KR0173913B1 - 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치 및 그 방법 - Google Patents

다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 프로세서를 이용하여 사람의 음성을 인식하는 음성 인식 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 2개 이상의 마이크로 프로세서를 사용하여 음성 인식 속도를 빠르게 한 음성 인식 장치 및 그 방법을 제공하기 위하여, 외부로부터 디지털 음성 신호를 입력받아 음성 시작/종료 코드와 상기 입력 음성과 가장 가까운 패턴(이하, VQ 코드라 함)을 추출하기 위한 제1 프로세싱 수단; 상기 제1 프로세싱 수단에 연결되어 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장하기 위한 제1 저장 수단; 상기 제1 프로세싱 수단으로부터의 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 전달하기 위한 통신 수단; 상기 제1 프로세싱 수단으로부터의 인터럽트에 따라 상기 통신 수단으로부터 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 읽어와서 VQ 코드를 기준 VQ 코드 패턴과 비교하여 인식 대상 어휘와의 비교 결과를 외부로 출력하며, 상기 제1 프로세싱 수단으로 인터럽트를 발생하기 위한 제2 프로세싱 수단; 및 상기 제2 프로세싱 수단에 연결되어 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장하기 위한 제2 저장 수단을 포함하여 음성 처리 시간을 단축하고, 데이터 전송에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치 및 그 방법
제1도는 본 발명에 따른 음성 인식 장치의 일실시예 구성도.
제2도는 본 발명에 따른 음성 인식 방법에 대한 일실시예 전체 흐름도.
제3도는 제1 프로세서에서의 음성 데이터 처리 과정의 상세 흐름도.
제4도는 입력포트 인터럽트에 대한 제1 프로세서의 처리 과정의 상세 흐름도.
제5도는 제2 프로세서로부터의 인터럽트에 대한 제1 프로세서의 인터럽트 처리 과정의 상세 흐름도.
제6도는 제2 프로세서에서의 기준 패턴과의 비교 과정의 상세 흐름도.
제7도는 제1 프로세서로부터의 인터럽트에 대한 제2 프로세서의 인터럽트 처리 과정의 상세 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 제1 프로세서 12 : 공유 메모리
13 : 제2 프로세서 14 : 제1 메모리
15 : 제2 메모리
본 발명은 마이크로 프로세서를 이용하여 사람의 음성을 인식하는 음성 인식 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 2개 이상의 마이크로 프로세서를 사용하여 음성 인식 속도를 빠르게 한 음성 인식 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적인 음성 인식 장치에 마이크로 프로세서를 이용하여 사람의 음성을 인식할 때 많은 계산 과정을 거친다.
따라서, 이러한 종래의 음성 인식 장치는 인식해야 할 대상 어휘의 수가 많은 경우에 1개의 프로세서를 사용하면 인식 결과가 나오기까지 많은 시간이 걸리므로, 음성 인식 장치를 사용하는 사람은 음성을 입력하고 인식 결과가 나올때까지 긴 시간 동안 기다려야 하는 불편함을 가지는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 음성 인식에 필요한 계산 과정을 2개 이상의 프로세서가 나누어서 수행하고, 데이터의 양이 매우 적은 VQ 코드를 추출하여 전송하므로써 음성 인식에 소요되는 시간을 단축시킨 음성 인식 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 외부로부터 디지털 음성 신호를 입력받아 음성 시작/종료 코드와 상기 입력 음성과 가장 가까운 패턴(이하, VQ 코드라 함)을 추출하기 위한 제1 프로세싱 수단; 상기 제1 프로세싱 수단에 연결되어 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장하기 위한 제1 저장 수단; 상기 제1 프로세싱 수단으로부터의 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 전달하기 위한 통신 수단; 상기 제1 프로세싱 수단으로부터의 인터럽트에 따라 상기 통신 수단으로부터 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 읽어와서 VQ 코드를 기준 VQ 코드 패턴과 비교하여 인식 대상 어휘와의 비교 결과를 외부로 출력하며, 상기 제1 프로세싱 수단으로 인터럽트를 발생하기 위한 제2 프로세싱 수단; 및 상기 제2 프로세싱 수단에 연결되어 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장하기 위한 제2 저장 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치에 적용되는 방법에 있어서, 외부로부터 디지털 음성 데이터를 입력받아 음성의 시작과 끝을 감지하여 음성의 시작이 감지되면 매 프레임 단위로 특징 데이터를 추출하여 미리 정해진 몇 개의 기준 특징 데이터 패턴과 비교하여 가장 가까운 패턴(VQ 코드)을 찾아내어 VQ 코드를 전송하는 제1 단계; 및 상기 VQ 코드를 인식 대상 어휘에 대한 기준 VQ 코드 패턴과 비교하는 과정을 음성의 끝가지 계속하여 입력된 음성에서 추출된 VQ 코드에 가장 가까운 인식 대상 어휘를 찾아내어 출력하는 제2 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 음성 인식 장치의 일실시예 구성도이다.
