자동 음성 인식(ASR) 시스템에, 끝점 추출과 에너지 정규화는 중요한 역할을 하게 된다 그러나 낮은 SNR이나 nonstationary 환경에서, 기존 방법은 끝점 추출과 에너지 정규화에 있어서 자주 실패하게 되며, ASR을 급격히 열화시키곤 한다. ASR을 수행하기 위해, 최적의 필터에 3상태 천이도를 사용하고, 필터는 정확성과 강인함을 확실히 하기 위해 여러 이론들을 이용하여 설계하였고 여러 가지 잡음이 있는 음성 신호환경에서 거의 일정한 응답을 주었다. 검출된 끝점은 곧바로 에너지 정규화에 적용된다. 실험 결과는 제안된 알고리즘이 낮은 SNR에서 에러율을 크게 감소시키고 있다는 것을 보여준다.
본 논문에서는 확장 스펙트럼 차감 알고리즘으로 처리된 신호의 추정 신호 대 잡음비를 이용한 새로운 음성 활동 검출법을 제안한다. 확장 스펙트럼 차감 알고리즘의 Wiener필터 출력 신호에서 신호 대 잡음비를 추정하기 위한 Wiener 필터를 하나 더 둠으로써 음성 활동을 검출한다. 제안하는 음성 활동 검출기는 계산량이 많지 않으며 낮은 신호 대 잡음비에서도 잘 동작했다. 제안하는 음성 활동 검출기의 응용으로 Boll의 스펙트럼 차감 알고리즘에 제안하는 음성 활동 검출기를 적용한 다음 확장 스펙트럼 차감 알고리즘과 비교하였다. 제안하는 음성 활동 검출법에 의한 Boll의 스펙트럼 타감 알고리즘은 음성/비음성 구간 모두에서 확장스펙트럼 차감 알고리즘보다 우수한 성능을 보였다.
압축센싱은 이미지, 음성신호, 레이더 등 많은 분야에 적용되고 있다. 압축센싱은 주로 통계적 특성이 시불변인 신호에 적용되고 있으며, 측정 데이터를 줄여 압축률을 높일수록 복원에러가 증가한다. 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 음성신호를 프레임 단위로 나누어 병렬로 처리하였으며, dictionary learning을 이용하여 프레임들을 sparse하게 만들고, sparse 계수 벡터와 그 복원값의 차를 이용하여 압축센싱 복원행렬을 적응적으로 만든 적응압축센싱을 적용하였다. 이를 통해 통계적 특성이 시변인 신호도 압축센싱을 이용하여 빠르고 정확한 복원이 가능함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 일반적으로 사용되는 마이크가 잡음에 민감하여 음성인식피치 성능을 저하시키기 때문에 잡음치 영향을 받지 않는 고지향성을 가지는 넥마이크로 입력되는 음성신호에 대한 특성을 고찰하고 기존의 일반마이크 입력 음성을 이용하는 인식시스템에서의 인식성능을 살펴본다. 넥마이크는 일반마이크와 동일한 원리로 음성을 채집하는 목부위에 장착된다. 실험에서 넥마이크에 의한 음성은 일반마이크 입력 음성에 비해 인식 성능이 저하되는 결과를 보여주어 앞으로 새로운 인터페이스의 연구대상으로 여겨진다.
컴퓨터 기술이 발전하고 컴퓨터 사용이 일반화 되면서 휴먼 인터페이스에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 휴먼 인터페이스에서 감정을 인식하는 기술은 컴퓨터와 사람간의 상호작용을 위해 중요한 기술이다. 감정을 인식하는 기술에서 분류 정확도를 높이기 위해 특징벡터를 정확하게 추출하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 정확한 피치검출을 위하여 음성신호에서 음성 구간과 비 음성구간을 추출하였으며, Speech Processing 분야에서 사용되는 전 처리 기법인 저역 필터와 유성음 추출 기법, 후처리 기법인 Smoothing 기법을 사용하여 피치 검출을 수행하고 비교하였다. 그 결과, 전 처리 기법인 유성음 추출 기법과 후처리 기법인 Smoothing 기법은 피치 검출의 정확도를 높였고, 저역 필터를 사용한 경우는 피치 검출의 정확도가 떨어트렸다.
본 논문에서는 음성 신호 처리 IC를 제어하는 임베디드 시스템을 Micro-controller를 이용하여 설계하고 제어 프로그램을 구성/제작하여 기능을 분석한다. 선택한 음성처리용 IC 중에서 ISD2560은 내장된 EEPROM에, T6668은 외부에 D-RAM을 연결하여 음성 메시지를 저장하고 있다. PIC16F84는 음성데이터의 입출력과 저장과 재생, 초기화를 위한 회로의 동작과 순서 제어, 시작과 종료하는 메모리 번지의 생성과 같은 제어 프로그램을 수행한다.
