KR950009329B1 - Apparatus for removing a surrounding noise in a camcorder - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래 음성정보 시스템의 기본 구조도.1 is a basic structural diagram of a conventional voice information system.
제2도는 본 발명 캠코더의 환경잡음 제거회로도.2 is a circuit diagram for removing environmental noise of a camcorder according to the present invention.
제3도는 제2도에 의한 음성구간 검출부의 상세 회로도.FIG. 3 is a detailed circuit diagram of the voice section detector according to FIG. 2;
제4도는 대수 에너지와 영교차율을 이용한 음성검출 예시도.4 is an example of voice detection using algebraic energy and zero crossings.
제5도는 본 발명에 의한 음파의 프레임 설정을 보인도.5 shows a frame setting of sound waves according to the present invention.
제6도는 본 발명 환경잡음이 제거된 음파의 파형도.6 is a waveform diagram of sound waves from which the environmental noise of the present invention is removed.
제7도는 본 발명 환경잡음을 제거하기 위한 흐름도.7 is a flow chart for removing the environmental noise of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 마이크 2, 10 : 증폭기1: microphone 2, 10: amplifier
3, 9 : 로우패스필터 4, 7 : 샘플/홀드부3, 9: Low pass filter 4, 7: Sample / hold part
5 : 아날로그/디지탈 변환부 6 : 음성제어부5: analog / digital converter 6: voice controller
8 : 디지탈 /아날로그 변환부 11 : 메인 메모리8: Digital / Analog Converter 11: Main Memory
12 : 음성구간 검출부 12-1 : 특징 파라미터 추출부12: voice interval detection unit 12-1: feature parameter extraction unit
12-2 : 비교기 12-3 : 음성구간인식부12-2: comparator 12-3: speech section recognition unit
13 : 음성특징 파라미터 메모리13: Voice feature parameter memory
본 발명은 캠코더등의 마이크를 통해 음성을 녹음할 때 음성이외의 환경잡음을 제거하기 위한 것으로, 특히 음성파만을 검출하여 음성이외의 환경잡음을 최소화 하도록 한 캠코더의 환경잡음 제거장치에 관한 것이다.The present invention relates to removing environmental noise other than voice when recording a voice through a microphone such as a camcorder, and more particularly, to an apparatus for removing environmental noise of a camcorder to detect only a sound wave to minimize environmental noise other than voice.
종래의 음성정보 시스템은 제1도에 도시된 바와같이, 예를들면 전화등을 통해 사용할 경우로서 전화선 접속부, 음성처리부, 음성축적부 및 제어부등 크게 4가지 모듈로 나누고 그 기능은 다음과 같다.As shown in FIG. 1, the conventional voice information system is divided into four modules, such as a telephone line connection unit, a voice processing unit, a voice accumulator unit, and a control unit, for example, when used through a telephone. The functions are as follows.
먼저 전화선 접속부(100)에서 전화 교환시스템과 음성정보 시스템을 연결시켜 주면 그 전화선 접속부를 통한 음성신호를 음성처리부(200)에서는 디지탈로 변환시켜 주거나 그 역변환을 담당하는 모듈로서 음성의 아날로그/디지탈, 디지탈 /아날로그 변환을 위해 상용의 코덱(codec) 또는 디지탈 신호처리를 사용함과 아울러 묵음검출, 음성합성등을 수행하기도 한다.First, when the telephone line connection unit 100 connects the telephone exchange system and the voice information system, the voice signal through the telephone line connection unit is converted into digital in the voice processing unit 200 or analog / digital, Commercial codec or digital signal processing is used for digital / analog conversion, as well as silence detection and speech synthesis.
상기에서 처리된 디지탈 음성 데이타를 음성축적부(300)에 저장하는데, 이 데이타를 저장하기 위해서는 주로 대용량화, 고속화되고 있는 하드 디스크를 사용한다.The digital voice data processed as described above is stored in the voice accumulator 300, and in order to store the data, a hard disk which is large in capacity and speeded up is used.
이 하드 디스크에 음성 데이타를 쓰거나 읽는데 걸리는 시간은 음성정보 시스템의 실시간 처리에 최대의 병목 현상을 야기시키는 원인이 됨과 동시에 다수의 이용자에게 서비스를 제공하기 위해서는 실행시간이 약 20㎳이내의 매우 빠른 디스크가 요구된다.The time it takes to write or read voice data to this hard disk causes maximum bottlenecks in the real-time processing of the voice information system, and at the same time, a very fast disk with a running time of about 20 ms to provide services to a large number of users. Is required.
