KR100264852B1 - 디지털휴대용전화기의음성인식장치및방법 - Google Patents

Abstract

디지털 휴대용 전화기 고유의 하드웨어를 이용하여 구현한 음성 인식 장치 및 그 방법에 관한 기술이다. 본 디지털 휴대용 전화기의 음성인식장치는 공지의 디지털 휴대용 전화기에 구비된 음성부호화기에서 출력되는 패킷데이터를 이용하여 음성 인식을 하도록 함으로써 음성 인식에 필요한 연산이 간단해지므로 디지털 휴대용 전화기 고유의 프로세서에 지나친 부하를 주지 않아 하드웨어의 추가없이도 디지털 휴대용 전화기 단독적으로 음성 인식을 할 수 있게 한다.

Description

디지털 휴대용 전화기의 음성인식장치 및 방법 { APPARATUS FOR RECOGNIZING A VOICE IN A DIGITAL CELLULAR TELEPHONE AND METHOD THEREOF }

본 발명은 디지털 휴대용 전화기에 있어서 음성을 인식하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로 음성인식기능을 수행하기 위해서는 음성 자체를 입력하고, 그 입력된 음성신호로부터 주파수 특성과 같은 여러 가지 특징(feature)을 추출하는 신호처리를 수행한다. 이 경우 많은 양의 신호를 처리하여야 하므로 계산장치에 부하가 많이 주어진다. 그러므로 단말기에 사용하기는 부적합하다. 단말기에서 음성인식기능을 수행하기 위하여 사용하는 방법의 한 예로서, 핸즈프리킷(hands-free kit)에서 음성인식기능을 수행하는 것이 있다. 상기 핸즈프리킷에는 디지털신호처리기(Digital Signal Processor: 이하 DSP라 함.), 비휘발성 메모리[예: 플래쉬 메모리(flash memory), 이이피롬(EEPROM)]가 포함되어 있다. 상기 DSP는 음성신호를 압축시킨 신호 혹은 원래의 음성신호를 처리하여 인식한 결과를 핸드폰에 넘겨준다. 이렇게 되면 전화번호를 말하는 사용자의 음성이 핸즈프리킷에서 인식되고 그 인식된 내용을 전달받은 핸드??에서 해당 전화번호를 다이얼하게 된다.

도 1은 종래의 음성인식장치의 구성을 나타낸 것이다. 도시된 바에 따르면, 마이크 30을 통해 입력된 아날로그 형태의 음성신호는 아날로그/디지털(analog to digital: 이하 A/D라 함.)변환부 20을 거쳐 디지털 형태의 펄스코드변조(Pulse Code Modulation: 이하 PCM이라 함.)신호로 변환된다. 상기 PCM신호는 음성인식기능을 수행하는 프로세서 10에 전달된다. 상기 프로세서 10은 소정의 절차에 따라 음성인식을 위한 동작을 수행하는데, 예를 들어 80186 혹은 DSP 계열의 하드웨어가 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 음성인식장치는 다음과 같은 문제점들을 가지고 있었다. 첫째, 전술한 바와 같이, 처리해야 할 데이터량이 방대하여 휴대용 전화기에 적용하기에는 어려움이 있다. 둘째, 적절한 수행처리 속도가 보장되지 않으면 단말기의 동작을 방해하는 결점이 있다. 셋째, 추가적인 메모리의 확보가 필수적이다. 핸즈프리킷에 음성인식기술을 적용하기 위해서는 그 핸즈프리킷에 프로그래머블롬을 추가해야 한다. 넷째, 추가적인 프로세서, 즉 음성인식을 구현하기 위한 DSP의 추가가 불가피하다. 다섯째, 음성인식장치를 핸즈프리킷에 실장할 경우 반드시 상기 핸즈프리킷을 통해야만 음성인식이 가능한 바, 단말기 단독으로는 음성 인식이 불가능하다는 단점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 디지털 휴대용 전화기 고유의 하드웨어를 이용하여 구현한 디지털 휴대용 전화기의 음성인식장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 디지털 휴대용 전화기의 음성인식장치는 공지의 디지털 휴대용 전화기에 구비된 음성부호화기(vocoder)에서 출력되는 패킷(packet) 데이터를 이용하여 음성 인식을 하도록 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 음성인식장치의 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른, 음성인식장치를 갖는 디지털 휴대용 전화기의 구성을 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리의 구성도

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 음성인식장치를 갖는 디지털 휴대용 전화기의 음성 인식 방법을 나타낸 흐름도

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 휴대용 전화기의 음성인식장치의 구성을 나타낸 것으로, RF(radio frequency)부와 DTMF(dual tone multu frequency)부 등 본 발명의 요지와 직접적인 관련이 없는 부분에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다. 참조부호 100은 디지털 휴대용 전화기 부분을 나타낸다.

