Indonesi an  Journa of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   10 ,  No.   1 A pr il   201 8 , p p.  146 ~ 153   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 0.i 1. pp 146 - 1 53          146       Journ al h om e page http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Perform ance E valuati on  o f Mu ltichannel  Audi o   Comp r essi on        Te ddy   Sur ya  Gun awan 1 ,  Mi ra  K art iw i 2   1   Depa rtment of  El e ct ri ca l   and   C om pute Engi n e eri ng,   Kulliyy a of  Engi n ee rin g ,   I ndia   2   Depa rtment of  Inform at ion  S y s t ems ,   Kulliyy ah   of  ICT   Inte rna ti ona Isl a m ic   Univer sit y   Malay s ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Ja n   21 , 2 01 8   Re vised  Ma r   18 , 2 01 8   Accepte Ma r   29 , 201 8       In  re c ent   y e ars,   m ult ic hann el   au dio  s y st ems   are   widely   used  in  m oder sound   devi c es  as  it   can  provide   m ore   re al isti and  e ngagi ng  expe r ience   to  the  li stener.  Thi pa per   foc uses  on  the   per form anc eva lu at ion  of  thr ee   loss y ,   i.e .   AA C,   Ogg  Vor bis,  and  Opus ,   a nd  three  lossle ss   compress ion,   i. e .   FLAC,   True Audio,   and  W avPac k,   for  m ult ic h annel  audio  signal s,  in cl ud ing  stereo ,   5. and  7 . channel s.  Expe rime nts  were   conducte on  the   sam e   three  aud io   fil es  but  with  diffe re n cha nn el  conf igura t ions.   The   per form anc of   ea c h   enc oder   was  ev a lua t ed  base d   on  i ts  enc od ing  t ime  (a ver age d   over   100  ti m es) ,   dat re du ct ion ,   and  audi qual ity .   Us ual l y ,   the re   is  al wa y s   tra de - off   bet wee th thr ee   m et ric s .   To  sim pli f y   the   ev al ua ti on,   n ew  int egr a te d   per form anc m e tri was  propos e that  combine al th three  p erf orm anc e   m et ric s.  Us ing  the   new  m ea sure,   FLAC  was  fo und  to  be  the   best  lossless   compress ion,   wh il e   Ogg  Vorbis  a nd  Opus   were   fo und  to  b the  be st  for  los s y   compress ion  depe nds  on  the   cha n nel   conf iguratio n.   Thi r esult   co uld  be  use d   in  de te rm ini ng   t he  prope r   aud io form at   for  m ulti cha nne l audi s ystems .   Ke yw or d s :   M ulti channel  A udio   L os sle ss  C om pr essio n   L os sy  C om pr ession   E nc od i ng  T im e   C om pr ession  R at io   PEAQ   Copyright   ©   201 8   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Ted dy S ur ya   G un a wa n   Dep a rtm ent o f El ect rical  an Com pu te E ng i neer i ng, Kulli yy ah  of E nginee rin g ,   In te r natio nal Is lam ic  U niv er sit y M al ay sia ,   Jal an Go m bak ,  5310 0 Ku al Lum pu r, (+ 603)  6196  4521 .   Em a il tsgu na wan@ii um .ed u.m y, tsguna wa n@gm ai l.co m       1.   INTROD U CTION   In   rece nt  ye ars m ulti chan nel  aud i syst e m are  widely   us e in  m od er sound  de vices.  U su al ly two  dig it separa te by  deci m a po int,  e. g.   2.1,  4.1 5.1,  6. 1,   7.1 are  us e to  cl assify   t he  var i ous  kinds  of   sp ea ker   set - up  [1 ] ,   [ 2] T his  nu m ber   re pres ents  the  num ber   of  au dio   tra cks  use d.  S ome   aud i syst em on ly   hav e   sin gle  channel  or  tw cha nnel ( ste r eoph on ic   sou nd   or  2.0   c hann el   sound ).   The   first  di git  sho ws  t he  nu m ber   of  pri m ary  chan nels ,   i.e.  sat el li te  un it s,  each  of   w hich  are  repr oduce on   sin gle  sp ea ker   whic has   the  capa bili ty   t ha ndle   range   of   f re qu e ncy  betwee 10 0Hz  to  22   kHz.  On   t he  oth e ha nd,  the  sec on di git   (d eci m al   dig it rep re sents  the   pr ese nce  of  L FE  (L ow   F re quency  E ff ect t hat  is  rep r oduc ed  on  sub woof e r.   More ov e r,   s urrou nd   syst em   descr i bes  typ of   a ud i outp ut  in  wh ic the  so und  a ppears  to  s urround  the   li ste ner   by  360  de gr ees in   w hich  it   giv e s   im pr ession  t hat  sound  a re  c om ing   f ro m   al po s sible  direct ion s I t   has bee n used t o pro vid e a  m or e reali sti c an d eng a ging e xper ie nce  [ 3] .   