그리고 제어부는 이용자의 기호에 대해 실시간으로 서비스를 제공하기 위한 시스템의동작을 제어하는 기능 이외에도 운영, 유지, 보수등의 운영관리기능, 기호의 발생상태를 기록하는 통계처리 기능 및 과금을 위한 각종 데이타의 수집 기능을 수행한다.In addition to the function of controlling the operation of the system to provide services to the user's preferences in real time, the control unit also manages operations such as operation, maintenance, and maintenance, statistical processing to record the occurrence of the preferences, and various data for billing. Perform a collection function.
본 발명은 음성정보 시스템에서 음파에서 음성만을 추출하여 기계(Computer)가 인식하게 하는 방법에서 음성의 뜻, 의미까지 인식하지 않고, 음성 부분이라는 음파만을 검출하는 기술을 캠코더에 적용 응용한 캠코더의 환경잡음 제거장치를 창안한 것으로, 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In the present invention, a method of extracting only voice from sound waves in a voice information system and allowing a computer to recognize the environment of a camcorder by applying a technology of detecting only sound waves called voice parts to a camcorder without recognizing the meaning and meaning of voice. The noise canceling device is invented and described in detail below with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명 캠코더의 환경잡음 제거회로도로서 이에 도시한 바와같이, 사람의 음성 및 주위환경에 의한 각종 소음등의 음파를 전기신호로 바꾸어지는 마이크(1)와, 이 마이크(1)의 출력신호를 증폭하는 증폭기(2)의 신호에서 음파부분을 통과시키고 고주파를 제거하는 로우패스필터(3)와, 이 로우패스필터(3)의 출력을 프레임(frame) 단위로 나누어 다음단인 아날로그/디지탈 변환부(5)에서 아날로그(A)/디지탈(D) 변환시 신호변동으로 인한 잡음 요소를 제거하기 위한 샘플/홀드부(4)와, 상기 아날로그/디지탈 변환부(5)에서 디지탈로 변환된 음파중 음성을 인식하여 그 음성데이타를 출력시키는 음성인식신호 처리부(6)와, 상기 음성인식신호 처리부(6)의 출력을 입력받아 샘플/홀드하는 샘플/홀드부(7)의 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지탈 /아날로그 변환부(8)와, 이 변환된 아날로그 신호에 대해 잡음을 최소화하기 위해 필터링한 후 증폭기(10)를 통해 증폭하여 브이씨알의 오디오트랙에 기록하게 하는 로우패스필터(9)로 구성하고, 상기 음성인식신호 처리부(6)는 상기 아날로그/디지탈 변환부(5)를 통해 디지탈로 변환된 데이타를 저장하는 메인 메모리(11)와, 입력된 디지탈 신호로 부터 음파구간과 환경잡음 구간을 검출하는 음성구간 검출부(12)와, 음성에 대한 특징 파라미터를 저장하는 음성특징 파라미터 메모리(13)와, 상기 음성구간 검출부(12)의 검출신호에 따라 메인 메모리(11)를 제어하여 음파부분은 전송하고 환경잡음 부분은 무음의 신호로서 다음단에 전송하는 음성제어부(14)로 구성하며, 또한 상기 음성구간 검출부(12)는 제3도에 도시한 바와같이 음성제어부(14)로 부터 입력된 신호중 음파 특징 파라미터를 추출하는 특징 파라미터 추출부(12-1)와, 이 특징 파라미터 추출부(12-1)의 음파특징 파라미터와 음성특징 파라미터 메모리(13)의 음성특징 파라미터를 각각 입력받아 비교하는 비교기(12-2)와, 이 비교기(12-2)의 비교출력에 따라 음성구간을 인식하는 음성구간 인식부(12-3)로 구성하였다.2 is a circuit diagram of an environmental noise canceling circuit of a camcorder according to the present invention. As shown therein, a microphone 1 for converting sound waves such as human voices and various noises caused by the surrounding environment into electrical signals, and an output of the microphone 1 A low pass filter (3) for passing a sound wave portion from the signal of the amplifier (2) for amplifying a signal and removing high frequencies, and the output of the low pass filter (3) by dividing the output by a frame unit, the next stage of analog / A sample / hold unit 4 for removing noise components due to signal variation during the analog (A) / digital (D) conversion in the digital conversion unit 5, and the digital conversion in the analog / digital conversion unit 5 A voice recognition signal processor 6 for recognizing a voice in sound waves and outputting the voice data, and a digital signal of a sample / hold unit 7 for receiving and sampling the output of the voice recognition signal processor 6 Digital / convert to signal Analog converter 8 and a low-pass filter (9) for filtering the converted analog signal to minimize noise and then amplified through the amplifier 10 to be recorded on the audio track of V-Cal. The voice recognition signal processor 6 detects a sound wave section and an environmental noise section from a main memory 11 that stores data converted into digital data through the analog / digital converter 5 and an input digital signal. The voice section detector 12, the voice feature parameter memory 13 for storing feature parameters for the voice, and the main memory 11 are controlled in accordance with the detection signal of the voice section detector 12 to transmit the sound wave portion. And the environmental noise portion is composed of a voice control unit 14 which transmits to the next stage as a silent signal, and the voice section detection unit 12 is a signal input from the voice control unit 14 as shown in FIG. A feature parameter extractor 12-1 for extracting sound wave feature parameters, and a comparator for receiving and comparing the sound wave feature parameters of the feature parameter extractor 12-1 and the voice feature parameters of the voice feature parameter memory 13, respectively. (12-2) and a speech section recognition section 12-3 which recognizes the speech section in accordance with the comparison output of the comparator 12-2.
