KR100232873B1 - 음성인식처리용 메모리를 가지는 휴대용 전화기 - Google Patents

Abstract

핸드셋을 통해 입력되는 음성과 핸즈프리킷을 통해 입력되는 음성에 대한 음성 인식 처리시 효율적인 메모리 관리가 가능한 휴대용 전화기에 관한 것이다. 본 휴대용 전화기의 메모리는 임의의 입력 음성에 대한 특징을 저장하는 영역만 입력 소소, 즉 핸드셋과 핸즈프리킷에 따라 구분되고 나머지 영역은 공유 구조를 가짐을 특징으로 한다.

Description

음성인식처리용 메모리를 가지는 휴대용 전화기

본 발명은 휴대용 전화기에 있어서 음성 인식 처리에 관한 것으로, 특히 핸즈프리킷(hands-free kit) 음성용과 핸드셋 음성용 메모리 영역을 일부 공유할 수 있는 휴대용 전화기에 관한 것이다.

통상적으로 음성인식기능을 수행하기 위해서는 음성 자체를 입력하고, 그 입력된 음성신호로부터 주파수 특성과 같은 여러 가지 특징(feature)을 추출하는 신호처리를 수행한다. 이 경우 많은 양의 신호를 처리하여야 하므로 계산장치에 부하가 많이 주어진다. 그러므로 단말기에 사용하기는 부적합하다. 단말기에서 음성인식기능을 수행하기 위하여 사용하는 방법의 한 예로서, 핸즈프리킷(hands-free kit)에서 음성인식기능을 수행하는 것이 있다. 상기 핸즈프리킷에는 디지털신호처리기(Digital Signal Processor: 이하 DSP라 함.), 비휘발성 메모리[예: 플래쉬 메모리(flash memory), 이이피롬(EEPROM)]가 포함되어 있다. 상기 DSP는 음성신호를 압축시킨 신호 혹은 원래의 음성신호를 처리하여 인식한 결과를 핸드폰에 넘겨준다. 이렇게 되면 전화번호를 말하는 사용자의 음성이 핸즈프리킷에서 인식되고 그 인식된 내용을 전달받은 핸드셋에서 해당 전화번호를 다이얼하게 된다.

이와 같이 음성 인식이 이루어지도록 하기 위해서 핸드셋에는 두 개의 메모리 영역을 가진다. 하나는 핸드셋의 마이크를 통해 입력된 음성에 관한 처리를 위한 것이고, 다른 하나는 핸즈프리킷의 마이크를 통해 입력된 음성에 관한 처리를 위한 것이다. 도 1은 종래의 휴대용 전화기에 구비된 음성 인식을 위한 메모리의 구성을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 음성 입력 소스(source)에 따라 그 영역을 구분하고 있는 이유는 주변 환경의 차이에서 기인한다. 다시 말해서, 음성 입력을 핸드셋 혹은 핸즈프리킷중 어느 것을 통해 하는가에 따라 같은 사람이 같은 목소리로 하더라도 다르게 인식되어질 수 있기 때문이다. 그러므로 임의의 음성에 대한 특징(특성데이터 F_hs1, F_hs2, F_hf1, F_hf2)은 핸드셋과 핸즈프리킷을 구분하여 저장해야 하지만 재생음성데이터를 위한 영역(VP1, VP2)까지 그렇게 할 필요는 없음에도 불구하고 별개로 되어 있다. 재생음성데이터의 경우 사용자의 편의를 위해 입력 음성을 단지 스피커로 재생해주는데 그치는 것인 바, 굳이 구분할 필요가 없는 것이다.

본래 인식 절차중 음성 재생(voice playback)을 위해서는 큰 메모리 용량을 필요로 하는데, 도시한 바와 같이 동일한 용도로 별개의 메모리 영역을 가지는 것은 경제적인 측면뿐만 아니라 여러 가지로 비효율적이다. 예를 들어 전력 소모 측면을 보면, 용량이 큰 메모리를 관리하기 위해서는 그만큼 소비 전력이 증가할 것인 바 그에 비례하여 충전 횟수도 증가할 것이다. 이렇게 되면 휴대용 전화기 고유의 특성인 휴대성이 떨어지는 문제가 발생한다.