마이크 30을 통해 입력된 아날로그 형태의 음성신호는 A/D변환부 20을 거쳐 디지털 형태의 PCM신호로 변환된다. 상기 PCM신호는 음성부호화기 45에 전달되고, 상기 음성부호화기 45는 상기 PCM신호를 압축하여 소정의 패킷데이터를 출력한다. 상기 음성부호화기 45로는 예를 들어 CDMA방식 디지털 휴대용 전화기인 경우 8Kbps QCELP(Qualcomm Code Excited Linear Predictive coding), 13Kbps QCELP, 8Kbps EVRC(Enhanced Variable Rate Coding), GSM방식 디지털 휴대용 전화기인 경우 RPE-LTP(Regular Pulse Excitation with Long Term Prediction)방식의 것을 사용할 수 있다.

상기 음성부호화기 45에서 출력되는 패킷데이터는 디지털 휴대용 전화기의 전반적인 동작을 총괄적으로 제어하는 마이크로프로세서 50로 전달된다. 제1메모리 60은 비휘발성메모리로서, 디지털 휴대용 전화기의 전반적인 동작을 총괄적으로 제어하는 프로그램 및 초기 서비스 데이터를 저장한다. 제2메모리 65는 램(RAM)으로서, 등록 혹은 인식을 위해 입력된 음성에 대한 패킷데이터를 일시적으로 저장하는 등 디지털 휴대용 전화기의 동작에 따른 각종 데이터를 일시적으로 저장한다. 음성인식부 85는 임의의 음성에 대한 패킷데이터로부터 음성 인식시 사용되어지는 특성 데이터를 추출하여 출력한다. 초(second)당 음성에 대한 특성데이터는 수 십 ∼ 수 백 바이트(byte)로 이루어지며, 주파수 특성, 신호의 크기, 크기 변화의 함수 등이다. 상기 음성인식부 85는 하드웨어적 혹은 소프트웨어적으로 구현할 수 있다. 상기 음성인식부 85가 소프트웨어적으로 구현된 것이면, 도시된 바와 같이 별도로 부가되지 않고 디지털 휴대용 전화기가 이미 구비하고 있던 상기 제1메모리 60에 저장될 수도 있다. 상기 마이크로프로세서 50은 공지의 디지털 휴대용 전화기의 동작을 제어함과 아울러 다음과 같은 음성인식제어 동작을 한다. 우선, 음성부호화기 45에서 출력되는 패킷데이터를 상기 음성인식부 85로 전달한다. 또한 상기 음성인식부 85에서 출력되는 특성 데이터 및 그 차이값에 따른 동작(예: 다이얼링)이 이루어지도록 제어한다. 상기 차이는 미리 등록된 어떤 특성데이터와 인식을 위해 입력된 음성의 패킷데이터로부터 추출한 특성데이터 사이의 차이를 말하며, 상관함수로써 정의된다. 또한 상기 마이크로프로세서 50은 사용자의 음성이 상기 음성부호화기 45에서 패킷데이터화 하면 이를 제1메모리 60의 특정 영역에 저장되게 함으로써 음성 인식을 완료한 후 그 완료 사실을 사용자에게 알릴 때 읽어내어 사용한다. 이렇게 읽혀진 음성데이터를 이해 및 설명의 편의상, 이하 재생(playback)음성데이터라 한다. 상기 음성부호화기 45는 상기 재생데이터를 PCM신호로 변환하여 디지털/아날로그(digital to analog: 이하 D/A라 함.)변환부 75로 전달한다. 상기 D/A변환부 75로 입력된 PCM신호는 아날로그 형태로 변환된 다음, 스피커 80을 통해 증폭되어 가청음으로 출력된다. 상기와 같이 재생음성데이터를 사용하지 않고, 음성 인식 완료를 알리는 안내메시지를 별도로 만들어 저장해놓을 수도 있다. 핸즈프리킷 연결부 70은 공지의 핸즈프리킷과 단말기의 연결 및 그때 핸즈프리킷 마이크를 통해서 입력된 음성을 상기 A/D변환부 20을 통해 디지털화하여 음성부호화기 45로 전달하는 역할을 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1메모리의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 제어프로그램, 특성 데이터, 재생음성데이터, 전화번호, 안내메시지를 저장하는 영역 및 예비영역으로 구성된다. 참조부호 ADD는 마이크로프로세서 50에서 각 경우에 적절하게 발생하는 어드레스를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 음성인식장치를 갖는 디지털 휴대용 전화기의 음성 등록 및 인식 처리 방법을 나타낸 흐름도 이다. 사용자가 음성의 등록 혹은 전화를 걸기(이는 인식처리에 해당함.)위해 예를 들어 어떤 이름을 말한다고 가정한다.

