KR101174349B1 - 음성 데이터 재생 시스템 - Google Patents

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Abstract

음성 데이터는 연속적인 신호 특성을 가지고 있기 때문에 저장을 할 경우 저장 속도에 많은 영향을 준다. 그런데, 플래시는 저장할 섹터 영역이 저장 전에 삭제되어 있어야 저장이 가능한 데다 데이터 삭제 속도가 데이터 저장 속도보다 느리기 때문에, 음성 데이터를 플래시에 실시간으로 저장하는 것은 매우 어렵다. 본 발명은 음성 데이터를 플래시 메모리에 실시간으로 저장하는 장치를 구비하는 시스템에 관한 것으로서, 데이터 저장과 데이터 삭제를 병렬로 처리함으로써 데이터 삭제에 걸리는 시간을 단축시키고, 음성 획득 모듈과 음성 저장 모듈 간에 메시지 큐를 사용함으로써 데이터를 안정적으로 저장시킨다.

Description

음성 데이터 재생 시스템 {System for playing audio data}
본 발명은 실시간 저장된 음성 데이터를 재생하는 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 블랙박스 시스템은 항공, 선박 등에서 여러 분야로 발전하고 있다. 이러한 블랙박스 시스템에서 가장 중요한 기능은 데이터를 효율적으로 관리하고 저장하는 방법이다. 그런데, 음성 데이터는 연속적인 신호 특성을 가지고 있기 때문에 저장을 할 경우 저장 속도에 많은 영향을 준다. 만약 일정한 주기로 음성 데이터를 처리하지 못한다면 음질은 크게 저하된다.
한편, 플래시는 저장할 섹터 영역이 저장 전에 삭제되어 있어야 저장이 가능하다. 그래서, 데이터를 플래시 메모리에 저장할 때에는 데이터 삭제 과정을 거친 뒤에 데이터 저장을 수행한다. 그런데, 삭제 속도가 저장 속도보다 느리기 때문에 데이터를 저장하는 데에 많은 시간이 소요되어 음성 데이터를 플래시에 실시간으로 저장하는 것은 매우 어렵다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 음성 데이터를 저장할 때에 메시지 큐(Message Queue)를 이용하며 데이터의 삭제와 저장을 병렬로 처리하는 음성 데이터 저장 장치와 방법 및 음성 데이터 재생 시스템을 제안함을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 음성 데이터를 메시지 큐(Message Queue)에 저장시키는 제1 음성 데이터 처리부; 및 상기 음성 데이터의 처리가 가능할 때에, 플래시들을 포함하는 플래시 패키지로부터 선택된 적어도 하나의 선택 플래시에 상기 메시지 큐에 저장된 음성 데이터를 추출하여 기록하며, 상기 플래시 패키지로부터 선택되지 않은 적어도 하나의 미선택 플래시에 기록되어 있는 데이터를 삭제하는 제2 음성 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 데이터 저장 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 제2 음성 데이터 처리부는, 상기 메시지 큐를 생성하는 메시지 큐 생성부; 상기 메시지 큐에 저장된 음성 데이터를 획득하는 메시지 큐 획득부; 입력된 명령을 기초로 상기 미선택 플래시의 섹터 단위 또는 블록 단위로 상기 삭제를 수행하는 데이터 삭제부; 상기 삭제가 수행될 때, 오프셋(offset)을 증가시키면서 상기 삭제 때와 동일 단위로 상기 기록을 수행하는 데이터 기록부; 상기 기록이 수행될 때마다 상기 오프셋이 기준값 이상인지 여부를 판별하는 오프셋 판별부; 및 기준값 이상이면 상기 플래시 패키지로부터 상기 선택 플래시를 다시 선택하며, 기준값 이상이 아니면 상기 기록이 다시 수행되도록 제어하는 오프셋 처리부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제2 음성 데이터 처리부는 상기 기록과 상기 삭제를 동시에 수행하거나, 동일 개수의 플래시에 대하여 상기 기록과 상기 삭제를 각각 수행하거나, 또는 상기 음성 데이터가 상기 메시지 큐에 저장될 때마다 상기 기록과 상기 삭제를 실시간으로 수행한다.
