KR102621021B1 - Method for training speech transformation model to generate emotion-neutral speech - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 실시예에 따라 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 음성 변환 모델을 학습시키는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 학습용 음성 데이터를 획득하는 단계; 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 학습용 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키는 단계를 포함하고, 상기 음성 변환 모델은, 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습될 수 있다. A method of training a speech conversion model performed by a computing device according to an embodiment of the present disclosure is disclosed. The method includes obtaining voice data for training; Converting the learning voice data into emotion-neutral voice data from which emotions have been removed, using a voice conversion model; and training the speech conversion model using a loss function associated with the converted emotion-neutral speech data, wherein the speech conversion model can be trained to generate an emotion-neutral speech.
Description
본 발명은 음성 변환 모델을 학습시키는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 감정이 포함되지 않은 감정 중립적인 음성을 생성하는 음성 변환 모델을 학습시키는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a method for learning a voice conversion model, and more specifically, to a technology for learning a voice conversion model that generates an emotion-neutral voice that does not contain emotions.
음성 인식 기술이 발달함에 따라 인간과 기계 사이의 보다 편리한 인터페이스로(interface)의 사용이 급격히 증가하고 있다. 최근에는 음성 인식 시스템의 실용화가 늘어나면서 실생활에 유용하게 사용될 수 있는 응용 제품들이 개발되고 있다. 현재 음성 인식 기술은 상당히 발전하여 수십만 단어의 어휘를 인식하고 실용화가 가능할 정도로 인식 성능도 향상되고 있다. As voice recognition technology develops, the use of more convenient interfaces between humans and machines is rapidly increasing. Recently, as the practical use of voice recognition systems has increased, application products that can be useful in real life are being developed. Currently, voice recognition technology has advanced considerably, recognizing hundreds of thousands of words in vocabulary, and recognition performance is also improving to the point where it can be put to practical use.
그러나 음성 인식 기술이 아직도 가지고 있는 문제점은 이러한 시스템의 성능이 주변 잡음 및 채널 특성 등의 환경 변화와 감정 상태와 같은 심리적 변화에 크게 좌우된다는 것이다.However, the problem that voice recognition technology still has is that the performance of these systems is greatly dependent on environmental changes such as surrounding noise and channel characteristics and psychological changes such as emotional states.
특히, 음성 인식(STT; Speech To Text)모델, 화자검증 모델, 화자분리 모델 및 음성 활성 탐지(VAD; Voice Activity Detection)모델 등과 같은 음성 처리 모델의 경우, 입력된 음성의 감정 상태에 따라 추론(inference) 능력이 크게 영향을 받으므로, 이러한 음성 처리 모델들을 학습시킬 때 감정을 고려하여 감정에 따라 모델을 새로 학습시키거나 생성하는 경우가 많다.In particular, in the case of speech processing models such as speech recognition (STT; Speech To Text) model, speaker verification model, speaker separation model, and Voice Activity Detection (VAD) model, inference ( Since the ability to inference is greatly affected, emotions are often taken into consideration when learning these speech processing models and new models are often learned or created according to emotions.
대한민국 등록특허 제10-2171559호(2020.10.23)는 음성 합성 모델의 학습용 데이터 생성 방법 및 음성 합성 모델의 학습 방법에 관하여 개시한다.Republic of Korea Patent No. 10-2171559 (2020.10.23) discloses a method of generating training data for a voice synthesis model and a method of learning a voice synthesis model.
본 개시는 감정에 영향을 많이 받은 여러 음성 처리 기법들의 성능을 향상시키기 위해, 감정-중립적인 음성을 생성하는 것을 목적으로 한다. 예를 들어, 본 개시는 "감정이 포함된 음성 데이터가 획득되는 경우, 감정이 포함되지 않은 감정 중립적인 음성 데이터로 변환하여 출력하는 모델"을 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present disclosure is to generate emotion-neutral speech in order to improve the performance of various speech processing techniques that are heavily influenced by emotions. For example, the purpose of the present disclosure is to provide “a model for converting and outputting voice data containing emotions into emotion-neutral voice data that does not contain emotions when voice data containing emotions is obtained.”
한편, 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.Meanwhile, the technical problem to be achieved by the present disclosure is not limited to the technical problems mentioned above, and may include various technical problems within the scope of what is apparent to those skilled in the art from the contents described below.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 음성 변환 모델을 학습시키는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 학습용 음성 데이터를 획득하는 단계; 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 학습용 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키는 단계를 포함하고, 상기 음성 변환 모델은, 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described problem, a method of learning a voice conversion model performed by a computing device is disclosed. The method includes obtaining voice data for training; Converting the learning voice data into emotion-neutral voice data from which emotions have been removed, using a voice conversion model; and training the speech conversion model using a loss function associated with the converted emotion-neutral speech data, wherein the speech conversion model can be trained to generate an emotion-neutral speech.
일 실시예에서, 상기 학습용 음성 데이터를 획득하는 단계는, 학습용 음성 데이터 세트(set)를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 학습용 음성 데이터 세트는, 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터; 및 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of acquiring the voice data for learning includes acquiring a voice data set for learning, wherein the voice data set for learning includes emotional voice data for learning including emotions; And it may include emotion-neutral voice data for learning that does not contain emotions.
일 실시예에서, 상기 학습용 음성 데이터 세트를 획득하는 단계는, 사용자 인터페이스를 통해 예시 문장과 감정 가이드 정보 출력하는 단계; 상기 사용자 인터페이스에 기초하여 상기 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 사용자 인터페이스에 기초하여 상기 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of acquiring the voice data set for learning includes outputting example sentences and emotion guide information through a user interface; Obtaining emotional voice data for learning including the emotion based on the user interface; and acquiring emotion-neutral voice data for learning that does not contain the emotion based on the user interface.
일 실시예에서, 상기 학습용 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계는, 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터에서 감정을 제거함으로써, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of converting the learning voice data into emotion-neutral voice data from which emotions are removed includes removing emotions from the learning emotion voice data containing the emotions using a voice conversion model, thereby removing the converted emotions. It may include generating neutral voice data.
일 실시예에서, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키는 단계는, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 상기 학습용 감정 중립 음성 데이터 간의 거리에 기초하여, 제 1 손실 함수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of training the speech conversion model using a loss function associated with the converted emotion-neutral speech data, based on a distance between the converted emotion-neutral speech data and the emotion-neutral speech data for training, It may include calculating a first loss function.
일 실시예에서, 상기 학습용 감정 음성 데이터는 제 1-1 음성 벡터에 대응되고, 상기 학습용 감정 음성 데이터에 기초하여 생성된 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터는 제 1-2 음성 벡터에 대응되고, 상기 학습용 감정 중립 음성 데이터는 제 2 음성 벡터에 대응되고, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 상기 학습용 감정 중립 음성 데이터 간의 거리는, 상기 제 1-2 음성 벡터와 상기 제 2 음성 벡터 사이의 거리에 기초하여 산출되고, 상기 제 1-1 음성 벡터, 상기 제 1-2 음성 벡터, 및 상기 제 2 음성 벡터는 음성의 길이를 차원(dimension)으로 갖는 벡터들에 대응될 수 있다. In one embodiment, the emotional voice data for training corresponds to a 1-1 voice vector, and the converted emotion-neutral voice data generated based on the emotional voice data for training corresponds to a 1-2 voice vector, The emotion-neutral voice data for learning corresponds to a second voice vector, and the distance between the converted emotion-neutral voice data and the emotion-neutral voice data for learning is based on the distance between the 1-2 voice vector and the second voice vector. Calculated, the 1-1st voice vector, the 1-2nd voice vector, and the second voice vector may correspond to vectors having the length of the voice as a dimension.
일 실시예에서, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키는 단계는, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 감정 변수 사이의 관계를 분석하는 것에 기초하여 제 2 손실 함수를 산출하는 단계; 및 상기 제 1 손실 함수 및 상기 제 2 손실 함수에 기초하여 최종 손실 함수를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of training the speech conversion model using a loss function associated with the converted emotion-neutral speech data includes analyzing a relationship between the converted emotion-neutral speech data and an emotion variable. 2 calculating a loss function; And it may further include calculating a final loss function based on the first loss function and the second loss function.
일 실시예에서, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 감정 변수 사이의 관계를 분석하는 것에 기초하여 제 2 손실 함수를 산출하는 단계는, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터에 대응되는 음성 벡터에 기초하여, 특징 벡터를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 특징 벡터와 상기 감정 변수 사이의 상관(correlation) 관계 분석에 기초하여 상기 제 2 손실 함수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, calculating a second loss function based on analyzing a relationship between the converted emotion-neutral speech data and an emotion variable comprises: based on a speech vector corresponding to the converted emotion-neutral speech data; extracting a feature vector; and calculating the second loss function based on analysis of a correlation relationship between the extracted feature vector and the emotional variable.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 감정 변화에 따른 음성 처리 성능의 변화를 방지하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은, 음성 데이터를 획득하는 단계; 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터를 음성 처리 모델에 입력하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described problem, a method for preventing changes in voice processing performance due to changes in emotions performed by a computing device is disclosed. The method includes obtaining voice data; Converting the voice data into emotion-neutral voice data from which emotions are removed using a voice conversion model; And it may include inputting the converted emotion-neutral voice data into a voice processing model.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 음성 데이터를 처리하기 위한 신경망 구조가 개시된다. 상기 신경망 구조는, 원본 음성 데이터에서 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터를 출력하기 위한 음성 변환 모델; 및 상기 음성 변환 모델로부터 상기 감정 중립 음성 데이터를 수신하고, 상기 원본 음성 데이터 대신에 상기 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터를 처리하기 위한 음성 처리 모델을 포함할 수 있다. A neural network structure for processing voice data is disclosed according to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described problem. The neural network structure includes a voice conversion model for outputting emotion-neutral voice data with emotions removed from the original voice data; and a voice processing model for receiving the emotion-neutral voice data from the voice conversion model and processing the emotion-neutral voice data from which the emotion has been removed instead of the original voice data.
일 실시예에서, 상기 음성 처리 모델은, 복수의 감정들과 연관된 음성 데이터들 대신에 감정 중립적인 음성 데이터들에 기초하여 학습된 모델에 대응될 수 있다. In one embodiment, the speech processing model may correspond to a model learned based on emotion-neutral speech data instead of speech data associated with a plurality of emotions.
일 실시예에서, 상기 음성 처리 모델은, 복수의 감정들에 대하여 학습된 복수의 감정 처리 모듈을 포함하는 아키텍처(architecture) 대신에, 복수의 감정들에 독립적인 아키텍처를 포함할 수 있다. In one embodiment, the speech processing model may include an architecture that is independent of a plurality of emotions, instead of an architecture that includes a plurality of emotion processing modules learned for a plurality of emotions.
일 실시예에서, 상기 음성 처리 모델은, 음성 인식(STT; Speech To Text) 모델, 화자 검증 모델, 화자 분리 모델, 또는 음성 활성 탐지(VAD; Voice Activity Detection) 모델 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the speech processing model may include at least one of a speech recognition (STT; Speech To Text) model, a speaker verification model, a speaker separation model, or a Voice Activity Detection (VAD) model. .
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금 음성 변환 모델을 학습시키기 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은: 학습용 음성 데이터를 획득하는 동작; 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 학습용 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 동작; 및 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키는 동작을 포함하고, 상기 음성 변환 모델은, 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described object, a computer program stored in a computer-readable storage medium is disclosed. When the computer program is executed on one or more processors, it causes the one or more processors to perform the following operations for training a speech conversion model, which operations include: acquiring speech data for training; Converting the learning voice data into emotion-neutral voice data from which emotions have been removed, using a voice conversion model; and an operation of training the speech conversion model using a loss function associated with the converted emotion-neutral speech data, wherein the speech conversion model can be trained to generate an emotion-neutral speech.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 개시된다. 상기 장치는, 적어도 하나의 프로세서; 및 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 학습용 음성 데이터를 획득하고; 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 학습용 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하고; 그리고 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키도록 구성되고, 상기 음성 변환 모델은, 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습될 수 있다. A computing device according to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described problem is disclosed. The device includes at least one processor; and a memory, wherein the at least one processor acquires voice data for training; Converting the learning voice data into emotion-neutral voice data from which emotions have been removed using a voice conversion model; And configured to learn the speech conversion model using a loss function associated with the converted emotion-neutral speech data, and the speech conversion model can be trained to generate an emotion-neutral speech.
