KR100494873B1 - 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신단말기 및 그를 활용한 음성신호 처리 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 범용 디에스피(DSP : Digital Signal Processor)칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기 및 그를 활용한 음성신호 처리 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 서로 독립적인 음성처리기술을 이동통신 단말기에 적용 및 구현함으로써 멀지않은 미래의 사용자로 하여금 자신의 음성을 다양한 성질의 음성으로 느낄 수 있고 더 나아가 자신의 음성을 보안할 수 있는 범용 디에스피(DSP)칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기 및 그를 활용한 음성신호 처리 방법를 제공하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 입력되는 음성신호에 대해 요청된 음성신호처리 방식에 따라 상기 음성신호의 변조, 인식, 변환 등을 선택적으로 수행하여 출력하는 음성신호처리수단; 상기 음성신호를 포함하는 데이터 신호, 제어 인터페이스 신호 및 어드레스 신호를 상기 음성신호처리수단과 교환하며 이동통신 송/수신 기능을 수행하기 위한 이동통신 처리수단; 및 상기 음성신호처리수단 및 상기 이동통신 처리수단에서 사용되는 데이터를 소정의 기간동안 저장하기 위한 저장수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 이동통신 단말기 등에 이용됨.

Description

범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기 및 그를 활용한 음성신호 처리 방법{Multi Voice Signal Processing Mobile Phone using general DSP Chip and Voice Signal Processing Method using the Phone}

본 발명은 범용 디에스피(DSP : Digital Signal Processor)칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기 및 그를 활용한 음성신호 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반 개인음성에 대한 보안이 요구되는 환경에서나 재미와 흥미를 요구하는 환경과 일반 언어 교정 및 외국어 교육을 위한 시스템등에서 활용 할 수 있는 음성처리솔루션을 일반 단말기에 적용한 범용 디에스피(DSP)칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기 및 그를 활용한 음성신호 처리 방법에 관한 것이다.

본 발명이 속하는 기술 분야는 크게 두 가지로 분류해서 설명할 수 있는데, 이는 일반 사용자의 음성신호를 다양한 변조 부호화와 속도, 높낮이 등의 음의 변조 방식을 이용하여 원래 음성과 다른 독특한 성질의 음성신호를 출력하는 범용 디에스피(DSP)의 디지털 기술과 이를 적절히 제어할 수 있는 무선통신상의 제어기술이 그 핵심이라고 말할 수 있다.

종래의 일반적인 음성처리 시스템에서는 특별한 제어가 없는 일방적인 유선상의 전송에 그치고 있으며, 최근에는 인터넷상으로까지 그 기술이 발전하기는 하였으나 완전한 무선상의 제어 및 전송기술에 대한 구현은 아직 알려지지 않았다.

도 1 은 종래의 음성처리 정보 시스템을 위한 유선상의 시스템 전송장치에 대한 구성예시도이다.

도 1 은 종래의 음성처리 정보 시스템을 위한 유선상의 시스템 전송장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 아직은 음성처리 정보 시스템의 기술들이 일반인들에게는 폭 넓게 다가가지 못하고 있으며, 간간이 시뮬레이션(simulation) 정도만이 가능하며 이마저도 제한적인 컨텐츠(content)로만 가능하도록 되어있다. 즉, 널리 알려진 일기예보 서비스라든가 교통정보서비스 등에 그 한계를 두고 있다. 이마저도 대부분 보유하고 있는 일부 정보 풀(pool)로 한정되어 있다. 이는 도면에 도시된 바와 같이 유선상에서 해당 음성처리 정보 시스템을 연결하여 처리하여야 한다는 비용적인 문제점 때문에 발생하기도 한다.

도 2 는 종래의 기술로 가능한 음성처리시스템을 적용한 무선상의 음성처리를 개략적으로 나타낸 일예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이 무선 단말기(2-2)가 무선탑, 기지국제어기(BSC : Base Station Controller)/이동전화 교환국(MSC : Mobile Switching Center) 및 무선 망을 거쳐 음성처리 서버(SERVER, 2-1)에 연결되어 음성처리를 수행한다.