한편 디지털 휴대용 전화기는 고유의 구성요소로서 음성부호화기(vocoder)를 가지는 바, 이 음성부호화기에서 출력되는 패킷데이터로서 음성 인식을 하게 되면 간단한 연산만이 필요하여 굳이 상기한 바와 같이 핸즈프리킷에서 음성 인식을 하도록 할 필요가 없다. 다시 말해서, 전화기에 음성인식기만 추가하면 기존에 구비하고 있던 프로세서로도 충분히 그 제어가 가능하고 인식이 가능하다. 이렇게 하는 경우에도 핸즈프리킷의 마이크를 통해 입력되는 음성에 한 인식도 가능하므로 상기와 같은 점을 고려한 메모리 관리가 이루어져야 할 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 핸드셋을 통해 입력되는 음성과 핸즈프리킷을 통해 입력되는 음성에 대한 음성 인식 처리시 효율적인 메모리 관리가 가능한 휴대용 전화기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 휴대용 전화기의 메모리는 임의의 입력 음성에 대한 특징을 저장하는 영역만 입력 소소, 즉 핸드셋과 핸즈프리킷에 따라 구분되고 나머지 영역은 공유 구조를 가짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 휴대용 전화기에 구비된 음성 인식을 위한 메모리의 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 발명이 적용되는 음성인식기능을 갖는 디지털 휴대용 전화기의구성 예를 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리의 구성도

도 4는 음성 등록 처리시 도 2의 메모리를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도로

도 5는 도 4는 음성 인식 처리시 도 2의 메모리를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

음성인식기능을 수행하기 위해서는 음성 자체를 입력하고, 그 입력된 음성신호로부터 주파수 특성과 같은 여러 가지 특징(feature)을 추출하는 신호처리를 수행한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 음성인식기능을 갖는 디지털 휴대용 전화기의 구성 예를 나타낸 것으로, RF(radio frequency)부와 DTMF(dual tone multu frequency)부 등 본 발명의 요지와 직접적인 관련이 없는 부분에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다.

마이크 30을 통해 입력된 아날로그 형태의 음성신호는 아날로그/디지털(analog to digital: 이하 A/D라 함.)변환부 20을 거쳐 디지털 형태의 펄스코드변조(Pulse Code Modulation: 이하 PCM이라 함.)신호로 변환된다. 상기 PCM신호는 음성부호화기 45에 전달되고, 상기 음성부호화기(vocoder) 45는 상기 PCM신호를 압축하여 패킷(packet)데이터를 출력한다. 상기 음성부호화기 45로는 예를 들어 CDMA방식 디지털 휴대용 전화기인 경우 8K QCELP, GSM방식 디지털 휴대용 전화기인 경우 RPE-LTP방식의 것을 사용할 수 있다.

