KR0138148B1 - 음성신호 검출구간 설정회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음성인식장치에 있어서 주변음에 상관없이 안정된 음성신호를 검출하기 위하여 음성신호 검출구간을 설정하기 위한 음성신호 검출구간 설정회로에 관한 것이다. 이를 위하여 오디오신호처리과정에서 신호처리된 오디오신호를 발생하는 오디오신호 발생수단과 마이크를 구비한 음성인식장치의 기능제어를 위한 순수 음성신호를 검출할 수 있도록 음성신호 검출구간을 설정하기 위한 음성신호 검출구간 설정회로에 있어서 오디오신호 발생수단에서 출력되는 오디오신호를 적분하기 위한 적분수단과, 적분수단의 출력신호와 마이크를 통해 유입되는 신호를 비교하기 위한 비교기와, 마이크를 통해 유입되는 신호중 순수 음성신호만을 통과시키기 위한 아날로그 스위치와, 비교기의 출력신호에 의하여 마이크의 출력신호중 순수 음성신호 검출구간을 설정하여 아날로그 스위치의 작동을 제어하기 위한 마이콤을 포함하도록 구성된다. 따라서 주변음에 상관없이 항상 안정된 음성인식장치를 구동할 수 있는 효과가 있다.

Description

음성신호 검출구간 설정회로

제1도는 일반적인 음성인식장치를 나타낸 블럭도.

제2도는 종래의 음성신호 검출구간 설정회로가 적용된 음성인식장치도.

제3도는 본 발명에 따른 음성신호 검출구간 설정회로가 적용된 음성인식장치도.

제4도는 제3도에 도시된 적분수단의 상세회로도.

제5도는 제4도의 적분수단의 출력파형도.

제6도는 종래의 음성인식장치와 본 발명에 따른 음성인식장치에서 이루어지는 음성구간 검출예.

제7도는 제3도에 도시된 마이크의 출력과 증폭수단의 출력에 따른 비교기의 판정도.

제8도는 무음구간 형성도 및 검출 파형도.

제9도는 무음구간 검출방법을 나타낸 흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:마이크10:비교기

20:마이콤30:아날로그 스위치

40:음성신호 검출회로50:음성분석회로

60:음성인식회로70:오디오신호 발생기

80:증폭수단90:출력기기

100:적분수단110:적분기

120:증폭기VR1:가변저항기

A1:제1증폭기A2:제2증폭기

R1∼R4:저항C1∼C2:콘덴서

본 발명은 음성인식장치에 있어서 음성신호 검출구간 설정회로에 관한 것으로, 특히 마이크로 인가되는 신호에서 순수한 음성신호만을 검출하기 위하여 순수한 음성신호가 존재하는 구간을 설정하기 위한 음성신호 검출구간 설정회로에 관한 것이다.

여기서 음성인식장치는 인가되는 음성신호에 의하여 기능이 제어되는 장치로서, 일반적으로 제1도와 같은 구성에 의하여 기능제어를 위한 음성신호를 검출하게 된다. 즉, 마이크(1)를 통해 장치의 기능제어용 음성신호가 인가되면 음성신호 검출회로(40)는 기능 제어용 음성신호를 검출하여 출력하고, 음성분석회로(50)는 음성신호 검출회로(40)에서 검출된 음성신호의 패턴을 분석하여 출력하고, 음성인식회로(60)는 음성분석회로(50)에서 분석된 음성신호에 대한 인식작동을 수행하여 마이콤(도시되지 않음)으로 현재 인가된 음성신호에 해당하는 기능을 제어하도록 데이터를 출력한다. 그러나 마이크(1)로 입력되는 신호에는 상기 장치의 기능제어용 음성신호와 주변음이 포함되어 있어서 정확한 음성을 인식할 수 없게 된다.

이를 방지하기 위해 종래의 음성인식장치는 순수한 음성신호가 존재하는 구간의 검출에 있어서, 소정의 기준레벨을 설정한 후 기준레벨이상의 음성신호가 유입되면 음성구간의 시작으로 인식하고 기준레벨이하의 음성신호가 유입되면 음성구간의 끝이라고 인식하였다. 따라서 상기 장치의 기능제어용 음성신호와 동시에 주변음이 상기 기준레벨이상의 값을 가지고 마이크(1)를 통해 입력될 경우 상기 장치의 기능제어용 음성신호로 판단되므로 음성인식장치가 안정된 동작을 할 수 없다는 문제점이 발생하였다.

