잔차신호를 활용한 초다채널 오디오 부호화기의 음질개선에 관한 연구
A Study on Quality Improvement of Ultra Multi-channel Audio Coding using Residual Signal
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재생공간 분할 기반의 초다채널 오디오 부호화기는 재생공간을 5개 공간으로 나눠 각 공간별로 부호화 한 후, 생성된 다운믹스 신호를 5.1 채널 오디오 부호화기를 이용하여 부호화하기 때문에 하나 또는 두 개의 부호화기만 필요하여 비트율과 복잡도가 매우 낮아 유/무선 네트워크 및 통신환경과 모바일 환경에서 실감음향 서비스를 가능하게 한다. 그러나, 재생공간 분할 기반의 초다채널 오디오 부호화기는 다운믹스 신호와 28개의 서브밴드에서 추출된 파워비 파라미터 만으로 초다채널 신호를 복원하기 때문에 음질의 열화를 피할 수 없다. 초다채널 오디오 부호화기의 음질 열화 문제를 해결하기 위해 원 신호와 복원된 신호 사이의 차이를 보정해주는 잔차신호를 이용하여 복원된 신호의 음질을 개선하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에 따라 기존의 재생공간별 부호화 모듈은 잔차신호를 추출하고 이를 이용하여 복원하는 과정이 추가되며, 2채널 입력에 대해 하나의 잔차신호가 추출되도록 전체적인 부호화 구조가 변경된다. 검증을 위해 구현된 잔차신호 기반의 초다채널 오디오 부호화기를 이용하여 10.2 채널 오디오 콘텐츠에 대해 부호화를 수행하였으며, 비트율 측정과 음질평가를 수행하였다. 실험결과로부터 비트율은 기존의 부호화기에 비해 약 44% 증가하였으나 음질이 크게 개선되어 제안된 방법의 유효성을 확인할 수 있었다.
Abstract
The conventional ultra multi-channel audio coding (UMAC) based on playback space segmentation divides the playback space into five spaces and separately encodes input signals for each space using the encoding module for each space. Generated 5 down-mix signals for each space are encoded using a 5.1 channel audio coder. Therefore, the UMAC requires only one or two coders, so that the bit rate and complexity are very low, enabling realistic sound service in wired/wireless network, communication, and mobile environments. However, since the UMAC restores the ultra multi-channel signal using only the down-mix signal and the power ratio parameters extracted from the 28 sub-bands, deterioration of the sound quality can not be avoided. In this paper, we propose an enhanced UMAC (E-UMAC) to improve the quality of reconstructed signal by using residual signal which compensates the difference between original signal and reconstructed signal to solve the problem of sound quality deterioration of the UMAC. According to the proposed method, a coding module for each playback space is changed to extract a residual signal and add a process of restoring the input signals using the residual signal. Moreover, the overall coding structure is changed so that one residual signal is extracted for the 2-channel input. For the verification, we coded 10.2 channel audio contents using the implemented E-UMAC and performed the bit-rate measurement and the sound quality evaluation. The effectiveness of the proposed E-UMAC was validated from experimental results that the bit-rate is increased by about 44% compared with the UMAC but the sound quality of the reconstructed signal is greatly improved.
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