상기 음성부호화기 45에서 출력되는 패킷데이터는 디지털 휴대용 전화기의 전반적인 동작을 총괄적으로 제어하는 마이크로프로세서 50으로 전달된다. 제1메모리 60은 비휘발성메모리[예: 플래쉬 메모리(flash memory), 이이피롬(EEPROM)]로서, 디지털 휴대용 전화기의 전반적인 동작을 총괄적으로 제어하는 프로그램 및 초기 서비스 데이터를 저장한다. 제2메모리 80은 램(RAM)으로서, 디지털 휴대용 전화기의 동작에 따른 각종 데이터를 일시적으로 저장한다. 음성인식부 85는 임의의 음성에 대한 특성 데이터를 출력한다. 상기 특성데이터는 초당 20바이트(byte)로 이루어지며, 주파수 특성, 신호의 크기, 크기 변화의 함수 등이다. 상기 음성인식부 85는 하드웨어적 혹은 소프트웨어적으로 구현할 수 있다. 상기 음성인식부 85가 소프트웨어적으로 구현된 것이면, 도시된 바와 같이 별도로 부가되지 않고 디지털 휴대용 전화기가 이미 구비하고 있던 상기 제1메모리 60에 저장될 수도 있다. 상기 마이크로프로세서 50는 공지의 디지털 휴대용 전화기의 동작을 제어함과 아울러 다음과 같은 음성인식제어 동작을 한다. 우선, 음성부호화기 45에서 출력되는 패킷데이터를 상기 음성인식부 85로 전달한다. 또한 상기 음성인식부 85에서 출력되는 특성데이터 인덱스 및 그 차이값에 따른 인식의 결과로서 소정의 동작(예: 다이얼링)이 이루어지도록 제어한다. 또한 상기 마이크로프로세서 50는 사용자의 음성이 상기 음성부호화기 45에서 패킷데이터화한 후 제1메모리 60의 특정 영역에 저장되면 그 영역의 어드레스를 상기 음성부호화기 45로부터 전달받아 기억해둔다. 그리고 사용자에게 상기 음성의 인식 완료를 알릴 때 제1메모리 60의 상기 어드레스로부터 해당 패킷데이터를 읽어내어 사용한다. 이렇게 읽혀진 음성데이터를 이해 및 설명의 편의상, 이하 재생(playback)음성데이터라 한다. 상기 음성부호화기 45는 상기 재생데이터를 PCM신호로 변환하여 디지털/아날로그(digital to analog: 이하 D/A라 함.)변환부 75로 전달한다. 상기 D/A변환부 75로 입력된 PCM신호는 아날로그 형태로 변환된 다음, 스피커 80을 통해 증폭되어 가청음으로 출력된다. 상기와 같이 재생음성데이터를 사용하지 않고, 음성 인식 완료를 알리는 안내메시지를 별도로 만들어 저장해놓을 수도 있다. 핸즈프리킷 연결부 500은 공지의 핸즈프리킷과 단말기의 연결 및 그때 핸즈프리킷 마이크를 통해서 입력된 음성을 상기 A/D변환부 20을 통해 디지털화하여 음성부호화기 45로 전달하는 역할을 한다. 상기 핸즈프리킷 연결부 500은 마이크로프로세서 50의 특정 포트(port)와 함께 일종의 입력소스감지수단으로 동작하는데, 이는 음성이 핸드셋 혹은 핸즈프리킷중 어느 것으로부터 입력된 것인지 상기 마이크로프로세서 50이 감지할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도시한 바에 따르면, 상기 제1메모리 60은 핸드셋과 핸즈프리킷 입력 음성에 대응하는 특성데이터의 저장 영역은 각각 구분되게, 재생음성데이터나 전화번호 혹은 안내메시지 등을 저장하는 영역은 공유할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로, 일련의 인덱스데이터를 가지는 제1메모리영역, 상기 디지털 휴대용 전화기 핸드셋을 통해 입력되는 단위 음성의 특성데이터를 상기 인덱스영역의 특정 인덱스데이터에 대응시켜 등록하기 위한 제2메모리영역, 상기 핸드셋을 통해 입력되는 단위 음성과 동일한 단어로서, 상기 핸즈프리킷을 통해 입력되는 단위 음성의 특성데이터를 상기 특정 인덱스데이터에 대응시켜 등록하기 위한 제3메모리영역, 상기 핸드셋을 통해 입력되는 음성 혹은 상기 핸즈프리킷을 통해 입력되는 음성을 상기 특정 인덱스데이터에 대응시켜 재생음성데이터로서 등록하기 위한 제4메모리영역으로 이루어진다. 예를 들어 인덱스데이터 I1은 어떤 음성에 대한 특성데이터 F_hs1, F_hs2, F_hf1, F_hf2을 각각 저장하기 위한 어드레스들, 전화번호를 저장하기 위한 어드레스 그리고 재생음성데이터를 저장하기 위한 어드레스를 포함한다. 본 실시 예에서는 상기와 같은 일련의 인덱스데이터를 저장하는 제1메모리영역을 가지지만, 각 경우의 어드레스를 직접 발생하는 수단을 별도로 가질 수도 있다.

또한 본 실시 예에서는 핸드셋(혹은 핸즈프리킷)을 통해 입력되는 음성의 특성데이터를 저장하는 메모리 영역을 두 개씩 가지는데, 이는 동일한 사람의 음성이라 하더라도 입력할 때마다 약간의 차이가 있기 때문에 이를 고려한 것이다. 다시 말해서, 동일한 음성을 한번 이상 입력하고 각 경우에 대한 특성데이터를 저장해두기 위한 것이다.