최근 음성인식 분야에서는 발화된 음성의 단순한 신호 처리위주의 인식 결과로부터 좀 더 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위하여 여러 가지 후처리 기법들이 연구되고 있다. 본 논문에서는 개인 사용자를 위한 음성 명령어 인식 환경에서 사용자의 발화 정보를 후처리에 적용함으로써 사용자 정보를 고려한 음성인식 후처리 기법을 제안한다. 먼저 이전에 사용했던 음성 명령어들로부터 명령어 발화 순차 패턴 규칙을 추출 한 후 사용자가 사전에 발화한 명령어를 바탕으로 구성된 순차 패턴을 비교하여 순차 규칙상 얻어 질 수 있는 단어를 결정한다. 이렇게 얻어진 단어를 고려하여 음성인식기 인식단어 후보들의 확률값을 적절히 보정한 후 최종 인식 단어를 재결정한다. 이러한 과정에서 적절한 보정을 위하여 발화 순차 패턴의 신뢰도와 인식기의 결과단어를 고려한 보정 방법을 제안한다. 실험을 통하여 제안한 후처리를 이용한 음성인식이 HMM을 이용한 기본 음성인식에 비해 오류율을 $15\%$이상 낮추어 인식률에 상당한 기여를 하였음을 확인할 수 있다.
피치 혹은 기본 주파수는 음성 신호의 주요 특성 인자이며 음성 부호화, 음성인식, 화자인식 등의 다양한 음성 관련 응용에 활용된다. 본 논문에서는 기본 주파수의 역수인 음성의 피치 주기를 추정하기 위해서 음성 신호의 변곡점을 이용한다. 변곡점은 국소적인 최대값, 최소값 혹은 신호의 기울기가 변하는 지점으로 정의된다. 음성 신호는 저역통과 필터로 먼저 전처리되어 고주파 성분이 제거된다. 이를 통해 불필요한 변곡점들이 제거되며, 피치 주기 추정에 유용한 국소적인 최대값만을 변곡점 검출법을 이용하여 추출한다. 얻어진 변곡점 간의 시간 간격을 측정하여 피치 주기를 추정하며, 그 역수로 기본 주파수 추정치를 얻는다. 기존의 피치 추정 방법은 음성이 국소적으로 시불변이라는 가정하에 음성을 블록 단위로 처리하여 블록당 피치 주기를 구하지만, 제안된 방법은 음성을 샘플 단위로 처리하여 변곡점을 검출하며, 그 결과 피치 주기를 시간 경과에 따라 얻게 되어 음성의 시변성이 반영된 기본 주파수 추정치를 얻는다. 컴퓨터 모의실험으로 기본 주파수 추정기로서 제안된 방법의 유용성을 볼 수 있다.
본 논문은 음성 부호화기인 MPMLQ(Multi Pulse Maximum Likehood Quantization)를 고정 소숫점 범용 DSP에 실시간으로 구현할 때 발생되는 계산량을 줄이기 위한 변형된 형태의 MPMLQdp 관한 것이다. MPMLQ는 음성 신호에서 선형 예측 계수와 피치 정보를 추출하고 남은 잔여 신호와 가장 유사한 여기 신호를 표현할 때 상관법을 이용 한다. 상관법은 DSP상에 구현할 때 계수 승산 오버플로우를 발생시킬 수 있으므로 연산후 항상 점검하여야 한다. 이것은 MPMLQ 구현시 전체 계산량의 많은 부분을 차지한다. 본 논 문은 이러한 문제점에 착안하여 계수 승산 오버플로우가 발생하지 않도록 입력 음성신호의 크기를 2비트 만큼 줄이고, 이로 인하여 같은 크기로 줄어든 잔여 신호를 고려하여 MPMLQ에서 여기신호의 크기를 표현하는 고정 코드북 이득표를 적절히 조절하였다. 실험 결과 변형된 MPMLQ의 SSNR은 0.040325dB(실험data기준) 향상되었으며, 계산량에 있어서 도 17.7%의 처리속도 향상되었다. 따라서 고정 소숫점 범용 DSP에 실시간 구현이 가능하였다.
본 논문에서는 차량용 음성명령어기의 사용을 위한 전처리 과정으로 음성개선 방법을 다룬다. 특히 DMB 사용환경에서 보다 주위 소음에 자유롭고 단말 조작에 있어 안정성을 보장하기 위하여 일반적 단인 마이크로폰으로 처리되는 잡음뿐만 아니라 음성명령어를 제외한 오디오 신호 등 비정적 통계적 특성을 갖는 소음들도 제거 될 수 있도록 음성개선 방법을 제안한다. 우리는 2개의 마이크로폰을 가지고 BSS 알고리즘을 적용하여 비정적 신호들을 분리하고, 분리된 신호에 대하여 Kalman Filter를 이용하여 시간상 단구간 정적 잡음을 제거한다. 본 논문의 인식 실험 결과를 통하여 공간적, 시간적 음성개선 방법이 순차적으로 적용될 때, 실제 차량 환경에서 음성 개선 알고리즘으로 적용될 수 있음을 보였다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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