이와같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above are as follows.
먼저 음성인식을 하기 위하여 대상으로 하고 있는 구간이 음성구간인지 부음성 구간인지를 알아야 한다.First, in order to recognize speech, it is necessary to know whether the target section is a speech section or a sub-voice section.
검출의 정확도에 의하여 음성인식의 성능이 크게 좌우되므로 음성구간 검출을 위하여 다음과 같은 대수에너지가 많이 이용되는데, 이는 제4도에서와 같이 대수에너지(LE)와 영교차율을 이용한 음성검출은, LE＝: 음성의 표본값 즉, 각 프레임의 대수에너지와 미리 정해놓은 문턱치를 비교하여 문턱치를 넘은 구간이 음성으로서 타당한 길이 이상 계속될 때 음성으로 간주하는 것이다.Since the performance of speech recognition is greatly influenced by the accuracy of detection, the following logarithmic energy is widely used for the detection of speech intervals. As shown in FIG. ＝ : A sample value of voice, that is, the logarithmic energy of each frame is compared with a predetermined threshold, and the interval beyond the threshold is regarded as a voice when the interval beyond the proper length continues.
이렇게 하면 음성검출음이 그다지 높지않아 대수에너지의 문턱치를 주위의 환경에 적응시키거나 그 종류의 대수에너지의 문턱치를 설정한다던가 하여 검출율을 높인다.This increases the detection rate by adapting the threshold of algebraic energy to the surrounding environment or by setting the threshold of algebraic energy of that kind because the voice detection sound is not so high.
그러나, 대부분 제4도에서와 같이 대수에너지와 영차율을 동시에 이용하므로 음성검출율을 높이고 있다.However, in most cases, as shown in FIG. 4, algebraic energy and zero order rate are used at the same time, thereby increasing the voice detection rate.
현재 분석하고 있는 프레임 만으로 음성의 시점, 종점을 판단할 수 없으므로 수 프레임 뒤쪽으로 정보를 알아야 하므로 음성특징 파라미터 메모리에 저장하여 음성구간인지 아닌지 판단할 수 있도록 하고, 실시간 적용으로 메인 메모리로 필요하게 되는데, 이와같은 동작을 제7도의 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Since it is impossible to determine the starting point and end point of the voice using only the frame currently being analyzed, it is necessary to know the information behind several frames. This operation is described with reference to the flowchart of FIG.
음성신호가 마이크(1)에 입력되면 그 마이크(1)에서 음성신호를 전기적 신호로 바뀌어 증폭기(2)에 입력시키면 증폭기(2)에서 증폭되고, 이 증폭된 신호는 로우패스필터(3)를 통해 음파부분을 통과시키고 고주파를 제거한다.When the audio signal is input to the microphone 1, the microphone 1 converts the voice signal into an electrical signal and inputs it to the amplifier 2, which is amplified by the amplifier 2, and the amplified signal is supplied to the low pass filter 3. Pass the sound wave part through and remove the high frequency.
상기 로우패스필터(3)의 출력신호를 받은 샘플/홀드부(4)에서는 음성인식신호처리부(6)의 신호에 의해 프레임(frame)으로 나눈다.The sample / hold unit 4 receiving the output signal of the low pass filter 3 is divided into frames by the signal of the voice recognition signal processing unit 6.
이 프레임으로 나눈것을 제5도에서와 같이 신호를 프레임별로 나눌때 약간씩 중첩(Ooverlap)시켜 실시간에 적용되도록 한다.As shown in FIG. 5, when the signal is divided into frames, the signal is divided by frame so that it is applied in real time.
