를 동일전송율의 2.4kbps AMBE와 음질 비교한 결과 AME보다는 MOS 0.2 음질 이 떨어졌다

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 4kbps EWI 방식이다. 본 논문에서는 DVSI 사에서 발표한 2.4kbps AMBE 와 MELP 의 실시간 구현시 음질을 비 교 평가 하였다. AMBE 는 2.

가설 설정

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제안 방법

• 2장에서 상술한 MELP 알고리즘을 범용 16bit fixed-point DSP 를 이용하여 실시간 구현하였다. 먼저 구현할 대상 DSP선정을 위해 한국에서 많이 사용되는 OAK DSP, TI TMS320C₅₄2, 아날로그■ 디바이스사의 ADSP-218X에 대해 다음과 같은 사양을 가지고 성능 조사를 실시하였다.
• MELP 보코더의 개발순서는 다음과 같이 실시하였다. EVM 보드를 사용하여 MELP Fixed-point C 소스를 먼저 DSP 상에서 비실시간 동작되도록 구현하였다. 비실시간 동작된 소스에 대해 루틴별로 MIPS 를 측정하고 함수들의 통합 및 불필요한 메모리 할당을 제거 하여 C 언어 레벨에서 최적 화를 하였다.
• 6kbps 까지 multimode 방식 으로 구성되어 있으며 VAD/ComfortNoise 와 14MIPS 이하의 계산량을 가지고 있다. 두 개의 보코더를 가지고 다음의 음성에 대해 음질비교를 수행하였다.
• 그러나 실제 코드와 내부 스케일 인자(Q fbnnat)의 차이로 PC 와 Bit Exact 하지 는 않았다. 따라서 542DSPLIB 로 바꾼 부분 중 극소수의 부분만을 제외하고 핸드 어셈블리어로 수정하였다. 전체코드 중 30%는 C 로 나머지 70%는 어셈블리어로 변경하였다.
• 56 speech level meter 를 사용하여 dBov 를측정하였다. 또한 MNRU를 5dB 간격으로 첨가하여 보다 객관적인 평가를 수행하였다.
• 구현하였다. 먼저 구현할 대상 DSP선정을 위해 한국에서 많이 사용되는 OAK DSP, TI TMS320C₅₄2, 아날로그■ 디바이스사의 ADSP-218X에 대해 다음과 같은 사양을 가지고 성능 조사를 실시하였다.
• 본 논문에서는 미국방성에서 새롭게 표준화된 2400bps 전송율을 가진 MELP 를 일반 16bit fixed- point DSP 를 이용하여 실시간 구현하였다. 구현되어진 MELP vocoder는 TI 사의 TMS320C₅₄2 DSP 상에서 전체 29MIPS 의 계산량 가졌다.
• 8kbps CELP 보다 좋은 음질을 가진 소스부호화방식 의 보코더로 LPC 기 반에 multiband 와 5 가지 기능을 추가하여 성능을 향상시켰다. 본 논문에서는 이 MELP 알고리즘을 실시간 구현하고 기존에 구현되어져 있는 동일 전송율의 DVSI 사 2.4kbps AMBE 와 성능을 비교하였다. 본 논문의 구성 은 다음과 같다.
• EVM 보드를 사용하여 MELP Fixed-point C 소스를 먼저 DSP 상에서 비실시간 동작되도록 구현하였다. 비실시간 동작된 소스에 대해 루틴별로 MIPS 를 측정하고 함수들의 통합 및 불필요한 메모리 할당을 제거 하여 C 언어 레벨에서 최적 화를 하였다. 대부분 DSP 의 프로그램은 loop 부분에서 많은 계산량을 차지하므로 이 부분의 C 코드 최 적화에 주관점을 주었다.
• 음질은 MOS 의 보다 객관적인 평가를 위하여 전화기 특성을 모델링 한 IRS Weighting Filter 를 통과하였고 P.56 speech level meter 를 사용하여 dBov 를측정하였다. 또한 MNRU를 5dB 간격으로 첨가하여 보다 객관적인 평가를 수행하였다.
• 를 필요로 하므로 전체 메모리맵을 사전에 구상하여 그에 적절한 코드최 적화가 필요하다. 최 적화된 C 언어는 54DSPLIB 를 사용하여 부분적 인 MIPS 최적 화를 수행하였다. 이단계까지 수행하였을 경우 40MIPS DSP 에서 실시간으로 동작이 가능하였다.

이론/모형

• 따라서 어셈블리 작업에 들어가기 전에 메모리 할당과 함수간 인자 전달 방법에 대해 명백한 사전정의를 하였다. 마지막으로 음성의 입력 및 출력은 Pingpong 방식을 사용하였다. 두개의 버퍼를 두고 ping 버퍼가 fiill 되었으면 이 버퍼에 대해 압축을 수행하고 압축하는 동안 pong 버퍼에 새로운 데이터를 받는 방식으로 동작한다.

성능/효과

• 구현되어진 MELP vocoder는 TI 사의 TMS320C₅₄2 DSP 상에서 전체 29MIPS 의 계산량 가졌다. 구현된 MELP 를 유사한 전송율의 AMBE 와 음질 비교 결과 AMBE 가 clean 음성 에 대해 MOS 0.
• 구현되어진 MELP vocoder는 TI 사의 TMS320C₅₄2 DSP 상에서 전체 29MIPS 의 계산량 가졌다. 구현된 MELP 를 유사한 전송율의 AMBE 와 음질 비교 결과 AMBE 가 clean 음성 에 대해 MOS 0.2 만큼 음질이 나았다. 현재 본 연구실에서 개발중인 1.
• 조사결과 Ⅱ의 TMS320C₅₄2 가 위 의 요구조건에대 해 MELP 를 개 발하는데 가장 적 합하며 542DSPLIB 를 이 용하면 짧은 시간에 개 발이 완료될 것으로 판단되었다[1]. TMS320C₅₄2의 칩 스펙은 다음과 같다.
• 평가 결과 모든 MNRU 에 대해 AMBE 가 MELP 보다 음질이 MOS 약0.2 정도 나았다. 아직까지 MELP 가 개선할 사항이 많으며 특히 고정대역폭으로 U/V 분리는 AMBE 에 대해 음질저하의 주된 원인으로 지적된다.

후속연구

• 2 만큼 음질이 나았다. 현재 본 연구실에서 개발중인 1.7kbps 이하의 VBR-MELP 와 더불어 가전 및 정보통신 분야에 많은 응용이 기대된다.

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이 논문을 인용한 문헌

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