제2도를 통해 좀 더 상세히 설명하면, 제2도는 종래의 음성신호 검출구간 설정회로가 적용된 음성인식장치도로서, 마이크(1)를 통해 유입되는 신호는 비교기(10)의 일측 입력단으로 인가되어 비교기(10)의 기준신호의 값과 비교된다. 비교기(10)는 비반전입력단자(+)의 비교신호값이 반전입력단자(-)의 기준신호값보다 클 경우에는 '하이'논리상태를 출력하고 비반전입력단자(+)의 비교신호값이 반전입력단자(-)의 기준신호값보다 작을 경우에는 '로우'논리상태를 출력하는 논리에 의하여 비교결과값을 마이콤(20)으로 출력한다.

마이콤(20)은 비교기(10)의 출력이 '하이'논리상태일 때 음성인식장치의 기능을 제어하기 위한 음성신호가 인가된 것으로 판단하고 아날로그 스위치(30)를 제어한다.

아날로그 스위치(30)는 마이크(1)를 통해 유입되는 신호를 입력으로 하고 마이콤(20)으로부터 출력되는 신호를 제어신호로 하여 스위치 역할을 한다. 즉, 마이콤(20)으로부터 출력되는 제어신호가 '하이'논리상태이면 아날로그 스위치(30)가 턴 온 상태가 되어 마이크(1)를 통해 유입되는 입력신호를 그대로 출력하여 음성분석회로(50)로 출력하고 마이콤(20)으로부터 출력되는 제어신호가 '로우'논리상태이면 아날로그 스위치(30)가 개방상태가 되어 마이크(1)를 통해 유입되는 입력신호가 음성분석회로(50)로 넘어가지 못하고 차단된다.

상술한 바와 같이 종래의 음성인식장치에서 이루어지는 음성신호 검출구간은 마이크(1)를 통해 유입되는 신호에 대해 비교할 수 있는 기준신호값이 하나로 고정되어 있고 인가되는 신호의 성질에 상관없이 설정되므로 기준신호값 이상의 값으로 인가되는 노이즈(즉, 순수 음성신호외의 신호)는 차단할 수 없다는 문제점이 따른다. 즉, 순수 음성신호외의 신호가 인가되지 않은 경우에는 제6(A)도와 같이 (T1)만큼의 음성구간을 검출할 수 있으나 순수 음성신호와 동시에 순수 음성신호외의 신호가 인가됨으로 인하여 음성입력레벨이 상승하기 때문에 제6(B)도와 같이 (T2)만큼의 음성구간이 검출되므로 음성분석이 에러가 발생될 가능성이 높게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 음성신호 검출구간 설정시 기준신호의 레벨을 순수 음성신호외의 주변음에 의하여 조정하여 주변음의 변화에 상관없이 안정된 음성신호를 검출할 수 있도록 음성신호 검출구간을 설정하기 위한 음성신호 검출구간 설정회로를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 오디오신호 처리과정에서 신호처리된 오디오신호를 발생하는 오디오신호 발생수단과 마이크를 구비한 음성인식장치의 기능제어를 위한 순수음성신호를 검출할 수 있도록 음성신호 검출구간을 설정하기 위한 음성신호 검출구간 설정회로에 있어서, 상기 오디오신호 발생수단에서 출력되는 오디오신호를 적분하기 위한 적분수단과, 상기 적분수단의 출력신호와 상기 마이크를 통해 유입되는 신호를 비교하기 위한 비교기와, 상기 마이크를 통해 유입되는 신호중 상기 순수 음성신호만을 통과시키기 위한 아날로그 스위치와, 상기 비교기의 출력신호에 의하여 상기 마이크의 출력신호중 상기 순수 음성신호 검출구간을 설정하여 상기 아날로그 스위치의 작동을 제어하기 위한 마이콤을 포함함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제3도는 본 발명에 따른 음성신호 검출구간 설정회로가 적용된 음성인식장치도이다.

