KR100215668B1 - 잡음원 코드북을 이용한 잡음제거 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 음성인식 시스템의 잡음제거방법에 관한 것으로, 특히 자동차의 각 잡음원 단계별(차속 정도, 오디오 볼륨 정도, 에어컨의 작동정도, 엔진회전수의 정도, 창문의 오픈 정도) 잡음을 측정하여 측정된 잡음데이터가 저장된 데이터 베이스인 잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 참조하여 이에 상응하는 잡음데이터를 취해 입력신호(음성과 잡음이 섞여 있는 정상신호)에서 차감하여 잡음을 제거하여 줌으로써 매우 효과적으로 잡음을 제거할 수 있는 잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 이용한 잡음제거 방법이다.

Description

잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 이용한 잡음제거 방법
본 발명은 차량용 음성인식 시스템의 잡음제거 방법에 관한 것으로, 특히 자동차 속도별 잡음, 각 잡음원의 단계별(오디오 볼륨 정도, 에어컨의 작동 정도, 엔진회전수의 정도, 창문의 오픈 정도) 잡음을 측정하여 측정된 잡음데이터가 저장된 데이터 베이스인 잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 참조하여 이에 상응하는 잡음데이터를 취해 입력신호에서 차감하여 잡음을 제거하는 잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 이용한 잡음제거 방법에 관한 것이다.
일반적인 음성인식 시스템은 도 2 에 도시한 바와 같이 음성신호를 입력받는 음성신호 입력부(21), 상기 음성신호 입력부(21)에서 입력된 아날로그신호를 샘플링하여 이산신호로 변환하는 A/D 변환부(22), 상기 A/D 변환부(22)에서 변환된 이산신호를 필터링하여 잡음을 제거하므로써 신호를 개선하고, 시간영역(Time Domain) 또는 주파수 영역(Frequency Domain)에서 신호의 특징을 추출하여 패턴을 구성하는 음성신호처리 및 특징추출부(23), 입력패턴과 메모리 되어 있는 패턴을 비교하여 입력신호를 인식하는 인식부(24), 인터페이스를 통하여 외부 기기를 제어하는 제어부(25)로 구성된다.
이러한 일반적인 음성인식 시스템의 잡음제거 방법에는 신호와 잡음이 섞여 있는 정상입력에 대한 필터출력과 평활, 또는 예측된 희망출력과의 평균 제곱 오차를 최소로 하는 규준으로 설계된 위너 필터(Wienner Filter)를 이용하는 방법, 신호와 잡음이 섞여 있는 정상입력에서 잡음의 주파수대를 차감하는 방식의 주파수 차감법(Frequency Substraction), 신호와 잡음이 섞여 있는 정상입력에서 해당 잡음을 소거하는 적정 잡음 소거법(ANC : Adaptive Noise Cancellation)등이 있으며, 이들은 모두 잡음을 예측하여 차감해 줌으로써 잡음을 제거한다.
도 3 에 도시한 바와 같이, 이산입력신호로 변환된 잡음이 섞여 있는 정상신호를 y(n), 음성신호를 s(n), 잡음을 d(n), 예측잡음을 d(n), 잡음이 제거된 음성신호를 y(n)이라 하면, 정상신호(y(n)는 y(n)=s(n)+d(n) 이고, 이 정상신호(y(n))에서 예측잡음 (d(n))을 차감하여, 잡음이 제거된 음성신호(y(n))는 y(n)=s(n)+d(n)-d(n)s(n)로 근사적으로 얻게 되는 것이다.
그러나, 차량의 잡음환경은 매우 다양(오디오, 에어컨, 엔진소음, 창문 오픈시 바람소리 등)하고 실내가 막혀 있어 매우 복잡한 양상을 띄므로 잡음 주파수를 예측하여 차감하는 방법은 잡음 제거에 그리 효과적이지 못한 단점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 차량용 음성인식 시스템에 있어서, 자동차의 속도별, 각 잡음원의 단계별(오디오 볼륨 정도, 에어컨의 작동 정도, 엔진회전수의 정도, 창문의 오픈 정도) 잡음을 측정하여 측정된 잡음데이터가 메모리된 데이터 베이스인 잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 참조하여 이에 상응하는 잡음데이터를 취해 입력신호에서 차감하여 잡음을 제거하여 줌으로써 매우 효과적으로 잡음을 제거할 수 있는 잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 이용한 잡음제거 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명의 블록도