Ther e   are  t wo   kinds  of   a udio  com pr essi on  al gorithm   tho se  are  los sy  and   l os sle ss.   L os sy  au di com pr essio is  known  by  the ir  well - desi gn e syst e m   to  sh rin ks   file   siz es.  Adva nced   A ud i Co ding  ( AA C ) ,   MPEG - Lay e III  (MP 3),  D olb AC - 3,  O pu s O G V orbis  [ 4]   and   Wi ndows  Me dia  Audio  L os sy  ( WM A   lossy)  are  the   exam ples  of   popula lossy  aud i co ding  syst e m   [5] AA can  be  c onside red   as  th m os t   influ e ntial   m ulti chan nel  a ud i co ding  al gori thm   [6] This  i du to  it abi li ty   to  su pport   aud i cha nnel up   t 48   cha nnel a nd  co ntribute   l os sle ss  a ud i f or   5.1  c ha nn el at   sam pling   rates  32 kbit s /s.  Me an wh il e,   AC3   pro vid es  hi gh  aud i qual it a 38 4k bit/ [7] .   Me anwhil e,  the  m os well - known  co dec  in  l os sle ss  al gorit hm   are  Fr ee  L os sle ss  Audio  C od ec  (F L AC),   A pp l Loss le ss  Audio  Co dec  (ALAC) W a vP a ck  ( WAV ),   M PEG - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Perf orma nce E valu ation of  M ulti chann el  Audio  C ompre ssion ( Teddy  Sury a Gun awan)   147   Audio  lossless   [ 8] Tr ue  A udio  (T TA [9] and  IE EE  1857. [10] L os sl ess  com pr essi on  al go rithm do   not   hav e  an y l os s i nfor m at ion   a nd provide  an exa ct  r eplic of th e original si gn al .   Althou gh   m any  research   has  been   c onduct ed  on  lossless  and   los sy  aud io  com pr essio n,   but  no m any  researc hes  ha ve   been   f oc us e on  the  pe rfo rm ance  evaluati on   on  m ulti c hannel  au dio   c od i ng.  The refo re,  the   ob j ect ive  of   th is  pap e is  to  inv e sti gate  the  perform ance  of   va rio us   au dio  com pr ession  a lgorit hm to  e nc od e   m ul ti chan nel  a ud i in  te rm of   enc od i ng   ti m e,  data  savi ng,  and   qual it y.  Furtherm or e,  ne integ rated  m et ric   was pr opose d t inte gr at e all  t hr ee  m et ri cs.       2.   MU LT I CHA NN EL   A UD I O CON FIG U RA TI ON   The  detai ls  of  m ul ti chan nel  a ud i s pea ker  c onfig ur at io ha bee presen te in   [ 11 ] .   F r om   analo aud i o,   sam pling   a nd  qua ntiza ti on   a re  c ondu ct ed  to   re pr ese nt  the   sou nd  wav e   int dig i ta representat i on.  ste reo   si gn al   c an  be   co ns ide r ed  as  tw in de pende nt  cha nn el of   a udio  in f or m at ion i.e.  l eft  an ri gh c ha nn el s Stereo phonic   aud i pro vid es   the  im pr essio of  s ound  lo c al iz at ion Un l ike  m on an ste re a ud i o,   m ul ti - channel  a ud i form at   design a te in  m or th an  tw c hanne ls.  This  ty pe  of  au dio  f or m at  aim to  ad vance  the   abili ty   of   so und  local iz at io n.   As  a exa m ple,  a   5. m ul ti chan nel  louds pea ker a rr a ng em ent  ha been  il lus trat ed  in  F ig ure   1(a).  T he   le ft  and   rig ht  channels  place at   ±30˚   li ke  i ste re au dio .   Me anwhil e,  th rear  rig ht  and   le ft  channel  locat e at   ±110˚.  U su al ly they   are  us ed  f or  ext end e s ound  so urce  local iz at ion s   interp retat ion.  Fo ce nter  c ha nn el   c omm o nly  fo pla yi ng   agai voi ce  con te nts  in   m ov in au di o.   T he  decim al   dig it   (. 1)  c hannel  refe to   sub woo fe c hannel  wh ic al s r eco gniz as  L FE  c ha nn el .   T his  c ha nn el   is   for  play ing   ba ck  the   lo f re qu e ncy  c on te nt s.  By   ad ding  m or su r rou nd  louds peaker  t the   tw o   sta ndar channels L S a nd RS,  it  w il l cr eat e large li ste ning z on e . T hi s setu p had bee n widely  used  in  ci nem [12] .             Figure  1. 5.1  a nd 7.1 M ulti ch ann el   Sp ea ke rs  Setu p       Mult ic hannel  aud i 7.1  is  fu rt her   en ha nce m ent  to  5. au dio   cha nnel s.  Ther a re  oth e two  side - su r rou nd  s peaker  in   the   sp e ak er  c onfig ur at io n.   Ma ny  of  ap plica ti on   us e 7.1  a ud i i order  to  great er  i m pact   of   s urr ound  sound.  