KR20010063844A - 저전력 음성 명령어 구동 휴대 정보단말 장치 및 구동 방법 - Google Patents
저전력 음성 명령어 구동 휴대 정보단말 장치 및 구동 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 음성 명령어 구동 정보단말 장치 및 그를 이용한 음성인식 방법에 관한 것으로, 휴대형 정보 단말기 사용자의 편이성을 향상시키고 전력 소모를 최소화하기 위하여, 음성 인식 기능 전용의 디지털 신호 처리기를 갖는 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치 및 그를 이용한 음성인식 방법을 제공함에 있어서 저전력 모드의 대기상태에서 음성인식 활성화 요구가 수신되는 경우 정상동작 상태로 전환하여 음성인식을 수행하기 위한 음성 인식 처리 수단; 및 사용자와의 데이터 입출력과 정보처리를 담당하며, 상기 사용자로부터 음성인식 활성화 요구가 있는 경우 상기 음성 인식 활성화 요구를 상기 음성 인식 처리 수단에 전달하기 위한 정보 처리 수단을 포함하며, 개인 정보관리 및 데이터 기록용의 휴대형 정보 단말기 등에 이용됨.
Description
본 발명은 음성 명령어 구동 정보단말 장치 및 그를 이용한 음성인식 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것이다.
휴대성과 통신기능 및 컴퓨팅 기능을 모두 갖춘 개인용 정보기기인 휴대형 정보단말은 정보처리 환경이 사무실 중심의 고정된 환경에서 개인의 이동성에 바탕을 둔 이동환경으로 전이되면서 그 필요성이 부각되고 있다.
최근 발표되고 있는 휴대 정보단말에서는 휴대성 향상을 위해 하드웨어 크기가 최소화, 경량화될 뿐 아니라, 최대한의 사용자 편리성을 보장하기 위하여 하드웨어 키보드나 마우스 대신 터치스크린 패널을 이용한 펜입력을 채용하는 것이 보편화되었으며, 음성을 이용하여 명령어를 입력하는 음성 입력 수단도 채용되고 있다.
일반적으로, 휴대 정보단말에서 채용할 수 있는 음성 인식기는 어휘에 제한을 받지 않도록 사용자가 필요한 명령어를 학습시켜 사용하는 화자종속 단어 레벨 음성 인식기이다. 이와 같은 음성 인식기는 실용화할 수 있을 정도로 기술이 발전되었고, 인식기의 크기나 계산요구량도 상대적으로 적으면서 정보단말의 특성인 주소록의 인명이나 개인의 파일명 등의 사용자 고유 명령어를 인식할 수 있어서 음성 명령 사용에 따른 유용성을 높일 수 있다.
종래의 음성 명령 구동 휴대 정보단말 장치는 음성 입출력을 위한 마이크와 스피커가 장착된 일반 휴대 정보단말 장치에 음성명령 기능이 소프트웨어적으로 추가되는 형태로 개발되었기 때문에 데이터 입출력과 정보처리를 담당하는 MCU가 음성 데이터 입출력 및 음성인식 알고리즘도 같이 수행하는 단일 프로세서 구조를 가지고 있다.
따라서, 실시간 처리를 필요로 하는 음성 데이터 전처리, 특징추출 및 음성 명령 인식에 따른 계산부하와 전력소모를 감당할 수 없어서 음성명령을 연속적으로 사용하지 못하고, 명령어를 입력할 때마다 사용자가 버턴입력이나 프로그램 활성화를 통하여 음성 인식기를 구동하여야 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 휴대형 정보 단말기 사용자의 편이성을 향상시키고 전력 소모를 최소화하기 위하여, 음성 인식 기능 전용의 디지털 신호 처리기를 갖는 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치 및 그를 이용한 음성인식 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치를 이용한 음성인식을 위한 초기화 방법의 일실시예 흐름도.
