Chapter 3 - Digital signal processing [디지털 신호 처리]

1. 서론 

Source에 대해 필요한 OUTPUT 을 만들어 내기 위한 Filter의 종류

2. 내용

Filter 특성을 추정 하는 방법에는 먼저 1)원본의 신호와 변조신호를 대조

하여 특성을 추정 다음으로 2) 실내 반향(반사)환경을 추정 이 있다.

원본 신호 복원의 방법은 Filter에서 얻어진 특성을 파악 후 잡음제거(Noise Cancellation)

과 잔향제거(De-reverberation)등이 있다.

*Low-pass Filter 200Hz

*Hight-pass Filter 5,000Hz

*Band-pass Filter 2,500-3,500Hz

 - Systems

   1) Causal Systems

   2) Stable Systems

   3) Linear Systems

   4) Time invariant

   5) *Linear time invariant(FTI)

(2.1) Linear time invariant

- Time invariant > Time variant 실시

- Inpulse response

- Signal as weighted sum of delta functions

  각 신호당 가중치를 합한 델타 값으로 표현

- Filtering

  Finite impulse response(FIR) filter

  Infinite impulse response(IIR) filter

(2.2) Source-filter speech modeling 

사람의 발성 과정을 공학적 프로세스로 카테고리화시켜

소스 필터링 실시

- Linear prediction coefficients(LPCs)

- Infinite impulse response(IIR)

- Source filter 기반 분석 실시

- Uncanny valley 이해 및 해결방안 모색

(2.3) Human auditory system

- Linear prediction coefficients

* 감도 높은 자료, 적은 소음, 최적의 장소가 필요

- MFCC : Mel-frequency cepstral coefficents

기본의 발성 기관에 대한 심층적 이해와 더불어

사람의 청각 기관에 대해 이해 및 적용

*Cochlear

*Resonance frequencies

*Binaural hearing

  Interaural intensity differece(IID)

  Interaural time difference(ITD)

*Decibels - 10*long10P^2

사람은 100 배의 데시벨 차이를 실질적으로 2 배로 느낌

또한 같은 세기의 소리에 대해 고주파에 더 민감

(주파수 대역별 감지 최저 에너지의 상이)

*Masking 

 Frequency masking : 높은 신호에서는 양 옆의 신호 인지 불가

 Critical bands 

(2.4) Mel-frequency cepstral coefficients

1) Pre-emphasis

   - 고주파 대역의 에너지 증폭

   - Spectral tilt : 발성시 고주파의 신호가 약함

   - Equal loudness : 고주파 신호를 들을 때 민감

2) Window

   - Hamming window

3) DFT

   - Discrete Fourier Transform

     주파수 특성 분성에 이용되는 알고리즘  

     FFT(Fast Fourier Transform) : 2의 제곱수에 최적화된 알고리즘

4) Mel filterbank

   - 주파수 대역에 따라 인간의 청각의 민감도 구현

   - 갈수록 고주파는 넓어지는 삼각형 필터 뱅크 구현

5) Log compression

   - 에너지 크기에 따라 다른 인간의 청각 민감도 구현

   - 각 mel scale값에 로그를 적용(소리가 클수록 민감도 떨어지는 현상 활용)

6) IDFT

   - Inverse discrete fourier transform

   - Cepstrum 분석을 통한 음원과 필터를 분리

7) Deltas & Energy

   - Energy coefficients

   - Delta/Accel coefficients

   39차 방정식 활용(에너지+12차 Mfcc계수+1차 미분계수+2차 미분계수(13차)