이렇게 처리된 신호는 아날로그/디지탈 변환기(5)에서 디지탈 신호로 바뀌어 음성제어부(14)의 제어에 따라 메인 메모리(11)에 저장됨과 아울러 음성구간 검출부(12)에 입력된다.The signal thus processed is converted into a digital signal by the analog / digital converter 5, stored in the main memory 11 under the control of the voice controller 14, and input to the voice interval detector 12.
상기 음성제어부(14)의 제어에 의해 아날로그/디지탈 변환부(5)로 부터 디지탈 신호를 입력받은 특징 파라미터 추출부(12-1)는 상기 아날로그/디지탈 변환부(5)의 디지탈 신호로 부터 특징 파라미터를 추출한다.The feature parameter extractor 12-1 receiving the digital signal from the analog / digital converter 5 under the control of the voice controller 14 is characterized by the digital signal of the analog / digital converter 5. Extract the parameters.
이 추출된 음파특징 파라미터는 음성특징 파라미터메모리(13)로 부터 음성특징 파라미터 또는 환경에 의한 음파특징 파라미터와 비교기(12-2)에서 비교하여 음파구간과 환경잡음 구간을 인식하게 한다.The extracted sound wave feature parameter is compared from the sound feature parameter memory 13 to the sound feature and the sound feature by the comparator 12-2 to recognize the sound wave section and the environmental noise section.
이와같이 하여 인식된 비교기(12-3)의 출력데이타로 부터 음성구간 인식부(12-3)에서는 음성구간을 인식하여 그 신호를 음성제어부(14)에 보내게 되는데, 그 음성제어부(14)에서는 음성구간인식부(12-3)의 음성신호에 따라 메인메모리(11)의 데이타를 제어하여 음파부분 프레임만을 전송시키고 그외 부분, 즉 주변환경 프레임일 경우 삭제(cancel)시켜서 무음의 신호를 다음단으로 전송시킨다.The speech section recognizer 12-3 recognizes the speech section from the output data of the comparator 12-3 thus recognized and sends the signal to the speech control section 14. In the speech control section 14, According to the voice signal of the voice section recognition unit 12-3, the data of the main memory 11 is controlled to transmit only the sound wave part frame, and in the case of the other part, that is, the surrounding environment frame, it is canceled to the next step. To send.
그러면, 샘플/홀드부(7)를 통해 동기를 맞추어서 디지탈/아날로그 변환기(8)로 입력시키면, 이 변환기(8)를 통한 아날로그 신호는 다시 로우패스필터(9)를 통해 잡음이 최소화되고 증폭기(10)에서 증폭된 신호는 브이씨알의 오디오 트랙에 기록하게 되는 것이다.Then, in synchronization with the sample / hold section 7 and input to the digital / analog converter 8, the analog signal through the converter 8 is again minimized through the low pass filter 9 and the amplifier ( The signal amplified in 10) is recorded on the audio track of V-Cal.
즉, 입력되는 신호의 제6도의 (가)에서와 같이 환경잡음과 음성음파가 같이 들어오게 되면 그 신호를 분석하고 구간별로 구분, 즉 음성구간과 환경잡음 구간을 구분한 뒤 환경잡음 부분을 제6도의 (나)에서와 같이 제거한 뒤 음성파를 재구성하여 최대한의 음성만을 기록하게 되는 것이다.That is, when the environmental noise and the sound wave come together as shown in (a) of FIG. 6 of the input signal, the signal is analyzed and divided into sections, that is, the voice section and the environmental noise section are divided, and then the environmental noise section is removed. After removing as in (b) of 6 degrees, the sound wave is reconstructed to record only the maximum voice.
이와같이 회의등과 같이 사람의 음성을 주고 녹화, 녹음할 때 사람의 목소리가 없는 구간에 외부환경잡음이 녹음되는 것을 방지하여 음성의 품질을 향상시킨다.In this way, when giving, recording, and recording a human voice such as a meeting, the external environment noise is prevented from being recorded in a section where the human voice is absent, thereby improving the voice quality.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 외부로 부터 입력되는 음성신호 및 그 외의 외부환경잡음에 대해 음성인식부에서 음성구간과 잡음구간을 각 프레임(frame) 별로 판단하여 환경잡음 구간의 프레임 데이타는 삭제시켜 무신호로 전송시키고 음성구간만을 검출하여 기록하게 함으로써 음성의 품질을 향상시킴과 아울러 외부의 환경잡음을 최대한으로 방지할 수 있도록 한 효과가 있다.As described in detail above, the present invention deletes frame data of an environmental noise section by judging a speech section and a noise section for each frame from a voice recognition unit for a voice signal input from the outside and other external environmental noise. By transmitting the signal without a signal, and detecting and recording only the voice section, it is possible to improve the quality of the voice and to prevent external environmental noise to the maximum.
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