In this thesis, we propose the Spatial Audio Object Coding (SAOC) which is a new audio coding scheme. It deals with a number of audio objects to provide a user with active audio services which can be controlled by the user's preference. When many audio objects are transmitted, the conventional audio coders such as the Advanced Audio Coding(AAC) and the MPEG Surround should compress each object separately, and the bitrate greatly increases in proportional to the number of input objects. In contrast, the SAOC represents all objects as a stereo downmixed signal with some side information, and the bitrate can be significantly reduced compared to that of the conventional audio coders. In spite of the advantage of bitrate reduction, the SAOC has the severe problem such as the degradation of sound quality. To solve the problem, the variable subband analysis and the revised SAOC structure called two-step structure are also proposed in this thesis. Through a subjective listening test, it was confirmed that the proposed method improves sound quality by a small bitrate increase.
기본에 연구되어왔던 오디오 표준 부호화 방법인 Advanced Audio Coding(AAC)과 MPEG Surround 등은 모노 신호나 스테레오, 또는 다채널 신호와 같이 특정 채널 신호에 초점을 맞추고 있다. 따라서 여러개의 객체를 한꺼번에 전송할 시에는 각 객체를 따로 압축해야 하므로, 그 전송률이 많이 증가하게 된다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해서 객체 기반 오디오 방법인 Spatial Audio Object Coding(SAOC)을 제안하였다. 이는 여러개의 오디오 객체들을 하나의 스테레오 객체로 다운믹스 시킨 후에, 그 과정에서 생성된 파라미터와 함께 전송하는 시스템으로서, 각각의 객체를 개별적으로 압축하는 방법보다 훨씬 적은 비트율을 통하여 다양한 객체 표현이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이 시스템은 사용자의 요청에 따라 각 오디오 객체를 제어할 수 있을 뿐 아니라 하나의 컨텐츠 조합으로부터 다양한 오디오 컨텐츠 창출이 가능하여 사용자에게 보다 능동적인 오디오 서비스 제공이 가능하다는 장점이 있다.
그러나 SAOC 는 여러개의 객체들이 하나의 스테레오 신호로 다운믹스 되고 다시 복원되는 과정에서 제한된 수의 서브밴드를 이용하기 때문에 복원이 완벽하게 이루어질 수 없으며 피할수 없는 음질 열화가 발생한다. 이러한 음질 열화는 특히 어떠한 특정 객체만을 따로 청취할 때 심각한 문제를 보이는데, 이점을 보완하기 위하여 본 논문에서는 두단계에 걸친 부/복호화 구조와 함께 가변적 서브밴드 구조를 제안하였다.
오디오 부호화 과정에서 파라미터를 추출하는 방법이 서브밴드 기반으로 이루어지기 때문에, 각 밴드의 해상력이 낮으면 복호화 과정에서 원래의 신호를 잘 분리해 내지 못하게 된다. 따라서 음질의 향상을 가져오기 위해서는 서브밴드의 증가를 통하여 각 밴드의 해상력을 높이는 방법이 있는데, 서브밴드의 수가 증가하는 만큼 데이타의 비트율로 함께 높아지기 때문에 그 구조를 입력 신호에 따라 가변적으로 갖추도록 제안하였다. 또한, 증가하는 비트율을 최소화 하기 위하여 사용자가 임의로 제어할 타겟 객체에 대해서만 이러한 구조를 적용하고, 그 외의 객체들에 대해서는 기존의 28 밴드 구조를 적용하도록 하였다.
실험 결과, 제안된 방법은 전체적으로 기존의 28 뱐드 구조를 사용한 방법과 MPGE 오디오 서브그룹 에서 제안된 초기모델 비하여 우수한 음질을 보여주고 있으며, 79 밴드를 사용한 방법과 비교하여 볼 때에는 훨씬 적은 밴드만을 이용하여 거의 비슷한 음질을 보여준다는 것을 알 수 있다.
향후 연구 계획으로는 가변적 서브밴드 분석을 위한 임계값을 입력 신호에 따라 다르게 결정할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하며, 더욱 효율적인 구현을 위하여 QMF 기반의 가변적 서브밴드 구조에 대한 연구가 필요하다.