바람직하게는, 상기 제1 음성 데이터 처리부는, 상기 메시지 큐가 생성되면 상기 메시지 큐와 관련된 메시지 큐 핸들을 획득하는 메시지 큐 핸들 획득부; 상기 메시지 큐 핸들을 기초로 상기 메시지 큐에 메모리를 할당하는 메모리 할당부; 음성 데이터를 획득하는 음성 데이터 획득부; 획득된 음성 데이터를 압축하는 음성 데이터 압축부; 입력된 명령에 근거하여 압축된 음성 데이터를 계속 저장할 것인지 여부를 판별하는 음성 데이터 판별부; 및 계속 저장 대상이면 압축된 음성 데이터의 내용을 메모리 할당된 메시지 큐에 저장시키며, 더이상 저장 대상이 아니면 메시지 큐에 저장된 음성 데이터에 대한 정보를 저장시키는 음성 데이터 저장부를 포함한다.
또한, 본 발명은 음성 데이터를 메시지 큐에 저장시키는 제1 음성 데이터 처리 단계; 및 상기 음성 데이터의 처리가 가능할 때에, 플래시들을 포함하는 플래시 패키지로부터 선택된 적어도 하나의 선택 플래시에 상기 메시지 큐에 저장된 음성 데이터를 추출하여 기록하며, 상기 플래시 패키지로부터 선택되지 않은 적어도 하나의 미선택 플래시에 기록되어 있는 데이터를 삭제하는 제2 음성 데이터 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 데이터 저장 방법을 제안한다.
바람직하게는, 상기 제2 음성 데이터 처리 단계는, 상기 메시지 큐를 생성하는 메시지 큐 생성 단계; 상기 메시지 큐에 저장된 음성 데이터를 획득하는 메시지 큐 획득 단계; 입력된 명령을 기초로 상기 미선택 플래시를 구성하는 섹터 단위 또는 블록 단위로 상기 삭제를 수행하는 데이터 삭제 단계; 상기 삭제가 수행될 때, 오프셋을 증가시키면서 상기 삭제 때와 동일 단위로 상기 기록을 수행하는 데이터 기록 단계; 상기 기록이 수행될 때마다 상기 오프셋이 기준값 이상인지 여부를 판별하는 오프셋 판별 단계; 및 기준값 이상이면 상기 플래시 패키지로부터 상기 선택 플래시를 다시 선택하며, 기준값 이상이 아니면 상기 기록이 다시 수행되도록 제어하는 오프셋 처리 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제2 음성 데이터 처리 단계는 상기 기록과 상기 삭제를 동시에 수행하거나, 동일 개수의 플래시에 대하여 상기 기록과 상기 삭제를 각각 수행하거나, 또는 상기 음성 데이터가 상기 메시지 큐에 저장될 때마다 상기 기록과 상기 삭제를 실시간으로 수행한다.
바람직하게는, 상기 제1 음성 데이터 처리 단계는, 상기 메시지 큐가 생성되면, 상기 메시지 큐와 관련된 메시지 큐 핸들을 획득하는 메시지 큐 핸들 획득 단계; 상기 메시지 큐 핸들을 기초로 상기 메시지 큐에 메모리를 할당하는 메모리 할당 단계; 음성 데이터를 획득하는 음성 데이터 획득 단계; 획득된 음성 데이터를 압축하는 음성 데이터 압축 단계; 입력된 명령에 근거하여 압축된 음성 데이터를 계속 저장할 것인지 여부를 판별하는 음성 데이터 판별 단계; 및 계속 저장 대상이면 압축된 음성 데이터의 내용을 메모리 할당된 메시지 큐에 저장시키며, 더이상 저장 대상이 아니면 메시지 큐에 저장된 음성 데이터에 대한 정보를 저장시키는 음성 데이터 저장 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 음성 데이터를 메시지 큐에 저장시키는 제1 음성 데이터 처리부; 상기 음성 데이터의 처리가 가능할 때에, 플래시들을 포함하는 플래시 패키지로부터 선택된 적어도 하나의 선택 플래시에 상기 메시지 큐에 저장된 음성 데이터를 추출하여 기록하며, 상기 플래시 패키지로부터 선택되지 않은 적어도 하나의 미선택 플래시에 기록되어 있는 데이터를 삭제하는 제2 음성 데이터 처리부; 기록된 음성 데이터를 TCP 소켓으로 전송하는 음성 데이터 전송부; 및 상기 TCP 소켓을 이용하여 상기 기록된 음성 데이터를 수신하며, 수신된 음성 데이터를 재생시키는 음성 데이터 재생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 데이터 재생 시스템을 제안한다.
