본 논문에서는 심리음향 모델과 MDCT/IMDCT(Modified DCT/Inverse Modified DCT)를 이용하여 고음질 오디오 워터마킹 알고리즘을 제안하였다. 일반적으로 디지털 오디오 워터마크는 디지털 오디오 신호를 주파수 영역으로 변환 한 다음 주파수 영역에 워터마크를 삽입하지만 삽입된 워터마크에 의해 디지털 오디오 음질이 영향을 받게 된다. 제안된 알고리즘에서는 디지털 오디오 데이터를 PN(Pseudo Noise) 코드를 사용하여 확산시킨 다음 심리음향 모델을 참조하여 MDCT 과정을 통하여 오디오 워터마크를 삽입시킨다. MDCT 과정에서 고음질의 오디오를 얻기 위해 필터뱅크 출력의 첨예도에 따라 256, 1,024 또는 2,048 포인트의 윈도우가 선택되어진다. 본 논문에서 워터마크 계수 ${\alpha}$가 2.5 이하일 때, 워터마크의 검출률이 SDMI(Secure Digital Music Initiative)의 제안 조건을 50% 이상 상회 하며, SNR은 4종류의 공격(압축, 절단, FFT, 에코)에 대해 $50{\sim}68dB$ 값을 가짐을 확인하였다.
고성능 계층구조 음성 부호화기는 매우 낮은 전송율의 1차 계층과 미세 계층구조를 가지는 2차 계층을 요구하고, 이는 각 계층에서 하모닉 부호화기와 MDCT 기반 변환 부호화기를 사용하여 구현할 수 있다. 그러나 이 구조는 하모닉 부호화기와 변환부호화기에서 각각 독립적인 주파수 변환이 필요하고 각 변환에서 발생하는 시간지연이 누적되어 전체 부호화기의 시간지연이 증가하는 문제를 가진다. 본 논문에서는 시간지연이 누적되는 문제를 해결하기 위하여 2차 계층의 MDCT가 1차 계층의 Look-Ahead 영역을 공유하도록 하고 이 때 발생하는 MDCT 동작의 오류를 분석하고 이 성분을 IMDCT출력에서 제거하는 새로운 MDCT동작 구조를 제안한다 제안한 지연 없는 MDCT구조를 위하여 추가로 전송할 정보는 없으며 동등한 부호화 성능을 유지하면서 시간지연을 감소시켜 부호화기 성능을 크게 향상시킨다.
본 연구에서는 입력신호의 특성에 따른 가변 필터뱅크의 구조를 가지는 AC-3 알고리듬의 분석과 합성부를 위한 MDCT/IMDCT변환의 fast-algorithm 설계 및 분석 결과를 제시하며, 또한 pre-echo를 막기 위한 블록사이즈의 변환시 발생하는 aliasing을 시간축 영역에서 효율적으로 제거하지 못하는 AC-3 알고리듬의 불완전한 부분을 4가지의 특별한 윈도우를 사용하여 보완한다. 다양한 음원에 대해 fast-MDCT/IMDCT 연산량과 오차 신호 에너지를 direct form과 비교하여 필터의 성능을 평가하였다.
During the last decade, high quality digital audio has essentially replaced analog audio. During this period, digital audio have applied many application areas of the info-industry. These applications have created a demand for high quality digital audio. In audio compression, the methods using human auditory nervous properties are used and introduced from psychoacoustical model utilized perceptual audio coding unable to code above the limitation of human perception. The discussion concentrates on architectures and applications of those techniques which utilize psychoacoustical models to exploit efficiently masking characteristics of the human receiver. In this paper, the designed MDCT/IMBCT as a standard of current MPEG is implemented onto FPGA.
Ku Dae Sung;Choi Hyun Yong;Ra Kyung Tae;Hwang Jung Yeun;Kim Jong Bin
대한전자공학회:학술대회논문집
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대한전자공학회 2004년도 학술대회지
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pp.477-481
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2004
High Quality CD, OAT audio requires that large amount of data. Currently, multi channel preference has been rapidly propagated among latest users. The MPEG(Moving Picture Expert Group) is provides data compression technology of sound and image system. The MPEG standard provides multi channel and 5.1 sounds, using the same audio algorithm as MPEG-l. And MPEG-2 audio is forward and backward compatible. The MDCT (Modified Discrete Cosine Transform) is a linear orthogonal lapped transform based on the idea of TDAC(Time Domain Aliasing Cancellation). In this paper, we proposed the micro-program type vector processor architecture a benefit in MDCT/IMDCT of MPEG-II AAC. And it's reduced operating coefficient by overlapped area to bind. To compare original algorithm with optimized algorithm that cosine coefficient reduced $0.5\%$multiply operating $0.098\%$ and add operating 80.58\%$. Algorithm test is used C-language then we designed hardware architecture of micro-programmed method that applied to optimized algorithm. This processor is 20MHz operation 5V.
