KR20140072573A - 음성 인식 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음성 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 음성인식 동작이 개시되면 사용자의 음성인식 파형 및 주변에서 발생하는 음성의 파형을 포함하는 음성신호를 입력받는 음성입력부, 상기 음성인식 동작 개시 시에 주변의 음성출력장치로부터 발생되는 음성출력 파형에 대한 특성 정보를 제공받아 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 상쇄파형 발생부, 상기 음성입력부를 통해 입력된 음성신호에 상기 상쇄파형을 중첩시켜 상기 음성신호로부터 상기 음성출력 파형을 일정 이상 소거하여 상기 사용자로부터의 음성인식 파형을 추출하는 음성인식 파형 추출부, 및 상기 음성인식 파형을 근거로 음성인식을 수행하는 음성인식부를 포함한다.

Description

음성 인식 장치 및 방법{Apparatus and method for speech recognition}
본 발명은 음성 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 음성출력 파형의 상쇄를 통해 음성 인식률을 증대시키기 위한 기술에 관한 것이다.
최근, 음성인식기술을 차량에 적용하여 음성 인식을 통해 차량에서 구현 가능한 일부 기능들이 수행되도록 하고 있다.
하지만, 차량이 주행하는 동안에 음성 인식을 수행하는 경우 오디오 출력 및 음성 안내, 예를 들어, 내비게이션의 경로 안내 등이 함께 수행됨에 따라 음성 인식률이 저하될 수 있다. 또한, 음성 인식 시 공조장치에 의해 발생하는 바람에 의해 발생하는 소음이 사용자의 음성과 함께 음성인식장치로 입력됨에 따라 음성 인식률이 저하된 수 있다.
따라서, 차량 주행 중의 음성 인식률을 높이기 위해서는 오디오장치의 볼륨 또는 내비게이션의 볼륨을 낮추거나 음소거 해야한다. 하지만, 이 경우 운전 중 사용자가 볼륨을 줄이기 위해 운전자의 주의가 분산되는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은, 음성 인식 시 음성출력장치로부터 출력되는 음성출력 파형의 상쇄를 통해 음성 인식률을 증대시키도록 하는 음성 인식 장치 및 방법을 제공함에 있다.
특히, 본 발명은 음성출력 파형의 주파수 특성을 변조하여 음성출력 상쇄 파형을 발생하여 음성신호로부터 음성출력 파형을 제거하도록 하는 음성 인식 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 음성 인식 시 구동하는 공조장치의 풍량을 조절하여 음성 인식률을 증대시키도록 하는 음성 인식 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음성 인식 장치는, 음성인식 동작이 개시되면 사용자의 음성인식 파형 및 주변에서 발생하는 음성의 파형을 포함하는 음성신호를 입력받는 음성입력부, 상기 음성인식 동작 개시 시에 주변의 음성출력장치로부터 발생되는 음성출력 파형에 대한 특성 정보를 제공받아 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 상쇄파형 발생부, 상기 음성입력부를 통해 입력된 음성신호에 상기 상쇄파형을 중첩시켜 상기 음성신호로부터 상기 음성출력 파형을 일정 이상 소거하여 상기 사용자로부터의 음성인식 파형을 추출하는 음성인식 파형 추출부, 및 상기 음성인식 파형을 근거로 음성인식을 수행하는 음성인식부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상쇄파형 발생부는, 상기 음성출력 파형을 발생하는 상기 음성출력장치에 대한 특성 정보에 근거하여 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 상쇄파형 발생부는, 상기 음성출력 파형의 주파수 특성에 따라 원신호의 진폭 및 위상을 변조하여 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 상쇄파형은, 상기 음성출력 파형으로부터 180° 위상 변조된 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 음성인식파형 추출부 또는 상기 음성인식부는, 음성신호 입력 시, 상기 음성신호에 포함된 파형들에 따라 차량에 구비된 공조제어수단으로 음성인식 동작의 개시를 알리는 신호를 전달하여 공조장치의 풍량이 조절되도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음성 인식 