바람직하게는, 상기 음성 데이터 전송부는, 상기 기록된 음성 데이터를 상기 음성 데이터 재생부로 전송하기 위한 상기 TCP 소켓을 구성하는 TCP 소켓 처리부; 상기 기록된 음성 데이터에 대한 정보를 기초로 상기 기록된 음성 데이터가 미리 정해진 조건에 부합하는 것인지 여부를 제1 판별하는 조건 판별부; 조건에 부합하면 오프셋을 증가시키면서 음성 데이터가 기록된 플래시로부터 섹터 단위 또는 블록 단위로 상기 기록된 음성 데이터를 추출하는 음성 데이터 추출부; 추출된 음성 데이터를 구성된 TCP 소켓으로 전송하는 전송부; 상기 전송부에 의한 상기 전송이 수행될 때마다 상기 오프셋이 기준값 이상인지 여부를 제2 판별하는 오프셋 비교부; 및 기준값 이상이면 상기 추출을 위한 섹터 또는 블록을 변경한 뒤 더이상 추출할 음성 데이터가 없을 때까지 상기 제1 판별이 다시 수행되도록 제어하며, 기준값 이상이 아니면 상기 변경 없이 더이상 추출할 음성 데이터가 없을 때까지 상기 제1 판별이 다시 수행되도록 제어하는 판별 수행 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 음성 데이터 재생부는, 상기 음성 데이터 전송부에 의해 상기 TCP 소켓이 구성되면, 구성된 TCP 소켓과의 연결을 수행하는 TCP 소켓 연결부; 상기 연결이 수행되면, 상기 구성된 TCP 소켓으로부터 상기 기록된 음성 데이터를 수신 저장하는 음성 데이터 수신부; 상기 수신이 종료되면, 상기 구성된 TCP 소켓을 삭제하는 TCP 소켓 삭제부; 상기 재생을 수행하는 사운드 디바이스를 생성하는 사운드 디바이스 생성부; 저장된 음성 데이터를 디코딩시키는 디코딩부; 및 상기 재생을 위한 재생 위치를 설정하며, 생성된 사운드 디바이스를 통해 설정된 재생 위치에서 디코딩된 음성 데이터를 재생시키는 사운드 디바이스 구동 제어부를 포함한다.
본 발명은 다음 효과를 얻을 수 있다. 첫째, 음성 데이터를 저장할 때에 메시지 큐를 이용함으로써, 플래시 메모리에 음성 데이터를 안정적으로 저장할 수 있다. 둘째, 데이터의 삭제와 저장을 병렬로 처리함으로써, 음성 데이터를 저장하는 데에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있으며 음성 데이터의 실시간 저장도 가능해진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음성 데이터 저장 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 음성 데이터 저장 장치를 구성하는 모듈을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음성 데이터 재생 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 음성 데이터 재생 시스템을 구성하는 모듈을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따른 플래시 저장 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 데이터 획득 및 압축 모듈의 데이터 획득 및 압축 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 7은 음성 저장 모듈의 음성 저장 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 음성 저장 모듈의 음성 저장 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 9는 음성 저장 시스템의 일실시 예시도이다.
도 10은 음성 저장 시스템의 주요 기능을 설명한 음성 저장 시스템의 구성표이다.
도 11은 데이터 전송 모듈의 데이터 전송 방법과 관련한 흐름도이다.
도 12는 음성 재생 모듈의 음성 재생 방법과 관련한 흐름도이다.