본 개시는 감정에 영향을 많이 받은 여러 음성 처리 기법들의 성능을 향상시키기 위해, 감정-중립적인 음성을 생성하는 기술을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 개시는 "감정이 포함된 음성 데이터가 획득되는 경우, 감정이 포함되지 않은 감정 중립적인 음성 데이터로 변환하여 출력하는 모델"을 제공할 수 있다. The present disclosure can provide a technology for generating emotion-neutral speech in order to improve the performance of various speech processing techniques that are heavily influenced by emotion. For example, the present disclosure may provide “a model for converting and outputting voice data containing emotions into emotion-neutral voice data that does not contain emotions when voice data containing emotions is acquired.”
또한, 본 개시는, 감정이 포함된 음성의 처리와 관련하여, 기존 음성 처리 모델의 파이프라인의 변경 없이 기존 음성 처리 모델의 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 본 개시는, "입력되는 음성에서 감정이 제거된 음성을 생성하는 모델"을 일종의 전 처리 모델로서 기존의 음성 처리 모델의 앞 단에 부착하여 활용함으로써, 기존 음성 처리 모델의 파이프라인의 변경 없이 기존 음성 처리 모델의 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.In addition, the present disclosure can significantly improve the performance of an existing speech processing model without changing the pipeline of the existing speech processing model, with respect to processing of speech containing emotions. For example, the present disclosure utilizes a “model for generating a voice with emotions removed from the input voice” as a kind of pre-processing model by attaching it to the front end of the existing voice processing model, thereby creating a pipeline of the existing voice processing model. The performance of existing speech processing models can be significantly improved without changes.
또한, 본 개시는, 감정이 포함된 음성의 처리와 관련하여 요구되었던 리소스를 현저하게 절약할 수 있다. 예를 들어, 본 개시는, 다양한 음성 처리 모델들의 학습 단계에서 감정 처리를 위해 요구되던 리소스를 절감할 수 있으며, 대표적으로, 음성 처리를 위해 감정별로 별도의 모델들을 학습시켜야 했던 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 본 개시는, 전 처리 과정을 통해 입력되는 음성의 감정이 제거된 음성을 생성하므로, 감정 중립적인 음성에 대해서만 음성 처리 모델을 학습시키면 되고, 감정별로 별도의 학습 과정을 거치거나 감정별로 서로 상이한 구조의 모델들을 구비할 필요가 없다. Additionally, the present disclosure can significantly save resources that would otherwise be required in connection with the processing of speech containing emotion. For example, the present disclosure can save resources required for emotion processing in the learning stage of various speech processing models, and typically solves the problem of having to learn separate models for each emotion for speech processing. . For example, the present disclosure generates a voice with the emotions of the input voice removed through a pre-processing process, so it is necessary to train a voice processing model only for emotion-neutral voices, and a separate learning process for each emotion is required or the emotion is removed. There is no need to have models with very different structures.
또한, 본 개시는, 음성 처리 모델들의 학습 데이터의 획득을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따르면, (전 처리 과정을 통해 감정이 제거되어서) 음성 처리 모델의 학습에는 감정 중립적인 음성만이 활용되어도 충분한데, 이러한 감정 중립적인 음성은 가장 학습 데이터가 풍부한 음성이므로, 음성 처리 모델들의 학습 데이터를 획득하는 과정이 매우 용이하게 될 수 있다. Additionally, the present disclosure can facilitate the acquisition of training data for speech processing models. For example, according to the present disclosure, it is sufficient to use only emotion-neutral voices (since emotions are removed through pre-processing) to train a speech processing model, since these emotion-neutral voices are the voices with the most learning data. , the process of acquiring training data for speech processing models can be made very easy.
한편, 본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.Meanwhile, the effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and various effects may be included within the range apparent to those skilled in the art from the contents described below.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 음성 변환 모델을 학습시키는 복수의 모듈들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 음성 데이터를 처리하기 위한 신경망 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 음성 변환 모델을 학습시키는 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 감정 변화에 따른 음성 처리 성능의 변화를 방지하기 위한 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.1 is a block diagram of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 2 is a schematic diagram showing a network function according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 3 is a diagram schematically showing a plurality of modules for training a voice conversion model according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 4 is a diagram schematically showing a neural network structure for processing voice data according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 5 is a schematic flowchart of a method for learning a speech conversion model according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 6 is a schematic flowchart of a method for preventing changes in voice processing performance due to changes in emotions, according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a brief, general schematic diagram of an example computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.Various embodiments are now described with reference to the drawings. In this specification, various descriptions are presented to provide an understanding of the disclosure. However, it is clear that these embodiments may be practiced without these specific descriptions.
본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.As used herein, the terms “component,” “module,” “system,” and the like refer to a computer-related entity, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or an implementation of software. For example, a component may be, but is not limited to, a process running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both an application running on a computing device and the computing device can be a component. One or more components may reside within a processor and/or thread of execution. A component may be localized within one computer. A component may be distributed between two or more computers. Additionally, these components can execute from various computer-readable media having various data structures stored thereon. Components can transmit signals, for example, with one or more data packets (e.g., data and/or signals from one component interacting with other components in a local system, a distributed system, to other systems and over a network such as the Internet). Depending on the data being transmitted, they may communicate through local and/or remote processes.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” and not an exclusive “or.” That is, unless otherwise specified or clear from context, “X utilizes A or B” is intended to mean one of the natural implicit substitutions. That is, either X uses A; X uses B; Or, if X uses both A and B, “X uses A or B” can apply to either of these cases. Additionally, the term “and/or” as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the related listed items.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, the terms “comprise” and/or “comprising” should be understood to mean that the corresponding feature and/or element is present. However, the terms “comprise” and/or “comprising” should be understood as not excluding the presence or addition of one or more other features, elements and/or groups thereof. Additionally, unless otherwise specified or the context is clear to indicate a singular form, the singular terms herein and in the claims should generally be construed to mean “one or more.”
그리고, "A 또는 B 중 적어도 하나"이라는 용어는, "A만을 포함하는 경우", "B 만을 포함하는 경우", "A와 B의 구성으로 조합된 경우"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. And, the term “at least one of A or B” should be interpreted to mean “a case containing only A,” “a case containing only B,” and “a case of combining A and B.”
당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.Those skilled in the art will additionally recognize that the various illustrative logical blocks, components, modules, circuits, means, logic, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented using electronic hardware, computer software, or a combination of both. It must be recognized that it can be implemented with To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented in hardware or software will depend on the specific application and design constraints imposed on the overall system. A skilled technician can implement the described functionality in a variety of ways for each specific application. However, such implementation decisions should not be construed as causing a departure from the scope of the present disclosure.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the presented embodiments is provided to enable anyone skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art. The general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the disclosure. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments presented herein. The present invention is to be interpreted in the broadest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
본 개시에서 네트워크 함수와 인공 신경망 및 뉴럴 네트워크(neural network)는 상호교환가능하게 사용될 수 있다. In this disclosure, network function, artificial neural network, and neural network may be used interchangeably.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(100)의 구성은 간략화 하여 나타낸 예시일 뿐이다. 본 개시의 일 실시예에서 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)의 컴퓨팅 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수 있고, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)를 구성할 수도 있다. The configuration of the
컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(130), 네트워크부(150)를 포함할 수 있다.The
프로세서(110)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(130)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 본 개시의 일실시예에 따라 프로세서(110)는 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은 CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.The processor 110 may be composed of one or more cores, and may include a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), and a tensor processing unit (TPU) of a computing device. unit) may include a processor for data analysis and deep learning. The processor 110 may read a computer program stored in the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(150)가 수신한 임의의 형태의 정보를 저장할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(130)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크부(150)는 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network), xDSL(x Digital Subscriber Line), RADSL(Rate Adaptive DSL), MDSL(Multi Rate DSL), VDSL(Very High Speed DSL), UADSL(Universal Asymmetric DSL), HDSL(High Bit Rate DSL) 및 근거리 통신망(LAN) 등과 같은 다양한 유선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.The network unit 150 according to an embodiment of the present disclosure includes Public Switched Telephone Network (PSTN), x Digital Subscriber Line (xDSL), Rate Adaptive DSL (RADSL), Multi Rate DSL (MDSL), and VDSL ( A variety of wired communication systems can be used, such as Very High Speed DSL), Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and Local Area Network (LAN).
또한, 본 명세서에서 제시되는 네트워크부(150)는 CDMA(Code Division Multi Access), TDMA(Time Division Multi Access), FDMA(Frequency Division Multi Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multi Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA) 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들을 사용할 수 있다. In addition, the network unit 150 presented in this specification includes Code Division Multi Access (CDMA), Time Division Multi Access (TDMA), Frequency Division Multi Access (FDMA), Orthogonal Frequency Division Multi Access (OFDMA), and SC-FDMA ( A variety of wireless communication systems can be used, such as Single Carrier-FDMA) and other systems.
본 개시에서 네트워크부(150)는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(LAN: Local Area Network), 개인 통신망(PAN: Personal Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web)일 수 있으며, 적외선(IrDA: Infrared Data Association) 또는 블루투스(Bluetooth)와 같이 단거리 통신에 이용되는 무선 전송 기술을 이용할 수도 있다.In the present disclosure, the network unit 150 may be configured regardless of communication mode, such as wired or wireless, and may include a local area network (LAN), a personal area network (PAN), or a wide area network (WAN). It can be composed of various communication networks such as Wide Area Network. Additionally, the network may be the well-known World Wide Web (WWW), or may use wireless transmission technology used for short-distance communication, such as Infrared Data Association (IrDA) or Bluetooth.
본 명세서에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 네트워크들뿐만 아니라, 다른 네트워크들에서도 사용될 수 있다.The techniques described herein can be used in the networks mentioned above, as well as other networks.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a network function according to an embodiment of the present disclosure.
본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 링크에 의해 상호 연결될 수 있다.Throughout this specification, computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network consists of at least one node. Nodes (or neurons) that make up neural networks may be interconnected by one or more links.
신경망 내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. Within a neural network, one or more nodes connected through a link may form a relative input node and output node relationship. The concepts of input node and output node are relative, and any node in an output node relationship with one node may be in an input node relationship with another node, and vice versa. As described above, input node to output node relationships can be created around links. One or more output nodes can be connected to one input node through a link, and vice versa.
하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드의 데이터는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호 연결하는 링크는 가중치(weight)를 가질 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다.In a relationship between an input node and an output node connected through one link, the value of the data of the output node may be determined based on the data input to the input node. Here, the link connecting the input node and the output node may have a weight. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. The output node value can be determined based on the weight.
상술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.As described above, in a neural network, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship within the neural network. The characteristics of the neural network can be determined according to the number of nodes and links within the neural network, the correlation between the nodes and links, and the value of the weight assigned to each link. For example, if the same number of nodes and links exist and two neural networks with different weight values of the links exist, the two neural networks may be recognized as different from each other.
신경망은 하나 이상의 노드들의 집합으로 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들의 부분 집합은 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 레이어를 구성할 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.A neural network may consist of a set of one or more nodes. A subset of nodes that make up a neural network can form a layer. Some of the nodes constituting the neural network may form one layer based on the distances from the first input node. For example, a set of nodes with a distance n from the initial input node may constitute n layers. The distance from the initial input node can be defined by the minimum number of links that must be passed to reach the node from the initial input node. However, this definition of a layer is arbitrary for explanation purposes, and the order of a layer within a neural network may be defined in a different way than described above. For example, a layer of nodes may be defined by distance from the final output node.
최초 입력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들을 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다. The initial input node may refer to one or more nodes in the neural network through which data is directly input without going through links in relationships with other nodes. Alternatively, in a neural network network, in the relationship between nodes based on links, it may mean nodes that do not have other input nodes connected by links. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in their relationship with other nodes among the nodes in the neural network. Additionally, hidden nodes may refer to nodes constituting a neural network other than the first input node and the last output node.
본 개시의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.The neural network according to an embodiment of the present disclosure is a neural network in which the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be less than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases as it progresses from the input layer to the hidden layer. there is. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can. A neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network that is a combination of the above-described neural networks.
딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 오토 인코더(auto encoder), GAN(Generative Adversarial Networks), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크, 적대적 생성 네트워크(GAN: Generative Adversarial Network) 등을 포함할 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. A deep neural network (DNN) may refer to a neural network that includes multiple hidden layers in addition to the input layer and output layer. Deep neural networks allow you to identify latent structures in data. In other words, it is possible to identify the potential structure of a photo, text, video, voice, or music (e.g., what object is in the photo, what the content and emotion of the text are, what the content and emotion of the voice are, etc.) . Deep neural networks include convolutional neural networks (CNN), recurrent neural networks (RNN), auto encoders, generative adversarial networks (GAN), and restricted Boltzmann machines (RBM). machine), deep belief network (DBN), Q network, U network, Siamese network, Generative Adversarial Network (GAN), etc. The description of the deep neural network described above is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에서 네트워크 함수는 오토 인코더(autoencoder)를 포함할 수도 있다. 오토 인코더는 입력 데이터와 유사한 출력 데이터를 출력하기 위한 인공 신경망의 일종일 수 있다. 오토 인코더는 적어도 하나의 히든 레이어를 포함할 수 있으며, 홀수 개의 히든 레이어가 입출력 레이어 사이에 배치될 수 있다. 각각의 레이어의 노드의 수는 입력 레이어의 노드의 수에서 병목 레이어(인코딩)라는 중간 레이어로 축소되었다가, 병목 레이어에서 출력 레이어(입력 레이어와 대칭)로 축소와 대칭되어 확장될 수도 있다. 오토 인코더는 비선형 차원 감소를 수행할 수 있다. 입력 레이어 및 출력 레이어의 수는 입력 데이터의 전처리 이후에 차원과 대응될 수 있다. 오토 인코더 구조에서 인코더에 포함된 히든 레이어의 노드의 수는 입력 레이어에서 멀어질수록 감소하는 구조를 가질 수 있다. 병목 레이어(인코더와 디코더 사이에 위치하는 가장 적은 노드를 가진 레이어)의 노드의 수는 너무 작은 경우 충분한 양의 정보가 전달되지 않을 수 있으므로, 특정 수 이상(예를 들어, 입력 레이어의 절반 이상 등)으로 유지될 수도 있다.In one embodiment of the present disclosure, the network function may include an autoencoder. An autoencoder may be a type of artificial neural network to output output data similar to input data. The autoencoder may include at least one hidden layer, and an odd number of hidden layers may be placed between input and output layers. The number of nodes in each layer may be reduced from the number of nodes in the input layer to an intermediate layer called the bottleneck layer (encoding), and then expanded symmetrically and reduced from the bottleneck layer to the output layer (symmetrical to the input layer). Autoencoders can perform nonlinear dimensionality reduction. The number of input layers and output layers can be corresponded to the dimension after preprocessing of the input data. In an auto-encoder structure, the number of nodes in the hidden layer included in the encoder may have a structure that decreases as the distance from the input layer increases. If the number of nodes in the bottleneck layer (the layer with the fewest nodes located between the encoder and decoder) is too small, not enough information may be conveyed, so if it is higher than a certain number (e.g., more than half of the input layers, etc.) ) may be maintained.
뉴럴 네트워크는 교사 학습(supervised learning), 자기 교사 학습(self-supervised learning), 비교사 학습(unsupervised learning), 반교사학습(semi supervised learning), 또는 강화학습(reinforcement learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 뉴럴 네트워크가 특정한 동작을 수행하기 위한 지식을 뉴럴 네트워크에 적용하는 과정일 수 있다. A neural network uses at least one of supervised learning, self-supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning. It can be learned. Learning of a neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network.
뉴럴 네트워크는 출력의 오류를 최소화하는 방향으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 교사 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 학습 데이터), 비교사 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 교사 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.Neural networks can be trained to minimize output errors. In neural network learning, learning data is repeatedly input into the neural network, the output of the neural network and the error of the target for the learning data are calculated, and the error of the neural network is transferred from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error. This is the process of updating the weight of each node in the neural network through backpropagation. In the case of teacher learning, learning data in which the correct answer is labeled in each learning data is used (i.e., labeled learning data), and in the case of non-teacher learning, the correct answer may not be labeled in each learning data. That is, for example, in the case of teacher learning regarding data classification, the learning data may be data in which each learning data is labeled with a category. Labeled training data is input to the neural network, and the error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data. As another example, in the case of non-teachable learning for data classification, the error can be calculated by comparing the input training data with the neural network output. The calculated error is backpropagated in the reverse direction (i.e., from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node in each layer of the neural network can be updated according to backpropagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to the learning rate. The neural network's calculation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stages of neural network training, a high learning rate can be used to increase efficiency by allowing the neural network to quickly achieve a certain level of performance, and in the later stages of training, a low learning rate can be used to increase accuracy.
뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이와 같이 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 뉴럴 네트워크가 노란색 이외의 고양이를 보고는 고양이임을 인식하지 못하는 현상이 과적합의 일종일 수 있다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 학습 데이터를 증가시키거나, 레귤라이제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 비활성화하는 드롭아웃(dropout), 배치 정규화 레이어(batch normalization layer)의 활용 등의 방법이 적용될 수 있다.In the learning of neural networks, the training data can generally be a subset of real data (i.e., the data to be processed using the learned neural network), and thus the error for the training data is reduced, but the error for the real data is reduced. There may be an incremental learning cycle. Overfitting is a phenomenon in which errors in actual data increase due to excessive learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network that learned a cat by showing a yellow cat fails to recognize that it is a cat when it sees a non-yellow cat may be a type of overfitting. Overfitting can cause errors in machine learning algorithms to increase. To prevent such overfitting, various optimization methods can be used. To prevent overfitting, methods such as increasing the learning data, regularization, dropout to disable some of the network nodes during the learning process, and use of a batch normalization layer can be applied. You can.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 입력 모듈(10), 음성 변환 모델(20), 특징벡터 추출 모듈(21), 손실함수 계산 모듈(22) 및 음성 처리 모델(30) 포함할 수 있다. 한편, 이러한 컴퓨팅 장치(100)에 포함될 수 있는 복수의 모듈들 및 모델들은, 프로세서(110)에 의해 제어되거나, 또는 프로세서(110)의 동작에 의해 구현될 수 있다. 또한, 음성 변환 모델을 학습시키고, 음성 데이터를 처리하는 동작과 관련하여 컴퓨팅 장치(100)에 포함될 수 있는 모듈들 및 모델들은, 이상에서 살핀 복수의 모듈들 및 모델들로 한정되는 것이 아니며, 추가적인 모듈들 및 모델들이 포함될 수 있다. 이하에서 도 3을 통해 음성 변환 모델을 학습시키는 복수의 모듈들 및 모델에 대해 보다 구체적으로 설명하고, 도 4를 통해 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터를 처리하기 위한 복수의 모듈들 및 모델들에 대해 보다 구체적으로 설명하고자 한다. According to an embodiment of the present disclosure, the
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 음성 변환 모델을 학습시키는 복수의 모듈들을 개략적으로 나타낸 도면이다. Figure 3 is a diagram schematically showing a plurality of modules for training a voice conversion model according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 입력 모듈(10)은 학습용 음성 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 입력 모듈(10)은 학습용 음성 데이터 세트(set)를 획득할 수 있다. 여기서, 학습용 음성 데이터 세트는, 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터(voice with sentiment) 및 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터(voice without sentiment)를 포함할 수 있다. 일례로, 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터는, 기쁨, 슬픔, 화남, 우울 등과 대응하는 감정 상태에서 화자(사용자)가 발화(발음)한 음성 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 입력 모듈(10)은 동일 화자가 동일한 텍스트에 대하여 발화한 "감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터" 및 "감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터"를 사용자 인터페이스를 통해 획득할 수 있다. 참고로, 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터는 음성 변환 모델의 학습과 관련된 정답 데이터로 활용될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
일 실시예에 따르면, 입력 모듈(10)은 사용자 인터페이스를 통해 예시 문장과 감정 가이드 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 입력 모듈(10)은 사용자 인터페이스를 통해 "안녕하세요 반갑습니다"에 해당하는 예시 문장과 감정 가이드 정보(예컨대, 기쁨, 슬픔, 화난 우울 등)를 출력할 수 있다. 또한, 입력 모듈(10)은 사용자 인터페이스에 기초하여 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터를 획득할 수 있다. 입력 모듈(10)은 사용자가 인터페이스를 통해 출력된 예시 문장인 "안녕하세요 반갑습니다"에 대하여 사용자가 특정 감정(예컨대, 기쁨)을 담아 발화한 음성 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 입력 모듈(10)은 사용자 인터페이스에 기초하여 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터를 획득할 수 있다. 달리 말해, 입력 모듈(10)은 중립 감정(감정이 포함되지 않은)으로 예시 문장인 "안녕하세요 반갑습니다"를 발화한 음성 데이터를 사용자 인터페이스를 통해 획득할 수 있다. According to one embodiment, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 음성 변환 모델(20)은 학습용 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환할 수 있다. 또한, 음성 변환 모델(20)은 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습될 수 있다. 참고로, 음성 변환 모델(20)은 감정이 포함된 음성 데이터(Voice with sentiment)를 감정이 포함되지 않은 감정 중립 음성 데이터(Voice without sentiment)에 가깝게 변환하는 모델일 수 있다. 달리 말해, 음성 변환 모델(20)은 감정이 포함된 음성 데이터를 입력받아 변환된 감정 중립 음성 데이터를 출력할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
예를 들어, 상기 학습용 음성 데이터가 상기 학습용 음성 데이터 세트를 포함하고, 상기 학습용 음성 데이터 세트가 "감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터" 및 "감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터"를 포함하는 경우, 음성 변환 모델(20)은 "감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터"에서 감정을 제거함으로써, 변환된 감정 중립 음성 정보를 생성할 수 있다. For example, the voice data for learning includes the voice data set for learning, and the voice data set for learning includes “emotional voice data for learning containing emotions” and “emotion-neutral voice data for learning not containing emotions.” In this case, the
일 실시예에 따르면, 음성 변환 모델(20)은 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실함수를 활용하여 학습할 수 있다. 구체적으로, 음성 변환 모델(20)은 손실함수 계산 모듈(22)로부터 산출된 최종 손실 함수를 활용하여 학습을 수행할 수 있다. 예시적으로, 도 3을 참조하면, 음성 변환 모델(20)은 학습용 음성 데이터가 "감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터"인 경우, 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하고, 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실 함수를 활용하여, 학습을 수행할 수 있다. According to one embodiment, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 손실함수 계산 모듈(22)은 "변환된 감정 중립 음성 데이터"와 "학습용 감정 중립 음성 데이터" 간의 거리에 대한 제 1 손실 함수(L1) 및 "변환된 감정 중립 음성 데이터"와 "감정 변수" 사이의 관계를 분석한 제 2 손실 함수(L2)에 기초하여 최종 손실 함수(L)를 계산하는 모듈이다. According to an embodiment of the present disclosure, the loss
보다 구체적인 예를 들어, 손실함수 계산 모듈(22)은 상기 "변환된 감정 중립 음성 데이터"와 (정답 데이터의 역할을 수행하는) 상기 "학습용 감정 중립 음성 데이터" 간의 거리에 기초하여, 제 1 손실 함수(L1)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제 1 손실 함수는 L1 = D(, )와 같이 표현될 수 있다. 여기서, D는 벡터들 사이의 거리를 연산하는 함수일 수 있다. 또한, "학습용 감정 음성 데이터"는 제 1-1 음성 벡터() 에 대응되고, 상기 학습용 감정 음성 데이터에 기초하여 생성된 상기 "변환된 감정 중립 음성 데이터"는 제 1-2 음성 벡터() 에 대응될 수 있다. 또한, 상기 "학습용 감정 중립 음성 데이터"는 제 2 음성 벡터()에 대응될 수 있다. 또한, 상기 "변환된 감정 중립 음성 데이터"와 상기 "학습용 감정 중립 음성 데이터" 간의 거리는, 상기 제 1-2 음성 벡터() 와 상기 제 2 음성 벡터() 사이의 거리에 기초하여 산출될 수 있다. 한편, 상기 제 1-1 음성 벡터(), 상기 제 1-2 음성 벡터(), 및 상기 제 2 음성 벡터()는 음성의 길이를 차원(dimension)으로 갖는 벡터들에 대응될 수 있다. 또한, 상기 제 1-2 음성 벡터()는 음성 변환 모델(T)에서 변환된 감정 중립 음성 데이터로, = T() 와 같이 표현될 수 있다. 여기서, 은 음성의 길이이다. For a more specific example, the loss
또한, 손실함수 계산 모듈(22)은 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 감정 변수 사이의 관계를 분석하는 것에 기초하여 제 2 손실 함수(L2)를 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 특징벡터 추출 모듈(21)은 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터에 대한 특징 벡터를 추출할 수 있다. 손실함수 계산 모듈(22)은, 특징벡터 추출 모듈(21)에서 추출된 특징 벡터와 감정 변수 사이의 관계를 분석할 수 있다. 예를 들어, 특징벡터 추출 모듈(21)에서 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터에 대응되는 상기 제 1-2 음성 벡터()에 기초하여, 특징 벡터(z)를 추출하고, 손실함수 계산 모듈(22)은, 추출된 특징 벡터(z)와 감정 변수 사이의 관계를 분석할 수 있다. 참고로, 추출된 특징 벡터는 z = E()와 같이 표현될 수 있다. 여기서, E는 특징 벡터 계산 모듈이고, d는 특징 벡터의 차원이다. Additionally, the loss
또한, 손실함수 계산 모듈(22)은 상기 추출된 특징 벡터(z)와 상기 감정 변수(s) 사이의 상관(correlation) 관계 분석에 기초하여 상기 제 2 손실 함수(L2)를 산출할 수 있다. 이 경우, 제 2 손실 함수는 L2 = R(z, s)와 같이 표현될 수 있다. 여기서 s는 감정 변수이고, s 로 표현될 수 있다. 또한, R은 상관관계를 분석하는 함수일 수 있다. 한편, 감정 변수(s)는, 감정을 정량적으로 나타내는 다양한 유형의 변수로 구성될 수 있다. 예를 들어, 감정 변수(s)는, -1 내지 1 사이의 실수 범위에서 감정을 정량적으로 나타내는 변수를 포함하거나, 이러한 변수 이외에도 다양한 유형의 변수를 포함할 수 있다. Additionally, the loss
또한, 손실함수 계산 모듈(22)은 상기 제 1 손실 함수 및 상기 제 2 손실 함수에 기초하여 최종 손실 함수를 산출할 수 있다. 예를 들어, 최종 손실 함수는 로 표현될 수 있다. 여기서, , > 0 이다. 또한, 각 손실 함수에 대한 가중치인 , 는 활용 환경에 따라 변경 및 튜닝될 수 있는 하이퍼파라미터(hyperparameter)이다. 달리 말해, 최종 손실 함수는, 제 1 손실 함수와 제 2 손실 함수의 가중합에 기초하여 연산 될 수 있다.Additionally, the loss
일례로, 제 1 손실 함수와 연관된 거리 연산 함수(예컨대, 함수 D) 및 제 2 손실 함수와 연관된 상관관계 분석 함수(예컨대, 함수 R)는, 목적에 따라 다양한 타입의 함수를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 함수 D 및 함수 R은 아래와 같이 표현될 수 있다. 다만, 하기의 표현은 일 실시예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 실시예들이 존재할 수 있다. For example, the distance calculation function (eg, function D) associated with the first loss function and the correlation analysis function (eg, function R) associated with the second loss function may include various types of functions depending on the purpose. In one embodiment, function D and function R can be expressed as follows. However, the following expression is only an example and is not limited thereto, and various embodiments may exist.