도 3 은 본 발명에 따른 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치를 이용한 음성인식 방법의 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 정보 처리 장치 120 : 음성 인식 장치
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치에 있어서, 저전력 모드의 대기상태에서 음성인식 활성화 요구가 수신되는 경우 정상동작 상태로 전환하여 음성인식을 수행하기 위한 음성 인식 처리 수단; 및 사용자와의 데이터 입출력과 정보처리를 담당하며, 상기 사용자로부터 음성인식 활성화 요구가 있는 경우 상기 음성 인식 활성화 요구를 상기 음성 인식 처리 수단에전달하기 위한 정보 처리 수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치를 이용한 음성인식 방법에 있어서, 음성인식 장치를 저전력 모드로 초기화 시키는 제 1 단계; 음성인식 활성화 요구가 있는 경우 상기 음성인식 장치를 정상모드로 전환시켜 음성인식을 수행하는 제 2 단계; 및 음성인식 수행결과를 출력하며 상기 음성인식 장치를 저전력 모드로 전환시키는 제 3 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 음성인식을 위하여, 대용량 프로세서를 구비한 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치에, 음성인식 장치를 저전력 모드로 초기화 시키는 제 1 기능; 음성인식 활성화 요구가 있는 경우 상기 음성인식 장치를 정상모드로 전환시켜 음성인식을 수행하는 제 2 기능; 및 음성인식 수행결과를 출력하며 상기 음성인식 장치를 저전력 모드로 전환시키는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
즉, 본 발명의 특징은 음성 입력 및 명령어 인식을 위하여 음성 인식기능 전용의 디지털 신호 처리기(DSP:Digital Siganl Processor)(이하, 간단히 "DSP"라함), 오디오 코덱, 그리고 마이크를 채용하여 MCU의 정보처리 및 데이터 입출력 기능에 영향을 미치지 않으면서, 정보처리 및 데이터 입출력 기능과 병행하여 음성 명령어 인식을 수행하도록 한다.
이와 같이 DSP를 채용함으로써 종래의 단일 음성명령 모드는 물론이고, 여러 개의 음성 명령어를 연속적으로 사용할 수 있는 연속 음성명령 모드도 지원할 수 있도록 하였다.
그리고, 음성명령 모드가 아닐 경우에는 DSP와 오디오 코덱을 저전력 모드에서 구동시킴으로써 휴대형 장치에서 매우 중요한 요소중의 하나인 전력소모도 최소화될 수 있도록 하였다. 또한, 휴대 정보단말의 광범위한 응용에 적합하도록 음성압축 저장 및 음성복원 출력, 음성합성, MP3 디코더 등과 같은 다양한 부가기능을 하드웨어 변경없이 DSP프로그램으로 추가할 수 있는 장점도 얻을 수 있으며, 오디오 코덱의 디지털-아나로그 컨버터(DAC:Digital-to-Analog Converter)(이하, 간단히 "DAC"라함)와 스피커를 이용하여 음성명령에 의한 장치 구동 모드에서 사용자와의 상호동작을 우수한 음질로써 원활하게 수행할 수 있는 장점도 있다.
이하, 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치의 일실시예 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정보단말 장치는 기능적으로 휴대 정보단말에서의 개인정보관리, 메모작성, 게임 등의 데이터 입출력과 정보처리 대부분을 담당하는 정보처리 장치(110), 음성 데이터 입출력 및 명령어 인식을 담당하는 음성인식 장치(120), 그리고 사용자와의 인터페이스 장치인 마이크(130), 스피커(140), 액정 디스플레이(LCD:Liquid Crystal Display)(이하, 간단히 "LCD"라함)(150), 터치스크린 패널(160), 버턴입력(170), 범용 입출력 포트(180), 외부 타 장치와의 인터페이스인 RS232/USB(Universal Serial Bus)/블루투스(190), 및 멀티미디어카드 통신포트를 포함한다.
정보처리 장치(110)는 단일 칩상에 중앙처리장치와 각종 주변장치 제어기가 탑재되어 있는 마이크로 제어 장치(MCU:Micro Controller Unit)(이하, 간단히 "MCU"라함)(111)과 프로그램 및 데이터 저장용 플래시메모리(112), 그리고 프로그램 수행시 데이터 저장에 사용되면서 일부는 LCD에 출력되는 데이터용 버퍼로 기능하는 동적램(DRAM)(이하, 간단히 "DRAM"이라함)(113)으로 구성된다.