도 13은 플래시 저장 시스템에 대한 실험 결과 데이터이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음성 데이터 저장 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음성 데이터 저장 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 2는 본 음성 데이터 저장 장치를 구성하는 모듈을 구체적으로 도시한 블록도이다. 이하 설명은 도 1과 도 2를 참조한다.
도 1에 따르면, 음성 데이터 저장 장치(100)는 제1 음성 데이터 처리부(110), 제2 음성 데이터 처리부(120), 전원부(130) 및 제1 주제어부(140)를 포함한다.
제1 음성 데이터 처리부(110)는 음성 데이터를 메시지 큐(Message Queue)에 저장시키는 기능을 수행한다. 제1 음성 데이터 처리부(110)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 메시지 큐 핸들 획득부(111), 메모리 할당부(112), 음성 데이터 획득부(113), 음성 데이터 압축부(114), 음성 데이터 판별부(115) 및 음성 데이터 저장부(116)를 포함할 수 있다.
메시지 큐 핸들 획득부(111)는 제2 음성 데이터 처리부(120)에 의해 메시지 큐가 생성되면, 메시지 큐와 관련된 메시지 큐 핸들을 획득하는 기능을 수행한다. 메모리 할당부(112)는 메시지 큐 핸들을 기초로 메시지 큐에 메모리를 할당하는 기능을 수행한다.
한편, 음성 데이터 획득부(113)는 음성 데이터를 획득하는 기능을 수행한다. 음성 데이터 압축부(114)는 획득된 음성 데이터를 압축하는 기능을 수행한다. 음성 데이터 판별부(115)는 입력된 명령에 근거하여 압축된 음성 데이터를 계속 저장할 것인지 여부를 판별하는 기능을 수행한다. 압축된 음성 데이터가 계속 저장 대상이면, 음성 데이터 저장부(116)는 압축된 음성 데이터의 내용을 메모리 할당된 메시지 큐에 저장시키는 기능을 수행한다. 반면, 압축된 음성 데이터가 더이상 저장 대상이 아니면, 음성 데이터 저장부(116)는 메시지 큐에 저장된 음성 데이터에 대한 정보를 저장시키는 기능을 수행한다.
제2 음성 데이터 처리부(120)는 메시지 큐에 저장된 음성 데이터의 처리가 가능할 때에, 플래시들을 포함하는 플래시 패키지로부터 선택된 적어도 하나의 선택 플래시에 상기 음성 데이터를 추출하여 기록하는 기능을 수행한다. 이때, 제2 음성 데이터 처리부(120)는 플래시 패키지로부터 선택되지 않은 적어도 하나의 미선택 플래시에 대해서는 미선택 플래시에 기록되어 있는 데이터를 삭제하는 기능을 수행한다. 하나의 플래시는 다수개의 블록들로 분할될 수 있으며, 각 블록은 다수개의 섹터들로 분할될 수 있다. 제2 음성 데이터 처리부(120)는 섹터 단위 또는 블록 단위로 음성 데이터를 기록하거나 삭제할 수 있다.
제2 음성 데이터 처리부(120)는 데이터 기록과 데이터 삭제를 동시에 수행할 수 있다. 또는, 제2 음성 데이터 처리부(120)는 동일 개수의 플래시에 대하여 데이터 기록과 데이터 삭제를 각각 수행할 수 있다. 또는, 제2 음성 데이터 처리부(120)는 음성 데이터가 메시지 큐에 저장될 때마다 데이터 기록과 데이터 삭제를 실시간으로 수행할 수 있다. 제2 음성 데이터 처리부(120)의 이러한 기능을 고려할 때, 제2 음성 데이터 처리부(120)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 메시지 큐 생성부(121), 메시지 큐 획득부(122), 데이터 삭제부(123), 데이터 기록부(124), 오프셋 판별부(125) 및 오프셋 처리부(126)를 포함할 수 있다.
