KR20000020903A - 음성정보 서비스 시스템에서의 반향제거장치 및 그 방법 - Google Patents

음성정보 서비스 시스템에서의 반향제거장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 음성정보 서비스 시스템에서의 반향제거장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 음성정보 서비스 시스템에서 입출력신호가 이중음성구간에서 서로 상관도가 떨어지는 점을 이용한 입출력신호의 상관도를 적응필터에 적용하므로써, 이중음성구간에서 적응필터의 신호 왜곡현상을 줄이고 반향제거 성능을 향상시키기 위한 반향제거장치 및 그 방법을 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 사용자 음성에 실제 반향성분이 가산된 제1 신호와 시스템 안내방송신호간에 상호 상관계수값을 검출하기 위한 상관계수 검출수단; 상기 상관계수 검출수단에 의해 검출된 상관계수값과 상기 제1 신호에서 반향성분이 제거된 제2 신호를 입력받아 상기 시스템 안내방송신호를 모델링하여 반향신호를 추출하기 위한 반향신호 추출수단; 및 상기 반향신호 추출수단에 의해 추출된 반향신호를 이용하여 상기 제1 신호의 반향성분을 제거하기 위한 반향제거수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 음성정보 서비스 등에 이용됨.

Description

음성정보 서비스 시스템에서의 반향제거장치 및 그 방법
본 발명은 전화망을 이용한 음성정보 서비스 시스템에서 시스템 안내방송의 반향성분을 제거하여 음질을 개선하고 아울러 서비스 품질을 향상시킬 수 있도록 한 반향제거장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전화망을 이용한 음성정보 서비스(즉, 인간과 기계간에 대화형식으로 정보를 제공하는 서비스)에서 시스템이 제공하는 안내방송신호와 사용자가 입력하는 음성신호가 서로 양방향으로 전달되는데, 안내방송의 반향성분이 사용자의 입력신호와 중첩되어 음질을 저하시키기 때문에 서비스 품질을 개선하기 위해서는 반향성분을 제거하는 기능이 반드시 필요하다.
따라서, 종래에도 음성정보시스템의 출력음성(즉, 안내방송)의 반향성분을 자동적으로 제거하기 위해서는 디지털 적응필터를 이용한 방법을 사용하였다.
디지털 적응필터를 이용한 방법은 이미 알고 있는 출력음성을 참조하여 적응필터를 이용해 입력음성에서 반향경로에 의한 출력음성의 영향을 자동적으로 제거하는 것으로서, 널리 알려진 적응필터 방식으로는 최소평균자승(LMS : Least Mean Square) 방식과 순환최소자승(RLS : Recursive Least Square) 방식이 있다.
그런데, LMS 방식을 이용한 적응필터는 계산량이 적고, 수치적 특성이 좋은 반면에, 수렴속도가 느리고 필터의 성능을 좌우하는 스탭크기를 정하는 것이 어렵고, 반향신호와 사용자 입력신호가 중첩되어 있는 이중음성구간에서의 성능이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.
그 반면에, RLS 방식을 이용한 적응필터는 LMS 방식을 이용한 적응필터에 비해 수렴속도가 빠르지만, 반향성분과 사용자 입력신호가 중첩되어 있는 이중음성구간에서의 왜곡현상이 오히려 더 심한 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 음성정보 서비스 시스템에서 입출력신호가 이중음성구간에서 서로 상관도가 떨어지는 점을 이용한 입출력신호의 상관도를 적응필터에 적용하므로써, 이중음성구간에서 적응필터의 신호 왜곡현상을 줄이고 반향제거 성능을 향상시키기 위한 반향제거장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 음성정보 서비스 시스템에서의 반향제거장치의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 반향제거 방법에 대한 일실시예 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 가산기 20 : 반향제거장치
30 : 음성정보시스템
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 음성정보 서비스 시스템에 적용되는 반향제거장치에 있어서, 사용자 음성에 실제 반향성분이 가산된 제1 신호와 시스템 안내방송신호간에 상호 상관계수값을 검출하기 위한 상관계수 검출수단; 상기 상관계수 검출수단에 의해 검출된 상관계수값과 상기 제1 신호에서 반향성분이 제거된 제2 신호를 입력받아 상기 시스템 안내방송신호를 모델링하여 반향신호를 추출하기 위한 반향신호 추출수단; 및 상기 반향신호 추출수단에 의해 추출된 반향신호를 이용하여 상기 제1 신호의 반향성분을 제거하기 위한 반향제거수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 방법은, 음성정보 서비스 시스템에서의 반향제거장치에 적용되는 반향제거 방법에 있어서, 사용자 음성에 실제 반향성분이 가산된 제1 신호와 시스템 안내방송신호간에 상호 상관계수값을 검출하는 제 1 단계; 선형 계수값들을 매 신호마다 샘플단위로 변경하기 위해, 상기 상관계수값, 상기 제1 신호에서 반향성분이 제거된 제2 신호를 입력받아 상기 시스템 안내방송신호를 모델링하여 반향신호를 추출하는 제 2 단계; 및 상기 추출된 반향신호를 이용하여 상기 제1 신호의 반향성분을 제거하는 제 3 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 음성정보 서비스 시스템에서의 반향제거장치의 일실시예 구성도이다.