도 4는 음성 등록 처리시 도 2의 메모리를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 사용자가 핸드셋 혹은 핸즈프리킷의 마이크를 통해 어떤 단어(예: 이름)를 말한다고 가정할 때, 그 음성에 대한 인식 처리는 음성인식기가 핸즈프리킷에 있을 경우 그곳에서 이루어지고 도 2와 같이 핸드셋이 음성인식부 85를 가지는 경우 상기 음성인식부 85에서 이루어지게 된다. 각 경우의 음성 인식 처리를 수행한 결과는 핸드셋의 마이크로프로세서 50에 전달된다. 이에 상기 마이크로프로세서 50는 100단계에서 이를 감지하고, 110단계에서 상기 입력 음성의 소스를 검사한다. 다시 말해서, 핸즈프리킷이 핸드셋과 접속되어 있는지 여부를 검사하면 된다. 상기 검사결과 접속되어 있지 않으면 핸드셋을 통한 음성으로 간주하고 120단계로 진행하여 음성인식부 85로 하여금 제1메모리 60의 핸드셋 메모리 어드레스에 그 특성데이터를 저장하도록 제어한다. 반면에 접속되어 있으면 130단계로 진행하여 상기 음성인식부 85로 하여금 제1메모리 60의 핸즈프리킷 메모리 어드레스에 그 특성데이터를 저장하도록 제어한다. 상기 120단계 혹은 130단계 수행후 공히 140단계로 진행하여 상기 음성인식부 85로 하여금 상기 제1메모리 60의 공유 메모리 어드레스중 재생음성 메모리 어드레스에 상기 입력 음성을 재생음성데이터로서 저장하도록 제어한다.

도 5는 음성 인식 처리시 도 2의 메모리를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도로서, 음성 다이알링의 경우에 해당한다.

사용자가 전화를 걸기 위해 이미 등록해놓은 어떤 이름을 핸드셋 혹은 핸즈프리킷의 마이크를 통해 말한다고 가정할 때, 그 음성에 대한 인식 처리는 음성인식기가 핸즈프리킷에 있을 경우 그곳에서 이루어지고 도 2와 같이 핸드셋이 음성인식부 85를 가지는 경우 상기 음성인식부 85에서 이루어지게 된다.

각 경우의 음성 인식 처리는 다음과 같이 이루어진다. 즉 먼저 입력 음성의 특성데이터를 검출하고, 이 검출된 특성데이터와 미리 등록된 음성에 대한 특성데이터를 비교한 결과 유사한 특성데이터가 있으면 그 특성데이터의 인덱스와 그 차이값을 핸드셋의 마이크로프로세서에 전달한다.

상기와 같은 비교를 위해서는 먼저 입력 음성의 소스를 알아야 한다. 도 2 및 도 5를 참조하면, 마이크로프로세서 50는 209단계에서 입력 음성의 특성 데이터 검출 완료를 감지하고, 210단계에서 현재 인식 처리할 음성이 핸즈프리킷 혹은 핸드셋중 어느 것의 마이크를 통한 것인지 검사한다. 이 검사결과 핸드셋으로부터의 것이면 220단계로 진행하여 음성인식부 85(혹은 핸즈프리킷의 DSP)로 하여금 제1메모리 60의 핸드셋 메모리 어드레스로부터 해당 특성데이터를 읽어 상기 입력 음성의 특성데이터와 비교할 수 있게 한다. 반면에 핸즈프리킷으로부터의 것이면 230단계로 진행하여 상기 제1메모리 60의 핸즈프리킷 메모리 어드레스로부터 해당 특성데이터를 읽어 상기 입력 음성의 특성데이터와 비교할 수 있게 한다. 상기 비교결과는 두 특성데이터의 차이값이 된다. 240단계에서 음성인식부 85로부터 특성데이터 인덱스와 차이값이 전달되면 상기 마이크로프로세서 50은 250단계에서 상기 인덱스에 의거 재생음성메모리어드레스를 찾고, 제1메모리 60으로부터 재생음성데이터를 읽어냄으로써 사용자가 스피커를 통해 재생된 음성을 들을 수 있게 한다.