메시지 큐 생성부(121)는 메시지 큐를 생성하는 기능을 수행한다. 메시지 큐 획득부(122)는 메시지 큐에 저장된 음성 데이터를 획득하는 기능을 수행한다. 데이터 삭제부(123)는 입력된 명령을 기초로 미선택 플래시의 섹터 단위 또는 블록 단위로 데이터 삭제를 수행한다. 데이터 기록부(124)는 데이터 삭제부(123)에 의해 데이터 삭제가 수행될 때, 오프셋(offset)을 증가시키면서 선택 플래시의 섹터 단위 또는 블록 단위로 데이터 기록을 수행한다. 본 실시예에서 데이터 삭제와 데이터 기록은 동일 단위를 적용한다. 예컨대, 데이터 삭제부(123)가 섹터 단위로 데이터 삭제를 수행한다면 데이터 기록부(124)도 섹터 단위로 데이터 기록을 수행한다. 오프셋 판별부(125)는 데이터 기록이 수행될 때마다 오프셋이 기준값 이상인지 여부를 판별하는 기능을 수행한다. 오프셋이 기준값 이상인 것으로 판별되면, 오프셋 처리부(126)는 플래시 패키지로부터 선택 플래시를 다시 선택하는 기능을 수행한다. 반면, 오프셋이 기준값 미만인 것으로 판별되면, 오프셋 처리부(126)는 데이터 기록이 다시 수행되도록 제어하는 기능을 수행한다.
전원부(130)는 음성 데이터 저장 장치(100)를 구성하는 각 부(모듈)에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.
제1 주제어부(140)는 음성 데이터 저장 장치(100)를 구성하는 각 모듈의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음성 데이터 재생 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 4는 본 음성 데이터 재생 시스템을 구성하는 모듈을 구체적으로 도시한 블록도이다. 이하 설명은 도 3과 도 4를 참조한다.
도 3에 따르면, 음성 데이터 재생 시스템(300)은 음성 데이터 저장 장치(100), 음성 데이터 전송부(310), 음성 데이터 재생부(320) 및 제2 주제어부(330)를 포함한다.
음성 데이터 전송부(310)는 음성 데이터 저장 장치(100)에 의해 기록된 음성 데이터를 TCP 소켓으로 전송하는 기능을 수행한다. 음성 데이터 전송부(310)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 TCP 소켓 처리부(311), 조건 판별부(312), 음성 데이터 추출부(313), 전송부(314), 오프셋 비교부(315) 및 판별 수행 제어부(316)를 포함할 수 있다.
TCP 소켓 처리부(311)는 음성 데이터를 음성 데이터 재생부(320)로 전송하기 위한 TCP 소켓을 구성하는 기능을 수행한다. 조건 판별부(312)는 음성 데이터에 대한 정보를 기초로 음성 데이터가 미리 정해진 조건에 부합하는 것인지 여부를 제1 판별하는 기능을 수행한다. 음성 데이터가 조건에 부합하는 것으로 판별되면, 음성 데이터 추출부(313)는 오프셋을 증가시키면서 음성 데이터가 기록된 플래시로부터 섹터 단위 또는 블록 단위로 음성 데이터를 추출하는 기능을 수행한다. 전송부(314)는 추출된 음성 데이터를 구성된 TCP 소켓으로 전송하는 기능을 수행한다. 한편, 음성 데이터가 조건에 부합하지 않는 것으로 판별되면, 음성 데이터 추출부(313)는 TCP 소켓을 삭제하여 음성 데이터 재생부(320)로의 음성 데이터 전송을 취소할 수 있다.
오프셋 비교부(315)는 전송부(314)에 의한 데이터 전송이 수행될 때마다 오프셋이 기준값 이상인지 여부를 제2 판별하는 기능을 수행한다. 기준값 이상이면, 판별 수행 제어부(316)는 데이터 추출을 위한 섹터 또는 블록을 변경한 뒤 더이상 추출할 음성 데이터가 없을 때까지 제1 판별이 다시 수행되도록 제어하는 기능을 수행한다. 반면 기준값 이상이 아니면, 판별 수행 제어부(316)는 상기 변경 없이 더이상 추출할 음성 데이터가 없을 때까지 제1 판별이 다시 수행되도록 제어하는 기능을 수행한다.