도면에서 볼 수 있는 바와 같이 기존에는 이동통신 단말기, 즉 무선 단말기에서 음성처리시스템을 적용하기 위해서는 망을 통해 특정 서버에 접속하여야만 하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 서로 독립적인 음성처리기술을 이동통신 단말기에 적용 및 구현함으로써 멀지않은 미래의 사용자로 하여금 자신의 음성을 다양한 성질의 음성으로 느낄 수 있고 더 나아가 자신의 음성을 보안할 수 있는 범용 디에스피(DSP)칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기 및 그를 활용한 음성신호 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 이동통신 단말기에 있어서, 입력되는 음성신호에 대해 요청된 음성신호처리 방식에 따라 상기 음성신호의 변조, 인식, 변환 등을 선택적으로 수행하여 출력하는 음성신호처리수단; 상기 음성신호를 포함하는 데이터 신호, 제어 인터페이스 신호 및 어드레스 신호를 상기 음성신호처리수단과 교환하며 이동통신 송/수신 기능을 수행하기 위한 이동통신 처리수단; 및 상기 음성신호처리수단 및 상기 이동통신 처리수단에서 사용되는 데이터를 소정의 기간동안 저장하기 위한 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기에 적용되는 음성데이터 부호화 방법에 있어서, 상기 이동통신 단말기가 음성 신호를 입력받는 제 1 단계; 상기 음성 신호에 대한 처리방식을 사용자로부터 선택받는 제 2 단계; 상기 사용자로부터 요청된 음성신호 처리방식에 대해 확인하여 범용의 디에스피(DSP)칩으로 구성된 음성신호처리부에 이를 통지하는 제 3 단계; 및 상기 음성신호처리부에서 상기 음성신호 처리방식에 따라 상기 음성신호를 처리하여 변형된 신호를 산출하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 기존의 단말기와 시스템 기술에 음성변조 및 합성 등 음성처리에 대한 부호화/복호화 기술을 추가함으로써, 현재의 무선 망이나 가까운 미래에 서비스될 아이엠티2000(IMT2000) 동기식 및 비동기식 광대역 통신망을 이용한 무선상 음성처리 및 제어의 수행을 기본 특징으로 하며, 기본적인 기능으로는 음성 인식, 음성 변조기능과 음성의 합성기능 등이 해당된다.

본 발명에서의 음성변조 기능으로는 사용자의 음성을 사용자와 다른 독특하고 다양한 성질의 음성으로 부호화하고 이렇게 부호화된 음성을 합성모듈에서 합성하여 단말기 모뎀부로 전달하게 된다. 이러한 일련의 과정들을 디에스피(DSP)와 같은 음성처리장치와 단말기 그리고 무선상의 통신방식을 이용함으로써 저비용으로 간결하게 구현할 수 있으며 여기에 적용되는 고도의 기술로 인해 파생되는 부가가치를 적절히 적용하거나 응용함으로써 본 발명에 대한 단발적인 가치는 물론 추가적으로 야기되는 가치를 갖고자 하는데 본 발명의 본질이 있다.

상술한 바와 같이 발명의 구성에는 크게 기존의 단말기 시스템에 대한 음성처리모듈에 대한 인터페이스 기술부분과 음성 신호처리 기술로 구성되며 이에 대한 내용들을 그림을 참고 하면서 자세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명의 방법을 설명하기 위하여 사용된 용어부터 정의한다.

문자 음성 변환(TTS : Text to Speech) : 택스트(Text)를 사람 목소리가 아닌 기계합성을 통하여 음성으로 변환시키는 기술을 말한다. 즉, 문자 정보 또는 기호를 인간의 음성으로 변환하여 들려주는 기술이다. 이는 모든 음소에 대한 발음 데이터베이스를 구축하고 이를 연결시켜 연속된 음성을 생성하게 되는데, 이 때 음성의 크기, 길이, 높낮이 등을 조절해 자연스러운 음성을 합성해낸다.

