KR19990083808A

KR19990083808A - 청각장애인을 위한 휴대용 음향인식장치

Info

Publication number: KR19990083808A
Application number: KR19990032835A
Authority: KR
Inventors: 장경수
Original assignee: 장경수
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 1999-12-06

Abstract

본 발명은 청각장애인을 위한 시계 겸용 음향인식장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청각장애인이 일상생활에서 들을수가 없어 야기되는 여러가지 불편한 점들을 해소하고자 하는 장치로써 소리(음향)가 발생하면 이 음향의 종류를 분석해 이소리의 종류를 판별하고 이렇게 판별된 소리를 진동으로 전달하고 동시에 LCD 화면에 소리의 종류를 심볼로 표시해 주는 장치이다. 대표적인 예로 아기의 울음소리, 초인종 소리, 전화벨 소리, 화재 경보 및 대피 싸이렌 소리등이 있는데 정상인의 경우는 이러한 소리가 발생하면 적절한 대응을 할 수 있으나 청각장애인 및 고도 난청자의 경우 이러한 소리(음향)를 인지하지 못해 커다란 불편을 겪는다. 전인구의1%로 추정되는 청각장애인은 이러한 소리를 듣지 못하므로 이러한 청각장애인을 위해 손목 및 몸에 부착할 수 있는 휴대용 음향인식장치를 통해 이러한 소리(음향)가 발생하였다는 것을 진동을 통해 알려주고 이를 LCD화면에 심볼로 표시하여 줌으로써일상생활에서 당면하는 문제점을 해결 할 수 있도록 해주는 장치이다.

Description

청각장애인을 위한 휴대용 음향인식장치{Portable Sound Recognizer and Watch For Deaf and Hard of Hearing}

본 특허는 청각장애인용 휴대용 음향인식장치에 관한 것으로 이를 이용해 일상 생활에서 많이 쓰이고 또 중요한 정보를 갖는 음향에 대한 정보를 청각장애인에게 제공해 일상 생활의 편의를 도모하고 화재 경보나 대피 싸이렌등의 소리를 인식해 미리 위험을 피할 수 있도록 해 주는 장치로써 예를 들면 아기를 키우는 경우에는 정상인의 경우 아기의 울음소리여부로 아기에게 필요한 조치를 하게되는데 청각장애인의 경우 이를 인식하지 못하므로 아기를 돌볼때 많은 어려움을 겪게 된다. 이때 본 휴대용 음향인식장치를 이용하면 아기가 우는지의 여부를 바로 알게되어 신속한 조치를 취할 수 있고 또 방문객이 와서 초인종을 누를 경우 바로 알 수 있어 조치가 가능하다. 또 화재 경보가 발생했을때 들리지 않아도 본 특허에서 제안한 휴대용 음향인식장치를 통해 이를 바로 알 수 있어 조치를 취할 수 있게 된다. 또 비가 많이와서 주민을 대피시키는 경우에 가두 방송이나 싸이렌을 울리게 되는데 일반인의 경우에는 이를 듣고 바로 대피할 수 있으나 듣지 못하는 경우에는 그냥 지나치게 된다. 이러한 경우에 이를 청각장애인에게 신속하게 알려줌으로써 위급한 생명의 위험으로부터 보호할 수 있게 해준다. 또 공공장소등과 같이 외출했을 때에도 이러한 정보를 입수할 수 있게 해줌으로써 청각장애인의 편의를 도모해 준다.

