KR100554165B1 - 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 ｃｅｌｐ기반 음성부호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향제거 방법 - Google Patents

피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 ｃｅｌｐ기반 음성부호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향제거 방법 Download PDF

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Abstract

피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법이 개시된다. 제1피치지연결정부는 입력된 음성신호로부터 현재의 피치 지연값에 해당하는 제1피치 지연값을 산출한다. 저장부에는 제1피치 지연값 및 제1피치 지연값의 1/n(단, n=2,3)값이 저장된다. 비교부는 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 1/n값을 비교한다. 제2피치지연결정부는 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 1/n값 중에서 적어도 하나의 값이 동일하면 제1피치 지연값을 이전 피치 지연값으로 설정하고, 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 1/n값이 모두 동일하지 않으면 제1피치 지연값을 현재 피치 지연값으로 설정한다. 본 발명에 따르면, 음성부호화기에 의한 음성부호화시 또는 음성부호화기간의 상호부호화시 피치 지연값의 정수배에 의한 영향을 제거함으로써 음질을 향상시킬 수 있다.
CELP, 음성 부호화기, 피치 지연값, multiple effect

Description

피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 ＣＥＬＰ 기반 음성부호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법{CELP-based Speech Codec capable of eliminating of pitch-multiple effect and method of the same}
도 1은 실제 피치 지연값의 정수배가 된 피치 지연값을 도시한 도면,
도 2는 동일한 음성 입력을 G.729A 음성부호화기를 통해서 부호화했을 때 결정되는 피치 지연값의 정수값과 SMV 음성부호화기를 통해서 부호화했을 때 중간 과정에서 결정되는 피치 지연값의 정수값만을 비교한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 동일한 음성에 대해서 피치 더블링 또는 피치 트리플링 효과가 제거된 결과를 도시한 도면, 그리고,
도 5는 본 발명에 따른 음성부호화기에서 피치 지연값의 배수에 의한 영향의 제거 방법에 대한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부 호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실제의 피치 지연값에 대한 정수배의 피치 지연값에 의한 음질의 저하를 방지할 수 있는 CELP 기반 음성부호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법에 관한 것이다.
CELP(Code Excited Linear Prediction) 구조의 음성부호화기는 음성을 임의의 여기 신호들을 선형 예측 필터(linear prediction filter)에 통과시켜 도식화한다. 선형 예측 필터는 선형 예측 분석(linear prediction analysis)에 의해 만들어 지고, 여기 신호들은 합성을 통한 분석(analysis by synthesis)을 통해서 생성된다. 여기 신호는 적응 코드북(adaptive codebook)과 고정 코드북(fixed codebook)으로 분류된다.
적응 코드북은 적응 코드북 이득(adaptive codebook gain)과 피치 지연값으로 구성된다. CELP 구조의 음성부호화기에서 피치 지연값은 음성의 주기적 특성을 표현하는 값이다. 음성부호화기는 표준화된 상관값(normalized correlation)을 이용해서 피치 지연값을 구한다. 피치 지연값은 주로 정수값 + 소수값의 형태로 표현되며, 피치 지연값은 음성부호화기에 따라 서로 다른 정수 범위를 가지며, 소수의 표현범위도 상이하다.
