環繞音訊 (MPEG Surround) 編解碼探討和系統實作 (II)

Abstract

數位音訊是多媒體的重要一環，而數位音訊的壓縮、解壓縮一直是音訊各種應用的核 心技術。在過去十年來，各種音訊壓縮技術一直是研究的焦點，舉凡杜比AC-3、MPEG1、MPEG2、MPEG4 和HE-AAC所定義的音訊壓縮標準皆廣為學術研發與也應用成為音訊產品如VCD、DVD 等核心技術。時至今日，在多媒體通訊、數位廣播、手機通訊、多聲道系統等多元應用上，過去的立體聲壓縮已不敷需求，多聲道和低位元率的高品質的音訊壓縮技術也成為汽車、廣播等基本需求。ISO/IEC 所制定的最新標準MPEG Surround正是滿足此一目標而定的最新壓縮格式。MPS本身是一個獨立的演算法。它能架在各種核心壓縮器如MP3或AAC上讓多聲道音樂崁入立體聲中同時滿足立體聲和多聲道應用。因此，ＭＰＳ並無播放設備和格式的依賴性。因此更增添了ＭＰＳ技術的獨立性和重要性。未來對數位廣播和數位錄音和播放設備將有非常重要影響過去幾年，我們已完成杜比AC-3、MPEG1、MPEG2、MPEG4 和HE-AAC 系統的研究與開發，發表多項專利與相關論文。以此為基礎，本計畫將以三年時間對MPEG Surround 編解碼系統進行研究與實作，並以專利和技術移轉來協助產業界開發音視訊產品。基於過去本實驗室對音訊壓縮的研發成果與經驗，來進一步對MPEG Surround做理論探討和軟體系統實做。音訊壓縮標準MPEG Surround (MPS)主要包含以下的十個壓縮模組： 1. MPS音訊解碼架構設計。 2. LOW POWER/High Quality MPS音訊解碼設計 3. 快速複數和實數濾波堆轉換設計。 4. MPS音訊編碼設計。 5. 位元分配與位元儲存器設計。 6. 時域與頻域格子設計。 7. 空間參數設計方法。 8. 聲道Downmixing 方法設計。 9. MPS 五種Levels 的壓縮組合方法。 10. MPS 快速Ｒeverberation設計 第一年的計畫目標是  完成編解碼系統的軟體發展架構。  進行展示和測試系統設計。  完成理論研究。  對所發展技術進行專利圖研究。  完成編解碼系統的參考方法評估比較。 此目標已將完成。並整理成論文投稿 1. C.M. Liu, C.H. Yang, H.W. Hsu, and W.C. Lee, “Design of Framing in MPEG Surround Based on Dynamic Programming Algorithm,” Audio Engineering Society 124th Convention, May 17–20, Amsterdam, Netherlands, 2008. 2. C.M. Liu, H.W. Hsu, Y.H. Kao, and W.C. Lee, "Spatial Parameter Decision by Dynamic Programming in Parametric Stereo Coding and MPEG Surround," Audio Engineering Society 126th Convention, May 7–10, Munich, Germany, 2009. 3. Han-Wen Hsu, Chun-Yu Pan, Hsu-Feng Hsiao, and Chi-Min Liu, “Fast QMF to MDCT Mapping for the Residual Coding in MPEG Surround Encoder,” Submit to Audio Engineering Society Submit to 128th Convention, London, 2010. 4. Han-Wen Hsu, Jeffery Chu, Hsu-Feng Hsiao, and Chi-Min Liu, “Gram-Schmidt-based Downmixer and Decorrelator in the MPEG Surround Coding,” Submit to Audio Engineering Society Submit to 128th Convention, London, 2010. 第二年計畫目標為根據第一年平台：  提出音訊高頻擴充壓縮系統MPEG Surround的壓縮方法。  提出MPS 與AAC 的系統整合方法。  提出多聲道音訊壓縮方法。 第三年計畫目標為根據計算複雜度、記憶體需求、和數質精準度等配合本實驗室的數百 首音樂測試資料庫作主觀和客觀品質分析。所考量的包含  擴展現AAC 測試音樂資料庫(http://psplab.csie.nctu.edu.tw/projects/index.pl/testbitstreams.html)來應對HEAAC 。  動測試和品質評估系統。  各壓縮方法的優缺點分析與品質改進方法設計。

Audio compression CODEC is the kernel to various audio application. In the past ten years, Our Lab has focus on the various audio compression modules in MPEG1, MPEG2, MPEG4, AC3. This project continuously the research basis for MPEG surround. This project will take three years to develop and implement the various modules used in MPEG surround for the following research topics: 1. MPS audio software architecture. 2. LOW POWER/High Quality MPSCODEC design. 3. Fast Complex filterbank design. 4. MPS audio CODEC. 5. Bit Allocation. 6. Time/Frequency Grid Design 7. Spatial parameter Design. 8. Downmixing Method Design 9. MPS Five Levels Compression Configuration. 10. MPS FastＲreverberation.