KR920009957B1 - 과대음성 검출장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

과대음성 검출장치
제1도는 본 발명의 실시예에 따른 과대음성 검출장치를 개략적으로 도시 한 블록도.
제2도는 제1도에 도시된 과대음성 검출장치중 CPU의 기능블럭도.
제3도는 본 발명에 따른 과대음성 검출장치가 과대음성으로 판단되지 않은 음성의 주파수 분석예를 도시한 도면.
제4도는 제3도에 도시된 주파수 분석예에서 평면 A-A에 따라 절단한 단면도.
제5도는 본 발명에 따른 과대음성 검출장치가 과대음성으로 판단한 음성의 주파수 음성예를 도시한 도면.
제6도는 제5도에 도시된 주파수 분석예에서 평면 B-B에 따라 절단한 단면도.
제7a도 및 제7b도는 본 발명에 따른 입력음성의 음성구간 검출방법의 플로우챠트 및 그래프.
제8도는 본 발명에 따른 과대음성 검출방법의 흐름도.
제9도와 제10도는 각각 종래의 과대음성 판단방법을 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 마이크 2 : 증폭기
3 : 대역통과필터 4 : 정류기
5 : 저역통과필터 6 : A/D변환기
7 : 표본화회로 8 : CPU
9 : 음성구간 검출수단 10 : 과대음성 판단수단
S : 과대음성 검출신호
[산업상의 이용 분야]
본 발명은 과대음성 검출장치에 관한 것으로, 특히 음성인식장치에서 입력음성의 과대한가를 판단하기 위해 사용되는 과대음성 검출장치에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
입력된 음성이 과대한가의 여부를 판정하는 종래의 과대음성 검출장치는 제9도에 도시된 바와 같이 입력 음성의 파워와 소정 임계치(θ1)를 비교하여 음성의 파워가 임계치(θ1)보다 크면 과대음성으로 판정하고, 또 제10도에 도시된 바와 같이 입력음성의 다이나믹 레인지가 0~θ2로 제한되어 있을 때, 입력음성이 이 범위를 넘어 오버플로우가 생긴 경우에 과대음성으로 판정을 내렸다. 따라서, 펄스모양의 노이즈 또는 음성이 입력되면 입력음성의 대부분이 과대하지 않아도 과대음성으로 판단하여 버리기 때문에, 입력이득을 낮추게 되면 전체 세기가 떨어지거나 음성의 요철특징(凹凸特徵)이 감소하여 음성인식류이 떨어진다는 문제점이 있었다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 퍼스모양의 노이즈 또는 음성이 입력되면 입력음성의 대부분이 과대하지 않아도 과대음성으로 판단하는 종래의 결점을 개선하여 입력음성에 대한 과대성의 평가를 음성인식에 대하여 적절히 할 수 있도록 된 과대음성 검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 과대음성 검출장치는, 음성에서 특징파라미터를 추출하는 추출수단(3)과, 상기 특징파라미터의 시계열 패턴상에서 소정 범위에 걸처 연속된 특징파라미터가 소정 시간동안 일정치를 넘는 것을 검출하는 검출수단(8)을 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.