한편, 손실함수 계산 모듈(22)은 최종 손실 함수()가 최소가 되도록 음성 변환 모델(20)을 학습시킬 수 있다. 이러한 최종 손실 함수()에 기초하여, 음성 변환 모델(20)은, 음성 데이터에서 감정이 잘 제거되고 감정과의 상관관계도 감소시킬 수 있는 방향으로 학습될 수 있으며, 이를 통해, 감정 중립적인 음성을 잘 생성할 수 방향으로 학습될 수 있다. Meanwhile, the loss
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 음성 데이터를 처리하기 위한 신경망 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. Figure 4 is a diagram schematically showing a neural network structure for processing voice data according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 입력 모듈(10)은 원본 음성 데이터를 획득할 수 있다. 원본 음성 데이터는, 감성이 포함된 감정 음성 데이터 또는 감정이 포함되지 않은 감정 중립 음성 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 음성 변환 모델(20)은 원본 음성 데이터에서 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터를 출력할 수 있다. 또한, 음성 변환 모델(20)은 원본 음성 데이터가 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터인 경우, 해당 음성 데이터와 실질적으로 동일한 결과 데이터를 출력할 수도 있다. 즉, 음성 변환 모델(20)은 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습된 모델이다. 일 실시예에 따르면, 음성 변환 모델(20)은 위에서 설명한 학습 과정을 통해 학습된 모델일 수 있다. 즉, 음성 변환 모델은, 도 3에서 설명한 학습 과정을 통해 학습된 모델일 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 음성 처리 모델(30)은 상기 음성 변환 모델(20)로부터 상기 감정 중립 음성 데이터를 수신하고, 상기 원본 음성 데이터 대신에 상기 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터를 처리하기 위한 모델이다. 또한, 음성 처리 모델(30)은 복수의 감정들과 연관된 음성 데이터들 대신에 감정 중립적인 음성 데이터들에 기초하여 학습된 모델에 대응될 수 있다. 또한, 음성 처리 모델(30)은 복수의 감정들에 대하여 학습된 복수의 감정 처리 모듈을 포함하는 아키텍처(architecture) 대신에, 복수의 감정들에 독립적인 아키텍처를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 음성 처리 모델(30)은, 음성 인식(STT; Speech To Text) 모델, 화자 검증 모델, 화자 분리 모델, 또는 음성 활성 탐지(VAD; Voice Activity Detection) 모델 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 음성 처리 모델(30)이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 모델들이 포함될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the voice processing model 30 receives the emotion-neutral voice data from the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 음성 인식(STT or ASR; Speech To Text, or Automatic Speech Recognition)은, 음성을 텍스트로 바꾸는 받아쓰기 기술이다. 달리 말해, 음성 인식(STT)은, 음성에 대응되는 (맞춤법에 맞는) 텍스트를 생성하는 기술이다. 이러한 음성 인식(STT)의 입력(Input)은 음성 신호, 음성 신호를 변환한 스펙트로그램(spectrogram), 또는 음성 특징(feature) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 음성 인식(STT)의 출력(Output)은 문자열 형태의 텍스트이다. 한편, 음성 인식(STT) 모델은, 신경망 모델을 포함하는 다양한 형태의 모델로 구현될 수 있다. 또한, 음성 인식(STT) 모델은 구현된 방식에 따라 모듈화된 방식과 모듈화되지 않은 end-to-end(e2e) 방식으로 나누어질 수 있다. 여기서, 모듈화된 방식은 음향 모델(음성신호가 어떤 형태로 표현될 수 있는지를 나타내는 모델), 언어 모델(주어진 문장 및 단어를 바탕으로 단어에 발생 확률을 부여하는 모델), 발음사전 등으로 나누어 음성인식을 수행하는 전통적인 방식의 모델(예컨대, Kaldi toolkit 기반 ASR 중 일부 모델, Hybrid-ASR 모델 등) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 반면, 모듈화되지 않은 방식은 주로 e2e 모델(예컨대, transformer-based encoder decoder 모델 등)을 의미하며, 하위 모듈을 두지 않으면서 많은 데이터를 학습시켜 모델이 생성될 수 있다. 한편, 디코딩(Decoding) 기법에는 빔 서치(Beam Search) 기법이 대표적이며, 빔 서치 기법은, 상황에 맞춰 제일 정답에 가까운 단어 하나만 예측하는 것이 아니라, 다양한 가능성을 열어 두고 문장 전체를 고려하여 가장 최적의 정답을 찾아내는 방법이다. According to one embodiment of the present disclosure, speech recognition (STT or ASR; Speech To Text, or Automatic Speech Recognition) is a dictation technology that converts speech into text. In other words, speech recognition (STT) is a technology that generates text (correct spelling) corresponding to speech. The input of this voice recognition (STT) may include at least one of a voice signal, a spectrogram converted from a voice signal, or a voice feature. Additionally, the output of speech recognition (STT) is text in the form of a string. Meanwhile, the speech recognition (STT) model can be implemented in various types of models, including a neural network model. Additionally, speech recognition (STT) models can be divided into modular and non-modular end-to-end (e2e) methods depending on how they are implemented. Here, the modular method is divided into an acoustic model (a model that indicates what form a voice signal can be expressed in), a language model (a model that assigns the probability of occurrence to words based on given sentences and words), and a pronunciation dictionary. It may include, but is not limited to, traditional models that perform recognition (e.g., some models of Kaldi toolkit-based ASR models, Hybrid-ASR models, etc.). On the other hand, non-modularized methods mainly refer to e2e models (e.g., transformer-based encoder decoder models, etc.), and models can be created by learning a lot of data without having sub-modules. Meanwhile, the Beam Search technique is a representative decoding technique. The Beam Search technique does not predict only one word that is closest to the correct answer depending on the situation, but opens up various possibilities and considers the entire sentence to find the most optimal one. This is a way to find the correct answer.
본 개시의 일 실시예에 따른, 화자 검증(Speaker Verification)은 등록 과정 (enrollment) 및 인증 과정 (verification)으로 구분될 수 있다. 화자 검증의 입력(Input)은 오디오 스트림(audio stream)이고, 출력(output)은 2진 분류(binary classification)로 인증성공 또는 실패로 구분될 수 있다. 또한, 화자 검증은, 음성을 화자 임베딩 추출(Speaker embedding extraction)을 통해 벡터화, 유사도 비교로 임계값(threshold)을 초과하는 경우 동일인이라고 판단하고, 임계값(threshold) 미만인 경우 낮으면 타인이라고 판단할 수 있다. 예시적으로, 화자 검증은, 원-핫 스피커 코드(one-hot speaker code)로 각 화자를 표현할 수 있다. 또한, 유사도에는 코사인 유사도나, 유클리디언 유사도 등이 있으며, 동일 화자의 화자 임베딩(Speaker embedding)끼리는 유사도가 비슷하다는 것을 전제로 한다. 대표적인 화자 임베딩 추출(Speaker embedding extraction)방법으로는 I-vector, X-vector 등이 포함될 수 있다. 또한, 화자 검증은 Text independent SV와 Text dependent SV로 분류될 수 있다. Text dependent SV는 특정한 문장(예컨대, ok google) 에 대해서 특화된 인증 모듈이며 다른 문장을 발화할 시에는 본래 화자인증 모듈의 성능이 발휘되지 않는다. 반면에, Text independent SV는 일반적인 문장에 대해서 화자인증을 수행할 수 있는 모듈이다. 화자 인증의 오류에는 타인 인식(False positive), 본인 거부(False negative)가 있으며, 화자 인증에서는 타인 인식률이 본인 거부율보다 중요하게 평가되는 경향이 있다. 일반적으로 이를 반영하기 위해서 Minimum detection cost와 같은 척도가 사용될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, speaker verification can be divided into an enrollment process and a verification process. The input of speaker verification is an audio stream, and the output can be classified as authentication success or failure through binary classification. In addition, speaker verification involves vectorizing the voice through speaker embedding extraction and comparing similarity. If it exceeds the threshold, it is judged to be the same person, and if it is below the threshold, it is judged to be a different person. You can. As an example, speaker verification may represent each speaker with a one-hot speaker code. In addition, similarity includes cosine similarity and Euclidean similarity, and it is assumed that speaker embeddings of the same speaker have similar similarities. Representative speaker embedding extraction methods may include I-vector, X-vector, etc. Additionally, speaker verification can be classified into Text independent SV and Text dependent SV. Text dependent SV is an authentication module specialized for specific sentences (e.g., ok google), and the original performance of the speaker authentication module is not used when uttering other sentences. On the other hand, Text independent SV is a module that can perform speaker authentication for general sentences. Errors in speaker authentication include false positives and false negatives, and in speaker authentication, the false positive rate tends to be more important than the false negative rate. Generally, a measure such as minimum detection cost can be used to reflect this.