CELP 기반의 음성부호화기들 중에서 일부의 음성부호화기는 실제의 피치 지연값을 찾지 못하고, 실제 피치 지연값의 정수배가 된 피치 지연값을 찾는다. 이러한 실제 피치 지연값의 정수배인 피치 지연값이 나타나는 현상을 피치 더블링 또는 피치 트리플링이라 한다. 도 1에는 실제 피치 지연값(100)과 실제 피치 지연값의 정수배가 된 피치 지연값(110)이 도시되어 있다. 실제의 피치 지연값에 비해서 정수배된 피치 지연값은 일정한 음질의 저하를 야기한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 음성부호화기에서 나타나는 실제 피치 지연값의 정수배에 해당하는 피치 지연값에 의한 음질의 저하를 방지할 수 있는 CELP 기반 음성부호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기는, 입력된 음성신호로부터 현재의 피치 지연값에 해당하는 제1피치 지연값을 산출하는 제1피치지연결정부; 상기 제1피치 지연값 및 상기 제1피치 지연값의 1/n(단, n=2,3)값이 저장되는 저장부; 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값을 비교하는 비교부; 및 상기 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값 중에서 적어도 하나의 값이 동일하면 상기 제1피치 지연값을 이전 피치 지연값으로 설정하고, 상기 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값이 모두 동일하지 않으면 상기 제1피치 지연값을 현재 피치 지연값으로 설정하는 제2피치지연결정부;를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법은, CELP 기반의 음성부호화기 또는 상호부호화기에서 피치 지연값의 배수에 의한 영향을 제거하는 방법에 있어서, (a) 입력된 음성신호로부터 현재의 피치 지연값에 해당하는 제1피치 지연값을 산출하는 단계; (b) 상기 제1피치 지연값 및 상기 제1피치 지연값의 1/n값(단, n=2,3)을 메모리에 저장하는 단계; (c) 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값을 비교하는 단계; 및 (d) 상기 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값 중에서 적어도 하나의 값이 동일하면 상기 제1피치 지연값을 이전 피치 지연값으로 설정하고, 상기 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값이 모두 동일하지 않으면 상기 제1피치 지연값을 현재 피치 지연값으로 설정하는 단계;를 포함한다.
이에 의해, 음성부호화기에 의한 음성부호화시 또는 음성부호화기간의 상호부호화시 피치 지연값의 정수배에 의한 영향을 제거함으로써 음질을 향상시킬 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 동일한 음성 입력을 G.729A 음성부호화기를 통해서 부호화했을 때 결정되는 피치 지연값의 정수값과 SMV 음성부호화기를 통해서 부호화했을 때 중간 과정에서 결정되는 피치 지연값의 정수값만을 비교한 도면이다. 원으로 표시된 영역(200)에는 G.729A에 대한 피치 지연값이 상당히 크게 나타난다. 이는 G.729A 음성부호화기의 피치 지연값 검색이 제대로 이루어지지 않아서 피치 더블링 또는 피치 트리플링이 발생한 것이다.
피치 더블링 또는 피치 트리플링은 피치 지연값이 일정하게 유지될 때, 즉 유성음 구간이 일정하게 계속될 때 주로 일어난다. 피치 지연값을 구하는 과정은 음성의 주기적 특성을 구하는 과정으로서, 피치 더블링 또는 피치 트리플링은 주기가 일정한 신호가 지속될 때 음성부호화기가 실제 입력된 음성의 주기와는 상이한 주기를 구함으로써 발생한다. 즉, 주기의 특성상 T가 주기이면 2T도 주기일 수 있기 때문에, 음성부호화기가 주기를 구하는 과정에서 T가 아니라, 2T를 입력된 음성의 주기로 결정하는 현상이 피치 더블링 또는 피치 트리플링이라 할 수 있다.
이러한 이유로 피치 더블링 또는 피치 트리플링 현상이 발생하므로, 피치 지연값이 일정하게 나오다가 갑자기 기존의 피치 지연값의 두 배 또는 세 배라면 이것은 피치 지연값이 잘못 결정된 것이라고 판단할 수 있다. 이론적으로는 4배, 5배의 값들도 나올 수 있으나, 이러한 값들은 실제적으로 잘 나오지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기는, 프레이머(310), 고역통과필터(320), 선형예측계수추출부(330), 선형예측필터(340), 저역통과필터(350), 및 피치지연산출부(360)를 구비한다.
