본 논문에서는 부가잡음 환경에서의 강인한 음성인식을 위해 켑스트럼의 확률밀도 (pdf) 정규화 기법을 제안한다. 기존의 방법들은 켑스트럼의 평균 및 분산 등 주로 1, 2차 통계치 만을 정규화 하지만 제안한 방법은 깨끗한 음성과 잡음이 부가된 음성의 켑스트럼의 pdf를 동일하게 함으로써 켑스트럼의 통계치를 완벽하게 정규화 한다. 목표 pdf로는 다양한 확률분포를 고려하기 위하여 일반 (generalized) 가우시안 분포를 선택하였다. 또한 인식시 계산량을 감축하기 위하여 표 참조방법 (table lookup method)를 개발하였다. 화자독립 고립단어 인식 실험에서 제안된 기법이 기존 방법들보다 우수한 성능을 보였으며, 특히 잡음이 심한 환경에서 성능향상이 두드러졌다.
정보통신 기기의 발전하면서 소형화, 경량화와 함께 이동성을 갖춘 다양한 차세대 PC 기기들이 나타나고 있다. 기존의 마우스나 키보드를 통한 인터페이스뿐만 아니라 음성, 펜, 제스처 등을 이용한 멀티모달 인터페이스에 대한 요구가 증대되면서 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한 최근의 음성 처리 기술이 발전하고 단말기의 성능이 개선되면서 음성을 이용한 인터페이스에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 브라우저에서 음성 지원을 위해 제안된 SALT를 기반으로 하여 사용자와 음성 인터페이스가 가능한 음성 브라우저를 설계하고 구현한다.
음성은 화자의 상태 및 주변 환경에 따라 그 특징이 다양하게 변화한다. 본 논문에서는 음성신호의 특징 파라미터로 널리 쓰이고 있는 mel-cepstrum에 대해, 단어내에서의 변화를 정규화함으로써 인식성능을 향상시키고자 하였다. mel-cepstrum이란 단어 전체에 대한 mel-cepstrum의 평균 값으로 normalize 시킨 것이다. 한국어 숫자음에 대한 인식 실험결과, 본 논문에서 제안한 정규화된 mel-cepstrum이 정규화되지 않은 mel-cepstrum에 비해 우수한 인식 성능을 나타내었다. 또한 잡음 환경하에서 비교 실험한 결과에서도 상대적으로 우수한 인식률을 보였다.
본 연구에서는 KM-Net(Hidden Markov Network)을 다양한 태스크에의 적용과 화자의 특성을 효과적으로 나타내기 위해 HM-Net 음성인식 시스템에 MLLR(Maximum Likelihood Linear Regression) 적응방법을 도입하였으며, HM-Net 학습 알고리즘을 개량하여 회귀클래스 생성방법을 제안한다. 제안방법은 PDT-SSS(Phonetic Decision Tree-based Successive State Splitting) 알고리즘의 문맥방향 상태분할에 의한 상태레벨 공유를 이용한 방법으로 새로운 화자로부터 문맥정보와 적응화 데이터의 발성 양에 의존하여 결정된 많은 적응 파라미터들을(평균, 분산) 자유롭게 제어할 수 있게 된다. 제안방법의 유효성을 확인하기 위해 국어공학센터(KLE) 452 음성 데이터와 항공편 예약관련 연속음성을 대상으로 인식실험을 수행한 결과, 전체적으로 음소인식의 경우 평균 34-37%, 단어인식의 경우 평균 9%, 연속음성인식의 경우 평균 7-8%의 인식성능 향상을 각각 보였다. 또한 적응화 데이터의 양에 따른 인식성능 비교에서, 제안방법을 적용한 인식 시스템이 적응 데이터의 양이 적은 경우에도 향상된 인식률을 보였으며. 잡음을 부가한 음성에 대한 적응화 실험에서도 향상된 인식성능을 보여 MLLR 적응방법의 특성을 만족하였다. 따라서 MLLR 적응방법을 도입한 HM-Net 음성인식 시스템에 제안한 회귀클래스 생성방법이 유효함을 확인한 수 있었다.
최근 컴퓨팅 패러다임의 변화와 다양한 서비스를 지원하기 위한 VoIP 기술이 재조명 받고 있다. 본 논문에서는 VoIP 기반의 음성 보안 서비스를 지원하기 위한 소프트웨어 PBX인 오픈소스 Asterisk와 하드웨어 플랫폼, 그리고 모바일 단말기간의 시스템 설계 및 구현하였다. 특히 하드웨어 플랫폼에서는 싱글보드에서부터 가상화를 위한 XenServer 기반의 서버들을 이용한 다양한 플랫폼을 지원하도록 설계하였다. 그리고 이를 기반으로 한 네트워크 트래픽의 지연 테스트와 음성 보안 테스트를 통해 검증하였다.
