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음원 분리와 음원 위치 추정 통합 알고리즘
Integrated Algorithm of Sound Source Separation and Localization 원문보기

한국방송공학회 2014년도 추계학술대회, 2014 Nov. 07, 2014년, pp.111 - 114  

한택진 (광운대학교) ,  박호종 (광운대학교)

초록
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본 논문에서는 다양한 스테레오 환경에서도 정확한 음원 위치 추정이 가능한 방법을 제안한다. 기존의 음원 위치 추정 방법은 방향성을 가지고 있는 주성분 신호와 방향성이 없는 주변 성분으로 구성된 스테레오 환경에서만 음원의 위치 추정이 가능했다. 그러나 현재 제공되고 있는 스테레오 신호는 방향성을 가지는 다수의 음원으로 구성되어있고, 기존의 음원 위치 추정 방법으로는 정확한 음원 위치 추정이 어렵다. 이와 같은 문제 때문에 다수의 음원을 분리한 뒤, 음원의 위치를 추정하는 방법이 제안되었다. 그러나 음원의 분리 과정에서 생기는 분리 오차가 커서 음원 위치 추정이 정확하지 않다. 이에 본 논문에서는 정확한 음원 위치 추정을 위하여 음원 분리와 음원 위치 추정이 통합된 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 음원 위치를 기존의 방법보다 정확하게 추정하는 것을 확인할 수 있었다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 PCA와 NMF를 이용하여, 음원 분리와 음원 위치 추정이 통합된 새로운 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 PCA와 NMF를 이용하여 다수의 음원을 분리하고, 에너지가 큰 음원의 위치를 다시 PCA를 이용하여 추정하였다.
  • 그러나 음원을 분리하는 과정에서 생기는 분리 오차가 크기 때문에 음원 위치 추정 오차가 크다. 이에 본 논문에서는 정확한 음원 위치 추정을 위하여 음원 분리와 음원 위치 추정을 동시에 하는 새로운 통합 알고리즘을 제안한다.
  • 스테레오 신호를 멀티채널 신호로 확장하는 방법은 먼저 방향성을 가지는 음원을 분리하고, 분리한 음원을 정확한 음원 위치로 정위 시켜야 한다. 이에 본 논문에서는 채널 확장에 필요한 음원의 위치를 추정하는 방법을 제안한다.

가설 설정

  • 식 (3)에서 E [•]는 에너지를 나타내는 오퍼레이터이고 H는 허미션 (Hermitian) 연산을 나타낸다. 본 논문에서는 식 (3)과 같이 P의 에너지가 N의 에너지보다 더 크다고 가정하고, P의 음원 위치를 추정한다. 음원의 위치는 주파수별로 추정하고 모든 주파수의 추정된 음원 위치를 균일 평균하여 하나의 프레임 음원 위치로 추정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
업믹스(Upmix)기술이란? 그러나 현재 제공되는 콘텐츠들은 대부분 스테레오 신호이다. 이에 따라 스테레오 신호를 멀티채널 신호로 확장하는 업믹스(Upmix)기술이 활발하게 연구 중이다[1]. 스테레오 신호를 멀티채널 신호로 확장하는 방법은 먼저 방향성을 가지는 음원을 분리하고, 분리한 음원을 정확한 음원 위치로 정위 시켜야 한다.
기존의 음원 위치 추정 방법으로는 무엇을 이용하는가? 기존의 음원 위치 추정 방법은 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA)를 이용한다. 그러나 PCA만을 이용한 방법은 방향성을 가지는 다수의 음원으로 구성된 스테레오 환경에서 정확한 음원 위치 추정이 어렵다.
다수의 음원을 분리한 뒤, 음원의 위치를 추정하는 방법이 제안된 이유는? 기존의 음원 위치 추정 방법은 방향성을 가지고 있는 주성분 신호와 방향성이 없는 주변 성분으로 구성된 스테레오 환경에서만 음원의 위치 추정이 가능했다. 그러나 현재 제공되고 있는 스테레오 신호는 방향성을 가지는 다수의 음원으로 구성되어있고, 기존의 음원 위치 추정 방법으로는 정확한 음원 위치 추정이 어렵다. 이와 같은 문제 때문에 다수의 음원을 분리한 뒤, 음원의 위치를 추정하는 방법이 제안되었다.
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