도 2 는 일반적인 음성인식 시스템
도 3 은 종래의 잡음제거 방법 예시도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 음성수신부 12 : 차속센서
13 : 오디오 볼륨레벨 센서 14 : 에어컨단계 센서
15 : 창문오픈정도 측정센서 16 : 엔진회전수 센서
20 : 음성인식 시스템 21 : 음성신호 입력부
22 : A/D 변환부 23 : 음성신호처리 및 특징추출부
24 : 인식부 25 : 제어부
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 블록도로서, 음성과 잡음이 섞여 있는 신호인 정상신호를 음성수신부(11)를 통해 입력받는다.
상기 정상신호의 잡음, 즉 차량 실내의 잡음은 차속와 비례하여 커지고 고주파 성분이 많아지며, 각 잡음원들(오디오 볼륨, 에어컨 작동, 창문의 열림, 엔진회전수 등)은 단계별로 일정한 크기와 특성을 갖는다.
따라서 먼저, 차속을 소정의 단계로 구분하여 각 단계별로 잡음을 측정한다. 마찬가지로, 각 잡음원의 크기를 소정의 단계로 구분하여 각 단계별로 잡음을 측정한다.
예를들어, 차속을 소정의 단계로 구분하고, 차속센서(12)에 의해 차속을 측정하고 그 차속에서의 잡음을 측정하며, 한 단계에 속하는 다수개의 차속에 대한 다수개의 잡음값의 평균을 그 단계의 잡음값으로 설정한다. 이와 같이, 다른 잡음원에 의한 잡음값을 각각 산출한다. 즉, 오디오 볼륨레벨 센서(13)에 의해 오디오 볼륨을, 에어컨 단계 센서(14)에 의해 에어컨의 작동 정도를, 창문오픈정도 측정센서(15)에 의해 창문의 오픈 정도를, 엔진회전수 센서(16)에 의해 엔진회전수의 정도를 각 단계별로 측정하고 그 때의 잡음을 측정한다. 그 다음 차속의 각 단계와 각 단계에서 측정된 잡음데이터를, 각 잡음원의 단계와 각 단계에서 측정된 잡음데이터를 잡음원 코드북(Codebook)에 저장한다.
이와 같이, 상기 잡음원 코드북(Codebook)이 구성된 상태에서, 음성수신부(11)를 통해 음성과 잡음이 섞여 있는 신호인 정상신호가 입력되면, 차속센서(12)에 의해 측정된 차속의 정도를, 오디오 볼륨레벨 센서(13)에 의해 측정된 오디오 볼륨 정도를, 에어컨 단계 센서(14)에 의해 측정된 에어컨의 작동 정도를, 창문오픈정도 측정센서(15)에 의해 측정된 창문의 오픈 정도를, 엔진회전수 센서(16)에 의해 측정된 엔진회전수의 정도를 산출하여 각 잡음원의 단계를 선택하고, 선택된 각 잡음원의 단계에 따라 잡음원 코드북(Codebook)로부터 잡음데이터를 선택한다.
이에 따라, 음성수신부(11)에 의해 수신된 정상신호(음성과 잡음이 섞여 있는 신호)에서 잡음원 코드북(Codebook)로부터 선택된 잡음데이터를 차감하므로 정상신호에서 잡음을 제거하게 된다.
상기와 같은 구성 및 작용을 하는 본 발명에 의해 얻을 수 있는 효과는 각 잡음원 단계별(오디오 볼륨 정도, 에어컨의 작동 정도, 엔진회전수의 정도, 창문의 오픈 정도) 잡음을 측정하여 측정된 잡음데이터가 메모리된 데이터 베이스인 잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 참조하여 이에 상응하는 잡음데이터를 취해 입력신호에서 차감하여 잡음을 제거하는 것으로, 매우 효과적으로 잡음을 제거할 수 있는 유용한 것이다.

Claims (1)

  1. 음성인식 시스템의 잡음제거방법에 있어서, 각 잡음원 단계별(자동차의 속도 정도, 오디오 볼륨 정도, 에어컨의 작동 정도, 엔진회전수의 정도, 창문의 오픈 정도) 잡음을 측정하여 측정된 잡음데이터거 저장된 데이터 베이스인 잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 참조하여 이에 상응하는 잡음데이터를 취해 입력신호(음성과 잡음이 섞여 있는 정상신호)에서 차감하여 잡음을 제거함을 특징으로 하는 잡음원 코드북(Noise Source Codebook)을 이용한 잡음제거 방법.
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