본 논문은 연관된 합성기로부터 생성된 음성 경고음의 모델링에 관한 실험적 연구이다. 112명의 피실험자를 대상으로 심리적-육체적인 접근방법으로 4가지의 실험이 수행 되었다. 첫 번째 실험은 함성 경고음의 위급도를 지각하는 것을 모델링하여 6개의 음성-비음성 요소들을 구분하였다. 두 번째부터 네 번째의 실험은 위급도 지각의 주관적 변화와 객관적으로 계량화 할 수 있는 파라미터를 수치화 하였다. 이 논문은 응급성의 정도를 구분하는 것이 필요한 음성 합성 경고시스템의 설계에 적용될 수 있다.
가공선로 표지물로 사용되는 구에서 발생하는 소음의 특성을 조사하였다. 현재 한전에서 사용하고 있는 표지용 구의 크기는 직경 62cm이며 두께가 3mm인 합성수지로 만든 반구를 접합부분에 요철형상으로 결합하도록 되어있다. 현장에서 발생하는 소음 스펙트럼을 측정하여, 무향 풍동에서 측정한 구형 셀에서 발생하는 스퍽트럼과 비교하였다. 백색음을 입사하여 구형 셀의 크기에서 발생하는 기본음의 스펙트럼을 조사하였다.
음소 단위로 구축된 음성 데이터는 음성인식, 합성 및 분석 등의 분야에서 매우 중요하다. 일반적으로 음소는 유성음과 무성음으로 구분되어 진다. 이러한 유성음과 무성음은 많은 특징적 차이가 있지만, 기존의 음소 경계추출 알고리즘은 이를 고려하지 않고 시간 축을 기준으로 이전 프레임과 매개변수 (스펙트럼) 비교만을 통하여 음소의 경계를 결정한다. 본 논문에서는 음소 경계 추출을 위하여 유성음과 무성음의 특징적 차이를 고려한 블록기반의 Branch 알고리즘을 설계하였다. Branch 알고리즘을 사용하기 위한 스펙트럼 비교 방법은 MFCC(Mel-Frequency Cepstrum Coefficient)를 기반으로 한 거리 측정법을 사용하였고, 유성음과 무성음의 구분은 포만트 주파수를 이용하였다. 실험 결과 3~4음절 고립단어를 대상으로 약 78%의 정확도를 얻을수 있었다.
잔향음이 우세한 환경하에서 소나 시스템의 성능을 평가할 때 대부분의 음향 모델인 음압 준위(power level) 모델에 비해 수중 잔향음 신호 모의 모델은 매우 유용하게 이용된다. 본 논문에서는 소나 시험에 필요한 잔향음 신호(reverberation time series)를 모의하였다. 우선 주파수 영역에서 밴드의 폭이 변하고 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 갖는 표준화된 스펙트럼(normalized spectrum)을 수신 시간 간격에 따라 구하였다. 두번째로, 기존의 음향 모델의 결과인 시간에 따른 잔향음 준위를 각각의 표준화된 스펙트럼의 준위와 합성하였다. 마지막으로 음원 신호의 스펙트럼과 잔향음 스펙트럼을 곱(product)하고 이 결과를 역푸리에 변환(inverse Fourier transform)을 이용하여 신호를 모의하였다.
FM방식의 악기음원합성은 해당 악기의 음색과 음정에 맞는 FM의 기본 주파수와 변조 계수를 정하여 신호 파형을 생성하는 것으로, 다른 가, 감산방식 또는 PCM방식 등에 비해 비교적 간단한 구조로 다양한 악기음원합성이 가능하다. 따라서 현재 사용되고 있는 개인용 컴퓨터에 부착되는 사운드합성 카드에는 FM방식 음원합성기술이 적용되고 있다. 본 논문에서는 FM방식 음원합성기술을 이용하여 실시간 악기음원합성이 가능한 논리회로를 설계하는데 관한 연구를 기술한다. 본 연구에서는 소프트웨어 프로그래밍에 의해 FM방식 음원합성기의 구조를 설계하고 주요 블록의 최적 변수 값을 실험하였다. 논리회로 설계 및 회로검증은 향후 주문형반도체(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)제작을 위해 기존의 표준셀 라이브러리와 주문형반도체 전용 설계시스템을 사용하였다. 회로검증 결과는 간이 평가보드를 제작하고 PC와 접속시켜 생성된 악기음을 직접듣는 주관적 평가방법으로 최종 확인하였다.