본 발명에 따른 음성 인식 장치는, 제1 프로세서(11)의 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장하는 제1 메모리(14), 제2 프로세서(13)의 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장하는 제2 메모리(15), 외부로부터 디지털 음성 신호를 입력받아 상기 제1 메모리(14)에 저장하고 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 추출하여 공유 메모리(12)에 쓰며 제2 프로세서(13)에 인터럽트를 발생하는 제1 프로세서(11), 상기 제1 프로세서(11)로부터 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 입력받아 저장하고 있다가 제2 프로세서(13)로 출력하는 공유 메모리(12) 및 상기 제1 프로세서(11)로부터 인터럽트를 입력받아 상기 공유 메모리(12)로부터 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 읽어와서 제2 메모리(15)에 저장하고 VQ 코드를 기준 VQ 코드 패턴과 비교하여 인식 대상 어휘와의 비교 결과를 외부로 출력하며 상기 제1 프로세서(11)로 인터럽트를 발생하는 제2 프로세서(13)를 구비한다.
본 발명은 2개 이상의 마이크로 프로세서(11, 13)와 제1 프로세서(11)에 제2 프로세서(13)로 데이터를 전송할 수 있는 통신 수단을 가진다. 본 발명은 n개의 마이크로 프로세서를 사용하는 경우에 1개의 마이크로 프로세서와 n-1개의 마이크로 프로세서군으로 나누며, 상기 1개의 마이크로 프로세서를 제1 프로세서, n-1개의 마이크로 프로세서군을 제1 프로세서라 한다. 또한, 본 발명은 상기 통신 수단으로 공유 메모리, 병렬(parallel)포트 및 직렬(serial)포트를 사용할 수 있다.
상기 제1도에 있는 각 구성 요소의 동작을 제2도의 흐름도를 통하여 살펴보면 다음과 같다.
제2도는 본 발명에 따른 음성 인식 방법에 대한 일실시예 전체 흐름도이다.
먼저, 제1 프로세서(14)는 외부로부터 디지털 음성 데이터를 입력받아(21) 음성의 시작과 끝을 감지하여(22) 음성의 시작이 감지되면 매 프레임 단위로 특징 데이터(예 : LPC 셉스트럼)를 추출하여(23) 미리 정해진 몇 개의 기준 특징 데이터 패턴과비교하여 가장 가가운 패턴(이하, VQ 코드라 함)을 찾아내어(24) 상기 통신 수단을 통하여 제2 프로세서(13)로 VQ 코드를 전송한다(25).
그러면, 제2 프로세서(13)는 상기 VQ 코드를 인식 대상 어휘에 대한 기준 VQ 코드 패턴과 비교하며, 이 과정을 제1 프로세서(11)가 음성의 끝을 감지할 때까지 계속하여 입력된 음성에서 추철된 VQ 코드에 가장 가까운 인식 대상 어휘를 찾아내어(26) 외부로 출력한다(27).
