대부분의 보청기에서는 난청인의 청력 손실을 보상하기 위해 음성 증폭 알고리즘과 잡음 및 피드백을 제거하기 위한 알고리즘 등을 사용하고 있고, 음성의 인지율을 높이기 위해서 음성의 대비를 강조하는 알고리즘을 사용한다. 음성 대비 강조 알고리즘 사용 시 과도한 대비증폭에 의해서 포먼트(formant) 사이에서 마스킹 현상이 발생할 수 있다. 마스킹 현상을 확인하기 위해서 6가지의 주관적인 평가와 1가지의 객관적인 평가를 수행하였다. 주관적인 평가로는 순음 검사, 어음 청취 역치 검사, 낱말 분별력 검사, 순음 마스킹 검사, 포먼트 순음 마스킹 검사, 어음 마스킹 검사로 이루어져있고 객관적인 평가를 위해서 LLR(log likelihood ratio)을 도입하였다. 정상 청각 피험자와 난청 피험자의 결과로 미루어 볼 때, 난청 피험자가 마스킹이 잘 일어난다는 것을 볼 수 있었고, 어음을 이용한 마스킹 검사에서는 마스킹에 의해서 난청 피험자에서 어음에 대한 인지율이 떨어지는 결과를 볼 수 있다. 이러한 현상은 포먼트 향상에 의한 왜곡 때문이 아닌 마스킹 때문이다. 그러므로 마스킹 효과의 특성을 조사하여, 보청기 적합 시, 이러한 마스킹 특성을 고려하는 것이 필요하다.
실제로 어류는 자연 발생적인 잡음과 인위적 잡음이 혼재하는 환경에서 서식하기 때문에 어류의 청각은 수중에서 발생하는 주위의 잡음에 의해서 영향을 받으며 잡음이 클 경우는 작은 음이 듣기 어렵게 되는 마스킹 현상이 발생하게 된다. 따라서 수중에는 각각의 요인에 의해서 발생하는 매경 잡음들이 항시 혼합되어 있고, 그 음압의 레벨도 변동하기 때문에 수중음을 이용하여 어류를 유집하고 어획하기 위해서는 대상 어종에 의한 청각문턱치뿐만 아니라 배경 잡음에 의한 마스킹 효과를 충분히 조사하는 것이 중요하다.(중략)
청력 손실을 보상하고 난청인이 다른 사람들과 대화할 수 있도록 디지털 보청기 알고리즘은 개발 되어 왔음에도 불구하고, 디지털 보청기 사용자들은 음성을 듣는데 어려움이 있다고 불만을 토로한다. 그 이유는 피드백이나 잔여 노이즈 등에 의해 디지털 보청기를 통한 음성의 질이 이해하기에 불충분하기 때문이다. 또 다른 이유로 포먼트들 사이에서 일어나는 마스킹 현상이 될 수 있다. 이 연구에서 정상 청각 피험자와 노인성 난청을 갖고 있는 난청인 피험자의 마스킹 특성을 측정하여 음성에서의 마스킹에 의한 음성 인지 저하를 확인하기 위한 실험을 하였다. 실험은 순음검사, 어음 청취 역치 검사, 낱말 분별력 검사, 수음 마스킹 검사, 어음 마스킹 검사의 5개 테스트로 이루어졌다. 어음 마스킹 검사에서 각각 어음 세트에 25개의 어음이 사용되었다. 각 어음의 왜곡을 객관적으로 평가하기 위해서 log likelihood ratio (LLR)를 도입하였다. 결과적으로 포먼트 향상의 양을 늘리면 늘릴수록 어음 인지는 낮아졌고, 각 어음 세트에서 각각의 향상된 어음은 통계적으로 비슷한 LLR을 갖지만 어음인지는 그렇지 않게 나타났다. 이것은 왜곡이 아닌 음향 마스킹이 어음 인지에 영향을 준다는 것을 의미한다. 실제로 피험자들 대부분이 맞추지 못한 음성을 주파수 분석한 결과 첫 번째와 두 번째 포먼트 사이의 레벨 차이가 약 35dB이며 이는 순음 마스킹 실험 결과(정상 청각 피험자:36.36dB, 난청인 피험자:32.86dB)와 비슷한 양상을 보였다. 실험 결과에서 볼 수 있듯이 음향 마스킹의 특성은 정상 청각인과 난청인 사이에서 다르게 나타난다. 그렇기 때문에 보청기 착용 전 마스킹 특성을 검사하고, 피팅 시에 적용해야 한다.