방법은, 음성인식 동작이 개시되면 사용자의 음성인식 파형 및 주변에서 발생하는 음성의 파형을 포함하는 음성신호를 입력받는 단계, 상기 음성인식 동작 개시 시에 주변의 음성출력장치로부터 발생되는 음성출력 파형에 대한 특성 정보를 제공받아 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 단계, 상기 입력된 음성신호에 상기 상쇄파형을 중첩시켜 상기 음성신호로부터 상기 음성출력 파형을 일정 이상 소거하여 상기 사용자로부터의 음성인식 파형을 추출하는 단계, 및 상기 음성인식 파형을 근거로 음성인식을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상쇄파형을 발생하는 단계는, 상기 음성출력 파형을 발생하는 상기 음성출력장치에 대한 특성 정보에 근거하여 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 상쇄파형을 발생하는 단계는, 상기 음성출력 파형의 주파수 특성에 따라 원신호의 진폭 및 위상을 변조하여 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 상쇄파형은, 상기 음성출력 파형으로부터 180° 위상 변조된 신호인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 음성 인식 방법은, 상기 음성인식 동작 개시 시에 차량에 구비된 공조제어수단으로 음성인식 동작의 개시를 알리는 신호를 전달하여 공조장치의 풍량이 조절되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 음성 인식 시 음성출력장치로부터 출력되는 음성출력 파형의 주파수 특성을 변조하여 발생되는 음성출력 상쇄 파형을 통해 음성신호로부터 음성출력 파형을 제거함으로써 음성 인식률이 증대되는 이점이 있다.
또한, 본 발명은, 음성 인식 시 구동하는 공조장치의 풍량을 감소시킴으로써 음성 인식률이 증대되도록 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음성 인식 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 음성 인식 장치의 음성출력 신호 상쇄 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 음성 인식 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 음성 인식 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음성 인식 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 음성 인식 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 음성 인식 장치(100)는 음성입력부(110), 상쇄파형 발생부(120), 음성인식 파형 추출부(130) 및 음성인식부(140)를 포함한다.
음성입력부(110)는 마이크와 같이 음성신호를 입력받는 수단으로서, 마이크와 같이 음성신호를 입력 받을 수 있는 것이라면 어느 것이든 적용 가능하다. 음성입력부(110)는 음성인식동작이 개시되면, 동작하여 주변에서 발생하는 음성신호를 입력 받는다. 이때, 음성입력부(110)를 통해 입력되는 음성신호는 사용자(10)로부터의 음성인식 파형(Q), 즉, 보이스(voice) 외에도 스피커 등과 같은 음성출력장치(20)에 의해 발생하는 음성출력 파형(P)도 함께 입력된다.
음성입력부(110)는 입력된 음성신호(P+Q)를 음성인식 파형 추출부(130)로 전달한다.
한편, 음성인식 동작이 개시되면, 상쇄파형 발생부(120)는 음성출력장치(20)로 음성출력을 위한 전기신호(I)를 발생하는 음성발생부(90)로부터 음성출력장치(20)로 전달된 전기신호(I)에 대한 특성정보(I')를 제공받는다. 물론, 상쇄파형 발생부(120)는 음성인식동작이 개시되기 이전에, 음성발생부(90)로부터 발생되는 전기신호 및 음성출력장치(20) 고유의 특성정보를 제공받을 수도 있다.
한편, 상쇄파형 발생부(120)는 음성인식동작이 개시되면 음성발생부(90)로 음성출력 신호에 대한 특성 정보를 요청하는 신호(O1)를 음성발생부(90)로 송신할 수 있다.
여기서, 음성발생부(90)는 음성안내 제어기로부터의 제어 또는 멀티미디어 제어기로부터의 오디오 출력 제어에 따라 음성출력을 위한 전기신호를 발생하는 수단으로서, 음성출력을 위한 전기신호(I)를 음성출력장치(20)로 전달하여 음성출력장치(20)에서 대응하는 음성출력 파형(P)이 발생되도록 한다.