MCU(111)에는 기본적인 제어기 구성 요소인 중앙처리장치(CPU:Central Processing Unit), 위상동기회로(PLL:Phase Locked Loop)(이하, 간단히 "PLL"이라함), 실시간 클럭(RTC:Real Time Clock)(이하, 간단히 "RTC"라함), 타이머 등과 함께 직접 기억 장치 접근(DMA:Direct Memory Access)(이하, 간단히 "DMA"라함) 제어기(115), LCD상의 데이터 출력을 제어하는 LCD 제어기(115), 터치스크린 패널의 접촉 점 데이터를 입력 받아 위치정보를 출력하는 터치스크린 제어기(116), 범용 입출력 포트의 값을 읽고 쓰기 위한 레지스터(117), 버턴입력과 각 주변장치로부터의 인터럽터 입력을 받기 위한 인터럽터 제어기(118), DRAM을 제어하는 메모리관리 제어기, 외부 장치와의 데이터 교환용 입출력포트를 제공하기 위한 UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter) 제어기/USB 제어기/블루투스 제어기/메모리 확장용 멀티미디어카드 장착을 위한 멀티미디어 카드(MMC:MultiMedia Card)(이하, 간단히 "MMC"라함) 제어기(119), 메모리 관리 제어기(120) 및 DSP 접속을 위한 MCU-DSP 인터페이스(121) 등이 내장되어 있다.
음성인식 장치(120)는 마이크로부터 입력되는 아날로그 음성신호를 디지털 음성 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC:Analog-to-DigitalConverter)(이하, 간단히 "ADC"라함)와 스피커로 출력될 디지털 음성 데이터를 아날로그 음성신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC:Digital-to-Analog Converter)(이하, 간단히 "DAC"라함)가 동시에 내장되어 있는 오디오 코덱(121), MCU와의 인터페이스를 위한 MCU-DSP 인터페이스(122)와 저전력 모드 지원을 위한 전력관리부(123)를 내장하고 있으면서 입력된 음성 데이터를 전처리하고 인식과정을 수행하는 DSP(124), 및 프로그램 저장 및 수행을 위한 플래시메모리와 정적램(SRAM:Static Random Access Memory)(이하, 간단히 "SRAM"이람하)((125)으로 구성된다.
특히, DSP(124)와 오디오 코덱(121)은 동작하지 않는 휴지상태에서는 내부 레지스터 값을 유지하면서 클록을 멈춰서 전력소모를 최소화할 수 있는 저전력 모드 기능을 제공한다.
DSP(124)는 MCU-DSP 인터페이스(122)를 통하여 인식된 결과를 MCU(111)에게 전달하고, 사용자와의 상호작용 기능을 향상시키기 위하여 인식된 단어와 연관된, 메모리에 저장되어 있던 음성 데이터를 오디오 코덱과 스피커를 통하여 출력한다.
사용자와의 인터페이스 장치 중에서 터치스크린 패널(160)은 키보드나 마우스를 대신하여 데이터를 입력하는 수단으로 사용된다.
버턴입력(170)은 프로그램 전환, 실행, 위/아래 선택 등에 사용되는 키의 역할을 담당하고 범용 입출력 포트(180)는 스위치, 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)(이하, 간단히 "LED"라함) 등을 연결하기 위한 것이다.
도 2 는 본 발명에 따른 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치를 이용한음성인식을 위한 초기화 방법의 일실시예 흐름도로서, 특히 음성인식 장치(120)의 초기화 방법을 나타내고 있다.
전원이 켜지면 DSP(124)는 먼저 부트스트랩로더를 수행하고(201), 저장된 프로그램에 따라 음성 인식기 동작에 필요한 내부장치 초기화와 음성인식에 사용되는 각종 파라메터 초기화를 포함하는 DSP 초기화를 수행한다(202).
DSP 초기화가 완료되면 DSP에 연결된 오디오 코덱을 초기화하여(203) 음성인식 장치를 정상 동작상태로 만든 다음, 오디오 코덱을 저전력 모드로 전환하고(204) DSP 스스로도 저전력 모드에서 동작하도록 만드는 명령어를 수행하는 등의 저전력 모드로의 전환수단을 사용하여 저전력 모드로 전환한다(205).