본 개시의 일 실시예에 따른 화자 분리(Speaker Diarization)는 입력된 오디오 스트림에서 "누가 언제 말했는지"를 결정하는 기술이다. 음성 활성 탐지(VAD, Voice Activity Detection)에 기초하여 음성 활성을 탐지한 후, ResNet, Res2Net, ECAPA-TDNN 등의 "Speaker embedding extractor"에 기초하여 화자의 특징을 추출할 수 있다. 특징별로 Clustering. UIS-RNN, 비지도 클러스터링(Unsupervised Clustering, Agglomerative hierarchical clustering, Spectral clustering) 등에 기초하여 Clustering 될 수 있으며, 평가 metric은 DER (Diarization error rate), JER (Jaccard error rate)를 포함할 수 있다. Speaker Diarization according to an embodiment of the present disclosure is a technology for determining “who spoke and when” in an input audio stream. After detecting voice activity based on Voice Activity Detection (VAD), speaker features can be extracted based on a “Speaker embedding extractor” such as ResNet, Res2Net, or ECAPA-TDNN. Clustering by features. Clustering can be done based on UIS-RNN, unsupervised clustering (agglomerative hierarchical clustering, spectral clustering), etc., and evaluation metrics can include DER (Diarization error rate) and JER (Jaccard error rate).
본 개시의 일 실시예에 따른, 음성 활성 탐지(VAD, Voice Activity Detection)는 오디오 스트림에서 음성 활성이 탐지되었는지 판단하는 기술이다. 음성 활성 탐지(VAD)는 음성 인식(STT) 적용 전, 노이즈 제거 및 음성 향상(speech enhancement) 등의 전처리 기술이 적용될 수 있다. 또한, 음성 활성 탐지(VAD)는 짧은 음성구간(예컨대, 0.01s)마다 사람이 발음했는지(1), 사람이 발음한 부분이 아닌지(0)를 구분하는 이진 분류(Binary classification) 알고리즘을 근간으로 다양한 방식으로 음성 구간인지를 판별할 수 있다. 또한, 음성 활성 탐지(VAD)는 발화 음성들의 분포와 노이즈 음성들의 분포를 가지고, 통계적인 근거를 통해 확률분포를 바탕으로 음성과 노이즈 중 둘 중 어느 쪽에 더 가까운지 판별하는 확률분포 기반 분류(Distribution based classification) 알고리즘이 주로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Voice Activity Detection (VAD), according to an embodiment of the present disclosure, is a technology that determines whether voice activity is detected in an audio stream. Voice activation detection (VAD) may be subject to preprocessing techniques such as noise removal and speech enhancement before applying speech recognition (STT). In addition, voice activation detection (VAD) is based on a binary classification algorithm that distinguishes whether each short speech section (e.g., 0.01 s) was pronounced by a person (1) or not (0). You can determine whether it is a voice section in various ways. In addition, voice activation detection (VAD) is a probability distribution-based classification that determines which of the two is closer to voice or noise based on the probability distribution based on statistical grounds, using the distribution of spoken voices and the distribution of noise voices. based classification) algorithm may be mainly used, but is not limited to this.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 음성 처리 모델(30)은 음성 변환 모델(20)로부터 감정 중립 음성 데이터를 수신하고, 원본 음성 데이터 대신에 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터를 처리하기 때문에, 다양한 음성 처리 모델(30)들의 학습 단계에서 리소스가 대폭 절약될 수 있다. 즉, 음성 처리 모델(30)은 감정 중립 음성 데이터에 대해서만 각 task(예컨대, 음성 인식, 화자 검증, 화자 분리, 음성 활성 탐지)를 학습시키면 된다. 또한, 감정 중립 음성 데이터는 가장 학습 데이터가 풍부한 음성이므로, 음성 처리 모델(30)들의 학습 데이터를 구하기에도 훨씬 용이하다. According to an embodiment of the present disclosure, since the voice processing model 30 receives emotion-neutral voice data from the
또한, 음성 변환 모델(20)로부터 감정 중립 음성 데이터를 수신하여, 원본 음성 데이터 대신에 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터를 처리하기 때문에, 다양한 음성 처리 모델(30)들의 추론(inference) 단계에서 음성 처리 성능이 향상될 수 있다. 특히 음성 변환 모델(20)은 별도의 모델로 동작하므로 기존 음성 처리 모델의 파이프라인을 변경하지 않으면서 해당 모델들의 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다. In addition, since emotion-neutral voice data is received from the
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 음성 변환 모델을 학습시키는 방법에 대한 개략적인 흐름도이다. Figure 5 is a schematic flowchart of a method for learning a speech conversion model according to an embodiment of the present disclosure.
도 5에 도시된 음성 변환 모델을 학습시키는 방법은 컴퓨팅 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 이하 자세한 언급이 없다고 하더라도, 컴퓨팅 장치(100)에 대하여 상술한 내용은 음성 변환 모델을 학습시키는 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다. The method of learning the voice conversion model shown in FIG. 5 may be performed by the
도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 음성 변환 모델을 학습시키는 방법은, 학습용 음성 데이터를 획득하는 단계(S110), 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 학습용 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계(S120) 및 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키는 단계(S130)들을 포함할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 음성 변환 모델을 학습시키는 방법은 컴퓨팅 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. Referring to FIG. 5, a method of learning a voice conversion model according to an embodiment of the present disclosure includes acquiring voice data for learning (S110), using a voice conversion model to transform the voice data for learning into an emotion-removed form. It may include converting to emotion-neutral voice data (S120) and learning the voice conversion model using a loss function associated with the converted emotion-neutral voice data (S130). Additionally, the method of learning a voice conversion model according to an embodiment of the present disclosure may be performed by the
상기 S110 단계는, 학습용 음성 데이터를 획득하는 단계이다. 이러한 S110 단계는, 학습용 음성 데이터 세트(set)를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 학습용 음성 데이터 세트는, 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터 및 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터를 포함할 수 있다. The step S110 is a step of acquiring voice data for learning. This step S110 includes acquiring a voice data set for learning, and the voice data set for learning may include emotional voice data for learning containing emotions and emotion-neutral voice data for learning not containing emotions. there is.
상기 S120 단계는, 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 학습용 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계이다. 이때, 상기 음성 변환 모델은, 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습될 수 있다. 이러한, S120 단계는, 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터에서 감정을 제거함으로써, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The step S120 is a step of converting the learning voice data into emotion-neutral voice data from which emotions have been removed, using a voice conversion model. At this time, the voice conversion model can be learned to generate an emotion-neutral voice. Step S120 may include generating the converted emotion-neutral speech data by removing emotions from the emotion-containing learning emotion speech data using a speech conversion model.
상기 S130 단계는, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 연관된 손실함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키는 단계이다. 이러한, S130 단계는, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 상기 학습용 감정 중립 음성 데이터 간의 거리에 기초하여, 제 1 손실 함수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, S130 단계는, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 감정 변수 사이의 관계를 분석하는 것에 기초하여 제 2 손실 함수를 산출하는 단계; 및 상기 제 1 손실 함수 및 상기 제 2 손실 함수에 기초하여 최종 손실 함수를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다. The step S130 is a step of learning the voice conversion model using a loss function associated with the converted emotion-neutral voice data. Step S130 may include calculating a first loss function based on the distance between the converted emotion-neutral speech data and the emotion-neutral speech data for learning. Additionally, step S130 includes calculating a second loss function based on analyzing the relationship between the converted emotion-neutral voice data and emotion variables; And it may further include calculating a final loss function based on the first loss function and the second loss function.
상술한 설명에서 언급된 단계들은, 본 개시의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.The steps mentioned in the above description may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 감정 변화에 따른 음성 처리 성능의 변화를 방지하기 위한 방법에 대한 개략적인 흐름도이다. Figure 6 is a schematic flowchart of a method for preventing changes in voice processing performance due to changes in emotions, according to an embodiment of the present disclosure.
도 6에 도시된 감정 변화에 따른 음성 처리 성능의 변화를 방지하기 위한 방법은 컴퓨팅 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 이하 자세한 언급이 없다고 하더라도, 컴퓨팅 장치(100)에 대하여 상술한 내용은 감정 변화에 따른 음성 처리 성능의 변화를 방지하기 위한 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다. The method for preventing changes in voice processing performance due to emotional changes shown in FIG. 6 may be performed by the
도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 감정 변화에 따른 음성 처리 성능의 변화를 방지하기 위한 방법은, 음성 데이터를 획득하는 단계(S210), 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계(S220) 및 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터를 음성 처리 모델에 입력하는 단계(S230)들을 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 감정 변화에 따른 음성 처리 성능의 변화를 방지하기 위한 방법은 컴퓨팅 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. Referring to FIG. 6, a method for preventing changes in voice processing performance due to emotional changes according to an embodiment of the present disclosure includes acquiring voice data (S210), utilizing a voice conversion model to It may include converting to emotion-neutral voice data from which emotions are removed (S220) and inputting the converted emotion-neutral voice data into a voice processing model (S230). A method for preventing changes in voice processing performance due to emotional changes according to an embodiment of the present disclosure may be performed by the
상기 S210 단계는, 음성 데이터를 획득하는 단계이다. The step S210 is a step of acquiring voice data.
상기 S220 단계는, 음성 변환 모델을 활용하여, 상기 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계이다. 여기서, 음성 변환 모델은, 도 5를 통해 학습된 모델이다. The step S220 is a step of converting the voice data into emotion-neutral voice data from which emotions have been removed, using a voice conversion model. Here, the voice conversion model is a model learned through FIG. 5.
상기 S230 단계는, 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터를 음성 처리 모델에 입력하는 단계이다. 여기서, 음성 처리 모델은, 복수의 감정들과 연관된 음성 데이터들 대신에 감정 중립적인 음성 데이터들에 기초하여 학습된 모델에 대응될 수 있다. 참고로, 음성 처리 모델은, 음성 인식(STT; Speech To Text) 모델, 화자 검증 모델, 화자 분리 모델, 또는 음성 활성 탐지(VAD; Voice Activity Detection) 모델 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The step S230 is a step of inputting the converted emotion-neutral voice data into a voice processing model. Here, the speech processing model may correspond to a model learned based on emotion-neutral speech data instead of speech data associated with a plurality of emotions. For reference, the speech processing model may include at least one of a speech recognition (STT; Speech To Text) model, a speaker verification model, a speaker separation model, or a voice activity detection (VAD) model.
상술한 설명에서 언급된 단계들은, 본 개시의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.The steps mentioned in the above description may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
본 개시의 일 실시예에 따라 데이터 구조를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다.According to an embodiment of the present disclosure, a computer-readable medium storing a data structure is disclosed.
데이터 구조는 데이터에 효율적인 접근 및 수정을 가능하게 하는 데이터의 조직, 관리, 저장을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정 문제(예를 들어, 최단 시간으로 데이터 검색, 데이터 저장, 데이터 수정) 해결을 위한 데이터의 조직을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정한 데이터 처리 기능을 지원하도록 설계된, 데이터 요소들 간의 물리적이거나 논리적인 관계로 정의될 수도 있다. 데이터 요소들 간의 논리적인 관계는 사용자 정의 데이터 요소들 간의 연결관계를 포함할 수 있다. 데이터 요소들 간의 물리적인 관계는 컴퓨터 판독가능 저장매체(예를 들어, 영구 저장 장치)에 물리적으로 저장되어 있는 데이터 요소들 간의 실제 관계를 포함할 수 있다. 데이터 구조는 구체적으로 데이터의 집합, 데이터 간의 관계, 데이터에 적용할 수 있는 함수 또는 명령어를 포함할 수 있다. 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 컴퓨팅 장치는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산을 수행할 수 있다. 구체적으로 컴퓨팅 장치는 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 연산, 읽기, 삽입, 삭제, 비교, 교환, 검색의 효율성을 높일 수 있다.Data structure can refer to the organization, management, and storage of data to enable efficient access and modification of data. Data structure can refer to the organization of data to solve a specific problem (e.g., retrieving data, storing data, or modifying data in the shortest possible time). A data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a specific data processing function. Logical relationships between data elements may include connection relationships between user-defined data elements. Physical relationships between data elements may include actual relationships between data elements that are physically stored in a computer-readable storage medium (e.g., a persistent storage device). A data structure may specifically include a set of data, relationships between data, and functions or instructions applicable to the data. Effectively designed data structures allow computing devices to perform computations while minimizing the use of the computing device's resources. Specifically, computing devices can increase the efficiency of operations, reading, insertion, deletion, comparison, exchange, and search through effectively designed data structures.
