KR19980023857A

KR19980023857A - 차량용 음성 인식 시스템의 카 오디오 노이즈 제거장치

Info

Publication number: KR19980023857A
Application number: KR1019960043530A
Authority: KR
Inventors: 이재욱
Original assignee: 배순훈; 대우전자 주식회사
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-07-06

Abstract

본 발명은 차량용 음성 인식 시스템의 카 오디오 노이즈 제거장치에 관한 것으로서, 음성 인식 시스템을 사용함에 있어 카 오디오의 출력이 음성 인식 시스템에 입력되는 음성 신호에 대해 노이즈로 작용하여 음성 인식 시스템이 음성 명령을 제대로 인식할 수 없게 되는 상황을 방지하기 위해 음성 신호와 오디오 신호가 혼합되어 수집되는 마이크로폰의 출력과 딜레이모듈을 통과시킨 카 오디오의 출력을 합성함으로써 카 오디오의 신호 성분만을 제거하여 운전자의 음성 신호만이 음성 인식 시스템에 입력되도록 하는 것이다.

Description

차량용 음성 인식 시스템의 카 오디오 노이즈 제거장치

본 발명은 차량용 음성 인식 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 차량용 음성 인식 시스템을 사용함에 있어 카 오디오의 신호출력이 음성 인식 장치에 입력되는 음성 신호에 대해 노이즈로 작용함으로써 음성 인식 장치가 음성 신호를 제대로 인식할 수 없게 되는 상황을 방지하기 위해 음성 신호와 카 오디오 신호가 혼합되어 수집되는 마이크로폰의 출력과 딜레이모듈을 통과시킨 카 오디오의 신호를 합성하여 카 오디오의 신호성분만을 제거시켜 운전자의 음성 신호만이 음성 인식 시스템에 입력되도록 한 차량용 음성 인식 시스템의 카 오디오 노이즈 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 음성 인식 시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이 구성된다.

즉, 운전자의 음성 명령을 수신하는 마이크로폰(10)과, 상기 마이크로폰(10)으로부터 수집된 신호를 처리하여 그 음성 명령에 해당하는 외부장치(30)를 제어하는 전자 제어기(20)로 구성된다.

또한, 상기 전자 제어기(20)는 마이크로폰(10)으로부터 수집된 운전자의 음성 명령을 1차적으로 필터링(filtering)하는 앤티 에일리어징 필터(21)와, 앤티 에일리어징 필터(21)에서 필터링된 연속된 아날로그 신호를 이산 데이터인 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(22)와, 인식된 단어를 재생시켜 출력하여 확인할 수 있도록 해주는 D/A 변환기(22-1) 및 스피커(29)와, 음성 인식 시스템의 제어에 필요한 신호 전처리 알고리즘과 인식 알고리즘 및 학습 알고리즘이 내장되어 있는 ROM(24)과, 학습된 사용자의 음성 특징 변수가 항시 저장되어 있는 RAM(25)과, 상기 ROM(24)과 RAM(25)에 저장되어 있는 알고리즘 및 데이터를 이용하여 A/D 변환기(22)에서 입력받은 디지털 신호를 전처리하며 인식 알고리즘을 위한 연산을 수행하는 DSP 칩(Digital Signal Process Chip : 23)과, 상기 DSP 칩(23)과 외부 장치(30)를 인터페이싱하는 인터페이스 회로(26)와, DSP 칩(23)의 시스템 클럭인 오실레이터(27)와, 휘발성 메모리인 RAM(25)의 백업용 배터리(28) 및 배터리 콘트롤러(28-1)로 이루어지며, 음성 인식 시스템의 작동 여부를 운전자가 제어하는 제어 스위치(40)를 더 포함하여 구성되기도 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 차량용 음성 인식 시스템에서 음성 명령으로 제어가 가능한 외부장치(30)로는 자동 온도 조절기(31), 카 오디오(32), 카폰(33), 실내등(34), 비상등(35) 등이 있으며, 음성 명령으로 제어할 수 있는 상기 장치들의 기능은 다음과 같다.

먼저, 자동 온도 조절기(31)의 경우 자동 및 수동 모드 선택, 온도 설정, 풍량 설정, 풍향 모드 설정 등을 할 수 있으며, 카 오디오(32)의 경우 온/오프, 음량 조절, 방송국 선택, 주파수 밴드 선택 등을 할 수 있다.