본 논문에서는 고음질을 위한 디지털 오디오 워터마킹(watermarking) 알고리즘을 제안한다. 오늘날 디지털 저작물을 확인하는데 디지털 워터마크(digital watermark)가 쓰이고 있으며, 영상뿐만 아니라 디지털 오디오 분야도 연구가 활발하다. 특히, 디지털 오디오 분야에서의 워터마크 삽입은 워터마크의 강인성뿐만 아니라 워터마킹된 오디오 데이터 자체의 음질에 상당한 영향을 주게 된다. 오디오 워터마크는 일반적으로 FFT 변환 후 주파수 영역에 워터마크를 삽입하는데, 이때 워터마크 삽입 영향으로 오디오 데이터 음질에 영향을 미치게 된다. 따라서 오디오의 고음질을 유지하면서 강인한 워터마크를 삽입하는 연구가 큰 문제로 대두되었다. 논문에서는 심리음향 모델(Psychoacoustic model) 및 MDCT/IMDCT(Modified Discrete Cosine Transform/Inverse Modified Discrete Cosine Transform)를 사용한 고음질 오디오 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 제안된 논문에서, 오디오 워터마킹 알고리즘을 위하여 44.1㎑, 128Kbps, 스테레오 오디오 파일을 이용하였다. 오디오 데이터가 MDCT를 통해 주파수 변환하는 과정에서 256, 1024, 2048 포인트 간격으로 워터마크를 삽입할 수 있다. 50㎳의 RMS 윈도우를 사용했을 때 원 오디오 데이터와 워터마킹 된 오디오 데이터의 전체 RMS 파워의 차이는 0.8㏈이다.
In this paper, we proposed digital audio watermarking algorithm for high quality audio. Nowadays, digital watermark used to confirm to digital copyright protection, not only digital image but also digital audio is active in the digital watermarking study. In this paper, we proposed digital audio watermarking algorithm using psychoacoustics model and MDCT/IMDCT (Modified Discrete Cosine Transform/Inverse Modified Discrete Cosine Transform) for the high quality audio watermark. In the proposed scheme, we used to 441KHz, 128kbps and stereo audio data for audio watermarking algorithm. Audio data is passed by MDCT; watermark can be inserted into the frequency domain with 256,1024 and 2048 interval.
In this paper, we proposed the high quality digital audio watermarking algorithm in the frequency domain. The spread spectrum technique is used to encrypted a stream of information by spreading the data as much of the frequency spectrum as possible. It's technique adapt well to data hiding in audio signal. We have used the perceptual model and MDCT/IMDCT for the high qualify digital audio watermarking. The proposed watermark algorithm preserved high quality audio data from watermark signal.
모바일 멀티미디어 응용을 위한 기존의 프로세서들이 다방면에서 검증되고 응용되고 있다. 그런데, 이 모바일 멀티미디어 응용을 위해서 채택할 수 있는 하드 와이어드 즉 ASIC으로 된 칩 솔루션은 유연성이 떨어지며 비용이 많이 소요된다. 또한 유연성이 큰 CPU 솔루션은 그 성능에서 한계에 봉착하게 된다. 그러므로 ASIC 과 같은 성능과 CPU 같은 유연성 모두를 충족시키는 방법으로 재구성형 연산 프로세서를 사용하는 방법이 추천된다. 특히, 모바일 시스템들은 저전력과 고성능을 같이 추구하고 있으므로 본 논문에서는 이들을 모두 충족시키는 고에너지효율을 가지는 재구성형 프로세서를 제안한다. 130nm CMOS 기술에 의해 제작된 것은 121M0PS/mW의 에너지효율을 보이며 이를 90nm CMOS 기술과 명령어의 효율적인 사용을 통한 재구성형 프로세서의 시뮬레이션 결과는 539MOPS/mW의 에너지효율을 보임을 확인하였다. 또한 그 응용을 MP3의 IMDCT와 MPEG4의 DF H.264의 ME 알고리즘에 대해 시행함으로써 모바일 멀티미디어 분야에 적용될 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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