프레이머(310)는 입력된 음성신호의 분석을 위한 프레이밍을 수행한다. 프레이머(310)는 PCM 라인을 통해 연속적으로 들어오는 음성신호를 음성부호화기에 정의되어 있는 분석구간으로 분할한다. 고역통과필터(320)는 프레이머(311)의 출력신호중 음성신호에 포함되어 있는 원하지 않는 저주파 성분을 제거한다. 선형예측계 수추출부(330)는 고역통과필터링된 된 신호로부터 선형예측계수(Linear Prediction Coefficient : LPC)를 추출한다. 선형예측필터(340)는 선형예측계수추출부(330)에 의해 추출된 LPC를 이용하여 음성신호의 포르만트(Formant) 성분을 제거한다. 저역통과필터(350)는 선형예측필터링된 신호에서 피치이외의 성분을 필터링한다. 피치지연산출부(360)는 저역통과필터링된 신호로부터 피치지연값을 산출하고, 산출된 피치지연값을 기초로 정수배의 피치지연값을 제거하여 최종적인 피치지연값을 결정한다.
피치지연산출부(360)는 제1피치지연결정부(362), 저장부(364), 비교부(366), 및 제2피치지연결정부(368)를 구비한다. 제1피치지연결정부(362)는 저역통과필터링된 신호로부터 현재의 피치 지연값에 해당하는 제1피치 지연값을 산출한다. 저장부(364)에는 산출된 제1피치 지연값, 제1피치 지연값의 ½값, 및 제1피치 지연값의 ⅓값이 저장된다. 비교부(366)는 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 ½값을 비교하고, 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 ⅓값을 비교한다. 제2피치지연결정부(368)는 비교부(366)의 비교결과를 기초로 피치 지연값을 재설정한다. 제2피치지연결정부(368)는 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 ½값 또는 ⅓값이 동일하면, 제1피치 지연값을 이전 피치 지연값으로 설정한다. 이와 달리, 제2피치지연결정부(368)는 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 ½값 및 제1피치 지연값의 ⅓값이 동일하지 않으면, 제1피치 지연값을 현재 피치 지연값으로 설정한다.
한편, 상호부호화기에서 피치 지연값을 변환할 때, 개회로 피치 검색(open loop pitch detection)을 수행하지 않는 대신에 상호부호화기의 입력의 피치 지연 값을 기준으로 폐회로 피치 검색(closed loop pitch detection) 과정을 수행한다. 본 발명을 이용하면, 이러한 폐회로 검색 과정에서 피치 지연값이 잘못 결정되는 문제점을 방지할 수 있다. 본 발명이 상호부호화기에 적용되는 경우에, 폐회로피치검색부(370)가 구비되며, 도 3에서 폐회로피치검색부(370)는 점선으로 표시되어 있다. 폐회로피치검색부(370)는 제1피치지연결정부(362)에 의해 결정된 제1피치 지연값을 기준으로 폐회로 피치 검색을 수행하여 제1피치 지연값을 변경하고, 변경된 제1피치 지연값, 변경된 제1피치 지연값의 ½값, 및 변경된 제1피치 지연값의 ⅓값을 저장부(364)에 저장한다. 이 경우, 프레이머(310), 고역통과필터(320), 선형예측계수추출부(330), 선형예측필터(340), 저역통과필터(350), 및 제1피치지연결정부(362)는 전단의 음성 복호화기를 구성한다. 그리고, 폐회로피치검색부(370), 저장부(364), 비교부(366), 및 제2피치지연결정부(368)는 후단의 음성 부호화기에 구비되어 음성의 상호부호화시 피치지연값을 결정한다.