[작용]
상기와 같이 구성된 본 발명은, 상기 입력된 음성의 특징파라미터의 시계열 패턴상에서 연속된 특징파라미터가 임계치를 넘는 시간이 일정치보다 짧으면 입력된 음성을 과대한 것으로 판단하지 않음으로써 순간적으로 임계치를 넘는 펄스모양의 노이즈 또는 음성이 입력되어 과대한 것으로 판단하지 않게 되어 불필요하게 입력 이득을 낮추지 않게 됨에 따라 음성인식에 있어서의 인식률이 떨어지는 문제도 없게 된다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 대해 제1도 내지 제8도를 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 과대음성 검출장치의 개략적인 블럭도로서, 먼저 음성이 마이크(1)로 입력되면, 그 입력된 음성이 증폭기(2)에 의해 증폭된 다음, 추출수단의 한 실시형태인 대역통과필터(3; Band Pass Filter)에 의해 음성 특징파라미터로서 출력되고, 그 출력이 정류기(4)에서 정류된 후, 그 정류된 신호가 저역통과필터(5; Low Pass Filter)에 의해 저역 성분만 통과되어 A/D변환기(6)에서 아날로그 신호로부터 디지털신호로 변환된다. 이때 데이터압축을 필요로 하는 경우에는 필요에 따라 표본화회로(7)에서 소정 주기로 샘플링하여 과대음성 검출을 하기 위한 CPU(8)에 입력한다. 한편, 데이터압축이 필요하지 않은 경우에는 직접 A/D변환기(6)로부터의 신호를 CPU(8)에 입력하여도 된다.
이와 같이 구성된 과대음성 검출장치에 의해 업력음성이 과대한 것으로 판단된 경우, 과대음성 검지신호(S)가 CPU(8)에서 출력되어 증폭기(1)에 입력되어 입력이득을 낮추도록 작용한다.
제2도는 CPU(8)의 기능블럭도를 도시한 것으로, CPU(8)내에 구비된 음성구간 검출수단(9)에 의해 입력음성의 음성구간을 검출한 다음 과대 음성 판단수단(10)에 의해 이 음성이 과대한가의 여부를 판단하여, 만일 과대한 것으로 판단한 경우에 과대음성 검출신호(S)를 출력한다. 상기 과대음성 검출장치의 과대음성 검출방법은 상기 음성의 특징파라미터의 시계열 패턴상에서 특징파라미터가 주파수측방향으로 소정범위, 즉 F(HF)의 폭을 갖고, 시간축방향으로 T(msse) 연속하여 임계치(θ3)를 넘는 경우, 입력음성이 과대한 것으로 판단하여 검출한다.
이러한 과대음성 검출방법에 의하면, 제3도와 제4도에 도시된 바와 같이 임계치(θ3)를 넘는 주파수폭이 좁거나 시간이 짧으면 입력신호를 과대한 것으로 판단하지 않는다. 한편, 제5도와 제6도에 도시된 바와 같이 소정 주파수대역에서 소정 시간동안 임계치(θ3)를 넘는 음성에 대해서는 과대한 것으로 판단한다.
음성인식에서는 제3도와 제4도에 도시된 바와 같이 최대치가 다소 크더라도 전체적으로 음성파형의 특징이 나타난 쪽이 최대치가 임계치(θ3)를 넘지 않도록 입력을 작게한 음성보다 인식하기 쉽다.
제7a도는 제2도에 도시된 음성구간 검출수단(9)의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이고, 제8도는 과대음성 판단수단(10)의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 입력음성에 대한 음성구간 검출방법에 대해 제7a도에 도시된 플로우챠트를 이용하여 설명한다.
이하의 설명에 있어서, 음성인식등의 처리의 대상으로 되는 음의 시작을 「음성의 시단(始端)」으로 칭하고, 상기 처리의 대상으로 되는 음의 끝을 「음의 종단(終端)」로 칭한다. 또한 마이크(1)로부터 입력된 음이 상기 음성의 시단일 가능성이 발생된 시점을 「음성의 시단후보(始端候補)」로 칭하고, 마이크(1)로부터 입력된 음이 상기 음성의 종단일 가능성이 발생된 시점을 「음의 종단후보(終端候補)」로 칭한다. 여기서, 상기 음성의 시단, 음성의 종단, 음성의 시단후보, 음성의 종단후보는 다음과 같은 수순에 의해 검출된다.