본 논문에서는 선명도가 향상된 영상의 오버슈트와 계단현상을 줄이기 위해 에지 보존 스무딩 필터인 bilateral filter를 이용한 적응적 언샤프 마스킹 기법을 제안한다. Unsharp masking(UM)을 포함한 기존의 선명도 개선 기법들은 영상의 고주파정보를 강하게 강조하지만, 종종 오버슈트, 잡음증폭, 계단현상 등 여러 문제점들을 야기한다. 제안한 선명도 개선 방법은 bilateral filter를 활용하여 에지를 잘 보존하고, 에지의 방향성에 따라 가중치를 더 세밀하게 조절한다. 따라서 선명도는 향상시키고 오버슈트, 계단현상 문제를 효과적으로 줄일 수 있었다. 기존의 적응적 언샤프 마스킹 기법과 제안하는 방법의 결과영상을 비교하여 실험을 수행한 결과, 제안하는 알고리즘이 적절하게 선명도를 개선함을 보여주었고 오버슈트와 계단현상도 많이 감소시킴을 알 수 있었다.
본 논문에서는 정지 영상과 동영상 컨텐츠에 적용하기 위한 새로운 워터마크 설계 가이드라인을 제공한다. 본 논문에서 제안하는 워터마크 설계 방법은 인간 시각 시스템 내의 시각 세포들의 기본적인 동작 특성인 상호간섭 및 배제 작용을 이용하여, 각각의 영상 컨텐츠의 특성을 반영하여 최대한의 워터마크 강도를 구하는데 있다. 영상 컨텐츠의 최대 워터마크를 결정할 수 있다면, 자연스럽게 워터마크의 강인성이 증가되어 일반적인 영상처리 공격이나 MPEG 공격에도 강인하게 동작한 수 있다. 정지영상에서는 여러 단계의 에지 성분이 나타나게 됨에 따라 인간 시각 시스템의 민감도가 급감하게 되고, 동영상에서는 움직임이 세밀해지고 또는 많아질수록 민감도가 급감한다는 점을 모델링하기 위해, 본 논문에서는 정지 영상에서의 엔트로피 마스킹과 동영상에서의 움직임 엔트로피 마스킹을 이용하여 민감도 저하 현상을 모델링하였다. 또한, (움직임) 엔트로피 마스킹 모델을 기존의 워터마크 기법에 적용한 결과를 통해, 일반적인 워터마크 기법에 엔트로피 마스킹을 더함으로써, 워터마크의 투명성을 늘리고, 자연스럽게 워터마크의 강건성을 늘릴 수 있음을 보였다.
언샤프 마스킹 기법은 회색조 영상의 화질 향상을 위해 널리 사용되는 영상 강화기법 중 하나이다. 하지만 언샤프마스킹 알고리즘은 노이즈에 민감하며 오버/언더슛이 발생하여 영상을 열화시키는 문제가 있다. 또한 칼라 영상성분에 기존 알고리즘을 그대로 적용하게 되면 영상에서 색차의 왜곡현상이 발생한다. 이러한 여러 가지 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 고급 언샤프 마스킹 알고리즘을 사용하여 색차왜곡 없이 영상의 경계를 강조하고 노이즈와 오버/언더슛 문제를 해결한다. 제안하는 알고리즘은 오버/언더슛과 노이즈 문제를 해결하기 위하여 인간의 시각적 특성과 영상의 지역적 색차 대비 특성을 이용하여 영상 강화의 단계를 조절하고, RGB영상과 HSI영상의 관계를 바탕으로 RGB의 벡터적 특성에 기반한 투사 방법을 이용하여 색차왜곡을 방지한다. 실험 결과는 제안하는 알고리즘이 성공적으로 경계 영상을 강조하는 동시에 타 알고리즘을 적용했을 때 발생하는 색차왜곡과 노이즈 및 오버/언더슛 현상 없이 영상이 강조된다는 것을 확인할 수 있다.