음성인식(ASR : Automatic Speech Recognition) : 음성을 마이크를 통하여 입력을 받아 미리 저장된 자료와 비교하여 특정한 작업을 수행하는 기술을 말한다(발음에 따라 입 모양과 혀의 위치 변화로 특정한 주파수를 갖는 인간의 음성을 이용, 발성된 음성을 전기신호로 변환한 후 음성 신호의 여러가지 특성을 추출해 사람의 발음을 인식하는 기술이다).

브이씨(VC : Voice Coloring) : 음성변조를 말한다. 음성변조는 임의의 포맷으로 구성된 음성 신호에 다양한 변조 효과를 적용하여 다시 임의의 포맷으로 새로운 음성 신호를 생성해주는 것이다. 여러 음향학적 요소를 포함하는 스펙트럼 포락의 변환과 개인성 요소에 가장 큰 영향을 미치는 운율 요소인 피치주기 값등의 변화에 의하여 음성을 변환시킨다.음성변조를 이용하여 목소리 변조, 사운드 이펙트, 음속조절, 음높이 조절 등이 가능하며, 음성에 배경음을 처리하는 기능까지 가능하다

기지국 제어기(BSC) : 기지국 장치(BTS : Base Transceiver System) 제어 및 기지국 호 처리 등의 역할을 한다.

이동 교환국(MSC) : 교환기능 등 타 MSC와 연동시키거나 타 망과 연결시켜주는 역할을 한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기에 대한 일실시예 구성도이다. 즉, 도 3 에서는 음성처리시스템을 탑재한 무선 단말기를 나타내고 있다.

도 3은 도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이 종래의 인터넷 서버 기반의 음성처리시스템과는 다르게 무선 단말기에 실시간 음성처리시스템을 탑재하여 사용자가 직접 사용자 인터페이스(UI : User Interface) 또는 엠엠아이(MMI : Man Machine Interface)를 통해 제어할 수 있는 시스템을 도면으로 나타내고 있다.

본 발명에 따른 이동통신 단말기는 도면에 도시된 바와 같이 단말기 시스템, 즉 단말기 처리모듈과 음성처리시스템 즉, 음성처리모듈로 크게 나눌 수 있으며, 좀 더 구체적으로 살펴보면 무선통신 처리를 담당하는 단말기 모뎀(31), 음성 입력 및 출력부(32)의 단말기 처리모듈과 음성신호 처리제어부(33), 음성인식/문자음성변환/음성변조 처리부(34) 및 음성합성/압축 처리부(35)를 가지는 음성처리모듈을 가진다. 또한, 단말기 처리모듈과 음성처리모듈은 공유메모리(36)를 공유한다.

좀 더 세부적으로 살펴보면 음성신호처리모듈은 일반적으로 DSP 모듈(33, 34, 35)을 장착했다. DSP칩은 처리속도 등의 퍼포먼스(performance)가 우수하며, 전류소모에도 유리한 이점이 있다. 특히, 음성 등의 신호처리에 적합하기 때문에 일반적인 범용의 DSP칩을 이용하여도 무리가 없다.

데이터(Data)의 흐름으로 시스템의 구성 및 데이터(data)의 처리과정을 설명하자면, 먼저 일반 음성통신에 있어서 시디엠에이(CDMA : code division multiple access)의 경우에는 '퀄컴'사의 칩에서 제공하는 음성 코덱(CODEC : compression/decompression)을 사용하고, 지에스엠(GSM : Global System for Mobile Communications)의 경우에는 알피이-엘티피(RPE-LTP : Regular Pulse Excited - Long Term Prediction)방식의 CODEC을 사용하면 된다.

본 발명은, 이를 제외한 기타 다른 음성신호처리의 경우 즉, 음성인식. 음성변조. 음성합성 등의 경우에 실시간으로 이를 처리하는 부분을 독립적으로 모듈(34, 35)로 구성하고 있다. 이러한 각각의 기능에 대해선 본 발명에서는 언급하지는 않는다. 이미 여러 업체에서 나름대로의 성능을 가진 소프트웨어(Software)들이 제시되고 있다. 본 발명에 따른 이동통신 단말기는 이러한 부분을 선택 적용하되, DSP칩에 맞게 최적화(optimize)하고 통합(integration)하는 작업이 요구된다.