데이터 구조는 데이터 구조의 형태에 따라 선형 데이터 구조와 비선형 데이터 구조로 구분될 수 있다. 선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 하나의 데이터만이 연결되는 구조일 수 있다. 선형 데이터 구조는 리스트(List), 스택(Stack), 큐(Queue), 데크(Deque)를 포함할 수 있다. 리스트는 내부적으로 순서가 존재하는 일련의 데이터 집합을 의미할 수 있다. 리스트는 연결 리스트(Linked List)를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 각각의 데이터가 포인터를 가지고 한 줄로 연결되어 있는 방식으로 데이터가 연결된 데이터 구조일 수 있다. 연결 리스트에서 포인터는 다음이나 이전 데이터와의 연결 정보를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 형태에 따라 단일 연결 리스트, 이중 연결 리스트, 원형 연결 리스트로 표현될 수 있다. 스택은 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조일 수 있다. 스택은 데이터 구조의 한 쪽 끝에서만 데이터를 처리(예를 들어, 삽입 또는 삭제)할 수 있는 선형 데이터 구조일 수 있다. 스택에 저장된 데이터는 늦게 들어갈수록 빨리 나오는 데이터 구조(LIFO-Last in First Out)일 수 있다. 큐는 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조로서, 스택과 달리 늦게 저장된 데이터일수록 늦게 나오는 데이터 구조(FIFO-First in First Out)일 수 있다. 데크는 데이터 구조의 양 쪽 끝에서 데이터를 처리할 수 있는 데이터 구조일 수 있다.Data structures can be divided into linear data structures and non-linear data structures depending on the type of data structure. A linear data structure may be a structure in which only one piece of data is connected to another piece of data. Linear data structures may include List, Stack, Queue, and Deque. A list can refer to a set of data that has an internal order. The list may include a linked list. A linked list may be a data structure in which data is connected in such a way that each data is connected in a single line with a pointer. In a linked list, a pointer may contain connection information to the next or previous data. A linked list can be expressed as a singly linked list, doubly linked list, or circular linked list depending on its form. A stack may be a data listing structure that allows limited access to data. A stack can be a linear data structure in which data can be processed (for example, inserted or deleted) at only one end of the data structure. Data stored in the stack may have a data structure (LIFO-Last in First Out) where the later it enters, the sooner it comes out. A queue is a data listing structure that allows limited access to data. Unlike the stack, it can be a data structure (FIFO-First in First Out) where data stored later is released later. A deck can be a data structure that can process data at both ends of the data structure.
비선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 복수개의 데이터가 연결되는 구조일 수 있다. 비선형 데이터 구조는 그래프(Graph) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조는 정점(Vertex)과 간선(Edge)으로 정의될 수 있으며 간선은 서로 다른 두개의 정점을 연결하는 선을 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조 트리(Tree) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 트리 데이터 구조는 트리에 포함된 복수개의 정점 중에서 서로 다른 두개의 정점을 연결시키는 경로가 하나인 데이터 구조일 수 있다. 즉 그래프 데이터 구조에서 루프(loop)를 형성하지 않는 데이터 구조일 수 있다.A non-linear data structure may be a structure in which multiple pieces of data are connected behind one piece of data. Nonlinear data structures may include graph data structures. A graph data structure can be defined by vertices and edges, and an edge can include a line connecting two different vertices. Graph data structure may include a tree data structure. A tree data structure may be a data structure in which there is only one path connecting two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. In other words, it may be a data structure that does not form a loop in the graph data structure.
본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 이하에서는 신경망으로 통일하여 기술한다. 데이터 구조는 신경망을 포함할 수 있다. 그리고 신경망을 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 또한 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수 등을 포함할 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 상기 개시된 구성들 중 임의의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 즉 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수 등 전부 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 구성들 이외에도, 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망의 특성을 결정하는 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 구조는 신경망의 연산 과정에 사용되거나 발생되는 모든 형태의 데이터를 포함할 수 있으며 전술한 사항에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 기록 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다.Throughout this specification, computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. Below, it is described in a unified manner as a neural network. Data structures may include neural networks. And the data structure including the neural network may be stored in a computer-readable medium. Data structures including neural networks also include data preprocessed for processing by a neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data acquired from the neural network, activation functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may include a loss function for learning. A data structure containing a neural network may include any of the components disclosed above. In other words, the data structure including the neural network includes preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data acquired from the neural network, activation functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may be configured to include all or any combination of the loss function for learning. In addition to the configurations described above, a data structure containing a neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network. Additionally, the data structure may include all types of data used or generated in the computational process of a neural network and is not limited to the above. Computer-readable media may include computer-readable recording media and/or computer-readable transmission media. A neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network consists of at least one node.
데이터 구조는 신경망에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터를 포함하는 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 신경망 학습 과정에서 입력되는 학습 데이터 및/또는 학습이 완료된 신경망에 입력되는 입력 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 전처리(pre-processing)를 거친 데이터 및/또는 전처리 대상이 되는 데이터를 포함할 수 있다. 전처리는 데이터를 신경망에 입력시키기 위한 데이터 처리 과정을 포함할 수 있다. 따라서 데이터 구조는 전처리 대상이 되는 데이터 및 전처리로 발생되는 데이터를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include data input to the neural network. A data structure containing data input to a neural network may be stored in a computer-readable medium. Data input to the neural network may include learning data input during the neural network learning process and/or input data input to the neural network on which training has been completed. Data input to the neural network may include data that has undergone pre-processing and/or data subject to pre-processing. Preprocessing may include a data processing process to input data into a neural network. Therefore, the data structure may include data subject to preprocessing and data generated by preprocessing. The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
데이터 구조는 신경망의 가중치를 포함할 수 있다. (본 명세서에서 가중치, 파라미터는 동일한 의미로 사용될 수 있다.) 그리고 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망은 복수개의 가중치를 포함할 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드에서 출력되는 데이터 값을 결정할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include the weights of the neural network. (In this specification, weights and parameters may be used with the same meaning.) And the data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable medium. A neural network may include multiple weights. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. Based on the weight, the data value output from the output node can be determined. The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
제한이 아닌 예로서, 가중치는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치는 학습 사이클이 시작되는 시점의 가중치 및/또는 학습 사이클 동안 가변되는 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습이 완료된 가중치는 학습 사이클이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 따라서 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함한 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그러므로 상술한 가중치 및/또는 각 가중치의 조합은 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조에 포함되는 것으로 한다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.As an example and not a limitation, the weights may include weights that are changed during the neural network learning process and/or weights for which neural network learning has been completed. Weights that change during the neural network learning process may include weights that change at the start of the learning cycle and/or weights that change during the learning cycle. Weights for which neural network training has been completed may include weights for which a learning cycle has been completed. Therefore, the data structure including the weights of the neural network may include weights that are changed during the neural network learning process and/or the data structure including the weights for which neural network learning has been completed. Therefore, the above-mentioned weights and/or combinations of each weight are included in the data structure including the weights of the neural network. The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화(serialization) 과정을 거친 후 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드 디스크)에 저장될 수 있다. 직렬화는 데이터 구조를 동일하거나 다른 컴퓨팅 장치에 저장하고 나중에 다시 재구성하여 사용할 수 있는 형태로 변환하는 과정일 수 있다. 컴퓨팅 장치는 데이터 구조를 직렬화하여 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 직렬화된 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 역직렬화(deserialization)를 통해 동일한 컴퓨팅 장치 또는 다른 컴퓨팅 장치에서 재구성될 수 있다. 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화에 한정되는 것은 아니다. 나아가 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산의 효율을 높이기 위한 데이터 구조(예를 들어, 비선형 데이터 구조에서 B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree)를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable storage medium (e.g., memory, hard disk) after going through a serialization process. Serialization can be the process of converting a data structure into a form that can be stored on the same or a different computing device and later reorganized and used. Computing devices can transmit and receive data over a network by serializing data structures. Data structures containing the weights of a serialized neural network can be reconstructed on the same computing device or on a different computing device through deserialization. The data structure including the weights of the neural network is not limited to serialization. Furthermore, the data structure including the weights of the neural network is a data structure to increase computational efficiency while minimizing the use of computing device resources (e.g., in non-linear data structures, B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree) may be included. The foregoing is merely an example and the present disclosure is not limited thereto.
데이터 구조는 신경망의 하이퍼 파라미터(Hyper-parameter)를 포함할 수 있다. 그리고 신경망의 하이퍼 파라미터를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 하이퍼 파라미터는 사용자에 의해 가변되는 변수일 수 있다. 하이퍼 파라미터는 예를 들어, 학습률(learning rate), 비용 함수(cost function), 학습 사이클 반복 횟수, 가중치 초기화(Weight initialization)(예를 들어, 가중치 초기화 대상이 되는 가중치 값의 범위 설정), Hidden Unit 개수(예를 들어, 히든 레이어의 개수, 히든 레이어의 노드 수)를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include hyper-parameters of a neural network. And the data structure including the hyperparameters of the neural network can be stored in a computer-readable medium. A hyperparameter may be a variable that can be changed by the user. Hyperparameters include, for example, learning rate, cost function, number of learning cycle repetitions, weight initialization (e.g., setting the range of weight values subject to weight initialization), Hidden Unit. It may include a number (e.g., number of hidden layers, number of nodes in hidden layers). The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
도 7은 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.7 is a brief, general schematic diagram of an example computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
본 개시가 일반적으로 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있는 것으로 전술되었지만, 당업자라면 본 개시가 하나 이상의 컴퓨터 상에서 실행될 수 있는 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 기타 프로그램 모듈들과 결합되어 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로써 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Although the present disclosure has generally been described above as being capable of being implemented by a computing device, those skilled in the art will understand that the present disclosure can be implemented in combination with computer-executable instructions and/or other program modules that can be executed on one or more computers and/or in hardware and software. It will be well known that it can be implemented as a combination.
일반적으로, 프로그램 모듈은 특정의 태스크를 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 컴포넌트, 데이터 구조, 기타 등등을 포함한다. 또한, 당업자라면 본 개시의 방법이 단일-프로세서 또는 멀티프로세서 컴퓨터 시스템, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터는 물론 퍼스널 컴퓨터, 핸드헬드(handheld) 컴퓨팅 장치, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능 가전 제품, 기타 등등(이들 각각은 하나 이상의 연관된 장치와 연결되어 동작할 수 있음)을 비롯한 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Typically, program modules include routines, programs, components, data structures, etc. that perform specific tasks or implement specific abstract data types. Additionally, those skilled in the art will understand that the methods of the present disclosure are applicable to single-processor or multiprocessor computer systems, minicomputers, mainframe computers, as well as personal computers, handheld computing devices, microprocessor-based or programmable consumer electronics, etc. It will be appreciated that each of these may be implemented in other computer system configurations, including those capable of operating in conjunction with one or more associated devices.
본 개시의 설명된 실시예들은 또한 어떤 태스크들이 통신 네트워크를 통해 연결되어 있는 원격 처리 장치들에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 둘 다에 위치할 수 있다.The described embodiments of the disclosure can also be practiced in distributed computing environments where certain tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network. In a distributed computing environment, program modules may be located in both local and remote memory storage devices.
컴퓨터는 통상적으로 다양한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 매체는 그 어떤 것이든지 컴퓨터 판독가능 매체가 될 수 있고, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적(transitory) 및 비일시적(non-transitory) 매체, 이동식 및 비-이동식 매체를 포함한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보를 저장하는 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적 및 비-일시적 매체, 이동식 및 비이동식 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, DVD(digital video disk) 또는 기타 광 디스크 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치, 또는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있고 원하는 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.Computers typically include a variety of computer-readable media. Computer-readable media can be any medium that can be accessed by a computer, and such computer-readable media includes volatile and non-volatile media, transitory and non-transitory media, removable and non-transitory media. Includes removable media. By way of example, and not limitation, computer-readable media may include computer-readable storage media and computer-readable transmission media. Computer-readable storage media refers to volatile and non-volatile media, transient and non-transitory media, removable and non-removable, implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Includes media. Computer readable storage media may include RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, digital video disk (DVD) or other optical disk storage, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage or other magnetic storage. This includes, but is not limited to, a device, or any other medium that can be accessed by a computer and used to store desired information.