사용자가 어떤 이름을 말하기에 앞서 대기상태인 디지털 휴대용 전화기의 특정 키를 입력하면 마이크로프로세서 50은 a단계에서 이를 감지하고, 음성인식모드로 진입한다. 그리고 b단계에서 소정 키의 입력을 체크하거나 기타 다른 상태 변화를 체크함으로써 사용자가 등록 혹은 인식중 어느 것을 원하는지 체크한다. 상기 체크결과 등록을 원하는 것으로 판단되면 c단계에서 상기 사용자의 음성에 대응하여 음성부호화기 45에서 출력하는 유효한 패킷데이터가 입력되는지 체크한다. 상기 체크결과 입력되는 유효한 패킷데이터가 있으면, d단계에서 이를 음성인식부 85로 전달한다. 그리고 e단계에서 상기 패킷데이터를 제1메모리 60의 해당 영역에 재생음성데이터로서 저장한다. 이후 f단계로 진행하여 상기 음성인식부 85로부터 해당 음성에 대한 특성데이터가 입력되는지 체크하여, 입력되면 그 특성데이터를 제1메모리 60의 해당 영역에 저장한다. 상기 e단계와 f단계는 순서가 바뀔 수도 있고 병행하여 처리 가능하다.

상기 b단계에서의 체크결과 인식을 원하는 것으로 판단되면 h단계에서 상기 사용자의 음성에 대응하여 음성부호화기 45에서 출력하는 유효한 패킷데이터가 입력되는지 체크한다. 상기 체크결과 입력되는 유효한 패킷데이터가 있으면, i단계에서 이를 음성인식부 85로 전달한다. 이후 j단계에서 상기 음성인식부 85로부터 특성데이터가 입력되는지를 체크하여 제2메모리 65에 저장한다. 유사한 특성데이터 인덱스와 차이값이 입력되는지 체크한다. 상기 유사한 특성데이터 인덱스는 이미 등록되어 있는 특성데이터중 현재의 입력 음성과 유사한 특성데이터가 가지는 메모리내에서의 인덱스를 의미하며, 상기 차이값은 그 두 특성데이터의 차이에 해당하는 값이다. 상기 j단계에서 유사한 특성데이터 인덱스와 차이값이 입력되면 k단계에서 상기 차이값이 미리 정한 임계치보다 작은지 여부를 판단한다. 상기 판단결과 임계치보다 작으면 해당 인식이 올바른 것으로 판단하고 l단계로 진행하여 해당 특성데이터 인덱스에 대응하는 재생음성데이터를 송출하고, 옳지 않은 것이면 m단계로 진행하여 미등록 음성임을 알리는 메시지를 제1메모리 60으로부터 읽어 음성부호화기 45로 전달한다. 이렇게 되면 상기 음성부호화기 45는 상기 제1메모리 60으로부터 읽어낸 메시지를 처리하여 D/A변환부 75로 전달하게 되고, 상기 메시지는 아날로그 형태로 변환되어 스피커 80을 통해 가청 상태로 출력된다.