도 3 을 보면 점선을 경계로 일반 단말기 시스템(31, 32)과 음성신호 처리 모듈(33, 34, 35)로 분리된다. 사용자가 일반 통화 시 음성변조를 적용하고자 할 경우에는, 단말기에 음성변조기능을 사용자가 선택한다. 이때는 음성 데이터 경로(speech data path)가 음성처리모듈(33)로 천이된다. 물론 음성처리모듈에는 소프트웨어(software)적으로 음성변조, 음성인식, 음성합성, 음성압축 등의 모듈(34, 35)을 범용의 DSP 칩을 통해 구비하고 있다.

음성신호처리모듈에서 음성변조처리된 음성 데이터(speech data)는 최종 압축 처리되어 단말기 고주파(RF : Radio Frequency)의 전송(TX)단으로 보내져 송신된다.

물론, 음성처리모듈에 있어서 압축에 사용되는 CODEC은 BSC/BTS와 호환성을 고려하여, CDMA의 경우에 'QCELP(QualComm Code Excited Linear Predictive Coding) 13K' 또는 이브이알씨(EVRC : Enhanced Variable Rate Coder)를 사용하고, GSM의 경우는 RPE-LTP 및 지에스엠-에이엠알(GSM-AMR : GSM-Adaptive Multi Rate) 등을 사용하게 된다.

도 4 는 본 발명에 따른 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기를 활용한 음성신호 처리 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

도 4 에서는 본 발명에 따른 범용 DSP칩을 이용한 멀티 음성신호처리 이동통신 단말기에서의 음성신호 처리 방법에 대한 일실시예 흐름도를 나타내고 있다.

먼저, 이동통신 단말기가 음성 신호를 입력받는다(401).

이후, 입력받은 음성신호의 처리시스템을 사용자로부터 선택받는다(402). 즉, 미리 구성된 단말기의 MMI 또는 UI를 통해 사용자로부터 음성신호 처리시스템을 이용하고자 함을 선택받는다.

이어서, 음성처리모듈로 보내진 음성신호 데이터(Data)를 처리하기 위하여 처리기능을 사용자로부터 선택받는다(403). 이 역시 미리 구성된 단말기의 메뉴에서 선택하게 되어있다. 음성신호의 처리기능에는 음성인식(ASR), 문자 음성 변환(TTS), 음성변조(VC) 등이 있다.

그리고, 이동통신 단말기의 음성신호 처리제어부에서의 제어신호를 바탕으로 입력된 음성신호에 대해 해당하는 음성신호의 처리, 즉 음성인식(ASR), 문자 음성 변환(TTS), 음성변조(VC) 등을 수행한다.

기능에 맞게 신호처리 되어진 데이터(data)는 CDMA와 GSM에서의 시스템 호환성을 맞추기 위하여 해당하는 CODEC을 선택한다(404).

이후, 신호 처리된 음성 데이터를 부호화 즉, 음성합성과 음성압축을 수행하여(405, 406), 그 결과를 이동통신 단말기의 송신부로 전송한다(407).

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 음성처리솔루션을 일반 단말기에 적용함으로써 일반 개인음성에 대한 보안이 요구되는 환경에서나 재미와 흥미를 요구하는 환경 과 일반 언어 교정 및 외국어 교육을 위한 시스템등에서 활용 할 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명은, 언어 장애자를 위해서 티티에스(TTS) 합성 모듈을 단말기에 적용함으로써 일반 사용자는 물론 단말기 사용에 부담을 갖는 언어 장애자들까지 폭넓게 이용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 음성처리시스템에서 제공하는 음성처리 루프백(loopback)을 이용하여 본인의 언어감각을 판단할 수 있으며, 사용자의 외국어 교육에도 큰 기여를 할 수 있는 효과가 있다.