T he  lo ud sp ea ker a rr a ngem ent  is  almo st  sim il ar  to  5.1  m ulti chan nel  au dio Howev e r,  there  are  an ot he two  s peak e r   le ft  and   rig ht  rear  w hich  a bout  ±13 to  s urr ound  sound.  Fi g ure   1(b sho w the  set up   c onfig ur at ion   of  m ultich an nel  7.1  a ud i o,   wh il T able  s hows   the  sta ndar channel  la yo uts  f or  m ul ti chan nel  a ud i o.   Be yo nd  7.1  m ulti chan ne aud io 10.2   channel  s urrou nd   sou nd   has  been   de velo pe d.   It  is  the  ad va nced  ver si on  of  5.1   te chnolo gy,  but  10. c ould   pro du ce   twic as  go od  as  5.1.  In  this  c ha nn el   config ur at io n.  14   c hannels  ar us ed  to  in cl udin five  fron t   sp eake rs,   five   su r rou nd   c ha nn el s two  L F and  two heig hts,  p l us  t he  a dd it io n of a sec ond su b - woo fer  [ 12 ] .       Table  1.   Stan da rd Cha nn el   L ay ou ts   Ch an n el Na m e   Deco m p o sitio n   Mon o   FC   Stereo   FL  FR   2 .1   FL  FR +  LFE   5 .1   FL  FR +  FC +  L FE  + B +  BR   7 .1   FL  FR +  FC +  L FE  + B +  BR +  S + SR   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   10 , N o.   1 A pr il   2018   :   146     153   148   FL = Fr on Lef t, FR =  Fron Ri gh t,  FC = F r on t C e nter, LF E = L ow F requ ency   BL = B ack  Lef t, BR  = Back   Ri gh t,  SL =  Side Le ft, S R  =  Side Rig ht       3.   MU LT I CHA NN EL   A UD I O COM PRES SION AL GO RITH MS   In  this  pa per,   three   los sy  a nd  th ree  l os sl ess  a ud i c om pr ession  al gorithm will   be  e valuate d,   includi ng   Advan ce A udio   Cod in ( AAC ),   O gg   Vor bis,  O pus,  F LAC,  Tr ue Audio,   a nd   Wa vP ac k,   resp ect ively No te   that,  the  sel e ct ed  cod e r are  capab le   t ha nd le   m ultich an nel  com pressi on   for  ste r eo,   5.1 ,   and 7.1  ch a nne ls.     3.1.   Advance Audi o Codi ng ( A AC)   AA le ads  M P3   as  there  is  new   non - bac kw a r com patib le   aud i co de introd uced   in   [1 ] ,   [ 6] It  beco m es   popul ar d ue   to   ap plica ti on   i Appl iTu nes.  A AC   operates   MDC tra ns f or m   only   in  it m ai cod i ng  loop  an transi ent  detect ion   f un ct io to  dete ct   lon wind ow   of   20 48   points  or   serial   set   of   ei gh 25 point   windows  is  rea dy  for  the  MD CT  transfo rm Th us this  giv e   high  fr e quen c reso luti on  of   23Hz  an 2.7 m s   fo r   sig nal  sam pl ed  at   48  kHz.   gain  c ontr ol  proce dure  is   inco r porated  i the  S SR  pr of i le   of  A AC.  Pseud Qu a drat ur e   Mi rr or  Fil te (PQMF)  filt er  ba nk  is  use t s plit   the  sig nal  into   f our  su bba nds  wi th   sam e   band width.  T he   or i gin al   si gnal   sam pling   rates  re du ce d   t quarter by  disc ard i ng   one  or  m or su bba nd s A AC   util iz es  the  te m po ral - noise - s harpin te ch ni qu t e xp el   t he  pre - ech e f fect  cause by  transie nts.  Ba sed  on  su bject ive  ev al uations,  A AC  pro vid e great   aud i o for  c ha nn el   ba ndwidt at   bit rate  of  320kbps.     3.2.   Ogg  Vo r bis   Ogg  Vor bis  is a  fu ll  o pe s ource,  non - pro pri et ary,  patent  a nd  roya lt fr ee   com pr essio a ud i f orm at .   It  is  based   on  ve ct or   qu a ntiza ti on   a nd   tr ans form ation   with  overla pp i ng   windows,  i .e m od ifie disc rete  cosi ne   trans form   (MDCT).   Each  wi ndows  can  hav e   2048   or  512  s a m ples.  The  shorter  on is  use only   to  enco de  a   transient  sig nal s.  Af te tra nsf or m at ion   to  fr e qu e ncy  dom ain the  sig nal  is  analy zed  by  psy cho ac ousti m od e l   and ina ud i ble  par of the  sp ec trum  is rem ov ed.   The t he  fl oor  v ect or  is  g e ner at e f or eac h of t he  c ha nn e ls.     3.3.   Opus   Si m il ar  with  Ogg  Vor bis,  Opus  is  f ull  op e s ource ,   non - pro pri et ary,  pate nt  an ro ya lt fr ee   com pr essio a ud i f or m at It  is  sta nd a rd iz e by  the   I nter ne Eng i neer i ng  Task  F orce  ( I ETF)  as  R FC  6716  in   Septem ber   20 12.  