이 논문은 사운드 합성을 위한 전용 DSP의 설계에 관한 내용이다. 설계된 음원 DSP는 사운드 카드나 전자 악기, 혹은 노래방 기기 등에서 미디 신호를 입력으로 받아서 사운드를 합성하는데 사용된다. 합성 알고리즘으로는 FM방식과 PCM방식을 지원하며, 구조 가 다르고 합성 방식이 서로 다른 8개의 알고리즘을 하드웨어적으로 구현하였다. 설계된 DSP는 44.1KHz의 16비트 출력으로 32개의 음을 동시에 낼 수 있다. DSP 내부 구조의 최 적화와 마이크로 동작의 병렬화를 통해 실제 필요한 주파수보다 낮은 주파수에서 동작시킴 으로써 전력 소모와 칩 구현에서 많은 이점을 가져올 수 있었다. 설계된 DSP는 COMPASS 툴에서 0.8㎛ 표준 셀로 합성되어 칩으로 제작되었으며, 동작 주파수는 33MHz이다. 제작된 칩을 검증하기 위해 PC에 삽입되는 음원 모듈 카드를 제작하여 미디 음악을 연주시켜 보았 다. 그 결과 원하는 동작 주파수에서 완벽하게 사운드를 합성해내는 것을 확인할 수 있었다.
잔향에 대한 인간의 주관적인 지각을 잔향기 설계에 객관적인 수치로써 반영하는 방법으로, 5 자유도 잔향 모델이 제안된 바 있다[1]. 5자유도 잔향 모델은 잔향에 대한 다섯 개의 객관적인 평가량들을 이용하여 시간에 따른 음 에너지 감쇠 곡선을 근사화한 것이다. 즉 5 자유도 잔향 모델을 이용하여 청취자가 원하는 특성을 갖는 잔향을 객관적으로 묘사할 수 있고, 이는 잔향을 합성할 때 잔향 필터의 설계 기준이 된다. 그러나 이 모델로부터 만들 수 있는 잔향 필터의 개수는 실로 무한하고, 그 중에는 인간이 듣기에 부자연스러운 합성음을 만들어 내는 경우도 있다. 즉 자연스러운 잔향을 만들기 위해서는 잔향 모델 외에도 부가적인 잔향 설계 기준이 필요하다. 시간, 주파수 영역에서 대표적인 특성을 갖는 몇 종류의 원음에 대한 청음실험을 통해, 필요한 잔향 설계 기준을 제시한다.
본 논문은 한국전자통신연구소 음성응용연구실에서 개발한 문자-음성변환 시스팀(Text-to-Speech Conversion System)의 음질개선 연구의 일환으로 Phoneme-Balanced Words 110개에 대해서 개선전 시스팀(V.1)과 개선 후 시스팀(v.2)을 대상으로 각각 실시한 명료도 실험결과에 대하여 기술하고 있다. 본 실험의 목적은 연구개발자 입장에서 합성음 개선에 대한 정량적 성과 및 문제점 파악을 위한 진단형 평가이며 남자 5명, 여자 5명을 대상으로 1회 실시한 청취 실험결과 V.1에 대해서는 최저 37.3%(41개) ~ 최고 55.5%(61개)이고, V.2에 대해서는 최고 39.1%(43개) ~ 최고 60.9%(67개) 결과를 얻었다.
IT의 급격한 발전과 함께 새로운 형태의 정보 전달 방법이 지속적으로 나타나면서 우리말의 정확한 발음에 대한 인식이 점점 약화되고 있는 추세이다. 특히 장단음의 발음은 발화에 대한 전문인들도 정확하게 구분하지 못하고 있는 심각한 상황이다. 본 논문에서는 한국어 명사에서 나타나는 장단음화 현상을 주변 어휘와의 관계를 바탕으로 살펴보고 동음이의어 중 다르게 발음되는 명사의 장단음 구분을 명사와 명사의 수식어, 명사의 서술어와의 관계를 중심으로 논의한다. 분석된 결과는 결합범주문법을 이용하여 표현하고 어휘적 중의성이 해소된 음성 합성 과정을 표준화된 SSML(Speech Synthesis Markup Language)으로 기술한다.
지금까지 알려진 여러 가지 음성부호화 방식들 중 4.8에서 9.6kbits/s 사이의 전송속도에서 제일 좋은 성능을 갖는 것은 Residual-Excited linear prediction 방식이다. RELP 부호화 방식은 전송속도가 낮을 때 합성음이 거칠거나 금속성의 잡음을 갖는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하여 음질을 개선하는 세가지의 방법들을 제안하며, 그들은 다음과 같다. 첫째는 여러개의 baseband를 이용한 spectral folding 방법이고, 둘째는 spectral folding 방법과 pulsed excitation 방법을 조합한 방법이며, 마 지막 방법은 여러개의 baseband를 사용한 spectral folding 방법과 pulsed excitation 방법을 조합한 방법 이다. 이 방법들을 사용하여 RELP vocoder의 음질을 많이 개선할 수 있으며, 9.6kbits/s 근처의 전송속 도에서 사용하기 위한 첫 번째 방법과 세 번째 방법은 spectral fording 이나 nonlinear distortion 방법 에서 문제가 되는 roughness 나 tonal noise를 거의 인지 할 수 없으며, 세 번째 방법이 첫 번째 방법보 다 우수하다. 두 번째 방법은 4.8 kbits/s 근처의 전송속도에 적합하며, 기존의 RELP 방식들에 비해 많 은 음질향상을 가져왔다. 제안한 세가지 방법들을 같은 조건에서 비교할 때 세 번째 방법이 가장 우수 하며, 이 경우 합성음은 원음과 거의 흡사하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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