나아가 본 발명은, 소요비용 측면에서도 기존의 인터넷 이용으로 인한 불편함, 고비용의 이용료 및 신뢰도 등에 대한 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 사용자의 이용시 부담없이 단말기 조작만으로도 쉽게 사용할 수 있다는 것과 이동통신 단말기 내에 별도의 음성처리모듈을 장착하고 있기 때문에 향후 기술적인 소프트웨어(software) 기능 업그레이드(upgrade)시 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 음성처리기술 즉, 음성인식, 음성변조, 음성합성, 음성변환 등 여러 가지 음성통신기술을 단말기에 적용할 수 있어, 파생되는 기술 및 응용범위는 현재와 미래의 실생활과 밀접하게 적용시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 기존의 인터넷상의 한정된 음성처리시스템에 대한 서비스에 견주하여 간결하면서도 다양한 무선상 음성처리방법을 제시하고 있으며, 이는 기존의 이동통신 단말기의 무선통신기술을 적극적으로 활용함으로써 비용면으로 보나 적용면으로 보나 보다 효과적이다. 특히, 본 발명은, 구조적인 장애에 대한 부하를 크게 줄일 수 있고 더 나아가 음성처리모듈을 직접 단말기에 적용함으로써 일반 대중이 쉽게 사용할 수 있는 기반을 마련한다는 점에서 커다란 파급효과를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래의 음성처리 정보 시스템을 위한 유선상의 시스템 전송장치에 대한 구성예시도.

도 2 는 종래의 기술로 가능한 음성처리시스템을 적용한 무선상의 음성처리를 개략적으로 나타낸 일예시도.

도 3 은 본 발명에 따른 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기에 대한 일실시예 구성도.

도 4 는 본 발명에 따른 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기를 활용한 음성신호 처리 방법에 대한 일실시예 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

31 : 단말기 모뎀 32 : 음성 입력 및 출력부

33 : 음성신호 처리제어부

34 : 음성인식/문자음성변환/음성변조 처리부

35 : 음성합성/압축 처리부 36 : 공유메모리

Claims (5)

1. 이동통신 단말기에 있어서,

   입력되는 음성신호에 대해 요청된 음성신호처리 방식에 따라 상기 음성신호의 변조, 인식, 변환, 합성 등을 선택적으로 수행하여 출력하는 음성신호처리수단;

   상기 음성신호를 포함하는 데이터 신호, 제어 인터페이스 신호 및 어드레스 신호를 상기 음성신호처리수단과 교환하며 이동통신 송/수신 기능을 수행하기 위한 이동통신 처리수단; 및

   상기 음성신호처리수단 및 상기 이동통신 처리수단에서 사용되는 데이터를 소정의 기간동안 저장하기 위한 저장수단

   을 포함하는 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 음성신호처리수단은,

   범용의 디에스피(DSP : Digital Signal Processor)칩을 이용하여 사용자로부터 요청받은 문자 음성 변환(TTS : Text to Speech), 음성인식(ASR : Automatic Speech Recognition), 음성합성 및 음성변조(VC : Voice Coloring)를 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기.
3. 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기에 적용되는 음성데이터 부호화 방법에 있어서,

   상기 이동통신 단말기가 음성 신호를 입력받는 제 1 단계;

   상기 음성 신호에 대한 처리방식을 사용자로부터 선택받는 제 2 단계;

   상기 사용자로부터 요청된 음성신호 처리방식에 대해 확인하여 범용의 디에스피(DSP)칩으로 구성된 음성신호처리부에 이를 통지하는 제 3 단계; 및

   상기 음성신호처리부에서 상기 음성신호 처리방식에 따라 상기 음성신호를 처리하여 변형된 신호를 산출하는 제 4 단계

   를 포함하는 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기를 활용한 음성신호 처리 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 음성 처리된 신호에 대해 음성합성 및 음성압축을 수행하여 상기 이동통신 단말기의 송신부로 전달하는 제 5 단계

   를 더 포함하는 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기를 활용한 음성신호 처리 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 음성신호 처리방식은,

   실질적으로 상기 음성신호처리부에서 처리가 가능한 음성변조(VC), 음성인식(ASR) 및 문자 음성 변환(TTS) 등을 나타내는 것을 특징으로 하는 범용 디에스피칩을 이용한 멀티 음성신호처리의 이동통신 단말기를 활용한 음성신호 처리 방법.