기존의 제품으로는 휴대형이 아닌 설치형이 있는데 이 설치형은 가정에서 일반전원을 사용하며 하나의 제품으로 여러가지 소리를 구별하는 기능을 갖지 못해 인식하고자 하는 소리별로 센서를 별도로 구입해 본체와 연결하여 사용하여야 한다. 예를들어 초인종소리와 아기울음소리를 인식하고자 한다면 설치형은 초인종 소리 인식용 센서기와 아기울음용 센서부를 별도로 구입해 유선으로 연결해야한다. 또 다른 기능을 추가하기위해서는 별도의 센서를 구입해 본체와 연결하여 사용하여야 한다. 이처럼 기존제품은 목적에 따라 여러가지를 구입해야 하므로 구입가가 매우 비싸 (전체세트 구비시 미화3,000-6,000$)전체적인 소득수준이 그리 높지 않은 장애인들에게는 커다란 부담이 된다. 또 휴대용이 아니므로 외출시에 사용할 수 없어 기계가 설치된 곳만으로 사용 공간이 제한된다. 이러한 제품은 소리가 발생했는지의 여부를 실내 곳곳에 설치된 경광등이 번쩍이는 것을 보고 알게되는데 이것은 깨어있는 낮시간에는 유효할지 몰라도 잠이들었을때에는 전혀 도움이 되지 못한다. 만일 취침시에 화재가 발생하여 경보가 울린다면 번쩍이는 경광등을 볼 수 없어 위험한 상황에 이르게 된다. 또 취침시 아기 울음소리를 듣고자한다면 본체와 유선으로 연결된 센서기기를 아기바로옆에 놓고 부모는 울음소리여부를 알려주는 진동기(역시 본체와 유선으로 연결된)를 가슴에 품고 자야한다. 만일 이러한 진동부가 품에서 벗어나면 아기가 울어도 알 수 없게 되며 유선으로 연결되어 있으므로 불편하다. 또 낮시간에 항상 유선으로 연결된 진동기기를 몸에 지니고 있을수 없기 때문에 낮시간동안에는 아기가 울어도 이에 대처할 수 없게 된다. 이러한 기존제품의 경우 동작방식은 듣고자하는 소리의 특정주파수부분만을 입력으로 받기위해 대역필터를 두고 이 대역을 통과한 소리가 있을 경우 이소리의 강약만으로 판별하므로 한가지 소리마다 센서를 하나씩 설치하여야한다. 따라서 본 특허에서 제안한 휴대용 방식이고 필요한 소리를 모두 구분할 수 있는 전자장치라면 이러한 단점을 충분히 극복할 수 있다. 또 외출시에도 사용할 수 있기때문에 기존제품과는 전혀 다른 차원의 편의를 제공할 수 있다.

본 특허에서 제안한 청각장애인용 시계겸용 음향인식장치는 하나의 마이크로 수집한 모든 가청주파수 대역의 데이터를 어떻게 분리하고 이를 올바르게 인식하는가에 달려 있다. 따라서 기존 제품이 갖지 못하는 이러한 기능의 실현을 위해 필요한 소리(음향)를 수집하고 이를 분석하는 것이 중요하다. 따라서 분석된 소리를 제대로 판별하기 위해서는 많은 양의 데이터베이스를 구축해야하고 이러한 점들 때문에 소형화 및 저가의 장치를 만들기가 어려웠다. 본 특허에서 제안한 방식은 이러한 문제를 극복할 수 있도록 설계되었으며 지금까지 발전된 전자기술을 이용해 음향인식기를 제작할 수 있어 많은 청각장애인들에게 편의를 제공할 수 있다.

도 1은 음향을 수집해 그 종류를 판별하는 흐름도이다

＜도면의 주요 부분에 대한 설명＞

샘플링 : 아날로그 신호는 연속된 출력을 갖는데 이 신호를 디지탈 신호로 바꾸기 위해 정해진 시간 마다 데이터를 뽑아내는 일

인덱스 : 퓨리에변환을 하게 되면 128이나 256, 512, 1024등 2ⁿ형태를 갖는 입력단자 및 출력단자를 갖는데 이러한 입, 출력단 하나하나를 인덱스라고 한다.

퓨리에 변환 (Fourier Transform): 시간축으로 표시된 데이터를 주파수축상에 나타 내기 위해 행하는 변환.

이하에 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 특허에서 제안한 청각장애인용 휴대용 음향인식기는 소리(음향)가 발생하면 이 소리의 종류를 판별해 주는 전자장치로써 우선 마이크에서 아날로그 신호인 음향을 수집하고(1) 이를 A/D 변환해 디지탈 신호로 바꾼후 (2)이를 20ms 단위의 프레임으로 만든 후 프레임단위로 데이터를 처리한다.(3) 이때 소리의 크고 작음에 따라 데이터의 크기가 달라져 연산이 어려우므로 판별에 영향을 주지않도록 데이터의 크기를 미리 정한 크기로 만든다.(4) 이렇게 프레임으로 구성된 데이터는 한프레임에서 데이터들의 에너지의 합이 일정한 한계값을 넘을때를 판별해 한계값을 넘으면 소리가 발생한 것으로 간주하고 이때부터 프레임을 Fourier변환한다.(5) 또 다음 프레임은 앞 프레임과 겹치게 구성하는데 겹치는 정도는 하나의 데이터가 세번정도 서로다른 프레임에 속하도록 프레임을 구성한다.