상쇄파형 발생부(120)는 음성발생부(90)로부터 제공된 신호 또는 장치의 특성정보(I')에 근거하여 음성출력 파형(P)에 대한 상쇄파형(P')을 발생한다. 이때, 상쇄파형 발생부(120)는 음성출력 파형(P)의 주파수, 즉, 진폭 및 위상을 변조시켜 상쇄파형(P')을 발생시킨다.
음성인식 파형 추출부(130)는 음성입력부(110)를 통해 입력된 음성신호(P+Q)에 상쇄파형 발생부(120)에 의해 발생된 상쇄파형(P')을 중첩시킨다. 이 경우, 음성신호(P+Q)에 포함된 음성출력 파형(P)은 상쇄파형(P')에 의해 상쇄된다. 따라서, 음성인식 파형 추출부(130)는 음성신호(P+Q)에서 음성출력 파형(P)이 소거됨에 따라 음성인식 파형(Q)을 추출하게 된다. 이에, 음성인식 파형을 추출하는 동작은 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
음성인식 파형 추출부(130)는 추출된 음성인식 파형(Q)을 음성인식부(140)로 제공한다.
다른 예로서, 음성인식 파형 추출부(130) 또는 음성인식부(140)는 음성신호가 입력되면, 상쇄파형 발생 여부 또는 입력된 음성신호에 중첩된 파형들에 따라 음성발생부(90)로 음성출력 신호에 대한 특성 정보를 요청하는 신호(O1)를 출력할 수도 있다. 이때, 음성발생부(90)는 음성출력 신호에 대한 특성 정보를 요청하는 신호(O1)에 의해 음성출력 신호 및 음성출력장치(20)에 대한 특성정보를 상쇄파형 발생부(120)로 제공할 수 있다. 물론, 음성발생부(90)로 음성출력 신호에 대한 특성 정보를 요청하는 신호(O1)를 출력하는 수단은 실시 형태에 따라 얼마든지 변경 가능하다.
음성인식부(140)는 음성인식 파형 추출부(130)로부터 제공된 음성인식 파형(Q)을 분석하여 음성인식을 수행한다. 이때, 음성인식부(140)로 제공된 음성인식 파형(Q)은 음성출력 파형(P)이 일정 이상 소거된 파형이기 때문에, 음성 인식률이 향상되게 된다.
한편, 음성발생부(90)는 음성인식부(140)로부터의 음성인식 결과에 따른 안내 음성신호를 음성출력장치(20)로 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 음성 인식 장치의 음성출력 신호 상쇄 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다. 도 2를 참조하면, 음성인식장치로 입력된 음성신호는 하나의 파형으로 된 신호가 아니라, 음성인식 신호 및 주변의 잡음신호가 중첩된 신호일 수 있다. 예를 들어, 음성신호는 사용자(10)로부터의 보이스에 대한 음성인식 파형(Q)과 스피커를 통해 출력되는 음성출력 파형(P)이 중첩된 신호이다. 물론, 음성신호는 이 외에도 주변의 다른 잡음신호를 더 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 음성인식 파형과 음성출력 파형을 포함하는 것을 예로 하여 설명한다.
이때, 음성 인식 장치는 음성신호에서 음성출력 파형을 소거하기 위한 상쇄파형을 발행한다. 여기서, 상쇄파형은 음성출력 파형의 주파수 특성을 참고하여 진폭 및 위상 등을 변조한 신호이다. 특히, 상쇄파형(P')은 음성출력 파형(P)을 일정 이상 상쇄시키기 위한 것이므로, 음성출력 파형(P)과 위상차가 180°인 것이 바람직하다.
이와 같이, 상쇄파형(P')은 음성출력 파형(P)과 위상차가 180°정도인 파형을 갖기 때문에 음성신호와 상쇄파형을 중첩시키게 되면, 음성신호에서 음성출력 파형이 소거되고 음성인식 파형만이 남게 된다.