본 발명에 따른 입출력신호의 상관도를 이용한 반향제거장치(20)는, 전화망을 이용한 음성정보 서비스 시스템에서, 사용자 음성에 실제 반향성분이 가산기(10)에 의해 가산된 제1 입력신호(a)와 음성정보시스템(30)의 출력신호(안내방송)(b)간에 상호 상관계수값을 검출하기 위한 상관계수 검출기(21)와, 상관계수 검출기(21)에 의해 검출된 상관계수값, 감산기(23)의 이전 출력신호(즉, 이전의 반향 제거된 신호)(c)를 입력받아 음성정보시스템(30)의 출력신호(b)를 모델링하여 반향신호를 추출하는 디지털 적응필터(22)와, 디지털 적응필터(22)에 의해 추출된 반향신호를 이용하여 입력신호(a)의 반향신호 성분을 제거하기 위한 감산기(23)를 포함한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 반향제거장치(20)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상관계수 검출기(21)에서 사용자 음성신호와 전화라인을 타고 반향성분이 가산기(10)에 의해 가산된 입력신호(a)와 음성정보시스템(30)의 출력신호(안내방송)(b)를 입력받아 두 신호간에 상호 상관계수값을 검출한다. 이때, 상관계수값은 연속적인 나열로 들어오는 입출력신호(a,b)를 순환방식을 이용하여 구한다. 즉, 입력신호(a) 및 음성정보시스템(30)의 출력신호(b)를 현재의 신호 샘플값으로부터 일정시간동안 지연된 신호 샘플값까지를 순환 방식으로 버퍼링하여 상호 상관계수값을 구한다.
이후, 선형 계수값들을 매 신호마다 샘플단위로 변경하기 위해, 디지털 적응필터(22)에서 상관계수 검출기(21)에 의해 검출된 상관계수값과, 감산기(23)의 이전 출력신호(즉, 이전의 반향 제거된 신호)(c)를 입력받아 음성정보시스템(30)의 출력신호(b)를 모델링하여 반향신호를 추출한다.
여기서, 디지털 적응필터(22)의 선형 계수값들은 매 신호마다 샘플단위로 개선되는데, 개선하는 값의 크기는 음성정보시스템(30)의 출력신호(b)의 크기와 이전의 반향제거된 신호(c)의 크기에 비례하고 이전의 반향제거된 신호(c)의 파워에 반비례하도록 변경하고, 입력신호(a)와 음성정보시스템(30)의 출력신호(b)의 상관도에 비례하도록 개선한다.
다음으로, 반향제거 기능을 수행하는 감산기(23)가 입력신호(a)에서 모델링된 반향신호를 제거하여 현재의 반향 제거된 신호(c)를 출력한다. 즉, 디지털 적응필터(22)의 출력으로 생성되는 가상의 반향신호를 입력신호(a)에서 빼줌으로써, 반향성분을 제거하고 음질을 개선시키게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 반향제거장치는 디지털 적응필터(22)가 업데이트될 때, 음성정보시스템(30)의 출력신호(안내방송) 뿐만아니라 입력신호(a)를 동시에 참조하고, 디지털 적응필터(22)의 계수값들이 변경될 때 입출력신호(a,b)의 상호 상관도를 적용하므로써, 반향성분을 제거하여 음질을 개선시킬 수 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 반향제거 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
제 2 도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전화망을 이용한 음성정보 서비스 시스템에서의 입출력신호의 상관도를 이용한 반향제거 방법은, 먼저 상관계수 검출기(21)에서 사용자 음성신호에 실제 반향성분이 간산된 입력신호(a)와 음성정보시스템(30)의 출력신호(안내방송)(b)간에 상호 상관계수값을 검출한다(301). 이때, 상관계수값은 연속적인 나열로 들어오는 입출력신호(a,b)를 순환방식을 이용하여 구한다. 즉, 입력신호(a) 및 음성정보시스템(30)의 출력신호(b)를 현재의 신호 샘플값으로부터 일정시간동안 지연된 신호 샘플값까지를 순환 방식으로 버퍼링하여 상호 상관계수값을 구한다.
이후, 디지털 적응필터(22)에서 선형 계수값들을 매 신호마다 샘플단위로 변경하기 위해, 상관계수 검출기(21)에 의해 검출된 상관계수값과, 감산기(23)의 이전 출력신호(즉, 이전의 반향 제거된 신호)(c)를 입력받아 음성정보시스템(30)의 출력신호(b)를 모델링하여 반향신호를 추출한다(302).
여기서, 디지털 적응필터(22)의 선형 계수값들은 매 신호마다 샘플단위로 개선되는데, 개선하는 값의 크기는 음성정보시스템(30)의 출력신호(b)의 크기와 이전의 반향제거된 신호(c)의 크기에 비례하고 이전의 반향제거된 신호(c)의 파워에 반비례하도록 변경하고, 입력신호(a)와 음성정보시스템(30)의 출력신호(b)의 상관도에 비례하도록 개선한다.