또한, 카 폰(33)의 경우는 온/오프 및 학습시켜 놓은 이름 또는 상호의 자동 다이얼링을 수행할 수 있으며 실내등(34), 비상등(35)의 경우 온/오프 동작을 수행할 수 있다.

이러한 음성 명령을 수행하는 자동차 음성 인식 시스템은 항시 작동되거나 제어 스위치(40)의 상태가 온 일 경우에만 동작하여 전자 제어기(20)에서 음성 명령을 인식하고 명령에 상응하는 외부장치(30)의 작동을 제어한다.

차량용 음성 인식 시스템이 운전자의 음성 명령에 따라 외부장치(30)를 제어하는 과정은 다음과 같다.

먼저 운전자는 학습 과정을 통해 음성 명령에 사용될 기준 음성 데이터를 사전에 만들고 이것은 RAM(25)에 저장된다.

운전자의 음성 명령은 마이크로폰(10)에서 수집되어 디지털 변환된 데이터를 프레임별로 나눠 필터링, 모델링, 모델링된 계를 표현하는 방정식의 계수를 구하는 선형예측계수 계산, 선형예측계수를 이용하여 셉스트럴계수(cepstral coefficient) 계산 등을 수행하여 음성 인식에 필요한 음성특징변수를 데이터베이스화하는 전처리과정을 거친다.

상기한 셉스트럴계수(cepstral coefficient)란 신호의 전력 스펙트럼의 쌍수를 푸리에(Fourier) 역변환한 것으로 정의되며 음성파에서의 기본 주기의 추출이나 스펙트럼 포락선의 추출 등에 널리 이용되는 셉스트럼(cepstrum)에 대한 계수이다.

이어서 다이나믹 타임 웝(dynamic time warp) 방법을 이용하여 현재 수집된 음성에 대한 데이터와 RAM(25)에 저장된 기준 음성 데이터 중에서 최소의 차이를 갖는 기준 음성을 결정하는 패턴 비교 과정을 거치고, 패턴 비교 과정에서 결정된 기준 음성에 따라 최종적으로 데이터 버스를 통해 해당하는 정보를 인터페이스 회로(26)에 출력하여 외부 장치(30)를 제어하는 명령 출력 과정을 거쳐 운전자의 음성 명령에 따라 외부장치(30)를 제어하게 된다.

상기한 다이나믹 타임 웝 방법(dynamic time warp)이란 임의의 특정 어휘를 발음할 경우 순간적인 발음속도와 전체적인 발음시간 등으로 인하여 같은 발음을 하더라도 시간에 따른 특징 패턴이 모두 다르다. 따라서 음성 인식에서 기준 패턴들과 인식하고자 하는 시험패턴을 그냥 비교하여 거리를 측정하는 것은 큰 의미를 가지지 못하므로 일단 기준패턴과 입력패턴의 모양이 가장 유사하게 되도록 일종의 시간정렬을 한 후에 거리측정을 하는 프로그래밍 기법의 하나이다.

이러한 차량용 음성 인식 시스템은 카 오디오(32)가 켜져 있는 경우, 카 오디오 신호가 음성 인식 장치에 입력되는 음성 신호에 대해 노이즈로 작용함으로써 음성 인식 시스템이 운전자의 음성 명령을 제대로 인식하지 못하여 음성 인식 시스템의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 음성 신호와 카 오디오 신호가 혼합되어 수집되는 마이크로폰의 출력에서 카 오디오의 신호성분만을 상쇄시켜 운전자의 음성 신호만 음성 인식 시스템의 전자 제어기에 입력되도록 하는 차량용 음성 인식 시스템의 카 오디오 노이즈 제거장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 카 오디오의 출력을 일정시간 지연시키는 딜레이모듈과, 상기 딜레이모듈의 출력을 위상 반전시켜 마이크로폰에서 수집된 신호와 합성하는 신호합성부로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 차량용 음성 인식 시스템의 블록 구성도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 구성도

도 3은 도 2의 신호합성부(60)의 일 실시예에 따른 회로도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 마이크로폰20 : 전자 제어기