It  is  desi gned  for  wi de   range  of  a ppli cat ion a nd  scal es  from   l ow   bitrat na r rowban d   sp eec at   kb it /s  to  ver high  qual it ste reo   m us ic   at   51 kb it /s.  Alm os si m il ar  with  oth er  a ud i co de r,   it   us es  li nea pre dicti on  an M DCT.  The   O pu f or m at   has  th ree  diff e re nt  m od e s,  i nclu ding  s peec h,   hybr id,  a nd  const raine en erg la pper  t ra ns f or m   (CELT ).   T he  ba sic   spe ech  m od is  usi ng   S IL al gorithm   dev el op ed  by   Sk ype  m ai nly  for  sp eec sig nal,  w hile  CELT  was  us e m ai nly  fo general  aud i signa ls.  The  hybri m od us es  SI L K for t he  s peec a nd  us es CE LT  for t he  f reque ncy r ang e  abo ve 8000 Hz .     3.4.   Free L os sle ss   Au di o Codi ng (FL AC)   Fr ee  L os sle ss   aud i c od i ng  ( FLA C)   is  on  of  the   m os popula l os sle ss  c odec  du e   it fast est   dec od i ng  aud i o.   FL AC  use li near   pr e dicti on   (L P)   operati on  w her e   fu tu re  values  of   the  di gital   si gn al   are  est im a te as  li near   f un ct i on   of   previ ou s   sam ples.  The  FLA e ncod er  first  div ide  the  input  au di sig nal  into  f ram es.  The n,   it   will   cond uct  an  inter channel  dec orr el at ion T he  pr edict or   is  util ized   to  fi nd   a optim u m   coef fi ci ents  to pre dict t he  s ign al . L ast ly , th pr e dictor  c oe ff ic ie nts a nd i ts resid ue were  p asse t e ntr op y c odin g.     3.5.   Tr ueAu di o (T TA)   Tru e A ud i is  fr ee,  op e s ource an real  tim lossl ess  aud i com pr ess or   f or  m ulti ch ann el   8,   16,   and  24  bits  au di data,  with  t he   abili ty   of   pas swor ba sed   da ta   protect ion.  It  was  desi gn e to  ha ve  r easo nab le   com pr essio le vels  wh il m ain ta inin high  op e rati on  sp ee ds T he  com pressi on   rati can  achieve  as  m uc as   30%  of   ori gin a l fil e size , whil e it  h as  real t im e encodin al gorithm .     3.6.   WavP ack (W v)   WavPack   is  a no t her   fr e an op e s ource   lossless  a ud i c om pr ession  al gorithm In  the  de fa ult   lossless  m od e,   W a vP ac act s   just  li ke  Wi nZip   c om pr ess or   f or   a udio  file   w it c om pr ession  rati be tween   30% to  70%  de pends o the  a ud i s ource.  T he hybri m ode p r ovides  a rel at ively  s m al l, h igh   qual it y l os sy fil that  can  be  use al by  it sel f,   an co rr ect ion   file   that  pr ov i des  f ull  los sle ss  resto rati on.  WavPack  e m plo ys   well   k no wn   al gorithm s,  su ch   as  li near   pre dicti on   with  le ast - m ean - sq ua red   (LMS)  a dap ta ti on,  Eli a an Go l om cod e for  e ntr op y c odin g.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Perf orma nce E valu ation of  M ulti chann el  Audio  C ompre ssion ( Teddy  Sury a Gun awan)   149   4.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   This  sect ion   will   discuss   the  au dio   data base  prepa rati on,  ex per im ental   set up i m ple m entat ion perform ance m et rics, as  well   as p e rfor m ance ev al uati on.     4.1.   Experim en ta Setu p , I m plem ent at i on   and A udio  Data ba se   hi gh   pe rform ance  syst e m   was  use for  proces sin g,   i.e.  m ulti cor syst e m   with  In te Core  i7  67 00   4.00  G Hz  ( c or es   wit threa ds),  32  GByt es   RAM,   256  GByt es  S SD   a nd  TBy te hard   dis k,   i ns ta ll ed  with  W in dows   10   operati ng  syst e m   and   M at la 2017b  w it Sign al   Pro cessi ng   T oo l box.  To  m ini m i ze  the  eff ect   of  oth er   app li cat ions  to  the  sim ulati on W i ndows  10  was  boote in  Safe  M ode,  i w hich  Ma tl a was   run ning  with  no  j ava   virtu al   m achine,  i.e Ma tl ab  nojv m Si m il ar  to  [ 11 ] ,   the  la te st  FFm peg   ve rsion  3.4.1   was  us e for  t he  im ple m enta ti on   of  th ree  lo ssy  an th ree  l os sle ss  a udio  c od e rs.  Ma tl ab  syst e m   cal dos()  wa s   us e to  call  FFm peg  ex ecuta bl e.   The  au dio   data base  was  ext ra ct ed  from   A m br E xp e rience   Albu m   (2 008)   wh ic ha DT 5. (44.1   kH z 16  bits)  a nd   FLA 7.1  ( 48   kHz,  16  bits)  f or m at The  ste reo   sig nals  wer e   dow nm ix ed  f ro m   the  5.1  au di so urce.   