적응형 차분 펄스 부호 변조

적응형 차분 펄스 부호 변조(Adaptive differential pulse-code modulation, ADPCM) 또는 적응 차분형 펄스 부호 변조는 차분 펄스 부호 변조 (DPCM)의 변형으로, 양자화 스텝의 크기를 변경하여 주어진 신호 대 잡음비에 필요한 데이터 대역폭을 추가로 줄일 수 있도록 한다.

일반적으로 ADPCM에서 신호 통계에 대한 적응은 DPCM 인코더에서 차이를 양자화하기 전에 단순히 적응형 스케일 팩터로 구성된다.^[1]

ADPCM은 1973년 벨 연구소의 P. Cummiskey, 니킬 S. 자얀트, 제임스 L. 플래너건에 의해 음성 부호화를 위해 개발되었다.^[2]

텔레포니에서

텔레포니에서 단일 전화 통화의 표준 오디오 신호는 초당 8000개의 아날로그 샘플로 인코딩되며, 각 샘플은 8비트로 구성되어 DS0으로 알려진 64 kbit/s 디지털 신호를 생성한다. DS0의 기본 신호 압축 인코딩은 μ-법칙 (뮤-법칙) PCM (북미 및 일본) 또는 A-법칙 PCM (유럽 및 기타 대부분의 지역)이다. 이들은 13비트 또는 14비트 선형 PCM 샘플 번호가 8비트 값으로 매핑되는 로그 압축 시스템이다. 이 시스템은 국제 표준 G.711에 의해 설명된다. 회로 비용이 높고 음성 품질 손실이 허용되는 경우, 음성 신호를 더 압축하는 것이 타당할 수 있다. ADPCM 알고리즘은 일련의 8비트 μ-법칙 (또는 a-법칙) PCM 샘플을 일련의 4비트 ADPCM 샘플로 매핑하는 데 사용된다. 이런 식으로 회선 용량이 두 배가 된다. 이 기술은 G.726 표준에 상세히 설명되어 있다.

ADPCM 기술은 음성 인터넷 프로토콜 통신에 사용된다. 1990년대 초반, ADPCM은 인터랙티브 멀티미디어 협회(Interactive Multimedia Association)에 의해 레거시 오디오 코덱인 ADPCM DVI, IMA ADPCM 및 DVI4를 개발하는 데도 사용되었다.^[3]

분할 대역 또는 서브밴드 ADPCM

G.722^[4]는 48, 56, 64 kbit/s로 작동하는 ITU-T 표준 광대역 음성 코덱으로, 두 채널을 가진 부대역 부호화와 각 채널의 ADPCM 부호화를 기반으로 한다.^[5] 디지털화 과정 전에 아날로그 신호를 포착하고 사분 거울 필터 (QMF)로 주파수 대역으로 분할하여 두 개의 서브밴드 신호를 얻는다. 각 서브밴드의 ADPCM 비트스트림이 얻어지면 결과는 다중화되고, 다음 단계는 데이터의 저장 또는 전송이다. 디코더는 역방향 프로세스를 수행해야 한다. 즉, 비트스트림의 각 서브밴드를 역다중화하고 디코딩한 다음 재결합한다.

부호화 과정과 관련하여 음성 부호화와 같은 일부 응용 프로그램에서는 음성을 포함하는 서브밴드가 다른 서브밴드보다 더 많은 비트로 부호화된다. 이는 파일 크기를 줄이는 방법이다.

소프트웨어

윈도우 사운드 시스템(Windows Sound System)은 WAV 파일에서 ADPCM을 지원했다.^[6]

2024년 10월 31일 (2024-10-31) 기준^[update] 기준, FFmpeg는 50개의 내장 ADPCM 디코더와 16개의 인코더를 포함하며, 일부는 특정 목적에 사용된다. 예를 들어, "ADPCM Westwood Studios IMA" (adpcm_ima_ws)는 오래된 커맨드 앤 컨커 비디오 게임의 오디오를 인코딩하고 디코딩한다.^[7]^[8]

닌텐도 게임큐브의 DSP는 64개의 동시 오디오 채널에서 ADPCM 인코딩을 지원한다.

같이 보기

각주

↑ Ken C. Pohlmann (2005). 《Principles of Digital Audio》. McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-07-144156-8.
↑ Cummiskey, P.; Jayant, Nikil S.; Flanagan, James L. (September 1973). 《Adaptive quantization in differential PCM coding of speech》. 《The Bell System Technical Journal》 52. 1105–1118쪽. doi:10.1002/j.1538-7305.1973.tb02007.x.
↑ Recommended Practices for Enhancing Digital Audio Compatibility in Multimedia Systems – legacy IMA ADPCM specification, Retrieved on 2009-07-06.
↑ ITU-T G.722 page. ITU-T Recommendation G.722 (11/88), "7 kHz audio-coding within 64 kbit/s".
↑ Jerry D. Gibson; Toby Berger; Tom Lookabaugh (1998). 《Digital Compression for Multimedia》. Morgan Kaufmann. ISBN 978-1-55860-369-1.
↑ “Differences Between PCM/ADPCM Wave Files Explained”. 《KB 89879 Revision 3.0》. Microsoft Knowledge Base. 2011년 9월 24일. 2013년 12월 31일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2013년 12월 30일에 확인함.
↑ “General Documentation”. 《FFmpeg.org》. Audio Codecs. 2024년 10월 31일에 확인함.
↑ “adpcmenc.c at 87068b9600daa522e3f45b5501ecd487a3c0be57”. 《FFmpeg/FFmpeg repo》. 2024년 10월 31일. Lines 998–1034 – GitHub 경유.

[1] Ken C. Pohlmann (2005). 《Principles of Digital Audio》. McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-07-144156-8.

[2] Cummiskey, P.; Jayant, Nikil S.; Flanagan, James L. (September 1973). 《Adaptive quantization in differential PCM coding of speech》. 《The Bell System Technical Journal》 52. 1105–1118쪽. doi:10.1002/j.1538-7305.1973.tb02007.x.

[3] Recommended Practices for Enhancing Digital Audio Compatibility in Multimedia Systems – legacy IMA ADPCM specification, Retrieved on 2009-07-06.

[4] ITU-T G.722 page. ITU-T Recommendation G.722 (11/88), "7 kHz audio-coding within 64 kbit/s".

[5] Jerry D. Gibson; Toby Berger; Tom Lookabaugh (1998). 《Digital Compression for Multimedia》. Morgan Kaufmann. ISBN 978-1-55860-369-1.

[6] “Differences Between PCM/ADPCM Wave Files Explained”. 《KB 89879 Revision 3.0》. Microsoft Knowledge Base. 2011년 9월 24일. 2013년 12월 31일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2013년 12월 30일에 확인함.

[7] “General Documentation”. 《FFmpeg.org》. Audio Codecs. 2024년 10월 31일에 확인함.

[8] “adpcmenc.c at 87068b9600daa522e3f45b5501ecd487a3c0be57”. 《FFmpeg/FFmpeg repo》. 2024년 10월 31일. Lines 998–1034 – GitHub 경유.

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