컴퓨터 판독가능 전송 매체는 통상적으로 반송파(carrier wave) 또는 기타 전송 메커니즘(transport mechanism)과 같은 피변조 데이터 신호(modulated data signal)에 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터 등을 구현하고 모든 정보 전달 매체를 포함한다. 피변조 데이터 신호라는 용어는 신호 내에 정보를 인코딩하도록 그 신호의 특성들 중 하나 이상을 설정 또는 변경시킨 신호를 의미한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 전송 매체는 유선 네트워크 또는 직접 배선 접속(direct-wired connection)과 같은 유선 매체, 그리고 음향, RF, 적외선, 기타 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함한다. 상술된 매체들 중 임의의 것의 조합도 역시 컴퓨터 판독가능 전송 매체의 범위 안에 포함되는 것으로 한다.A computer-readable transmission medium typically implements computer-readable instructions, data structures, program modules, or other data on a modulated data signal, such as a carrier wave or other transport mechanism. Includes all information delivery media. The term modulated data signal refers to a signal in which one or more of the characteristics of the signal have been set or changed to encode information within the signal. By way of example, and not limitation, computer-readable transmission media includes wired media such as a wired network or direct-wired connection, and wireless media such as acoustic, RF, infrared, and other wireless media. Combinations of any of the above are also intended to be included within the scope of computer-readable transmission media.
컴퓨터(1102)를 포함하는 본 개시의 여러가지 측면들을 구현하는 예시적인 환경(1100)이 나타내어져 있으며, 컴퓨터(1102)는 처리 장치(1104), 시스템 메모리(1106) 및 시스템 버스(1108)를 포함한다. 시스템 버스(1108)는 시스템 메모리(1106)(이에 한정되지 않음)를 비롯한 시스템 컴포넌트들을 처리 장치(1104)에 연결시킨다. 처리 장치(1104)는 다양한 상용 프로세서들 중 임의의 프로세서일 수 있다. 듀얼 프로세서 및 기타 멀티프로세서 아키텍처도 역시 처리 장치(1104)로서 이용될 수 있다.An example environment 1100 is shown that implements various aspects of the present disclosure, including a
시스템 버스(1108)는 메모리 버스, 주변장치 버스, 및 다양한 상용 버스 아키텍처 중 임의의 것을 사용하는 로컬 버스에 추가적으로 상호 연결될 수 있는 몇 가지 유형의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리(1106)는 판독 전용 메모리(ROM)(1110) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1112)를 포함한다. 기본 입/출력 시스템(BIOS)은 ROM, EPROM, EEPROM 등의 비휘발성 메모리(1110)에 저장되며, 이 BIOS는 시동 중과 같은 때에 컴퓨터(1102) 내의 구성요소들 간에 정보를 전송하는 일을 돕는 기본적인 루틴을 포함한다. RAM(1112)은 또한 데이터를 캐싱하기 위한 정적 RAM 등의 고속 RAM을 포함할 수 있다.
컴퓨터(1102)는 또한 내장형 하드 디스크 드라이브(HDD)(1114)(예를 들어, EIDE, SATA)-이 내장형 하드 디스크 드라이브(1114)는 또한 적당한 섀시(도시 생략) 내에서 외장형 용도로 구성될 수 있음-, 자기 플로피 디스크 드라이브(FDD)(1116)(예를 들어, 이동식 디스켓(1118)으로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임), 및 광 디스크 드라이브(1120)(예를 들어, CD-ROM 디스크(1122)를 판독하거나 DVD 등의 기타 고용량 광 매체로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임)를 포함한다. 하드 디스크 드라이브(1114), 자기 디스크 드라이브(1116) 및 광 디스크 드라이브(1120)는 각각 하드 디스크 드라이브 인터페이스(1124), 자기 디스크 드라이브 인터페이스(1126) 및 광 드라이브 인터페이스(1128)에 의해 시스템 버스(1108)에 연결될 수 있다. 외장형 드라이브 구현을 위한 인터페이스(1124)는 USB(Universal Serial Bus) 및 IEEE 1394 인터페이스 기술 중 적어도 하나 또는 그 둘 다를 포함한다.
이들 드라이브 및 그와 연관된 컴퓨터 판독가능 매체는 데이터, 데이터 구조, 컴퓨터 실행가능 명령어, 기타 등등의 비휘발성 저장을 제공한다. 컴퓨터(1102)의 경우, 드라이브 및 매체는 임의의 데이터를 적당한 디지털 형식으로 저장하는 것에 대응한다. 상기에서의 컴퓨터 판독가능 매체에 대한 설명이 HDD, 이동식 자기 디스크, 및 CD 또는 DVD 등의 이동식 광 매체를 언급하고 있지만, 당업자라면 집 드라이브(zip drive), 자기 카세트, 플래쉬 메모리 카드, 카트리지, 기타 등등의 컴퓨터에 의해 판독가능한 다른 유형의 매체도 역시 예시적인 운영 환경에서 사용될 수 있으며 또 임의의 이러한 매체가 본 개시의 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어를 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.These drives and their associated computer-readable media provide non-volatile storage of data, data structures, computer-executable instructions, and the like. For
운영 체제(1130), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램(1132), 기타 프로그램 모듈(1134) 및 프로그램 데이터(1136)를 비롯한 다수의 프로그램 모듈이 드라이브 및 RAM(1112)에 저장될 수 있다. 운영 체제, 애플리케이션, 모듈 및/또는 데이터의 전부 또는 그 일부분이 또한 RAM(1112)에 캐싱될 수 있다. 본 개시가 여러가지 상업적으로 이용가능한 운영 체제 또는 운영 체제들의 조합에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.A number of program modules may be stored in the drive and
사용자는 하나 이상의 유선/무선 입력 장치, 예를 들어, 키보드(1138) 및 마우스(1140) 등의 포인팅 장치를 통해 컴퓨터(1102)에 명령 및 정보를 입력할 수 있다. 기타 입력 장치(도시 생략)로는 마이크, IR 리모콘, 조이스틱, 게임 패드, 스타일러스 펜, 터치 스크린, 기타 등등이 있을 수 있다. 이들 및 기타 입력 장치가 종종 시스템 버스(1108)에 연결되어 있는 입력 장치 인터페이스(1142)를 통해 처리 장치(1104)에 연결되지만, 병렬 포트, IEEE 1394 직렬 포트, 게임 포트, USB 포트, IR 인터페이스, 기타 등등의 기타 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.A user may enter commands and information into
모니터(1144) 또는 다른 유형의 디스플레이 장치도 역시 비디오 어댑터(1146) 등의 인터페이스를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 모니터(1144)에 부가하여, 컴퓨터는 일반적으로 스피커, 프린터, 기타 등등의 기타 주변 출력 장치(도시 생략)를 포함한다.A
컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신을 통한 원격 컴퓨터(들)(1148) 등의 하나 이상의 원격 컴퓨터로의 논리적 연결을 사용하여 네트워크화된 환경에서 동작할 수 있다. 원격 컴퓨터(들)(1148)는 워크스테이션, 컴퓨팅 디바이스 컴퓨터, 라우터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 마이크로프로세서-기반 오락 기기, 피어 장치 또는 기타 통상의 네트워크 노드일 수 있으며, 일반적으로 컴퓨터(1102)에 대해 기술된 구성요소들 중 다수 또는 그 전부를 포함하지만, 간략함을 위해, 메모리 저장 장치(1150)만이 도시되어 있다. 도시되어 있는 논리적 연결은 근거리 통신망(LAN)(1152) 및/또는 더 큰 네트워크, 예를 들어, 원거리 통신망(WAN)(1154)에의 유선/무선 연결을 포함한다. 이러한 LAN 및 WAN 네트워킹 환경은 사무실 및 회사에서 일반적인 것이며, 인트라넷 등의 전사적 컴퓨터 네트워크(enterprise-wide computer network)를 용이하게 해주며, 이들 모두는 전세계 컴퓨터 네트워크, 예를 들어, 인터넷에 연결될 수 있다.
LAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신 네트워크 인터페이스 또는 어댑터(1156)를 통해 로컬 네트워크(1152)에 연결된다. 어댑터(1156)는 LAN(1152)에의 유선 또는 무선 통신을 용이하게 해줄 수 있으며, 이 LAN(1152)은 또한 무선 어댑터(1156)와 통신하기 위해 그에 설치되어 있는 무선 액세스 포인트를 포함하고 있다. WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 모뎀(1158)을 포함할 수 있거나, WAN(1154) 상의 통신 컴퓨팅 디바이스에 연결되거나, 또는 인터넷을 통하는 등, WAN(1154)을 통해 통신을 설정하는 기타 수단을 갖는다. 내장형 또는 외장형 및 유선 또는 무선 장치일 수 있는 모뎀(1158)은 직렬 포트 인터페이스(1142)를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 네트워크화된 환경에서, 컴퓨터(1102)에 대해 설명된 프로그램 모듈들 또는 그의 일부분이 원격 메모리/저장 장치(1150)에 저장될 수 있다. 도시된 네트워크 연결이 예시적인 것이며 컴퓨터들 사이에 통신 링크를 설정하는 기타 수단이 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.When used in a LAN networking environment,
컴퓨터(1102)는 무선 통신으로 배치되어 동작하는 임의의 무선 장치 또는 개체, 예를 들어, 프린터, 스캐너, 데스크톱 및/또는 휴대용 컴퓨터, PDA(portable data assistant), 통신 위성, 무선 검출가능 태그와 연관된 임의의 장비 또는 장소, 및 전화와 통신을 하는 동작을 한다. 이것은 적어도 Wi-Fi 및 블루투스 무선 기술을 포함한다. 따라서, 통신은 종래의 네트워크에서와 같이 미리 정의된 구조이거나 단순하게 적어도 2개의 장치 사이의 애드혹 통신(ad hoc communication)일 수 있다.
Wi-Fi(Wireless Fidelity)는 유선 없이도 인터넷 등으로의 연결을 가능하게 해준다. Wi-Fi는 이러한 장치, 예를 들어, 컴퓨터가 실내에서 및 실외에서, 즉 기지국의 통화권 내의 아무 곳에서나 데이터를 전송 및 수신할 수 있게 해주는 셀 전화와 같은 무선 기술이다. Wi-Fi 네트워크는 안전하고 신뢰성 있으며 고속인 무선 연결을 제공하기 위해 IEEE 802.11(a, b, g, 기타)이라고 하는 무선 기술을 사용한다. 컴퓨터를 서로에, 인터넷에 및 유선 네트워크(IEEE 802.3 또는 이더넷을 사용함)에 연결시키기 위해 Wi-Fi가 사용될 수 있다. Wi-Fi 네트워크는 비인가 2.4 및 5GHz 무선 대역에서, 예를 들어, 11Mbps(802.11a) 또는 54 Mbps(802.11b) 데이터 레이트로 동작하거나, 양 대역(듀얼 대역)을 포함하는 제품에서 동작할 수 있다.Wi-Fi (Wireless Fidelity) allows connection to the Internet, etc. without wires. Wi-Fi is a wireless technology, like cell phones, that allows these devices, such as computers, to send and receive data indoors and outdoors, anywhere within the coverage area of a base station. Wi-Fi networks use wireless technology called IEEE 802.11 (a, b, g, etc.) to provide secure, reliable, and high-speed wireless connections. Wi-Fi can be used to connect computers to each other, the Internet, and wired networks (using IEEE 802.3 or Ethernet). Wi-Fi networks can operate in the unlicensed 2.4 and 5 GHz wireless bands, for example, at data rates of 11 Mbps (802.11a) or 54 Mbps (802.11b), or in products that include both bands (dual band). .
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.Those skilled in the art will understand that information and signals may be represented using any of a variety of different technologies and techniques. For example, data, instructions, commands, information, signals, bits, symbols and chips that may be referenced in the above description include voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields. It can be expressed by particles or particles, or any combination thereof.