아울러, 등록시 입력 음성에 대응하는 전화번호를 제1메모리 60에 등록시켜 놓음으로써 인식의 성공시 상기 등록되어 있는 전화번호를 읽어내 DTMF발생부(도시하지 않음.)에 전달해 다이알링되도록 할 수 있다.

전술한 j단계에서 특성데이터 인덱스 및 차이값의 쌍은 하나 이상 제공될 수 있는데, 이는 신뢰도 측면을 고려한 것이고 최종적인 선택은 그들중 차이값이 가장 작은 것으로 한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 음성부호화기에서 이미 처리된 신호를 이용하므로 간단한 연산만으로도 음성 인식이 가능하다. 다시 말해서, 고유의 디지털 휴대용 전화기가 구비하고 있는 음성부호화기, 메모리 등을 이용하여 음성 인식을 하므로 그로 인한 가격 상승이나 단말기 크기의 증가 등을 야기시키지 않는 장점이 있다.

Claims (13)

1. 통화 음성의 압축을 위해 음성부호화기를 구비하고 있는 디지털 휴대용 전화기에 있어서,

   상기 음성부호화기에서 출력되는 패킷데이터로부터 소정의 특성데이터를 추출하는 수단과,

   등록모드에서는 상기 추출된 특성데이터를 등록하고, 인식모드에서는 상기 추출된 특성데이터를 미리 등록된 특성데이터와 비교하여 유사한 특성데이터가 존재하면 인식에 성공한 것으로 판단하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 음성인식장치.
2. 마이크로부터 입력되는 소정의 음성에 대한 패킷데이터를 출력하는 음성부호화기와, 디지털 휴대용 전화기 고유의 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 구비한 디지털 휴대용 전화기에 있어서,

   패킷데이터 및 그에 대응하는 특성데이터를 저장하는 비휘발성메모리와,

   등록 혹은 인식모드를 선택하기 위한 사용자인터페이스 수단과,

   등록 및 인식모드에서는 상기 음성부호화기에서 출력되는 패킷데이터를 전달받아 소정의 계산을 통하여 음성 인식에 필요한 특성데이터를 검출하고, 인식모드에서는 상기 검출된 특성데이터를 상기 비휘발성메모리에 저장된 특성데이터들과 비교하여 유사한 특성데이터와 그 차이값을 찾는 음성인식부와,

   등록모드에서는 상기 음성부호화기에서 출력되는 패킷데이터와 상기 음성인식부에서 검출된 상기 패킷데이터에 대응되는 특성데이터를 상기 비휘발성메모리에 함께 저장하며, 인식모드에서는 상기 음성인식부로부터 특성데이터의 인덱스와 차이값을 입력하여 그 차이값에 따라 인식의 성공 여부를 판단하는 상기 마이크로프로세서로 구성됨을 특징으로 하는 음성인식장치.
3. 제2항에 있어서,

   핸즈프리킷의 마이크로부터 입력되는 음성을 상기 음성부호화기로 전달하기 위한 핸즈프리킷 연결부를 더 구비하며, 핸즈프리킷 연결시 상기 전화기의 마이크를 통한 음성 입력 경로를 차단함을 특징으로 하는 음성인식장치.
4. 제3항에 있어서,

   디지털 휴대용 전화기의 마이크 혹은 핸즈프리킷의 마이크로부터 입력되는 아날로그 음성을 디지털화하여 상기 음성부호화기로 전달하기 위한 아나로그/디지털변환부와,

   상기 음성부호화기에서 출력되는 디지털 데이터를 아날로그화하여 스피커로 전달하기 위한 디지털/아날로그변환부를 더 가짐을 특징으로 하는 음성인식장치.
5. 제2항에 있어서,

   이중음다중주파수발생부를 더 구비하고,

   상기 비휘발성메모리는 소정 음성의 패킷데이터에 대응되는 전화번호데이터를 저장하며, 상기 마이크로프로세서는 음성 인식 성공을 감지하면 상기 전화번호데이터를 상기 이중음다중주파수발생부에 전달하여 다이알링을 하도록 제어함을 특징으로 하는 음성인식장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 마이크로프로세서가,