또한 260단계에서 상기 인덱스에 의거 전화번호 어드레스를 찾고, 제1메모리 60으로부터 해당 전화번호를 읽어냄으로써 270단계에서 다이알링이 이루어지게 한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 디지털 휴대용 전화기와 핸즈프리킷이 음성 인식용 메모리를 공유하게 하여 메모리 사용의 효율화를 꾀함으로써 원가를 절감하고 전력 소모도 줄이는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 핸즈프리킷과 연결 가능하며, 상기 핸즈프리킷 내부에 혹은 자체적으로 구비한 음성인식수단을 통해 처리된 음성인식 결과를 저장하는 메모리를 가지는 휴대용 전화기에 있어서, 상기 메모리가,

   상기 휴대용 전화기를 통해 입력되는 임의의 음성에 대한 특성데이터를 등록하기 위한 제1메모리영역과,

   상기 휴대용 전화기를 통해 입력되는 음성과 동일한 음성이, 상기 핸즈프리킷을 통해 입력될 때 이 음성의 특성데이터를 등록하기 위한 제2메모리영역과,

   상기 휴대용 전화기를 통해 입력되는 음성 혹은 상기 핸즈프리킷을 통해 입력되는 음성중 하나를 두 입력에 대한 공동의 재생음성데이터로서 등록하기 위한 제3메모리영역으로 구성됨을 특징으로 하는 휴대용 전화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제3메모리영역은,

   전화번호를 저장하는 영역을 더 가짐을 특징으로 하는 휴대용 전화기.
3. 제1항 혹은 제2항중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 음성이 상기 휴대용 전화기 혹은 상기 핸즈프리킷중 어느 것으로부터 입력된 것인지 감지하기 위한 입력소스감지수단을 더 가짐을 특징으로 하는 휴대용 전화기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 입력소스감지수단의 감지 결과에 따라 상기 음성의 특성데이터를 등록 혹은 인식하기 위한 핸드셋메모리어드레스 혹은 핸즈프리킷메모리어드레스를 발생하는 제1어드레스발생수단과,

   휴대용전화기 입력 음성과 핸즈프리킷 입력 음성에 대한 재생음성데이터를 두 입력 음성중 어느 하나만 등록하여 공유하도록 하기 위한 재생음성메모리어드레스를 발생하는 제2어드레스발생수단을 더 가짐을 특징으로 하는 휴대용 전화기.
5. 핸즈프리킷과 연결 가능하며, 음성부호화기를 구비한 디지털 휴대용 전화기에 있어서,

   일련의 인덱스데이터를 가지는 제1메모리영역, 상기 디지털 휴대용 전화기 핸드셋을 통해 입력되는 단위 음성의 특성데이터를 상기 제1메모리영역의 특정 인덱스데이터의 핸드셋 메모리 어드레스에 대응시켜 등록하기 위한 제2메모리영역, 상기 핸드셋을 통해 입력되는 단위 음성과 동일한 음성이 상기 핸즈프리킷을 통해 입력되면 이 음성의 특성데이터를 상기 특정 인덱스데이터의 핸드셋 메모리 어드레스에 대응시켜 등록하기 위한 제3메모리영역, 상기 핸드셋을 통해 입력되는 음성 혹은 상기 핸즈프리킷을 통해 입력되는 음성중 하나를 상기 특정 인덱스데이터의 재생음성 메모리 어드레스에 대응시켜 공유의 재생음성데이터로서 등록하기 위한 제4메모리영역으로 이루어진 음성인식용 메모리와,

   임의의 음성이 핸드셋 혹은 핸즈프리킷중 어느 것으로부터 입력된 것인지 감지하기 위한 입력소스감지수단과,

   상기 음성부호화기에서 출력되는 패킷데이터를 처리하여 임의의 음성에 대한 특성데이터를 검출하며, 상기 입력소스감지수단의 감지 결과에 따라 상기 검출된 특성데이터와 미리 등록된 음성의 특성데이터를 비교하여 유사한 특성데이터를 찾으면 그 특성데이터가 저장된 영역에 대응하는 특성데이터 인덱스를 출력하는 음성인식부와,

   상기 음성인식부로부터 수신한 특성데이터 인덱스로부터 해당 입력 음성에 대한 재생음성 메모리 어드레스를 읽고, 상기 메모리로부터 해당 재생음성데이터를 읽어 출력하는 마이크로프로세서로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 휴대용 전화기.
6. 제5항에 있어서, 상기 제4메모리영역은,

   상기 특정 인덱스데이터에 대응시켜 전화번호를 저장하는 영역을 더 가짐을 특징으로 하는 디지털 휴대용 전화기.

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