이와 같이 음성인식 장치가 저전력 모드로 대기하도록 초기화하는 것은 음성명령 모드가 아닐 경우, 즉 음성 명령을 사용하여 장치를 구동하지 않을 경우에 정보단말의 전력소모를 최소화하기 위한 것이다.
도 3 은 본 발명에 따른 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치를 이용한 음성인식 방법의 일실시예 흐름도로서, 특히 음성명령 모드에서 동작하는 방법의 일실시예 흐름도이다.
초기화가 끝난 후에 음성인식 장치는 저전력 모드인 대기상태에 있다. 사용자가 버턴입력으로 신호를 인가하거나, 터치 스크린상에 표시된 아이콘을 이용하여 음성 인식기를 활성화함으로써 음성명령에 의한 장치의 구동을 요구한다. 음성명령에 의한 장치의 구동은 별도의 종료과정이 없이 일회의 음성명령 입력 후에 자동으로 종료되는 단일 음성명령 모드와 별도의 절차로 음성명령에 의한 장치의 구동을종료시킬 때까지 여러 회에 걸쳐 음성명령의 입력을 연속하여 수행하는 연속 음성명령 모드의 두 가지 모드가 있다. 단일 음성명령 모드는 전력소모가 적은 장점이 있고, 연속 음성명령 모드는 사용자와 단말간의 상호작용은 적으면서 음성명령을 보다 편하게 연속적으로 사용할 수 있다. 사용자의 버턴입력시 사용한 버턴이나 터치스크린에 표시된 아이콘을 이용하여 음성 인식기를 활성화시킬 때의 조건에 따라 단일 음성명령 모드 또는 연속 음성명령 모드가 결정되고, 연속 음성명령 모드일 경우에는 MCU가 인터럽터 신호 인가와 함께 MCU-DSP 인터페이스를 통하여 DSP에 있는 플래그를 세트하여(312) 연속 음성명령 모드임을 DSP에게 알린다.
단일 또는 연속 음성명령 모드가 선택되어서 MCU가 DSP에 인터럽터 등의 신호를 인가하면 DSP는 저전력 모드에서 정상동작 모드로 전환된다(301).
정상 동작모드로 전환된 DSP는 오디오 코덱을 정상 동작모드로 전환시킴으로써(302) 음성인식 장치는 정상 동작상태가 된다.
정상동작 상태에서 마이크를 통하여 입력된 신호는 오디오 코덱을 거쳐 DSP에 입력되고 DSP는 음성검출 및 인식을 수행한다. 음성 데이터의 시작점과 끝점이 검출되면(304) 전력소모를 줄이기 위하여 DSP는 오디오 코덱을 저전력 모드로 전환시키고(305), 음성인식을 수행한다(306).
인식이 종료되면, DSP는 인식된 결과를 MCU-DSP 인터페이스를 통하여 MCU에게 전달하고(307), 오디오 코덱을 정상 동작상태로 전환한 후, 인식결과와 관련된 음성 데이터를 오디오 코덱을 거쳐 스피커로 출력하여 사용자가 화면을 확인하지 않고도 오인식 여부를 확인할 수 있도록 한다(308).
이와 같이 한 명령어의 입력 및 인식이 종료되면 DSP는 플래그를 읽어서 연속 음성명령 모드로 설정되어 있는지를 확인하고, 연속 음성명령 모드로 설정되어 있을 경우 오디오 코덱으로부터 데이터 입력을 받아서 음성검출 및 인식과정을 반복한다(309). 연속 음성명령 모드의 종료는 사용자가 MCU에게 버턴입력을 인가하거나 터치스크린에 표시된 아이콘을 비활성화 시킴으로써 이루어진다.
MCU가 사용자로부터 받은 연속 음성명령 모드의 종료는 MCU가 MCU-DSP 인터페이스를 통하여 DSP상의 플래그를 클리어 시킴으로써 DSP에게 알려 주고, DSP는 연속 음성명령 모드 설정 플래그가 클리어 되어 있으면, 오디오 코덱을 저전력 모드로 전환하고(310), 스스로도 저전력 모드로 전환하여(311) 음성인식 장치는 저전력 모드가 되면서 단일 또는 연속 음성명령 모드를 종료한다.