   상기 특성데이터의 인덱스에 대응하는, 상기 비휘발성메모리에 저장된 재생음성용 패킷데이터를 읽어 상기 음성부호화기로 전달함으로써 스피커를 통해 입력 음성이 다시 재생되도록 제어함을 특징으로 하는 음성인식장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 마이크로프로세서가,

   상기 비휘발성메모리에 미리 저장된 음성인식 성공 혹은 실패 안내메시지 데이터를 읽어 상기 음성부호화기로 전달하여 상기 스피커를 통해 음성인식 성공 혹은 실패 안내메시지가 출력되도록 제어함을 특징으로 하는 음성인식장치.
8. 통화 음성의 압축을 위해 음성부호화기를 내장하고 있는 디지털 휴대용 전화기의 음성 인식 방법에 있어서,

   음성인식모드로의 전환이 감지되는지 체크하는 제1과정과,

   상기 음성인식모드로의 전환후 등록 혹은 인식중 하나가 선택되는지 체크하는 제2과정과,

   상기 제2과정에서 등록 선택시, 등록을 위한 입력 음성을 상기 음성부호화기가 패킷데이터화 하여 음성인식부로 전달하고 비휘발성메모리에 재생음성데이터로서 저장한 다음, 상기 음성인식부로부터 상기 패킷데이터에 대응하는 특성데이터를 수신하여 상기 비휘발성메모리에 등록시키는 제3과정과,

   상기 제2과정에서 인식 선택시, 인식을 위한 입력 음성을 상기 음성부호화기가 패킷데이터화 하여 음성인식부로 전달한 다음, 상기 음성인식부로부터 상기 패킷데이터와 유사한 미리 등록된 특성데이터 및 그 차이값을 수신하고, 상기 차이값에 따라 인식의 성공 여부를 경보하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제3과정에서 상기 입력 음성에 대응하는 전화번호를 상기 비휘발성메모리에 등록시키는 제3-1과정과,

   상기 제4과정에서 인식의 성공시 상기 비휘발성메모리에 등록되어 있는 전화번호를 다이알링하는 제5과정을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 제4과정에서 인식에 실패하면 전화기 고유의 대기모드로 전환하는 제6과정을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
11. 제3항에 있어서,

    이중음다중주파수발생부를 더 구비하고,

    상기 비휘발성메모리는 소정 음성의 패킷데이터에 대응되는 전화번호데이터를 저장하며, 상기 마이크로프로세서는 음성 인식 성공을 감지하면 상기 전화번호데이터를 상기 이중음다중주파수발생부에 전달하여 다이알링을 하도록 제어함을 특징으로 하는 음성인식장치.
12. 제3항에 있어서, 상기 마이크로프로세서가,

    상기 특성데이터의 인덱스에 대응하는, 상기 비휘발성메모리에 저장된 재생음성용 패킷데이터를 읽어 상기 음성부호화기로 전달함으로써 스피커를 통해 입력 음성이 다시 재생되도록 제어함을 특징으로 하는 음성인식장치.
13. 마이크를 통해 입력되는 소정의 음성에 대한 패킷데이터를 출력하는 음성부호화기를 구비한 디지털 휴대용 전화기에 있어서,

    패킷데이터 및 그에 대응하는 특성데이터를 저장하는 비휘발성메모리와,

    등록 혹은 인식모드를 선택하기 위한 사용자인터페이스 수단과,

    등록 및 인식모드에서는 상기 음성부호화기에서 출력되는 패킷데이터를 전달받아 소정의 계산을 통하여 음성 인식에 필요한 특성데이터를 검출하고, 인식모드에서는 상기 검출된 특성데이터를 상기 비휘발성메모리에 저장된 특성데이터들과 비교하여 유사한 특성데이터를 찾는 음성인식부와,

    등록모드에서는 상기 음성부호화기에서 출력되는 패킷데이터와 상기 음성인식부에서 검출된 상기 패킷데이터에 대응되는 특성데이터를 상기 비휘발성메모리에 함께 저장하고, 인식모드에서는 상기 음성인식부에서 찾은 유사한 특성데이터가 소정 오차 범위 내에 속하는지 여부에 따라 그 인식의 성공 여부를 판단하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 음성인식장치.

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