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 소프트웨어로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.Those skilled in the art will understand that the various illustrative logical blocks, modules, processors, means, circuits and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be used in electronic hardware, (for convenience) It will be understood that it may be implemented by various forms of program or design code (referred to herein as software) or a combination of both. To clearly illustrate this interoperability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits and steps have been described above generally with respect to their functionality. Whether this functionality is implemented as hardware or software depends on the specific application and design constraints imposed on the overall system. A person skilled in the art of this disclosure may implement the described functionality in various ways for each specific application, but such implementation decisions should not be construed as departing from the scope of this disclosure.
여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 제조 물품은 임의의 컴퓨터-판독가능 저장장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 저장매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다.The various embodiments presented herein may be implemented as a method, apparatus, or article of manufacture using standard programming and/or engineering techniques. The term article of manufacture includes a computer program, carrier, or media accessible from any computer-readable storage device. For example, computer-readable storage media include magnetic storage devices (e.g., hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (e.g., CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash. Includes, but is not limited to, memory devices (e.g., EEPROM, cards, sticks, key drives, etc.). Additionally, various storage media presented herein include one or more devices and/or other machine-readable media for storing information.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes presented is an example of illustrative approaches. It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in processes may be rearranged within the scope of the present disclosure, based on design priorities. The appended method claims present elements of the various steps in a sample order but are not meant to be limited to the particular order or hierarchy presented.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the disclosure. Thus, the present disclosure is not limited to the embodiments presented herein but is to be interpreted in the broadest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
Claims (15)
감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터 및 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터를 포함하는 학습용 음성 데이터 세트(set)를 획득하는 단계;
음성 변환 모델을 활용하여, 상기 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계;
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 상기 학습용 감정 중립 음성 데이터 간의 거리에 기초하여, 제 1 손실 함수를 산출하는 단계;
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터에 대응되는 음성 벡터에 기초하여, 특징 벡터를 추출하고, 상기 추출된 특징 벡터와 감정을 정량적으로 나타내는 감정 변수 사이의 상관(correlation) 관계 분석에 기초하여 제 2 손실 함수를 산출하는 단계; 및
상기 제 1 손실 함수 및 상기 제 2 손실 함수에 기초하여 최종 손실 함수를 산출하고, 상기 최종 손실 함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키는 단계
를 포함하고,
상기 음성 변환 모델은, 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습되는,
방법.
1. A method of training a speech conversion model, performed by a computing device, comprising:
Obtaining a learning speech data set including emotional speech data for learning containing emotions and emotion-neutral speech data for learning not containing emotions;
Converting the emotional voice data for learning including the emotion into emotion-neutral voice data from which the emotion is removed, using a voice conversion model;
calculating a first loss function based on the distance between the converted emotion-neutral speech data and the emotion-neutral speech data for learning;
A feature vector is extracted based on the voice vector corresponding to the converted emotion-neutral voice data, and a second loss function is based on a correlation relationship analysis between the extracted feature vector and an emotion variable that quantitatively represents emotion. Calculating; and
Calculating a final loss function based on the first loss function and the second loss function, and using the final loss function to train the speech conversion model.
Including,
The speech conversion model is learned to generate emotion-neutral speech,
method.
상기 학습용 음성 데이터 세트를 획득하는 단계는,
사용자 인터페이스를 통해 예시 문장과 감정 가이드 정보 출력하는 단계;
상기 사용자 인터페이스에 기초하여 상기 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 사용자 인터페이스에 기초하여 상기 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터를 획득하는 단계
를 포함하는,
방법.
According to claim 1,
The step of acquiring the learning voice data set is,
Outputting example sentences and emotion guide information through a user interface;
Obtaining emotional voice data for learning including the emotion based on the user interface; and
Obtaining emotion-neutral voice data for learning that does not contain the emotion based on the user interface.
Including,
method.
상기 학습용 감정 음성 데이터는 제 1-1 음성 벡터에 대응되고,
상기 학습용 감정 음성 데이터에 기초하여 생성된 상기 변환된 감정 중립 음성 데이터는 제 1-2 음성 벡터에 대응되고,
상기 학습용 감정 중립 음성 데이터는 제 2 음성 벡터에 대응되고,
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 상기 학습용 감정 중립 음성 데이터 간의 거리는, 상기 제 1-2 음성 벡터와 상기 제 2 음성 벡터 사이의 거리에 기초하여 산출되고,
상기 제 1-1 음성 벡터, 상기 제 1-2 음성 벡터, 및 상기 제 2 음성 벡터는 음성의 길이를 차원(dimension)으로 갖는 벡터들에 대응되는,
방법.
According to claim 1,
The emotional voice data for learning corresponds to the 1-1 voice vector,
The converted emotion-neutral voice data generated based on the emotional voice data for learning corresponds to a 1-2 voice vector,
The emotion-neutral voice data for learning corresponds to a second voice vector,
The distance between the converted emotion-neutral voice data and the emotion-neutral voice data for learning is calculated based on the distance between the first-second voice vector and the second voice vector,
The 1-1 voice vector, the 1-2 voice vector, and the second voice vector correspond to vectors having the length of voice as a dimension,
method.
감정이 포함된 음성 데이터를 획득하는 단계;
음성 변환 모델을 활용하여, 상기 감정이 포함된 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 단계; 및
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터를 음성 처리 모델에 입력하는 단계
를 포함하고,
상기 음성 변환 모델은 학습용 감정 음성 데이터 및 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터를 포함하는 학습용 음성 데이터 세트(set)에 기초하여 학습되고,
상기 음성 변환 모델은,
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 상기 학습용 감정 중립 음성 데이터 간의 거리에 기초하여 산출된 제 1 손실 함수;
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터에 대응되는 음성 벡터에 기초하여 특징 벡터가 추출되고, 상기 추출된 특징 벡터와 감정을 정량적으로 나타내는 감정 변수 사이의 상관(correlation) 관계 분석에 기초하여 산출된 제 2 손실 함수; 및
상기 제 1 손실 함수 및 상기 제 2 손실 함수에 기초하여 산출된 최종 손실 함수를 활용하여 학습된,
방법.
As a method for preventing changes in speech processing performance due to emotional changes, performed by a computing device,
Obtaining voice data containing emotions;
Converting the emotion-containing voice data into emotion-neutral voice data from which the emotion is removed, using a voice conversion model; and
Inputting the converted emotion-neutral voice data into a voice processing model
Including,
The voice conversion model is learned based on a learning voice data set including emotional voice data for learning and emotion-neutral voice data for learning that does not contain emotions,
The voice conversion model is,
a first loss function calculated based on a distance between the converted emotion-neutral speech data and the emotion-neutral speech data for learning;
A feature vector is extracted based on a voice vector corresponding to the converted emotion-neutral voice data, and a second loss is calculated based on correlation analysis between the extracted feature vector and an emotional variable that quantitatively represents emotion. function; and
Learned using a final loss function calculated based on the first loss function and the second loss function,
method.
상기 음성 변환 모델은,
복수의 감정들과 연관된 음성 데이터들 대신에 감정 중립적인 음성 데이터들에 기초하여 학습된 모델에 대응되는,
방법.
According to clause 9,
The voice conversion model is,
Corresponding to a model learned based on emotion-neutral speech data instead of speech data associated with a plurality of emotions,
method.
상기 음성 변환 모델은,
복수의 감정들에 대하여 학습된 복수의 감정 처리 모듈을 포함하는 아키텍처(architecture) 대신에, 복수의 감정들에 독립적인 아키텍처를 포함하는,
방법.
According to claim 11,
The voice conversion model is,
Instead of an architecture comprising a plurality of emotion processing modules learned for a plurality of emotions, an architecture comprising an architecture independent of a plurality of emotions,
method.
상기 음성 변환 모델은,
음성 인식(STT; Speech To Text) 모델, 화자 검증 모델, 화자 분리 모델, 또는 음성 활성 탐지(VAD; Voice Activity Detection) 모델 중 적어도 하나를 포함하는,
방법.
According to claim 12,
The voice conversion model is,
Comprising at least one of a speech recognition (STT) model, a speaker verification model, a speaker separation model, or a voice activity detection (VAD) model,
method.
감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터 및 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터를 포함하는 학습용 음성 데이터 세트(set)를 획득하는 동작;
음성 변환 모델을 활용하여, 상기 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하는 동작;
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 상기 학습용 감정 중립 음성 데이터 간의 거리에 기초하여, 제 1 손실 함수를 산출하는 동작;
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터에 대응되는 음성 벡터에 기초하여, 특징 벡터를 추출하고, 상기 추출된 특징 벡터와 감정을 정량적으로 나타내는 감정 변수 사이의 상관(correlation) 관계 분석에 기초하여 제 2 손실 함수를 산출하는 동작; 및
상기 제 1 손실 함수 및 상기 제 2 손실 함수에 기초하여 최종 손실 함수를 산출하고, 상기 최종 손실 함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키는 동작;
을 포함하고,
상기 음성 변환 모델은, 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습되는,
컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored in a computer-readable storage medium, wherein the computer program, when executed on one or more processors, causes the one or more processors to perform the following operations for training a speech conversion model, the operations comprising:
An operation of acquiring a learning speech data set including emotional speech data for learning containing emotion and emotion-neutral speech data for learning not containing emotion;
Converting the emotional voice data for learning including the emotion into emotion-neutral voice data from which the emotion is removed, using a voice conversion model;
calculating a first loss function based on the distance between the converted emotion-neutral speech data and the emotion-neutral speech data for learning;
A feature vector is extracted based on the voice vector corresponding to the converted emotion-neutral voice data, and a second loss function is based on a correlation relationship analysis between the extracted feature vector and an emotion variable that quantitatively represents emotion. An operation that calculates; and
calculating a final loss function based on the first loss function and the second loss function and training the speech conversion model using the final loss function;
Including,
The speech conversion model is learned to generate emotion-neutral speech,
A computer program stored on a computer-readable storage medium.
적어도 하나의 프로세서; 및
메모리
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터 및 감정이 포함되지 않은 학습용 감정 중립 음성 데이터를 포함하는 학습용 음성 데이터 세트(set)를 획득하고;
음성 변환 모델을 활용하여, 상기 감정이 포함된 학습용 감정 음성 데이터를 감정이 제거된 감정 중립 음성 데이터로 변환하고;
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터와 상기 학습용 감정 중립 음성 데이터 간의 거리에 기초하여, 제 1 손실 함수를 산출하고;
상기 변환된 감정 중립 음성 데이터에 대응되는 음성 벡터에 기초하여, 특징 벡터를 추출하고, 상기 추출된 특징 벡터와 감정을 정량적으로 나타내는 감정 변수 사이의 상관(correlation) 관계 분석에 기초하여 제 2 손실 함수를 산출하고; 그리고
상기 제 1 손실 함수 및 상기 제 2 손실 함수에 기초하여 최종 손실 함수를 산출하고, 상기 최종 손실 함수를 활용하여, 상기 음성 변환 모델을 학습시키도록 구성되고,
상기 음성 변환 모델은, 감정 중립적인 음성을 생성하도록 학습되는,
장치.
As a computing device,
at least one processor; and
Memory
Including,
The at least one processor,
Obtaining a learning speech data set including emotional speech data for learning containing emotions and emotion-neutral speech data for learning not containing emotions;
Using a speech conversion model, convert the emotional speech data for learning containing the emotion into emotion-neutral speech data with the emotion removed;
calculating a first loss function based on the distance between the converted emotion-neutral speech data and the emotion-neutral speech data for training;
A feature vector is extracted based on the voice vector corresponding to the converted emotion-neutral voice data, and a second loss function is based on a correlation relationship analysis between the extracted feature vector and an emotion variable that quantitatively represents emotion. Calculate; and
Configured to calculate a final loss function based on the first loss function and the second loss function, and to train the speech conversion model using the final loss function,
The speech conversion model is learned to generate emotion-neutral speech,
Device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020230012664A KR102621021B1 (en) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | Method for training speech transformation model to generate emotion-neutral speech |
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KR20210045217A (en) * | 2019-10-16 | 2021-04-26 | 주식회사 엔씨소프트 | Device and method for emotion transplantation |
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- 2023-01-31 KR KR1020230012664A patent/KR102621021B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20210045217A (en) * | 2019-10-16 | 2021-04-26 | 주식회사 엔씨소프트 | Device and method for emotion transplantation |
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