먼저, 최초단계(st.1)에서 입력된 음성의 시단후보(始端候補)를 발견했는가의 여부를 판단하여 No인 경우, 단계(st.2)로 진행하여 마이크(1)에서 입력된 음의 파워가 소정 기준치(X; 제7b도에 도시된 예에서는 X=7)보다 큰가를 판단한다. 이때 No인 경우, 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)부터 다시 시작하고, Yes인 경우는 시단후보(始端候補)를 발견한 것으로 되어 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)에서 Yes로 됨으로써, 단계(st.3)로 진행하여 시단을 결정하였는가의 여부를 판단한다. 이때 판단이 No인 경우, 단계(st.4)로 진행하여 입력된 파워가 소정 기준치(X)보다 큰가를 판단하여 No인 경우에는 시단후보를 취소하고 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)에서 다시 시작한다. 한편, 단계(st.4)에서 Yes인 경우에는 단계(st.5)로 진행하여 입력된 파워가 소정 기준치(Y; 제7b도에 도시된 예에서는 Y=10)보다 큰 것이 어떤 기준수(Z프레임; 제7b도에 도시된 예에서는 Z=5) 이상인가를 판단한다. 이 판단이 No인 경우에는 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)에서 다시 시작하고, Yes인 경우에는 시단(始端)이 결정되어 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)에서 Yes, 단계(st.3)에서 Yes로 됨으로써 단계(st.6)로 진행하여 이번에는 종단후보(終端候補)를 발견하였는가의 여부를 판단한다.
이 단계(st.6)에서의 판단이 No인 경우, 단계(st.7)로 진행하고 입력된 음의 파워가 기준치(Y)보다 작은가의 여부를 판단하여 No인 경우에는 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)로부터 다시 시작하고, Yes인 경우에는 종단후보를 발견한 것으로 하고, 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)에서 Yes, 단계(st.3)에서 Yes, 단계(st.6)에서 Yes로 됨으로써 단계(st.8)로 진행하여 종단을 결정하였는가를 판단한다.
단계(st.8)에서 판단이 No인 경우, 단계(st.9)로 진행하여 입력된 음의 파워가 기준치(Y)보다 작은가의 여부를 판단하고, No인 경우에는 종단부호를 취소한 후 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)에서 다시 시작한다. 한편, Yes인 경우는 단계(st.10)로 진행하여 입력된 음의 파워가 기준치(Y)보다 작은 것이 소정 기준수(V프레임;제7b도에 도시된 예에서는 V=10)이상인가를 판단하여 No인 경우에는 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)에서다시 시작하고, Yes인 경우에는 종단을 결정하고 다음 프레임으로 진행하여 단계(st.1)에서 Yes, 단계(st.3)에서 Yes, 단계(st.6)에서 Yes, 단계(st.8)에서 Yes가 됨으로써 종료된다.
제7b도에 입력된 음성의 음성구간 시단 및 종단결정의 일례를 그래프로 도시하였는 바, 본 예에서는 소정 기준치(X, Y)를 각각 X=7, Y=10으로 하고, 소정 기준 프레임수(Z, V의 수)를 각각 Z=5, V=10으로 한다.
이어서, CPU(8)에서의 입력음성에 대한 과대음성 검출방법에 대해 제8도에 도시된 플로우챠트를 이용하여 설명한다. 먼저, 음성구간 검출수단(9)에 의해 음성구간의 시점이 결정되어 시작되면, 단계(st.11)에서 시간 포인트(fp)를 1로 설정한다. 여기서, 시간 포이터(fp)는 음성 구간의 시단이 결정된 음성의 시간축상에서 시단으로부터 종단까지 이산적으로 샘플링한 음성 특징파라미터의 프레임수이다. 다음에, 단계(st.12)에서 주파수 포인터(cp)를 1로 설정한다. 여기서, 주파수 포인터(cp)는 주파수측상에서의 음성 특징파라미터의 채널수이다. 그리고, 단계(st.13)에서 시간 카운터(fc) 및 주파수 카운터(cc)를 각각 1로 설정한다. 여기서, 시간 카운터(fc) 및 주파수 카운터(cc)를 각각 1로 설정한다. 여기서, 시간 카운터(fc) 및 주파수 카운터(cc)는 음성 특징파라미터가 소정 임계치(θ3)를 넘는 경우의 파라미터수이다.