O ut  of   10  trac ks we  rand om l sel e ct ed  three   trac ks   f or  ou ex pe rim ents  as  sh own  in   Ta ble  2.   No t e   that, the  7.1  cha nn el s  h as  b i gger  f il e size   due to its  higher  s a m pling   fr e que ncy an ei gh t  c hannels i total .       Table  2.   A ud i o Data ba se fo r M ulti channel  Audio   Au d io   Tr ack   Leng th   File Size  ( in   MBy t es)   2   5 .1   7 .1   Au d io 1   0 1  A m b ra    Ho n o u an d  Glory   2   m in u tes an d  22  seco n d s   2 3 .8   7 1 .5   868   Au d io 2   0 3  A m b ra    P ris m   o f  L iv e   3   m in u tes an d  28  seco n d s   35   105   152   Au d io 3   06  Faszin atio n  Natur    Sev en  Seaso n s   3   m in u tes an d  3 seco n d s   3 0 .8   9 2 .5   134       4.2.   Perfo r ma nce  Measures   To  evalu at the  per f or m ance   of   au dio   co de rs,   enc odin ti m and   per ce nt age  data  redu ct ion   wer m easur ed   f or  e ach  c oder   an each  a udio   file F or  e ncodin tim (     acc ur ac y,  the  Ma tl ab   pro gr am   will   lo op  100  ti m es  (         a nd  the  a ve rag e   value   is  ta ke as  s how in   Eq.  ( 1).  T he  pe rcen ta ge  data  re du ct io is   m easur ed  as s how i E q. ( 2).                               (1)                                                          (2)     wh e re               is t he o rigin al   file  size i n byt es an              is t he  e nc od e d f il e size  in  byte s.   Fo l os sle ss  a udio  c om pr essio n,   s uch   as  FL AC,  Tr ue Audi o,   a nd   Wa vP ac k,   the re  is  no  loss  in  a ud i qu al it y.  But  for  lossy  c om pr e ssion,  s uch  as  AA C,   O gg  Vorb is,   an O pu s the re  will   be  loss  in   au dio  qual it y   wh ic can  be  m easur ed  s ubje ct ively   us ing   li ste nin te st  or  obj ect ively   usi ng   PE A [ 13] PEAQ  ha s   been   sta nd a rd iz e a IT U - R   BS. 1387 - ha tw m ai par ts whic is  t he  ps yc ho ac ousti m od el   a nd  the   co gn it iv e   m od el Up  unt il   now,   PE AQ  is  only   able  to   m easur the  obj ect iv diff e r ence  gr a de  ( O DG)  for  up  to   ste reo   sign al s.  I [14] the  authors  pro po se the  e xtensi on   of   PE AQ   f or  m ult ich an nel  au dio Howe ver,  it   has  no t   been  ad opte a ne sta nd a r ye un ti no w.  The   O DG  sc ore  ca ra nge  from   to  - 4,  in  wh ic r ep res ents  a   sign al   with  im per ce ptible  dis tortio an - r epr ese nts  sig nal  with  ve ry  annoyi ng  disto rtion F urt her m or e,  in   this  pa per   t he  adv a nce ver si on   of  PE AQ  wh ic ha tw per i ph e ral  ear   m od el an filt er  bank  base ear   m od el was  us ed  due  to  it ac cur acy N ote  that,  the  curre nt  PEA li m it ati on,  the  PEAQ   m easur em ent  will   be   cond ucted o nly o ste re o si gn al s and  denote as       as shown  in E q.   (3).                         (3)     wh e re is      is t he  PEAQ  f un ct io n,       is t he  origin al   W A V fil e, a nd        is t he  e ncoded - the n - dec oded   WAV  file .     4.3.   Ti me an d  Fre quenc S pectr um of  Mul tich an nel  Audi o S igna l   Figure  s how the  exam ple  of   ti m e   do m ain   an f reque nc sp ect ru m   of   7.1  au dio   sig na (A udio 1).   Fr om   this  fig ure,  it   can  be  s een  that  inte rc hannel  decorre la ti on   co uld   be   cond ucted  be tween  le ft  a nd  ri gh t   channel  ( fro nt,   back,  an si de ),   i.e.  m id  an side  si gn al s ,   wh il f ront  c enter  a nd   LFE   cou l be   enc od e separ at el y as  pract ic ed by m a ny m ulti chan ne l aud i c oders .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   10 , N o.   1 A pr il   2018   :   146     153   150     (a)   Fro nt Lef t c hannel     (b)  F ront Ri ght  ch a nn el     (c)   Fro nt Cente c hannel     (d)  L ow F requ ency cha nnel     (e)  Bac Le ft c hannel     (f) Back  Ri ght  channel     (g)  Si de  Le ft c hannel     (h)  Si de  Ri ght  channel     Figure  2. Sam ple o f  tim e d oma in and  fr e que ncy s pectru m  of  7.1 a ud i sig nal   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Perf orma nce E valu ation of  M ulti chann el  Audio  C ompre ssion ( Teddy  Sury a Gun awan)   151   4.4.   