제3도에 도시된 장치도의 구성은, 상기 장치의 오디오신호처리과정을 통해 출력되는 오디오신호를 발생시키는 오디오신호 발생기(70)와, 상기 오디오신호 발생기(70)의 출력신호를 입력신호로 하는 증폭수단(80)과, 상기 증폭수단(80)의 출력신호를 외부로 출력하기 위한 출력기기(90)와, 상기 증폭수단(80)과 출력기기(90) 사이의 A접점에 접속되고 상기 증폭수단(80)의 출력신호를 입력신호로 하는 적분수단(100)과, 상기 적분수단(100)의 출력신호를 일측 입력단자인 B접점에 접속하고 마이크(1)를 통해 유입되고 전기적인 신호로 변환된 음성신호 및 주변음신호를 다른 일측단자에 접속한 비교기(10)와, 상기 비교기(10)의 출력신호를 입력신호로 하는 마이콤(20)과, 상기 마이크(1)를 통해 유입되고 전기적인 신호로 변환된 음성신호 및 주변음신호를 입력신호로 하고 상기 마이콤(20)에서 출력된 신호를 제어신호로 하는 아날로그 스위치(30)와, 상기 아날로그 스위치(30)의 출력신호를 입력신호로 하는 음석분석회로(50)로 구성된다.

제4도는 제3도에 도시된 적분수단(100)의 상세회로도이다.

제4도에 도시된 회로도의 구성은, 상기 제3도의 A접점을 통해 인가되는 신호에 실려있는 직류신호를 차단하기 위한 콘덴서(C1)와, 공급전원(VCC)과 접지 사이에 직렬로 연결되어 콘덴서(C1)을 통해 인가된 신호에 공급전원(VCC)전압을 분배하여 소정의 전압을 걸어주기 위한 가변저항기(VR1) 및 저항(R1)과, 상기 가변저항기(VR1)과 저항(R1) 사이의 접속점에 접속된 적분기(110)와, 상기 적분기(110)의 출력단자에 접속된 증폭기(120)로 구성된다. 그리고 상기 적분기(110)는 상기 가변저항기(VR1)와 저항(R1) 사이의 접속점에 접속된 저항(R2)과, 일측 입력단자는 상기 저항(R1)의 다른 일측단자에 접속되고 다른 일측입력단자는 접지단에 접속된 제1증폭기(A1)와, 상기 제1증폭기(A1)의 일측 입력단자와 출력단자 사이에 접속된 콘덴서(C2)로 구성되고, 상기 증폭기(120)는 일측 입력단자가 상기 적분기(110)의 출력단자에 접속된 제2증폭기(A2)와, 상기 제2증폭기(A2)의 다른 일측 입력단자와 출력단자 사이에 접속된 저항(R3)과, 상기 제2증폭기(A2)의 다른 일측 입력단자와 접지단사이에 접속된 저항(R4)로 구성된다.

제5도는 제4도에 도시된 적분수단(100)의 출력파형도를 나타낸 것으로, (d)는 상기 증폭기(80)의 출력신호가 없을때의 출력레벨이고, (e)는 상기 증폭기(80)의 출력신호가 있을 때 그 출력신호의 파형도이고, (f)는 상기 증폭기(80)의 출력신호를 적분한 파형도이다.

제6도는 종래의 음성인식장치와 본 발명에 따른 음성인식장치에서 이루어지는 음성신호 검출예로서 (A) 및 (B)도는 상술한 바와 같이 제2도와 같이 구성된 종래 회로를 통해 음성신호 검출구간이 설정된 것을 나타낸 것이고, (C)도는 본 발명에 따른 회로에서 설정되는 음성신호 검출구간을 나타낸 것이고, (A), (B) 및 (C)도에 나타나 있는 (g)는 음성신호 검출구간 설정 기준레벨이다.

제7도는 제3도에 도시된 마이크(1)의 출력과 증폭수단(100)의 출력에 따른 비교기(10)의 비교결과를 나타낸 파형도로서, (A)도는 마이크(1)에서 출력되는 신호의 레벨을 나타낸 파형도이고, (B)도는 오디오신호 발생기(70)로부터 출력되는 음이 없을 경우 상기 증폭수단(80)의 출력레벨을 나타낸 파형도이고, (C)도는 상기 비교기(10)의 출력레벨을 나타낸 파형도이다.

제8도는 무음구간 발생에 따른 제3도의 주요부분에 대한 출력파형도로서, (A)도는 무음구간이 포함된 마이크(1)의 출력파형도이고, (B)도는 (A)도와 같은 마이크(1)의 출력신호에 대한 비교기(10)의 출력파형도이고, (C)도는 (A)도에 대한 마이콤(20)의 출력파형도이고, (D)도는 (A)도에 대한 아날로그 스위치(30)의 출력파형도이고, (T4)는 제3도에 나타난 회로에 의하여 설정된 음성신호 검출구간이다.