본 논문에서는 인간의 감정 변화에 강인한 음성 인식 시스템을 구현하기 위하여 음성 변환 방법 중의 한가지인 주파수 와핑 방법을 사용한 연구를 수행하였다. 이러한 목표를 위하여 다양한 감정이 포함된 음성 데이터베이스를 사용하여 감정의 변화에 따라 음성의 스펙트럼이 변화한다는 것과 이러한 변화는 음성 인식 시스템의 성능을 저하시키는 원인 중의 하나임을 관찰하였다. 본 논문에서는 이러한 음성의 변화를 감소시키는 방법으로 주파수 와핑을 학습 과정에 사용하는 방법을 제안하여 감정 변화에 강인한 음성 인식 시스템을 구현하였고 성도 길이 정규화 방법을 사용한 방법과 성능을 비교하였다. HMM을 사용한 단독음 인식 실험에서 제안된 학습 방법은 사용하면 감정이 포함된 데이터에 대한 인식 오차가 기존 방법보다 감소되었다.
사람의 음성이 가진 고유한 특성을 이용하여 그 안에 담긴 감정을 분석하여 파악할 수 있다면 효과적인 의사소통이 가능할 것이다. 본 연구에서는 음성이 가진 피치 값과, 속도의 변화와 같은 요소를 데이터화 하여 그 안에 담긴 감정을 기계학습을 통해 분류 및 예측하는 과정을 거친다. 감정 별 음성 데이터 분석을 위해 다양한 기계학습 알고리즘을 활용하며 선행 연구들보다 높은 정확도로 신뢰할 수 있는 측정 결과를 제공해 줄 수 있을 것이다. 이를 통해 음성만으로 사람의 감정을 파악하여 효과적인 의사소통 및 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
본 논문에서는 인간의 감정 변화에 강인한 음성 인식 시스템을 구현하기 위하여 감정 변화의 영향을 최소화 하는 방법에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 우선 다양한 감정이 포함된 음성 데이터베이스를 사용하여 감정 변화에 따른 음성 신호의 변화를 관찰하였다. 감정이 포함되지 않은 평상의 음성으로 학습된 음성 인식 시스템에 감정이 포함된 인식 데이터가 입력되는 경우 감정에 따른 음성의 차이가 인식 시스템의 성능을 저하시킨다. 본 연구에서는 감정의 변화에 따라 화자의 성도 길이가 변화한다는 것과 이러한 변화는 음성 인식 시스템의 성능을 저하시키는 원인 중의 하나임을 관찰하였다. 본 연구에서는 이러한 음성의 변화를 감소시키는 방법으로 성도 길이 정규화 방법을 사용한 감정 변화에 강인한 음성 인식 시스템을 개발하였다. HMM을 사용한 단독음 인식 실험에서 제안된 학습 방법을 사용하면 감정 데이터의 오차가 기존방법보다 41.9% 감소되었다.
본 논문에서는 CHMM인 CDHMM과 ARHMM을 이용하여 화자적응화 하는 방법을 각각 연구하였다. CDHMM에서는 최대사후화확률 추정법에 의하여 각 상태마다 하나의 가 지를 이용하여 화자에 적응시킨다. 본 논문에서는 음성의 다양한 음향학적 특징을 표현하기 위하여 상태마다 여러 개의 가지를 갖는 방법을 제안하였다. 상태마다의 적절한 가지 수를 결정하기 위하여 각 상태에 속하는 프레임 수와 특징 벡터들의 분산행렬의 행렬식값을 이용 하였다. ARHMM에서는 특징벡터로 선형예측계수를 사용하기 때문에 최대사후화확률 추정 법을 사용할 수 없게 된다. 따라서 화자독립모델을 이용하여 적응화자에 대한 음성을 Viterbi 알고리듬으로 상태별로 분할한 후 k-means 알고리듬을 이용하여 각 상태마다 하나 의 가지를 갖는 모델로 적응시키는 방법을 제안하였다.
부산지역 청소년 음성의 지속시간, 피치주파수 포만트 주파수 특성을 연령별, 성별로 분석하였다. 실제 발음 환경에서의 음성 패턴은 발성화자 개인 및 화자별로 다양하게 변화한다. 이를 모델 화하기 위해서는 다량의 음성 데이터로부터 통계적 방법에 의한 변화 요인별 파라미터 분석이 선행되어야 할 것이다. 실험에 사용된 데이터는 부산지역에 거주하는 청소년(초등학생, 중학생, 고등학생)들이 연령별로 3회 발성한 우화의 일부와 단모음(/아/,/이/,/우/,/에/,/오/)이다 실험 결과로부터 얻어진 지속시간, 주파수 특성 변화 패턴을 연령별, 성별로 구분하여 통계적으로 분석한 뒤 이를 정량화 하였다. 실험 결과로부터 부산 지역 청소년 음성의 지속시간, 주파수 특성은 예측된 바와 같이 기 연구된 성인 음성과 많은 차이를 보였으며 이는 부산 지역 방언의 DB 구축 시 설계자가 고려해야 할 기초자료로 활용 될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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