이렇게 프레임단위로 Fourier변환한 후 이값에 log를 취한다.(6) log를 취하면 변환한 값의 크기를 줄일수 있어 메모리의 크기를 줄일 수 있다. 이렇게 log를 취한 값을 다시 역Fourier 변환을 한다.(7) 이렇게 하면 Fourier변환한 크기 만큼의 인덱스값들을 얻을 수 있는데 이렇게 얻어진 각 프레임들의 역변환된 인덱스값들의 평균과 분산을 계산한다.(8) 이렇게 계산된 값들을 데이터베이스에 미리 저장한 여러 종류의 소리 패턴과 비교하게 되는데 이때에도 데이터베이스에 저장된 인덱스값들과 계산해낸값들의 차이의 평균과 분산을 구해 허용 표준편차(같은 소리라고 할 수 있는)내에 데이터베이스에 저장해둔 인텍스값들이 있는지 비교한다. 이때 데이터베이스내에 계산해서 구한값과 같은 종류의 인덱스가 있으면 해당 소리로 판별한다.(9) 만일 아무 의미없는 소음을 연산하였다면 데이터베이스내의 인덱스값들과는 많은 차이(허용 표준편차밖)를 나타내므로 인식하고자하는 대상이 아님을 쉽게 알 수 있다. 이렇게 판별된 데이터는 우선 진동모터를 구동하여 소리가 발생하였다는 것을 1차로 알려주고 동시에 LCD화면에 심볼로 표시를 하게 된다.(10) 이후 사용자는 이 신호를 받은후 다음에 발생할 다음 소리의 수신을 위해 RESET 버튼을 누르면 다시 초기 상태로 돌아가 다음 소리의 분석을 하게 된다. 또 본 특허에서 제안한 제품은 손목에 부착하게되므로 시계 기능도 아울러 제공한다. 또 실내와 실외의 소음의 차이가 심하므로 소음이 큰 실외공간에서는 실내보다 큰 소리에 인식이되도록 설정하고 실외보다 소음이 적은 실내에서는 작은 소리도 인식할 수 있도록 해 소음에 따른 오작동의 가능성을 줄이기위해 실내와 실외 기준에 맞게 모드를 변환할 수 있게 버튼하나로 실내와 실외 모드로 변환할 수 있도록한다. 이 모드 변환기능은 외출하거나 귀가시에 한번 눌러줌으로써 실내에서는 실외보다 작은 소리에도 인식이 가능하도록 하고 반대로 실외에서는 자기와 상관없는 작은 소리는 인식하지 않도록 인식한계 값이 에너지한계값을 바꾸는 역할을 한다. 또한 부가기능으로 자기집의 초인종 소리나 전화벨 소리를 직접 녹음해 트레이닝시키는 기능을 갖는다. 이 기능은 집집마다 초인종 소리나 전화벨 소리가 다르고 또 종류도 수백가지에 이르므로 이것을 모두 데이터베이스화 하기에는 메모리의 용량 및 부피, 가격에 영향을 주므로 자신만이 필요한 소리를 직접입력해 인식하게 하므로써 부피를 줄일 수 있고 인식률을 높일 수 있다. 본 특허에서 제안한 청각장애자용 음향인식기는 손목이나 목걸이등의 형태로 휴대할 수 있는 소형으로 건전기를 사용하므로 전원 공급의 불편함 없이 사용할 수 있으며 내부에는 연산을 위한 CPU를 탑재한다.

본 특허를 통한 제품은 청각장애인에게 소리를 듣지 못해 생기는 일상생활의 불편함을 해소하게 할 수 있고 화재, 대피 싸이렌등을 듣지 못해 처할 수 있는 위험으로부터 이들이 대처할 수 있도록 정보를 제공한다. 따라서 정상인이 생활하는데 불편없는 사소한 점들이지만 청각장애인들에게는 불편할 뿐만아니라 생명의 위협을 느낄 수도 있는 상황을 소형이고 저렴한 간단한 장치를 통해 해소할 수 있다.

Claims

청각장애인용으로써 하나의 단일 제품으로 전화벨, 초인종, 아기울음, 화재 경보 및 대피싸이렌등의 음향을 수집해 종류를 판별하는 제품,
상기 제품에서 실내 및 실외 변환 모드,

상기 제품에서 사용자가 필요한 소리를 직접 입력해 사용하는 트레이닝기능.