21 : 앤티 에일리어징 필터22 : A/D 변환기

22-1 : D/A 변환기23 : DSP 칩

24 : ROM25 : RAM

26 : 인터페이스부27 : 오실레이터

28 : 배터리28-1 : 배터리 콘트롤러

29 : 스피커30 : 외부 장치

31 : 자동 온도 조절기32 : 카 오디오

33 : 카 폰34 : 실내등

35 : 비상등40 : 제어 스위치

50 : 딜레이모듈60: 신호합성부

OP1, OP2 : OP 앰프

본 발명의 일 실시예에 따른 구성은 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 카 오디오(32)의 신호를 일정시간 지연시켜 출력하는 딜레이모듈(delay module : 50)과, 상기 딜레이모듈(50)의 출력을 위상 반전시키는 OP앰프(OP1)와 위상 반전된 카 오디오 신호와 마이크로폰(10)에서 수집된 신호를 합성한 신호를 위상 반전시켜 출력하는 OP(OP2)로 이루어진 신호합성부(60)로 구성된다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명의 신호합성부(60)의 회로도이다.

운전자가 음성 명령으로 외부장치(30)를 제어하고자 하는 경우 제어 스위치(40)를 온시킨 다음 음성 명령을 하게 된다.

이 때 카 오디오(32)가 동작 중이면 운전자의 음성 명령과 카 오디오 신호가 혼합되어 마이크로폰(10)에 수집된다.

상기 카 오디오 신호는 딜레이모듈(50)에도 인가되는데 딜레이모듈(50)은 일정한 신호의 위상 지연(phase delay)을 갖는 딜레이 라인(delay line), 디지털 딜레이 필터(digital delay filter), 디지털 올 패스 필터 (digital all-pass filter) 등으로 구현할 수 있다.

한편 딜레이모듈(50)은 수학식 1에 의해 계산되는 지연시간(delay time) T의 특성을 갖는 것으로 선정한다.

[수학식 1]

여기서 V는 음파의 속도(340㎧)이고, D는 운전자와 가장 가까이 있는 카 오디오의 스피커(미도시)와 마이크로폰(10) 사이의 거리이다.

예를 들어 카 오디오의 스피커와 마이크로폰(10) 사이의 거리가 34㎝라고 가정하면 지연시간 T = 1㎳ 이다.

딜레이모듈(50)에 인가된 카 오디오 신호(V_A)는 딜레이모듈이 갖는 지연시간이 경과한 후 신호합성부(60)에 인가된다.

입력된 카 오디오 신호(V_A)는 OP앰프(OP1)를 거쳐 위상이 반전되어 출력(V_T)되어 마이크로폰(10)에서 입력되는 신호(V_M)와 합쳐지므로 결과적으로 마이크로폰(10)에 수집된 신호 중에서 카 오디오 신호(V_A)만이 상쇄된 순수한 음성신호(V_S)만이 OP앰프(OP2)를 통해 위상 반전된 형태로 전자 제어기(20)로 출력되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 음성신호에 혼합되어 마이크로폰에 수집되는 카 오디오 신호를 음성신호에서 제거하여 음성 인식 시스템에 음성신호만을 공급함으로써 카 오디오의 신호가 노이즈로 작용하여 음성 인식 시스템이 음성 명령을 제대로 인식할 수 없게 되는 상황을 방지하여 차량용 음성 인식 시스템의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

본 발명은 청구범위에 기재되어 있는 바와 같이 차량용 음성 인식 시스템의 카 오디오 노이즈 제거장치의 일 실시예에 관해서만 설명하였으나, 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 여러 가지로 그 응용과 변형이 가능할 것이다.

Claims

운전자의 음성 명령을 수신하는 마이크로폰(10)과, 상기 마이크로폰(10)으로부터 수집된 신호를 처리하여 그 음성 명령에 해당하는 외부장치(30)를 제어하는 전자 제어기(20)로 구성되는 차량용 음성 인식 시스템에 있어서, 카 오디오(32)의 신호를 일정시간 지연시켜 출력하는 딜레이모듈(50)과, 상기 딜레이모듈(50)의 출력과 마이크로폰(10)의 출력을 합성하여 출력하는 신호합성부(60)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 음성 인식 시스템의 카 오디오 노이즈 제거장치.
제 1항에 있어서, 상기 신호합성부(60)는 딜레이모듈(50)의 출력을 위상 반전시키는 OP앰프(OP1)와 위상 반전된 카 오디오 신호와 마이크로폰(10)에서 수집된 신호를 합성한 신호를 위상반전시켜 출력하는 OP(OP2)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 음성 인식 시스템의 카 오디오 노이즈 제거장치.