Experim en ts on  L os s y and  Lossless  Com pression   Table  an sh ows  the  da ta   red uctio ( %)  an ave rage  encodin ti m (seco nds)  for  lossy  a nd   lossless  com pressi on   of   ste re o,   5.1,  an 7.1   aud i sig nals  us in A AC,  O gg,  O pus,  FL AC,  Tr ue Audi o,   a nd   WavPack . A cr os s v ari ou s   cha nn el   c onfig urat ion ,   the  a ver a ge   da ta   re duct io f or  lossy  c om pr ession  is 9 1.20%,   92.31% an 92. 86%  for  A A C,  Ogg  V orbis and   Opus O pu has  the  hi gh e st  com pr ession  c om par ed   to  the  oth e al gorith m s.   Me anw hil e,  the  aver a ge   data  red uctio for  lossless   com pr ession  is  51 . 63%,  47 .23%,  48.93%  f or   F LAC,  Tr ue Audio,   a nd   WavPack,  re sp ect i vely It  has  be en  fou nd   that  FLA has  the   hig hes t   com pr essio c om par ed  t the  o the al gorith m s.   Fr om   Table  and   Ta ble  4,   a cro ss  var i ou channel  co nf i gurati ons,  the  a ver a ge  enc oding   ti m e   fo r   lossy  com pr es sion   is   8.1 s econds 5.69   seco nd s a nd  9.46  sec onds   for  AA C,   O gg  Vorb is a nd  O pus ,   resp ect ively Me anwhil e,  th aver a ge  e ncodin tim fo l os sle ss  c om pr ession  is  1.89   s econds 2.1 s econds ,   and  2 . 11  sec onds   f or  FL AC,  Tru e A ud i o,   a nd W a vP ac k,  r e sp ect ively F or  lossy  com p res sion  o ste reo   s ign al s,   ano t her  p e rform ance  co uld  be  m easur ed  w hi ch  is  the q ua li ty i.e.  PE AQ  O D G Ba se on  Ta ble  5,  O gg   Vor bis   has  t he hig hest quali ty  w it h big  m arg in c om par ed  to A AC a nd Op us .       Table  3.   Data  Re du ct io n (%)   for Vari ou s  E nc od e rs   Enco d er   Ch an n el   Au d io 1   Au d io 2   Au d io 3   Av erage   AAC   2   9 0 .57   9 0 .53   9 0 .8   9 0 .63   5 .1   9 0 .6   9 0 .6   9 0 .72   9 0 .64   7 .1   9 2 .29   9 2 .3   9 2 .41   9 2 .33   Og g  Vorb is   2   9 2 .28   9 2 .38   9 2 .75   9 2 .47   5 .1   9 2 .9   9 3 .23   9 4 .19   9 3 .44   7 .1   9 0 .78   9 0 .98   9 1 .33   9 1 .03   Op u s   2   9 2 .48   9 2 .8   9 3 .12   9 2 .80   5 .1   9 2 .51   9 3 .01   9 2 .37   9 2 .63   71   9 2 .8   9 3 .32   9 3 .36   9 3 .16   FLAC   2   4 9 .19   4 7 .69   6 0 .58   5 2 .49   5 .1   5 1 .29   5 2 .65   5 8 .49   5 4 .14   7 .1   4 6 .2   4 7 .28   5 1 .34   4 8 .27   Tr u eAu d io   2   5 0 .17   4 8 .44   6 1 .11   5 3 .24   5 .1   4 1 .93   4 3 .41   5 2 .58   4 5 .97   7 .1   3 9 .01   4 0 .58   4 7 .87   4 2 .49   W av Pack   2   4 6 .36   4 4 .81   5 6 .77   4 9 .31   5 .1   4 8 .74   5 0 .82   5 6 .15   5 1 .90   7 .1   4 3 .44   4 5 .18   4 8 .11   4 5 .58       Table  4.  E nc od ing   Tim e (s econ ds)  for Vari ous E nc od e rs   Enco d ers   Ch an n el   Au d io 1   Au d io 2   Au d io 3   Av erage   AAC   2   2 .9   4 .39   4 .39   3 .42   5 .1   8 .94   1 2 .62   1 2 .62   9 .82   7 .1   9 .91   1 4 .14   1 4 .14   1 1 .32   Og g  Vorb is   2   1 .88   2 .64   2 .64   2 .29   5 .1   5 .33   7 .56   7 .56   6 .39   7 .1   6 .81   9 .85   9 .85   8 .40   Op u s   2   1 .29   1 .88   1 .88   1 .76   5 .1   3 .52   5 .05   5 .05   4 .68   71   4 .21   6 .29   6 .29   2 1 .95   FLAC   2   0 .36   0 .48   0 .48   0 .83   5 .1   0 .75   1 .11   1 .11   2 .02   7 .1   1 .11   1 .55   1 .55   2 .83   Tr u eAu d io   2   0 .42   0 .57   0 .57   0 .89   5 .1   1 .11   1 .55   1 .55   2 .33   7 .1   1 .55   2 .21   2 .21   3 .27   W av Pack   2   0 .4   0 .54   0 .54   0 .87   5 .1   0 .99   1 .44   1 .44   2 .24   7 .1   1 .55   2 .11   2 .11   3 .22       Table  5.   O bj ec ti ve  Q ualit y for Vario us Enc oders  on St ere o Si gn al s   Enco d er   Ob jectiv e Dif f erence Gr ad e ( O DG)   Au d io 1   Au d io 2   Au d io 3   Av erage   AAC   - 3 .38   - 3 .49   - 3 .38   - 3 .42   Og g  Vorb is   - 0 .66   - 0 .76   - 0 .63   - 0 .68   Op u s   - 3 .58   - 3 .58   - 3 .56   - 3 .57       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   10 , N o.   1 A pr il   2018   :   146     153   152   4.5.   