제3도 내지 제5도는 제1 프로세서에서의 음성 데이터 처리 과정의 상세 흐름도로서, 제3도는 제1 프로세서(11)의 메인루틴에서의 처리 과정을, 제4도는 제1 프로세서(11)의 입력포트 인터럽트 서비스루틴에서의 처리 과정을, 제5도는 제2 프로세서(13)로부터의 인터럽트에 대한 인터럽트 서비스 루틴에서의 처리 과정을 각각 나타낸다.
제1 프로세서(11)는 디지털 신호 입력용 포트를 갖춘 프로세서이며, 제1 메모리(14)에서 프로그램을 읽어와서 프로그램을 수행한다.
먼저, 제1 프로세서(11)는 프로그램이 시작되면(31) 공유 메모리(12)에 데이터를 읽거나 쓸 수 있는 상태임을 나타내는 변수(이하, 토큰이라 함)를 1로 만든다(32).
다지털 음성신호는 제1 프로세서(11)의 입력포트로 입력되며, 신호가 입력포트로 입력되면 제1 프로세서(11)에서는 입력포트 인터럽트가 발생하고 제1 프로세서(11)의 입력포트 인터럽트에 대한 인터럽트 서비스 루틴에서는 입력 데이터를 읽어와서(51) 제1 메모리(14)상의 음성 버퍼에 넣은 후에(52) 메인 루틴으로 돌아간다(53).
입력된 음성은 전후로 묵음 부분을 포함하고 있으므로 이 묵음 부분을 제거한 데이터를 음석 인식에 사용하기 위하여 제1 프로세서(11)는 입력된 디지털 음성 신호를 음성 버퍼에서 프레임 단위(예 : 100 샘플)로 읽어와서(33) 에너지와 제로크로싱 레이트(zero crossing rate)를 계산하여 음성이 시작되었는지를 검사한다(34). 음성의 시작이 감지되지 않으면 음성 버퍼에서 1프레임의 디지털 음성 데이터를 읽어오는 과정(33)으로 천이한다.
음성의 시작이 감지되면 제1 프로세서(11)는 음성 시작 코드를 공유 메모리(12)에 쓰고(35) 제2 프로세서(13)에 인터럽트를 요구하고(36) 토큰을 0으로 만들고(37) 음성 신호로부터 LPC(Linear Predictive Coding) 셉스트럼(cepstrum)을 추출하고(38) LPC 셉스트럼을 미리 정해 놓은 몇 개의 패턴과 비교하여 VQ 코드를 추출하고(39) 토큰이 1인지를 검사하여 토큰이 0이면 1이 될 때까지 기다기고 1이 되면(40) VQ 코드를 공유 메모리(12)에 쓰고(41) 제2 프로세서(13)에 인터럽트를 요구한다(42).
제1 프로세서(11)는 음성 버퍼에서 다시 1프레임의 데이터를 읽어와서 에너지와 제로 크로싱 레이트(zero crossing rate)를 계산하여(43) 음성이 끝났는지를 검사하여(44) 음성이 끝나지 않았으면 음성이 끝날때까지 상기 LPC 셉스트럼을 추출하는 과정(38)부터 반복 수행한다.
음성이 끝났으면 토큰이 1이 될 때까지 기다렸다가 토큰이 1이 되면(45) 음성의 종료를 나타내는 코드를 공유 메모리(12)에 쓰고(46) 제2 프로세서(13)에 인터럽트를 요구하고(47) 프로그램을 종료한다.
제2 프로세서(13)로부터의 인터럽트에 대한 인터럽트 서비스 루틴에서의 처리는 토큰을 1로 만든 후에(45) 메인 루틴으로 돌아간다(55).
제6도 및 제7도는 제2 프로세서에서의 음성 데이터 처리 과정의 상세 흐름도로서, 제6도는 제2 프로세서의 메인 루틴에서의 프로그램 수행 과정을, 제7도는 제1 프로세서로부터의 인터럽트에 대한 인터럽트 서비스 루틴에서의 프로그램 수행 과정을 각각 나타낸다.
