오디오 컨텐츠를 위한 비음수 행렬 분해 기법 기반의 실시간 단일채널 배경 잡음 추출 기법

Abstract

본 논문에서는 비음수 행렬 분해 (NMF) 기법을 이용하여 단일 채널에서 배경음 성분을 추출하는 알고리즘에 대해 서술한다. 이러한 배경음 성분 추출은 오디오 업믹싱 시스템을 고려하여 개발되었으며, 기존의 연구를 통하여 분리된 배경음 신호가 업믹싱 시스템에 적용될 경우 공간감을 향상시킬 수 있다는 사실이 이미 확인된 바 있다. 다만 기존의 기법은 음향 신호를 모두 축적하여 일괄적으로 처리해야 한다는 단점이 있어, 스트리밍 시스템이나 디지털 시그널 프로세서 (DSP) 등을 이용한 시스템에서 사용되기 어렵다. 본 논문에서는 이를 해소하기 위하여 실시간 비음수 행렬 분해 기법을 이용한 배경음 추출 시스템을 고안하여 실험하였다. 실험에서 처리된 음원을 스펙트럼 평활도를 이용하여 분석한 결과, 고안된 배경음 추출 시스템이 기존의 일괄 추출 시스템과 유사한 정도로 배경음 성분을 추출했음을 확인할 수 있었다. In this paper, monaural ambient component extraction algorithm based on nonnegative matrix factorization (NMF) is described. The ambience component extraction algorithm in this paper is developed for audio upmixing system; Recent researches have shown that they can enhance listener envelopment if the extracted ambient signal is applied into the multichannel audio upmixing system. However, the conventional method stores all of the audio signal and processes all at once, so it cannot be applied to streaming system and digital signal processor (DSP) system. In this paper, the ambient component extraction algorithm based on on-line nonnegative matrix factorization is developed and evaluated to solve the problem. As a result of analysis of the processed signal with spectral flatness measures in the experiment, it was shown that the developed system can extract the ambient signal similarly with the conventional batch process system.