음성 데이터 재생부(320)는 TCP 소켓을 이용하여 음성 데이터 전송부(310)를 통해 음성 데이터를 수신하며, 수신된 음성 데이터를 재생시키는 기능을 수행한다. 음성 데이터 재생부(320)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 TCP 소켓 연결부(321), 음성 데이터 수신부(322), TCP 소켓 삭제부(323), 사운드 디바이스 생성부(324), 디코딩부(325) 및 사운드 디바이스 구동 제어부(326)를 포함할 수 있다.
TCP 소켓 연결부(321)는 음성 데이터 전송부(310)에 의해 TCP 소켓이 구성되면, 구성된 TCP 소켓과의 연결을 수행하는 기능을 수행한다. 연결이 수행되면, 음성 데이터 수신부(322)는 구성된 TCP 소켓으로부터 음성 데이터를 수신 저장하는 기능을 수행한다. 데이터 수신이 종료되면, TCP 소켓 삭제부(323)는 구성된 TCP 소켓을 삭제하는 기능을 수행한다. 사운드 디바이스 생성부(324)는 음성 데이터의 재생을 수행하는 사운드 디바이스를 생성하는 기능을 수행한다. 디코딩부(325)는 저장된 음성 데이터를 디코딩시키는 기능을 수행한다. 사운드 디바이스 구동 제어부(326)는 데이터 재생을 위한 재생 위치를 설정하며, 생성된 사운드 디바이스를 통해 설정된 재생 위치에서 디코딩된 음성 데이터를 재생시키는 기능을 수행한다.
다음으로, 음성 데이터 저장 장치(100)와 음성 데이터 재생 시스템(300)의 실시예에 대해서 설명한다. 음성 저장 시스템은 음성 데이터 저장 장치(100)의 실시예로서, 블랙박스 시스템에서 획득한 음성 데이터를 플래시 메모리에 실시간으로 저장하는 것이다. 음성 데이터는 연속적인 신호 특성을 가지고 있기 때문에 저장을 할 경우 저장 속도에 많은 영향을 준다. 그런데, 플래시는 저장할 섹터 영역이 저장 전에 삭제되어 있어야 저장이 가능한 데다 데이터 삭제 속도가 데이터 저장 속도보다 느리기 때문에, 음성 데이터를 플래시에 실시간으로 저장하는 것은 매우 어렵다. 음성 저장 시스템은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 데이터 저장과 데이터 삭제를 병렬로 처리함으로써 데이터 삭제에 걸리는 시간을 단축시키고, 음성 획득 모듈과 음성 저장 모듈 간에 메시지 큐를 사용함으로써 데이터를 안정적으로 저장시킨다. 음성 저장 시스템을 플래시 저장 시스템에 적용시킬 경우, 실험 결과 음성 저장 시스템에 의해 저장된 음성과 원 음성 간 음질의 차이가 거의 없음을 알 수 있다. 플래시 저장 시스템은 음성 데이터 재생 시스템(300)의 실시예이다.
도 5는 일실시예에 따른 플래시 저장 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 5에 따르면, 플래시 저장 시스템(500)은 데이터 획득 및 압축 모듈(510), 음성 저장 모듈(520), 데이터 전송 모듈(530) 및 음성 재생 모듈(540)을 포함한다. 음성 저장 시스템은 데이터 획득 및 압축 모듈(510)과 음성 저장 모듈(520)을 포함하는 구성이다.
데이터 획득 및 압축 모듈(510)은 McASP로부터 데이터를 획득하고, 획득한 데이터를 G.726의 32kbps로 압축하는 기능을 한다. 데이터 획득은 각 채널당 1024 Byte를 획득하고, 획득한 데이터는 512 Byte로 압축을 한다. 압축된 데이터는 오디오 저장 모듈로 전달하기 위해서 메시지 큐로 데이터를 전송한다. 데이터 획득 및 압축 모듈(510)은 제1 음성 데이터 처리부(110)에 대응하는 구성이다.