제2 프로세서(13)는 제2 메모리(15)에서 프로그램을 읽어와서 수행하며, 제1 프로세서(11)로부터 인터럽트를 받으면 인터럽트 서비스 루틴을 수행하여 공유 메모리(12)로부터 VQ 코드를 읽어서(71) 제2 메모리(15)상의 버퍼에 넣고(72) 제1 프로세서(11)에 인터럽트를 요구한 후에(73) 메인 루틴으로 돌아간다(74).
제2 프로세서(13)의 메인 루틴에서는 버퍼에서 데이터를 하나씩 읽어와서(61) 음성의 시작을 나타내는 코드인지를 검사하여(62) 음성의 시작을 나타내는 코드가 아니면 버퍼에서 데이터를 읽어오는 과정(61)을 반복한다.
버퍼에서 읽어 온 데이터가 음성의 시작을 나타내는 코드이면 버퍼에서 데이터를 하나씩 읽어와서(63) 음성 종료 코드인지를 검사하여(64) 음성 종료 코드가 아니면 데이터를 인식 대상 어휘의 기준 VQ 코드 패턴과 비교한 후에(65) 상기 버퍼에서 데이터를 읽어오는 과정(63)을 반복한다.
음성 종료 코드이면 입력된 음성의 VQ 코드에 가장 가까운 VQ 코드 패턴을 가진 인식 대상 어휘를 찾는다(66).
상기와 같은 본 발명은 2개 이상의 마이크로 프로세서를 사용하여 사람의 음성을 신속하게 인식할 수 있으므로 이 장치를 사용하는 사용자가 음성을 입력하고 인식 결과가 출력될때까지 오래 기다려야 하는 불편을 줄여주고, 하나의 프로세서에서 데이터의 양이 매우 적은 VQ 코드를 추출하여 다른 프로세서에 전송하므로 데이터 전송에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 외부로부터 디지털 음성 신호를 입력받아 음성 시작/종료 코드와 상기 입력 음성과 가장 가까운 패턴(이하, VQ 코드라 함)을 추출하기 위한 제1 프로세싱 수단; 상기 제1 프로세싱 수단에 연결되어 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장하기 위한 제1 저장 수단; 상기 제1 프로세싱 수단으로부터의 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 전달하기 위한 통신 수단; 상기 제1 프로세싱 수단으로부터의 인터럽트에 따라 상기 통신 수단으로부터 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 읽어와서 VQ 코드를 기준 VQ 코드 패턴과 비교하여 인식 대상 어휘와의 비교 결과를 외부로 출력하며, 상기 제1 프로세싱 수단으로 인터럽트를 발생하기 위한 제2 프로세싱 수단; 및 상기 제2 프로세싱 수단에 연결되어 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장하기 위한 제2 저장 수단을 포함하여 이루어진 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 프로세싱 수단은, 다수개의 프로세서로 구성된 것을 특징으로 하는 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 프로세싱 수단은, 하나의 프로세서로 구성된 것을 특징으로 하는 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 수단은, 상기 제1 프로세싱 수단으로부터 음성 시작/종료 코드와 VQ 코드를 입력받아 저장하고 있다가 상기 제2 프로세싱 수단의 요청에 따라 출력하기 위한 공유 메모리를 포함하여 이루어진 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 수단은, 상기 제1 및 제2 프로세싱 수단간의 데이터 전송을 위하여 직렬 포트를 사용하는 것을 특징으로 하는 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 수단은, 상기 제1 및 제2 프로세싱 수단간의 데이터 전송을 위하여 병렬 포트를 사용하는 것을 특징으로 하는 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치.