제9도는 제8도와 같이 무음구간이 발생되었을 때, 마이콤(20)내에서 이를 체크하기 위한 프로그램을 나타낸 것으로서, 비교기(10)의 출력신호가 인가되는지를 체크하는 과정(제150단계)과, 비교기(10)의 출력레벨의 논리상태를 판단하는 과정(제160단계)과, 비교기(10)의 출력레벨이 '로우'논리상태이면 소정의 기준시간인 m초동안 논리상태를 체크하여 무음구간을 검출하는 과정(제170∼200단계)으로 구성된다.

그러면 제3도의 장치도의 작동을 제4, 5, 6, 7, 8도 및 제9도와 결부시켜 설명하기로 한다.

우선, 장치의 오디오신호처리과정에서 출력되는 오디오신호가 오디오신호 발생기(70)로부터 출력되면, 증폭수단(80)은 오디오신호 발생기(70)에서 발생한 신호를 소정의 증폭율로서 증폭시킨다. 출력기기(90)는 증폭수단(80)에서 증폭된 신호를 외부로 출력시켜 주는 것으로, 스피커등을 예로 들 수 있다.

이와 같은 과정을 통해 장치에서 오디오신호가 출력되는 상태에서 장치의 기능을 제어하기 위한 음성신호를 마이크(1)를 통해 인가시키고자 할 때 원하는 음성신호만 인가되는 것이 아니라 현재 출력기기(90)로부터 출력되는 오디오신호가 함께 인가될 가능성이 높다. 오디오신호외에도 다른 주변음이 함께 인가될 수 있으나 그 중에서도 장치에서 출력되는 오디오신호는 음성신호인가에 의한 기능제어시 많은 장애 요인이 된다.

따라서 본 발명은 주변음 중 특히 출력기기(90)로부터 출력되는 음에 의한 영향을 막고, 마이크(1)를 통해 인가되는 명령음성신호 중 무음구간이 발생된 경우에 대한 제어도 하기 위한 것이다.

적분수단(100)은 증폭수단(80)에서 출력되는 신호를 후술할 비교기(10)의 기준값으로 제공하기 위한 것으로, 제4도에서와 같이 적분기(110)와 증폭기(120)로 구성되어 작동한다. 적분기(110)는 증폭수단(80)에서 발생되는 신호를 입력으로 하여 소정의 적분값을 갖도록 적분한다. 증폭기(120)는 적분기(110)에서 적분된 신호를 입력으로 하여 소정의 증폭율을 가지고 증폭하여 B출력단을 통해 비교기(10)의 일측 입력단으로 출력시킨다. 적분기(110)의 일측 입력단자에 접속된 가변저항기(VR1)는 증폭수단(80)으로부터 출력신호가 없는 경우 제5도와 같은 기준레벨(d)을 갖도록 조정하기 위한 가변수단이다.

비교기(10)는 상기 적분수단(100)에서 출력되는 신호를 기준신호로 하여 마이크(1)를 통해 유입되는 음성신호 및/또는 주변음을 비교하여 현재 마이크(1)를 통해 인가되는 음성신호를 검출할 수 있는 구간에 대한 정보를 마이콤(20)으로 출력하기 위한 것으로 비교기(10)의 반전입력단자(-)에 적분수단(100)에서 출력되는 신호를 입력하고 비반전입력단자(+)에 마이크(1)로부터 유입되는 신호를 입력하는 경우, 적분수단(100)에서 출력되는 신호가 마이크(1)로부터 유입되는 신호보다 크다면 비교기(10)는 '로우'논리상태를 출력하고 적분수단(100)에서 출력되는 신호가 마이크(1)로부터 유입되는 신호보다 작다면 비교기(10)는 '하이'논리상태를 출력한다.

마이콤(20)은 비교기(10)의 출력신호에 의하여 음성신호 검출구간을 설정하고 그에 대한 제어신호를 아날로그 스위치(30)로 출력하는 것으로, 비교기(10)가 상술한 예와 같이 출력신호의 논리상태가 결정되어 인가되면, 비교기(10)의 출력신호가 '하이'논리상태일 경우 장치의 기능제어를 위한 음성신호가 인가되는 음성신호 검출구간의 시작으로 판단하고 '로우'논리상태일 경우 상술한 음성신호외의 신호가 존재하는 구간으로 판단한다. 특히 마이크(1)로부터 인가되는 음성신호가 연속발성중 쉼 등과 같은 동작에 의하여 제8(A)도와 같은 무음성구간의 발생으로 비교기(10)의 출력신호가 제8(B)도와 같이 '로우'논리상태로 바뀌게 되면, 마이콤(20)은 비교기(10)로부터 인가된 논리상태의 변화로 오동작할 가능성이 있다. 따라서 상술한 제9도와 같이 비교기(10)의 출력신호의 논리변화가 무음구간에 의한 것인지, 음성신호 검출구간의 종료에 의한 것인지를 판단한다.