New In teg r ate d Perf orm an c e Me tric   Ba sed  on  pr e vi ou s   discuss i on,   it   is  rat her  dif ficult   to   eval ua te   the  perform ance  of  eac e ncode as   it   needs  to   eval ua te   at   le ast   two  m e tric at   the sam t i m e,  i.e.  encodin ti m and  data savi ng,  a nd q ualit as  well   in  the  c ase  of  lossy  com pr es sion  f or  ste re sig nals.  It  is  well   know th at   there  al ways  will   be   tra de - off   betwee enc oding   tim (co m plexity an da ta   saving.  Th integrated  m easur em ent  m e tric   sh ould  be  ta king   care all  of m easur em ent m et ri cs.  We  propose the  foll owin g ne inte gr at e d per form ance   m et ric:                                                         (4)     wh e re        is  the  encodin ti m ( in  seco nds)       is  the  data  re du ct ion   or  sa ving   (in  %) an     is  the  qual it (ODG  val ue)  wh ic is  only   app li cable   f or  lossy  c om pr ession  (a nd  up  to  s te reo   si gn al s   at   the  m o m ent),   and      is  m easur em ent  co ns ta nt  (i seco nds) Th integrate m et ric  was  de riv ed  f ro m   the  fol lowing  reas on s.  The  perform ance  of  an  a udio  e n c od e is  pr opor t ion al   to  th da ta   reducti on,      and   i nv e rsely   pro portion al   t       and   O DG         . For t he  lossless c om pr ession,  t he      will  b e d e pe nds  on ly  on        and      , and      cou l be  set to a   ver sm al num ber   (r e pr ese nt ing   a e xact  r eplic an no  l os i in form ation).   F or  our  i m ple m entat ion le us  set           for  both  l os sle ss  a nd  los sy  com pr essio n,   a nd              for  los sle ss  com pr ess ion   (to  re pr ese nt  hi gh  qu al it y).   Fr om   Table  6,  now  we   can   e valuate  t he  perform ance  of  ea ch  e nc od e i on e   perform ance  m eas ur e,     pe c ha nn el   co nf i gurati on T he  best  pe rfor m ance  bet ween  cha nnel   an betwee lossless  a nd  lossy   com pr essio wer e   hi gh li ght ed  i bo l d.   A m on the   loss enc od e rs  for   ste re sig nals O gg  V orbis  has  t he   highest  pe rfo r m ance.  H owe ver,  O pus  has   the  hi ghest   pe rfor m ance  f or  5.1   an 7.1   cha nn el .   Am ong  t he   lossless  com pressi on,  FLA has  the  highes per f or m ance  for  al chan nel   con fi gurati on.   In   co nclusi on,  our   integrate m easur e   is   a ble  to  ca pture  t he  perform ance  of  eac enc oder   in   te rm of  e ncodin tim e,  d at savin g, an d q ua li ty .       Table  6.   Per for m ance Ev al uation o f Vario us  Enc od e rs usin g I ntegr at e Me tric       Enco d er   Files   Ch an n el   2   5 .1   7 .1   AAC   Au d io 1   9 .2   1 0 .1   9 .3   Au d io 2   5 .9   7 .2   6 .5   Au d io 3   6 .1   7 .2   6 .5     Averag e   7 .1   8 .2   7 .5   Og g  Vorb is   Au d io 1   7 4 .4   1 7 .4   1 3 .3   Au d io 2   4 6 .0   1 2 .3   9 .2   Au d io 3   5 5 .8   1 2 .5   9 .3     Averag e   5 8 .7   1 4 .1   1 0 .6   Op u s   Au d io 1   2 0 .0   2 6 .3   2 2 .0   Au d io 2   1 3 .8   1 8 .4   1 4 .8   Au d io 3   1 3 .9   1 8 .3   1 4 .8     Averag e   1 5 .9   2 1 .0   1 7 .2   FLAC   Au d io 1   1 3 6 6 .4   6 8 3 .9   4 1 6 .2   Au d io 2   9 9 3 .5   4 7 4 .3   3 0 5 .0   Au d io 3   1 2 6 2 .1   5 2 6 .9   3 3 1 .2     Averag e   1 2 0 7 .3   5 6 1 .7   3 5 0 .8   Tr u eAu d io   Au d io 1   1 1 9 4 .5   3 7 7 .7   2 5 1 .7   Au d io 2   8 4 9 .8   2 8 0 .1   1 8 3 .6   Au d io 3   1 0 7 2 .1   3 3 9 .2   2 1 6 .6     Averag e   1 0 3 8 .8   3 3 2 .3   2 1 7 .3   W av Pack   Au d io 1   1 1 5 9 .0   4 9 2 .3   2 8 0 .3   Au d io 2   8 2 9 .8   3 5 2 .9   2 1 4 .1   Au d io 3   1 0 5 1 .3   3 8 9 .9   2 2 8 .0     Averag e   1 0 1 3 .4   4 1 1 .7   2 4 0 .8       5.   CONCL US I O NS   A ND FUT UR WO RKS   This  pa pe has   pr ese nted  t he  perform ance  evaluati on  of  th ree  lossy  an t hr ee  l os sle ss  c om pr essio for  m ult ic hann el   aud io  sig nal s,  inclu ding  ste reo,  5.1  an 7. cha nn el s Th six  aud i co m pr ession  al go rithm ,   i.e.  