다음에, 단계(st.4)로 진행하여 음성 특징파라미터가 임계치(θ3)를 넘는가의 여부를 판단하여, No인 경우에는 단계(st.15)로 진행하여 주파수 포인터(cp)가 종료되었는가를 판단한다. 이 단계(st.15)에서의 판단이 Yes인 경우에는 단계(st.16)로 진행하여 음성종료인가의 여부를 판단한다. 이때 상기 음성구간 검출수단(9)에서 음성종료 판단이 내려진 경우, Yes로 되어 종료되고, No인 경우는 단계(st.20)로 진행하여 시간 포인터(fp)에 1을 더한다. 여기서, fp++는 fp=fp+1를 나타내는 것이다.
단계(st.15)에서 No인 경우에는 단계(st.17)에서 주파수 카운터(cc)를 1로 설정하고, 주파수 포인터(cp)에 1를 더한다. 여기서, cp++는 cp=cp+1를 나타내는 것이다.
단계(st.17)에서는 다시 단계(st.14)로 돌려지는 바, 여기서 Yes인 경우에는 단계(st.18)로 진행하여 주파수 카운터(cc)가 소정 주파수 구간(F)을 넘는가를 판단한다. 이 판단이 No인 경우에는 단계(st.19)로 진행하여 주파수 포인터(cp)가 종료하였는가를 판단하고, Yes인 경우에 단계(st.16)로 진행하여 음성구간 검출수단(9)에서 음성종료판단이 내려진 경우 Yes로 판단하여 종료하고, No인 경우에 단계(st.20)에서 시간 포인터(fp)에 1를 더한다.
단계(st.19)에서 No인 경우에는 단계(st.21)에서 주파수 카운터(cc) 및 주파수 포인터(cp)에 각각 1을 더한 다음 단계(st.14)에서 다시 시작한다.
단계(st.18)에서 Yes인 경우에는 단계(st.22)에서 음성종료인가를 판단하게 되는데, 이때 상기음성구간 검출수단(9)에서 음성종료판단이 내려진 경우에는 종료 되고, NO인 경우에는 단계(st.23)에서 시간 포인터(fp)에 1을 더하고, 주파수 포인터(cp)에서 주파수 구간(F)을 빼서 그 값을 새롭게 주파수 포인터(cp)로 설정하며, 주파수 카운터(cc)를 1로 설정한다. 다음에, 단계(st.24)에서 시간 카운터(fc)가 소정시간(T)을 넘는가를 판단하여 No인 경우에는 단계(st.25)에서 시간 카운터(fc)에 1을 더하고, 단계(st.26)로 진행하여 음성 특징파라미터가 제3도 및 제5도에 도시된 임계치(θ3)를 넘는가를 판단한다. 이때 No인 경우에는 단계(st.27)에서 시간 포인터(fp)의 값에서 시간 카운터(fc)의 값을 빼고, 1을 더하여 그 값을 새롭게 시간 포인터(fp)의 값으로 설정한다.
다음에, 단계(st.28)에서 주파수 포인터(cp)가 종료하였는가를 판단하여 Yes인 경우에는 단계(st.20)부터 다시 시작하고, No인 경우에는 단계(st.29)에서 주파수 포인터(cp)에 1을 더한 다음 단계(st.13)에서 다시 시작한다.
단계(st.26)에서 Yes인 경우, 단계(st.30)에서 주파수 카운터(cc)가 소정 주파수 구간(F)을 넘는가를 판단하여 No인 경우에는 단계(st.31)에서 주파수 포인터(cp)가 종료되었는가를 판단한다. 이때, Yes경우에는 단계(st.27)로 진행하여 다시 시작하고, No인 경우에는 단계(st.32)에서 주파수 카운터(cc) 및 주파수 포인터(cp)에 1을 더하고, 단계(st.26)에서 다시 시작한다.