물론, 오차에 따라 음성신호에서 음성출력 파형이 완전히 소거되지 않을 수는 있으나, 일정이상 소거되는 것으로 한다. 한편, 음성 인식 장치는 상쇄파형에 의해 음성출력 파형이 완전히 소거되지 않을 경우, 상쇄파형 발생 조건을 조절하여 음성출력 파형과 수평 대칭되는 파형에 가까운 상쇄파형을 발생하도록 할 수도 있다.
음성인식 파형 추출부(130)는 음성입력부(110)를 통해 입력된 음성신호(P+Q)에 상쇄파형 발생부(120)에 의해 발생된 상쇄파형(P')을 중첩시킨다. 이 경우, 음성신호에 포함된 음성출력 파형은 상쇄파형에 의해 상쇄된다. 따라서, 음성인식 파형 추출부(130)는 음성신호에서 음성출력 파형이 소거됨에 따라 음성인식 파형을 추출하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 음성 인식 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다. 도 3은 도 1에 도시된 음성 인식 장치의 다른 예로서, 음성입력부(110), 상쇄파형 발생부(120), 음성인식 파형 추출부(130) 및 음성인식부(140)와 같이 동일한 명칭 및 도면부호로 도시된 구성요소들은 동일한 기능을 수행한다. 이에, 도 1에 도시된 동일 구성요소들의 동일 기능에 대한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 도 3에 도시된 음성 인식 장치(100')는 음성인식 동작이 개시되면, 공조장치가 동작하는지를 확인하여 공조장치가 동작하는 경우, 음성 인식률을 증대시키기 위해 공조제어부(80)로 풍량을 조절하도록 하는 제어신호(O2)를 출력할 수 있다. 이 경우, 공조제어부(80)는 음성 인식 장치로부터의 제어신호에 따라 공조장치(30)의 풍량을 조절할 수 있다.
이때, 공조제어부(80)는 음성인식 동작의 개시를 알리는 신호에 의해 공조장치(30)의 풍량을 일정 이하로 감소시킬 수 있다. 물론, 공조제어부(80)는 공조장치(30)의 풍량 뿐만 아니라 풍속, 풍향 등과 같이 음성인식 동작에 있어서 잡음을 발생시킬 수 있는 구동부의 설정값을 감소 제어할 수 있다.
이 경우, 공조장치(30)의 풍량을 조절하도록 하는 제어신호(O2)는 음성 인식 장치(100')의 음성인식 파형 추출부(130) 또는 음성인식부(140)로부터 출력될 수 있으며, 공조장치(30)의 풍량 조절을 위한 별도의 유닛이 추가로 포함될 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 음성 인식 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 음성 인식 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 음성 인식 장치는 음성인식 동작이 개시되면(S100), 음성출력장치가 동작하는지 확인한다(S110). 만일, 음성출력장치가 동작하는 경우에는 음성출력장치를 통해 출력되는 음성출력 파형의 정보를 입력 받는다(S120).
한편, 마이크 등을 통해 주변의 음성신호(P+Q)가 입력되면(S130), 'S120' 과정에서 입력된 음성출력 파형정보에 근거하여 음성출력 상쇄파형(P')을 발생한다(S140).
이때, 'S130' 과정에서 입력된 음성신호(P+Q)에 'S140' 과정에서 발생된 음성출력 상쇄파형(P')을 중첩시켜 음성신호(P+Q)에 포함된 음성출력 파형(P)을 소거하고, 음성인식 파형(Q)을 추출한다(S150).
따라서, 음성 인식 장치는 'S150' 과정에서 추출된 음성인식 파형을 이용하여 음성 인식을 수행한다(S160).
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음성 인식 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 음성 인식 장치는 음성인식 동작이 개시되면(S200), 공조장치가 동작하는지를 확인하여 풍량조절을 위한 신호를 출력한다(S210, S220).
이후, 음성 인식 장치는 공조장치의 풍량이 조절된 상태에서, 도 4와 마찬가지로, 음성출력장치가 동작하는지 확인한다(S230). 만일, 음성출력장치가 동작하는 경우에는 음성출력장치를 통해 출력되는 음성출력 파형의 정보를 입력 받는다(S240).