다음으로, 반향제거 기능을 수행하는 감산기(23)가 디지털 적응필터(22)에서 추출된 반향신호를 이용해 입력신호(a)의 반향성분을 제거하여 현재의 반향 제거된 신호(c)를 출력한다. 즉, 디지털 적응필터(22)의 출력으로 생성되는 가상의 반향신호를 입력신호(a)에서 감산하여, 반향성분을 제거하고 음질을 개선시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 반향제거 방법은 전화망을 이용한 음성정보 서비스 시스템에서 인간과 기계간에 대화 형식으로 정보를 제공하는 시스템의 경우에 시스템에서 제공하는 안내방송 신호의 반향성분이 사용자가 입력하는 음성신호와 중첩되어 음질을 저하시켜 서비스의 품질을 떨어뜨리는 점을 개선하기 위해, 시스템 입출력신호가 이중음성구간에서 상관도가 떨어지는 점을 이용하므로써, 반향성분을 제거하여 음질을 개선시킬 수 있을 뿐만아니라 서비스 품질을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 적응필터의 계산량이 적고 수치적 특성이 좋아 실시간 처리가 가능하며, 시스템 입출력신호의 상관계수를 이용하여 이중 음성구간에서의 음질왜곡 현상을 줄일 수 있어 기존의 LMS, RLS를 기반으로 하는 적응필터 방식에 비해 음질을 개선시킬 수 있을 뿐만아니라 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 음성정보 서비스 시스템에 적용되는 반향제거장치에 있어서,
    사용자 음성에 실제 반향성분이 가산된 제1 신호와 시스템 안내방송신호간에 상호 상관계수값을 검출하기 위한 상관계수 검출수단;
    상기 상관계수 검출수단에 의해 검출된 상관계수값과 상기 제1 신호에서 반향성분이 제거된 제2 신호를 입력받아 상기 시스템 안내방송신호를 모델링하여 반향신호를 추출하기 위한 반향신호 추출수단; 및
    상기 반향신호 추출수단에 의해 추출된 반향신호를 이용하여 상기 제1 신호의 반향성분을 제거하기 위한 반향제거수단
    을 포함하여 이루어진 반향제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상관계수 검출수단의 상관계수를 검출하는 과정은,
    상기 제1 신호 및 상기 시스템 안내방송신호를 현재의 신호 샘플값으로부터 일정시간동안 지연된 신호 샘플값까지를 순환 방식으로 버퍼링하여 상호 상관계수를 구하는 것을 특징으로 하는 반향제거장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반향신호 추출수단의 모델링 과정은,
    선형 계수값들을 매 신호마다 샘플단위로 개선하기 위해, 상기 시스템 안내방송신호의 크기와 상기 제2 신호의 크기에 비례하고 상기 제2 신호의 파워에 반비례하도록 변경하고, 상기 제1 신호와 상기 시스템 안내방송신호의 상관도에 비례하도록 변경하는 것을 특징으로 하는 반향제거장치.
  4. 음성정보 서비스 시스템에서의 반향제거장치에 적용되는 반향제거 방법에 있어서,
    사용자 음성에 실제 반향성분이 가산된 제1 신호와 시스템 안내방송신호간에 상호 상관계수값을 검출하는 제 1 단계;
    선형 계수값들을 매 신호마다 샘플단위로 변경하기 위해, 상기 상관계수값, 상기 제1 신호에서 반향성분이 제거된 제2 신호를 입력받아 상기 시스템 안내방송신호를 모델링하여 반향신호를 추출하는 제 2 단계; 및
    상기 추출된 반향신호를 이용하여 상기 제1 신호의 반향성분을 제거하는 제 3 단계
    를 포함하여 이루어진 반향제거 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 단계의 상관계수를 검출하는 과정은,
    상기 제1 신호 및 상기 시스템 안내방송신호를 현재의 신호 샘플값으로부터 일정시간동안 지연된 신호 샘플값까지를 순환 방식으로 버퍼링하여 상호 상관계수를 구하는 것을 특징으로 하는 반향제거 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 단계의 모델링 과정은,
    선형 계수값들을 매 신호마다 샘플단위로 개선하기 위해, 상기 시스템 안내방송신호의 크기와 상기 제2 신호의 크기에 비례하고 상기 제2 신호의 파워에 반비례하도록 변경하고, 상기 제1 신호와 상기 시스템 안내방송신호의 상관도에 비례하도록 변경하는 것을 특징으로 하는 반향제거 방법.
  7. 프로세서를 구비한 반향제거 장치에,
    사용자 음성에 실제 반향성분이 가산된 제1 신호와 시스템 안내방송신호간에 상호 상관계수값을 검출하는 기능;
    선형 계수값들을 매 신호마다 샘플단위로 변경하기 위해, 상기 상관계수값, 상기 제1 신호에서 반향성분이 제거된 제2 신호를 입력받아 상기 시스템 안내방송신호를 모델링하여 반향신호를 추출하는 기능; 및
    상기 추출된 반향신호를 이용하여 상기 제1 신호의 반향성분을 제거하는 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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