단계(st.24)에서 Yes인 경우, 단계(st.33)에서 음성과대로 판단하여, 단계(st.34)에서 과대음성 검출신호(S)를 출력한다. 그리고, 단계(st.35)로 진행하여 음성이 종료되었는가를 판단하여 No인 경우에는 단계(st.34)로 되돌려져 신호가(S)가 계속하여 출력된다. 이때, 상기 음성구간 검출수단(9)에서 음성 종료판단이 내려진 경우에는 Yes로 판단하여 종료된다.
이와 같은 구성에 의하면, 입력된 음성의 과대성 평가가 소정 임계치를 넘는 만큼은 과대로 판단하지 않고, 임계치를 넘는 음성 특징파라미터가 소정 주파수 구간에서 소정의 일정시간을 넘는 경우에만 과대로 판단하도록 된다. 따라서, 순간적으로 임계치를 넘는 펄스모양의 노이즈 또는 순간적으로 임계치를 넘는 펄스모양의 음성이 입력되어도 과대로 판단되지 않게 되어, 입려이득을 낮추지 않음으로써 음성인식에서의 인식률이 떨어지는 문제도 없게 된다.
본 발명은 상기 실시예에서 음성 특징파라미터 추출법으로서 대역통과필터에 의한 주파수 분석방식에 대해 기술하였지만, FFT(Fast Fourier Transform)에 의한 주파수 분석방식을 사용해도 되고, 캡스트럼(cepstrum)이나 멜켑스트럼(mel-cepstrum)에 의한 분석출력, 자기상관분석(自己相關分析)에 의한 분석출력을 사용해도 된다. 더욱이, 과대음성 결정방법에 있어서 상기 실시예에 의한 제6도에 도시된 주파수방향(F), 시간축방향(T)의 방향이 아니고 시간축상(T), 주파수방향(F)의 축을 갖춘 원으로 과대음성을 결정하여도 되는 바, 즉 임계치(θ3)를 넘는 폐쇄영역의 면적을 구해 그 면적이 소정 임계치(S)를 넘을 때 과대음성으로 판단하여도 된다.
한편, 본원 청구범위의 각 구성요호에 병기된 참조부호는 본원 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본원 발명의 기술적 범위를 도면에 도시된 실시예에 한정하는 의도에서 병기한 것은 아니다.
[발명의 효과]
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 음성파워뿐만 아니라 음성 특징파라미터를 음성과대 판단에 이용하기 때문에, 음성 특징파라미터에 의해 음성을 인식하는 음성인식장치의 인식성능과 과대음성평가의 상관이 높다. 또, 어떤 1개의 시점만이 아니라 일정 주파수 구간의 음성 특징파라미터가 일정 시간동안 소정 임계치를 넘거나 음성 특징파라미터가 오버플로우할 때, 음성과대판단을 내리기 때문에 음성인식성능과 과대음성 평가의 상관이 높다.

Claims (4)

  1. 음성에서 특징파라미터를 추출하는 추출수단(3)과, 상기 특징 파라미터의 시계열 패턴상에서 소정 범위에 걸쳐 연속된 특징파라미터가 소정 시간동안 일정치를 넘는 것을 검출하는 검출수단(8)을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 과대음성 검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특징파라미터는 임의의 주파수에 대한 상기 음성의 파워이고, 상기 추출수단(3)은 주파수 분석장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 과대음성 검출장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 추출수단(3)이 멜켑스트럼 분석장치로 구성된 것을 특징으로 하는 과대음성 검출장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 추출수단(3)과 검출수단(8)간에 상기 추출수단(3)에 의해 추출된 특징파라미터를 시간축상에서 이산적으로 샘플링하는 표본화회로(7)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 과대음성 검출장치.
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