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.
상기와 같은 본 발명에서 제안된 저전력 음성 명령어 구동 휴대 정보단말 장치 및 그 동작 방법은 저전력으로 연속적인 음성 명령에 의한 장치 구동을 가능하게 하고, 음성 및 오디오와 관련된 다양한 부가기능을 추가할 수 있어서 여러 가지 형태의 휴대형 정보단말에서 효과적으로 사용될 수 있는 우수한 효과가 있다.
Claims (7)
- 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치에 있어서,저전력 모드의 대기상태에서 음성인식 활성화 요구가 수신되는 경우 정상동작 상태로 전환하여 음성인식을 수행하기 위한 음성 인식 처리 수단; 및사용자와의 데이터 입출력과 정보처리를 담당하며, 상기 사용자로부터 음성인식 활성화 요구가 있는 경우 상기 음성 인식 활성화 요구를 상기 음성 인식 처리 수단에 전달하기 위한 정보 처리 수단을 포함하는 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 정보 처리 수단은,단일 칩상에 중앙처리장치와 각종 주변장치 제어기를 탑재하기 위한 제어 수단;상기 제어 수단에서 수행될 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 제 1 저장 수단: 및상기 프로그램 수행에 따른 데이터를 저장하고 외부 출력장치에 출력될 데이터를 저장하기 위한 제 2 저장 수단을 포함하는 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 음성 인식 처리 수단은,외부 입력장치로부터 입력되는 아날로그 음성신호를 디지털 음성신호로 변환하며, 외부 출력장치로 출력될 디지털 음성신호를 아날로그 음성신호로 변환시키기 위한 음성 신호 변환 수단; 및상기 정보 처리 수단과의 정보전달을 담당하며, 상기 음성 신호 변환 수단으로부터 입력된 음성신호에 대한 음성인식 처리를 수행하여 그 결과를 상기 음성 신호 변환 수단으로 전달하기 위한 음성인식 수단을 포함하는 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치.
- 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치를 이용한 음성인식 방법에 있어서,음성인식 장치를 저전력 모드로 초기화 시키는 제 1 단계;음성인식 활성화 요구가 있는 경우 상기 음성인식 장치를 정상모드로 전환시켜 음성인식을 수행하는 제 2 단계; 및음성인식 수행결과를 출력하며 상기 음성인식 장치를 저전력 모드로 전환시키는 제 3 단계를 포함하는 음성인식 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 단계는,전원이 인가되는 경우 초기화 절차에 따라 부트스트랩로더를 수행하는 제 4단계;디지털 신호 처리기 및 오디오 코덱을 초기화 한 후 상기 오디오 코덱을 저전력 모드로 전환하는 제 5 단계; 및상기 디지털 신호 처리기를 저전력 모드로 전환하는 제 6 단계를 포함하는 음성인식 방법.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 제 2 단계는,상기 디지털 신호 처리기를 정상 동작모드로 전환시키는 제 7 단계;상기 오디오 코덱을 정상 동작모드로 전환시키며 외부입력장치로부터 상기 오디오 코덱을 거쳐 입력된 입력신호에서 음성을 검출하는 제 8 단계;상기 입력신호에서 음성을 검출한 후 상기 오디오 코덱을 저전력 모드로 전환시키며, 검출된 상기 음성에 대한 인식을 수행하는 제 9 단계; 및상기 인식이 완료된 경우 상기 오디오 코덱을 정상 동작 모드로 전환시키고 상기 오디오 코덱으로 인식결과를 전달하는 제 10 단계를 포함하는 음성인식 방법.
- 음성인식을 위하여, 대용량 프로세서를 구비한 저전력 음성 명령어 구동 정보단말 장치에,음성인식 장치를 저전력 모드로 초기화 시키는 제 1 기능;음성인식 활성화 요구가 있는 경우 상기 음성인식 장치를 정상모드로 전환시켜 음성인식을 수행하는 제 2 기능; 및음성인식 수행결과를 출력하며 상기 음성인식 장치를 저전력 모드로 전환시키는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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