일반적으로 고음질 오디오 부호화 방법은 전통적인 데이터 압축 기법과 인간의청각 모델을 결합한 구조를 갖고 있다. 고음질 오디오 부호화에 사용되는 주요한 청각 특성은 주파수 영역에서의 마스킹 현상이므로 서브밴드 부호화나 변환 부호화와 같은 주파수 영역 방법들이 널리 사용된다[1][2]. 그러나 지금까지의 고음질 오디오 부호화에서 시간 영역 마스킹과 시간 영역 중복성을 제거하는 방법은 적용되지 않았다. 본 논문에서 제안한 오디오 데이터 압축 방법은 시간 및 주파수 영역에서 통계적, 지각적 중복성을 제거한다. 주파수 영역으로 변환된 오디오 신호는 6프레임으로 구성된 패킷으로 나뉘어진다. 한 패킷은 1536 샘플 ($256{\times}6$)로 되어 있으며 패킷 내에서의 중복성은 시간 및 주파수 영역에서 존재한다. 각 패킷에서 두 중복성이 동시에 제거되어진다. 심리음향 모델에 있어서도 세밀한 주파수 마스킹과 함께 시간 영역 마스킹을 고려하여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있도록 향상되었다. 양자화를 위해서 각 패킷은 비선형적인 임계 대역과 시간적인 청각 특성을 반영할 수 있도록 설계된 부블럭으로 분할되었다. 따라서 낮은 비트율에서 고음질의 복원음을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 잡음 에너지에 의한 지각적 간섭현상 해석을 통한 지각적 컨벌루션 잡음 제어에 의한 음질 개선 방법을 연구하였다. 지각적 컨벌루션 잡음은 잡음에 의한 신호의 지각적인 특성 변화 및 잡음 추정오차에 의한 잔여 잡음의 영향을 반영하는 것이다. 실험 결과 임계대역 여기 에너지를 통한 지각적 부가 잡음 제어 필터와 순음도 변화도를 통한 지각적 컨벌루션 잡음 제어 필터가 대등한 음질 개선 성능을 나타내었으며, 다양한 잡음 환경에서도 우수한 음질 개선을 나타냄을 확인 할 수 있었다.
어류는 주파수 100 - 1,000Hz의 범위에서 가장 민감한 반응을 나타내는 데, 이처럼 어류의 청각 능력을 파악하는 것은 어획의 과정에 있어서 대상 어류의 반응 행동을 추측할 수 있는 것 이외에 새로운 어구, 어법을 개발하는 과정에 있어서도 중요할 뿐 아니라 조업중의 어구에 대한 어류의 행동 양상을 해결하는 데도 필요하다$^{1)}$ . 얼류의 청각은 주휘에 잡음에 의해서 영향을 받으며, 잡음이 클 경우는 작은 음이 듣기 어렵게 되는 마스킹 현상이 발생한다.(중략)
본 논문에서는 이동전화망 환경 하에서의 음성의 통화품질 평가를 위해 마스킹 문턱치를 이용하는 객관적 음질평가법을 제안하고 실험을 통하여 그 유효성을 확인하였다. 현재까지 잘 알려진 BSD(Bark Spectral Distortion), PSQM(Perceptual Speech Quality Measure)등의 성능을 먼저 분석하였다. 그 결과, MOS(Mean Opinion Score)와의 상관성이 이동통신 환경하에서 문헌상에 보고된 결과보다 성능이 저하됨을 확인하였다. 이동통신 환경하에서 보다 효율적인 객관적 음질평가척도 개발을 위하여 제안된 방법에서는 인간의 심리음향학적 마스킹 현상을 이용하였고, 성능 평가시 비교대상인 주관적 음질척도로는 DMOS(Degradation MOS)를 사용하였다. 디지털 이동통신망에서 수집된 음성 데이터에 대한 성능평가실험을 수행한 결과, BSD와PSQM 같은 기존의 척도들에 비하여 평균 4%의 상관성능이 향상됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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