A AC,  O gg  V orbis,  O pu s ,   FLA C T ru e A ud i o,   a nd  WavPack,   ha ve  bee c onfirm ed  to   be  a ble  to   pe r form   com pr essio up  to   7.1   cha nn el Ex per im ents  we re  c onduct ed  on  the  s am e   three   au dio  file but  wit di f fer e nt  channel  c onfi gurati ons.  T he   perf or m anc of  each  enc od e was  e valuated  base on  it enc odin ti m e   (av e rag e ove 10 ti m es),   data  sa ving,   an a ud i qual it y.  Further m or e,  we  pro po s ed  one  i ntegr at e perform ance  m easur e       to   e ase  the   e valua ti on .   Using   th new  m easure F LAC   was   fou nd  to   be   th bes Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Perf orma nce E valu ation of  M ulti chann el  Audio  C ompre ssion ( Teddy  Sury a Gun awan)   153   lossless  c om pr ession,  wh il Ogg  V orbis  a nd  Opus  we re  f ound  to   be   the   best  for  l os sy  com pr essio n.   Fu rt he r   researc ca be   cond ucted  i nc lud in the  use   of   dif fer e nt  aud i data base pa ram et ers  op tim iz at ion   for   each   encode r,  a nd th e u se  of  diff e re nt audio  cod e rs .       ACKN OWLE DGE MENT   The  aut hors  w ou l li ke  to  express  their  grat it ud to  the  Ma la ysi an  Min ist ry  of   High er  Ed ucati on   (MO HE),  w hich  has  pro vid e f unding  f or   the  researc th rou gh   the  F un dam ental   Re se arch   Gr a nt  Sc hem e,  FRGS 15 - 194 - 0435.       REFERE NCE S   [1]   M.  Bosi   and  R.   E.   Goldber g ,   Introduc ti on  to  d igi tal  audi coding  and  standa rd s,   Springer  Sci enc Business  Media ,   vol .   721 ,   2012.   [2]   F.  Rum se y ,   Spati al a ud io,   CRC   Press ,   2012.   [3]   F.  Schuh,   et  al . Eff ic i ent  m ult ic h annel  aud io   tra nsform   coding   with  low   de lay   and  c om pl e xity ,   in   Audi o   Engi ne ering  Soc ie t Conv ent ion ,   pp.   141 ,   2016 .   [4]   J.  Moffitt,  Ogg  Vorbis open,   f re e audi o se t your media free,   Linux  journal ,   v ol.   2001 ,   pp .   9 ,   2 001.   [5]   W .   Jac kson,  Audio  Con ce p ts,   Te rm inol og y ,   an Codec s,   in  A ndroid  Apps   for  Abs olut Begi nn ers:  Springer,   pp .   651 - 663 2014 .   [6]   M .   Bosi,  et  al. ISO /IE MP E G - adva nc ed  a udio  cod ing,   Jo urnal  of  the   Aud io  eng ine ering   society ,   vol .   45 ,   p p .   789 - 814,   1997 .   [7]   R.   Henne qu in,   e al. Codec  in depe nden loss y   audi compre ss ion  detec ti on,   i Ac ousti cs,   Sp e ec and  S ignal  Proce ss ing  ( ICASSP ) ,   2017  IE E Int ernati onal   Confe renc on ,   pp.   726 - 730 ,   20 17.   [8]   T.   Liebc hen ,   et   al. The   MP EG - Audio  Lossless  Coding  ( ALS standa rd - techn olog y   and  app l icati ons,   in  Proc.  119th  A ES  Conv ,   20 05 .   [9]   A.  Djuric,  T TA  Lossless a udio   c odec - Tr u e audi o   compress or  al g orit hm s,   2010 .   [10]   T.   S.   Gunawan,  et   al . Inve stigation  of  Lossless Audio  Com pre ssi on  using I E EE   1857. A dvance Audio  Coding ,   Indone sian J our nal  of   Elec tric al   Engi ne ering  and   Computer  Sc ie n c e ,   vol .   6 ,   2017 .   [11]   T .   S.  Gunawan,   et   al. Inve stigation  of  Vari ous  Algorit hm on  Multi cha nn el   A udio  Com pre ss ion,   in  Proc .   of  the  4th  IEE Int ernati onal  Confe ren ce   on  Smar Instrum ent ati on,   Me asur eme nt  and  Appl ic at ions  ( ICS IMA ) ,   Putraja y a ,   pp.   1 - 5 ,   2017 .   [12]   T.   Holm an ,   Surround sound:  up   and  running ,   C RC Pre ss ,   2014.   [13]   T.   S.  Gunawan,   Audio  compres sion  and  spee ch  enha nc ement  using  te m pora m asking  m odel s,   T hesis,   Univer sit of  New South  W al es,   S y dn e y ,   Au stral i a, 2007.   [14]   J.  Li ebetra u ,   et   a l. Standa rd ization  of  PEAQ - M C:  Ext ension  of  ITU - BS .   1387 - to  m ult ic hann el   audi o ,   in  A E S   40th  Int .   Con f, S pati al Audi o:   Se nse  the Sound  o f   Space ,   Tok y o,   Japa n,   2010.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.