도 4는 동일한 음성에 대해서 피치 더블링 또는 피치 트리플링 효과가 제거된 결과를 도시한 도면으로, 원으로 표시된 영역(400)에 피치 지연값의 정수배에 해당하는 값들이 제거됨을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 음성부호화기에서 피치 지연값의 배수에 의한 영향의 제거 방법에 대한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 제1피치지연결정부(362)는 저역통과필터링된 신호로부터 현재의 피치 지연값에 해당하는 제1피치 지연값을 산출한다(S500). 산출된 제1피치 지연값, 제1피치 지연값의 ½값, 및 제1피치 지연값의 ⅓값은 저장부(364)에 저장 된다(S510). 한편, 음성의 상호부호화기에서는 S500단계는 전단의 음성복호화기에 의해 수행되며, 후단의 음성부호화기는 산출된 제1피치 지연값을 기준으로 폐회로 피치 검색을 수행하여 S500단계에서 산출된 제1피치지연값을 변경하고, 변경된 제1피치지연값을 저장부(364)에 저장한다(S520). 음성의 상호부호화기에서만 수행되는 S520단계는 점선으로 도시되어 있다. 비교부(366)는 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 ½값을 비교하고(S530), 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 ⅓값을 비교한다(S540). 제2피치지연결정부(368)는 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 ½값 또는 ⅓값이 동일하면, 제1피치 지연값을 이전 피치 지연값으로 설정한다(S550). 이와 달리, 제2피치지연결정부(368)는 이전 피치 지연값과 제1피치 지연값의 ½값 및 ⅓값이 동일하지 않으면, 제1피치 지연값을 현재 피치 지연값으로 설정한다(S560).
본 발명에 따른 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법은 상호부호화기가 아닌 일반 음성부호화기에도 적용될 수 있다. 그리고, 본 발명은 음성부호화기에서 복호화기나 부호화기에서 다 적용될 수 있겠지만, 부호화기에 적용됨이 일반적이다. 따라서, 부호화기에서 개회로 검색을 통해서 피치 지연값의 범위를 정한 후에, 상술한 바와 같은 피치 지연값의 배수에 의한 영향을 제거하여 피치 지연값을 보정한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 장치 에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기 및 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법에 의하면, 음성부호화기에 의한 음성부호화시 또는 음성부호화기간의 상호부호화시 피치 지연값의 정수배에 의한 영향을 제거함으로써 음질을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 입력된 음성신호로부터 현재의 피치 지연값에 해당하는 제1피치 지연값을 산출하는 제1피치지연결정부;
    상기 제1피치 지연값 및 상기 제1피치 지연값의 1/n(단, n=2,3)값이 저장되는 저장부;
    이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값을 비교하는 비교부; 및
    상기 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값 중에서 적어도 하나의 값이 동일하면 상기 제1피치 지연값을 이전 피치 지연값으로 설정하고, 상기 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값이 모두 동일하지 않으면 상기 제1피치 지연값을 현재 피치 지연값으로 설정하는 제2피치지연결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1피치지연결정부에 의해 결정된 상기 제1피치 지연값을 기준으로 폐회로 피치 검색을 수행하여 상기 제1피치 지연값을 변경하고, 상기 변경된 제1피치 지연값 및 상기 변경된 제1피치 지연값의 1/n값을 상기 저장부에 저장하는 폐회로피치검색부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거가 가능한 CELP 기반 음성부호화기.
  3. CELP 기반의 음성부호화기 또는 상호부호화기에서 피치 지연값의 배수에 의한 영향을 제거하는 방법에 있어서,
    (a) 입력된 음성신호로부터 현재의 피치 지연값에 해당하는 제1피치 지연값을 산출하는 단계;
    (b) 상기 제1피치 지연값 및 상기 제1피치 지연값의 1/n값(단, n=2,3)을 메모리에 저장하는 단계;
    (c) 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값을 비교하는 단계; 및
    (d) 상기 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값 중에서 적어도 하나의 값이 동일하면 상기 제1피치 지연값을 이전 피치 지연값으로 설정하고, 상기 이전 피치 지연값과 상기 제1피치 지연값의 1/n값이 모두 동일하지 않으면 상기 제1피치 지연값을 현재 피치 지연값으로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 (a)단계는,
    (a1) 입력된 음성신호로부터 현재의 피치 지연값에 해당하는 제1피치 지연값을 산출하는 단계;
    (a2) 상기 산출된 제1피치 지연값을 기준으로 폐회로 피치 검색을 수행하여 상기 제1피치지연값을 변경하는 단계; 및
    (a3) 상기 변경된 제1피치 지연값 및 상기 변경된 제1피치 지연값의 1/n값을 상기 메모리에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피치 지연값의 배수에 의한 영향 제거 방법.
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