한편, 마이크 등을 통해 주변의 음성신호(P+Q)가 입력되면(S250), 'S240' 과정에서 입력된 음성출력 파형정보에 근거하여 음성출력 상쇄파형(P')을 발생한다(S260).
이때, 'S250' 과정에서 입력된 음성신호(P+Q)에 'S260' 과정에서 발생된 음성출력 상쇄파형(P')을 중첩시켜 음성신호(P+Q)에 포함된 음성출력 파형(P)을 소거하고, 음성인식 파형(Q)을 추출한다(S270).
따라서, 음성 인식 장치는 'S270' 과정에서 추출된 음성인식 파형을 이용하여 음성 인식을 수행한다(S280).
이상과 같이 본 발명에 의한 음성 인식 장치 및 방법은 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.
10: 사용자 20: 음성출력장치
30: 공조장치 80: 공조제어부
90: 음성발생부 100, 100': 음성 인식 장치
110: 음성입력부 120: 상쇄파형 발생부
130: 음성인식 파형 추출부 140: 음성인식부

Claims (10)

  1. 음성인식 동작이 개시되면 사용자의 음성인식 파형 및 주변에서 발생하는 음성의 파형을 포함하는 음성신호를 입력받는 음성입력부;
    상기 음성인식 동작 개시 시에 주변의 음성출력장치로부터 발생되는 음성출력 파형에 대한 특성 정보를 제공받아 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 상쇄파형 발생부;
    상기 음성입력부를 통해 입력된 음성신호에 상기 상쇄파형을 중첩시켜 상기 음성신호로부터 상기 음성출력 파형을 일정 이상 소거하여 상기 사용자로부터의 음성인식 파형을 추출하는 음성인식 파형 추출부; 및
    상기 음성인식 파형을 근거로 음성인식을 수행하는 음성인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 인식 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상쇄파형 발생부는,
    상기 음성출력 파형을 발생하는 상기 음성출력장치에 대한 특성 정보에 근거하여 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상쇄파형 발생부는,
    상기 음성출력 파형의 주파수 특성에 따라 원신호의 진폭 및 위상을 변조하여 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상쇄파형은,
    상기 음성출력 파형으로부터 180° 위상 변조된 신호인 것을 특징으로 하는 음성 인식 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 음성인식파형 추출부 또는 상기 음성인식부는,
    음성신호 입력 시, 상기 음성신호에 포함된 파형들에 따라 차량에 구비된 공조제어수단으로 음성인식 동작의 개시를 알리는 신호를 전달하여 공조장치의 풍량이 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 음성 인식 장치.
  6. 음성인식 동작이 개시되면 사용자의 음성인식 파형 및 주변에서 발생하는 음성의 파형을 포함하는 음성신호를 입력받는 단계;
    상기 음성인식 동작 개시 시에 주변의 음성출력장치로부터 발생되는 음성출력 파형에 대한 특성 정보를 제공받아 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 단계;
    상기 입력된 음성신호에 상기 상쇄파형을 중첩시켜 상기 음성신호로부터 상기 음성출력 파형을 일정 이상 소거하여 상기 사용자로부터의 음성인식 파형을 추출하는 단계; 및
    상기 음성인식 파형을 근거로 음성인식을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 인식 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 상쇄파형을 발생하는 단계는,
    상기 음성출력 파형을 발생하는 상기 음성출력장치에 대한 특성 정보에 근거하여 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 상쇄파형을 발생하는 단계는,
    상기 음성출력 파형의 주파수 특성에 따라 원신호의 진폭 및 위상을 변조하여 상기 음성출력 파형에 대응하는 상쇄파형을 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 상쇄파형은,
    상기 음성출력 파형으로부터 180° 위상 변조된 신호인 것을 특징으로 하는 음성 인식 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 음성인식 동작 개시 시에 차량에 구비된 공조제어수단으로 음성인식 동작의 개시를 알리는 신호를 전달하여 공조장치의 풍량이 조절되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 인식 장치.
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