즉, 제9도에 있어서, 우선 비교기(10)의 출력신호가 인가되는지를 체크한다(제150단계). 상기 제150단계에서 비교기(10)의 출력신호가 인가되면 비교기(10)의 출력신호가 '하이'논리상태인지를 판단한다(제160단계). 상기 제160단계에 있어서, 비교기(10)의 출력이 '하이'논리상태인 경우에는 음성신호 검출구간으로 판단하여 마이콤(20)은 무리없이 D출력단을 통해 '하이'논리상태를 출력한다(제200단계). 그러나 비교기(10)의 출력이 '로우'논리상태이면, '로우'논리상태가 유지되는 시간을 체크한다(제170단계). 체크시간은 소정의 기준시간과 비교하고(제180단계), 비교기(10)의 '로우'논리상태가 유지되는 시간이 상기 기준시간을 초과할 경우 음성신호 검출구간이 아니라고 판단하여 마이콤(20)은 D출력단을 통해 '로우'논리상태를 출력하고(제190단계), '로우'논리상태 유지기간이 상기 기준시간이내인 경우 무음성구간이라고 판단하여 마이콤(20)은 D출력단을 통해 제8(C)도와 같이 계속해서 '하이'논리상태를 출력한다(제200단계).

아날로그 스위치(30)는 마이콤(20)의 D출력단을 통해 출력되는 제어신호가 '하이'논리상태로 (b)입력단으로 인가될 경우 턴 온 상태로 되어 마이크(1)로부터 유입되는 음성신호를 그대로 음성분석회로(50)로 인가한다. 반면에 제어신호가 '로우'논리상태로 인가될 경우 아날로그 스위치(30)는 턴 오프 상태가 되어 마이크(1)로부터 유입되는 음성신호를 차단한다. 따라서 상기 비교기(10)의 비교결과에 따른 마이콤(20)의 제어신호에 의해 기능제어를 위해 인가되는 순수한 음성신호를 (c)출력단을 통해 제8(D)도와 같은 파형을 다음단의 음성분석회로(50)로 출력하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 음성신호에 의하여 기능이 제어되는 장치에 있어서 음성신호 검출구간 설정시 사용되는 비교기준값을 주변음에 따라 조절하여 음성신호 검출구간을 설정함으로써, 정확하게 순수한 음성신호만을 검출하여 음성인식장치의 동작이 안정되게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 음성인식장치에 있어, 순수음성신호의 검출구간을 설정하기 위한 음성신호 검출구간 설정회로에 있어서, 소정의 오디오 발생수단에서 스피커로 출력되는 오디오신호를 적분하여 기준신호를 생성하고, 상기 오디오신호가 존재하지 않을 경우 생성된 기준신호를 조정하기 위한 가변수단(VR1)을 포함하는 적분수단(100); 상기 적분수단에서 출력된 기준신호와 상기 마이크를 통해 입력되는 음성신호를 비교하기 위한 비교기(10); 상기 비교기(10)에서 출력된 신호에 의해 상기 마이크에서 출력된 신호 중 순수 음성신호 검출구간을 설정하고, 설정된 구간동안 소정의 제어신호를 제공하는 마이콤(20); 및 상기 마이콤(20)의 제어신호에 따라 제어되어, 상기 마이크로 입력된 음성신호 중 순수 음성신호만을 통과시키기 위한 아날라로그 스위치(30)를 포함함을 특징으로 하는 음성신호 검출구간 설정회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 마이콤(20)은 음성신호 검출구간의 시작을 판단한 후, 상기 비교기(10)의 출력신호의 논리상태가 변환되면 소정시간동안 유지되는지를 체크하여, 변환된 논리상태가 소정시간동안 유지되지 않으면 음성신호 검출구간내의 무음구간으로 판단함을 특징으로 하는 음성신호 검출구간 설정회로.