  7. 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 장치에 적용되는 방법에 있어서, 외부로부터 디지털 음성 데이터를 입력받아 음성의 시작과 끝을 감지하여 음성의 시작이 감지됨에 따라 매 프레임 단위로 특징 데이터를 추출하여 미리 정해진 몇 개의 기준 특징 데이터 패턴과 비교하여 가장 가까운 패턴(VQ 코드)을 찾아내어 VQ 코드를 전송하는 제1 단계; 및 상기 VQ 코드를 인식 대상 어휘에 대한 기준 VQ 코드 패턴과 비교하는 과정을 음성의 끝까지 계속하여 입력된 음성에서 추출된 VQ 코드에 가장 가까운 인식 대상 어휘를 찾아내는 제2 단계를 포함하여 이루어진 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 단계는, 프로그램이 시작되면 공유 메모리에 데이터를 읽거나 쓸수 있는 상태임을 나타내는 변수(토큰)를 1로 만들고, 입력된 디지털 음성신호를 음성 버퍼에서 프레임 단위로 읽어와서 에너지와 제로 크로싱 레이트(zero crossing rate)를 계산하여 음성이 사작되었는지를 검사하는 제3 단계; 음성의 시작이 감지되지 않으면 상기 프레임 단위로 디지털 음성 데이터를 읽어오는 과정으로 천이하고, 음성의 시작이 감지되면 제1 프로세서는 음성 시작 코드를 상기 공유 메모리에 쓰고 제2 프로세서에 인터럽트를 요구하고 토큰을 0으로 만들어 음성 신호로부터 LPC(Linear Predictive Coding) 셉스트럼(cepstrum)을 추출하고 LPC 셉스트럼을 미리 정해 놓은 몇 개의 패턴과 비교하여 VQ 코드를 추출하는 제4 단계; 토큰이 1일 될 때까지 기다렸다가 토큰이 1인 되면 VQ 코드를 상기 공유 메모리에 쓰고 상기 제2 프로세서에 인터럽트를 요구하고 상기 음성 버퍼에서 다시 프레임 단위로 데이터를 읽어와서 에너지와 제로 크로싱 레이트(zero crossing rate)를 계산하여 음성이 끝났는지를 검사하는 제5 단계; 및 음성이 끝나지 않았으면 음성이 끝날때까지 상기 LPC 셉스트럼을 추출하는 과정부터 반복 수행하고, 음성이 끝났으면 토큰이 1이 될 때까지 기다렸다가 토큰이 1이 되면 음성의 종료를 나타내는 코드를 상기 공유 메모리에 쓰고 상기 제2 프로세서에 인터럽트를 요구하는 제6 단계를 포함하여 이루어진 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 프로세서의 입력포트로 디지털 음성신호가 입력되어 입력포트 인터럽트가 발생하면 입력포트로부터 데이터를 읽어와서 상기 음성 버퍼에 저장한 후에 메인 루틴으로 돌아가는 제7 단계를 더 포함하여 이루어진 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 프로세서에 인터럽트를 요구하고 인터럽트를 수신하면 토큰을 1로 만든 후에 메인 루틴으로 돌아가는 제8 단계를 더 포함하여 이루어진 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 단계는, 버퍼에서 데이터를 하나씩 읽어와서 음성의 시작을 나타내는 코드인지를 검사하는 제9 단계; 음성의 시작을 나타내는 코드가 아니면 상기 제9 단계부터 반복하고, 음성의 시작을 나타내는 코드이면 상기 버퍼에서 데이터를 하나씩 읽어와서 음성 종료 코드인지를 검사하는 제10 단계; 및 음성 종료 코드가 아니면 데이터를 인식 대상 어휘의 기준 VQ 코드 패턴과 비교한 후에 상기 제10 단계의 데이터를 읽어오는 과정부터 반복하고, 음성 종료 코드이면 입력된 음성의 VQ 코드에 가장 가까운 VQ 코드 패턴을 가진 인식 대상 어휘를 찾는 제11 단계를 포함하여 이루어진 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 프로세서로부터 인터럽트를 수신하면 상기 공유 메모리로부터 VQ 코드를 읽어서 상기 버퍼에 넣고 상기 제1 프로세서에 인터럽트를 요구한 후 메인 루틴으로 돌아가는 제12 단계를 더 포함하여 이루어진 다수의 마이크로 프로세서를 이용한 음성 인식 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100349656B1 (ko) * 2000-12-20 2002-08-24 한국전자통신연구원 다수의 하위 음성검출 시스템을 이용한 음성검출 장치 및그 방법

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