도 6은 데이터 획득 및 압축 모듈(310)의 데이터 획득 및 압축 과정을 보여주는 흐름도이다. S610 단계는 메시지 큐 핸들 획득부(111)가 수행하는 기능과 관련된 것이고, S620 단계는 메모리 할당부(112)가 수행하는 기능과 관련된 것이다. S630 단계는 음성 데이터 획득부(113)가 수행하는 기능과 관련된 것이고, S640 단계는 음성 데이터 압축부(114)가 수행하는 기능과 관련된 것이다. S650 단계는 데이터를 저장할 것인지 여부를 결정하는 단계이다. Yes이면 메시지 큐에 넣어서 음성 저장 모듈(520)로 전송해서 데이터를 플래시에 저장한다. 반면, No이면 EEPROM에 현재까지 사용했던 주소를 기록한다. 그 이유는 추후 플래시에 저장한 위치를 찾기 위해서이다. 데이터 전송 모듈(530)에서 시작 주소와 정지 주소를 EEPROM에서 획득하여 사용한 영역을 찾아서 플래시에 있는 데이터를 획득하여 전송해 주기 위함이다.
다시 도 5를 참조하여 설명한다.
음성 저장 모듈(520)은 메시지를 생성하고, 생성된 메시지로부터 음성 데이터를 획득한다. 8개의 플래시는 4개로 분할하여 음성 데이터를 저장한다. 1번 채널에서 획득한 음성 데이터는 1~4번 플래시에 저장한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 4개의 플래시는 2개씩 묶어서 상위 플래시(710)와 하위 플래시(720)로 구별한다. 상위 플래시(710)와 하위 플래시(720)로 구별하는 것은 상위 플래시(710)가 데이터를 저장하고 있으면 하위 플래시(720)는 삭제를 수행함으로써 병렬적으로 삭제와 저장을 처리한다. 모든 플래시는 섹터(sector) 단위로 번갈아 가면서 데이터를 저장한다. 음성 저장 모듈(520)는 제2 음성 데이터 처리부(120)에 대응하는 구성이다.
도 8은 음성 저장 모듈(520)의 음성 저장 과정을 보여주는 흐름도이다. 데이터 획득 및 압축 모듈(510)과 음성 저장 모듈(520) 간에 데이터 전송을 위해 사용하는 것이 메시지 큐이다. 따라서 데이터 획득 및 압축 모듈(510)에서 메시지 큐를 할당하고 음성 저장 모듈(520)에서 메시지를 생성함으로써 메시지 큐 초기화가 완료된다(S810).
데이터 획득 및 압축 모듈(510)에서 메시지 큐에 저장(MSGQ_put())하면 음성 저장 모듈(520)에서 메시지 큐를 획득(MSGQ_put())한다(S820). 만약 데이터 획득 및 압축 모듈(510)에서 메시지 큐에 데이터를 넣지 않으면 메시지 큐를 획득하는 부분은 데이터가 들어올 때까지 기다린다(Pending 상태). 데이터가 들어오면 Exchange flag를 확인한다(S830). Exchange flag는 상위 플래시(예를 들어 1, 2 플래시)와 하위 플래시(예를 들어 3, 4 플래시)를 변경할 것인지를 알려주는 플래그이다. 예들 들어 만약 Exhange가 1이면 하위 플래시는 해당하는 섹터를 삭제하고 상위 플래시는 해당하는 섹터에 데이터를 저장한다(S840). 데이터 저장은 64Byte 단위로 데이터를 번갈아 가면서 저장한다(S850). Sector offset은 플래시를 교체할 것인지를 알려주는 역할을 한다(S860). Sector offset이 0xffff 이상이면 다른 섹터에 저장해야 한다. 왜냐하면 한 개의 섹터에 저장할 수 있는 크기는 0xffff(128kbyte)이기 때문이다. Sector offset이 0xffff 이상이면 상위 플래시와 하위 플래시를 교체하겠다고 Exchange을 1로 설정한다(S870). 만약 sector offset이 0xffff 이하이면 메시지 큐로 데이터가 들어올 때까지 대기한다.
앞서 설명한 바와 같이, 데이터 획득 및 압축 모듈(510)과 음성 저장 모듈(520)은 음성 저장 시스템을 구성하는 모듈들이다. 음성 저장 시스템(900)은 도 9의 (a)와 같이 제어 보드(910)와 플래시 저장 메모리 보드(920)로 구성될 수 있다. 제어 보드(910)는 데이터 획득 및 압축 모듈(510)에 대응하는 구성으로서, 도 9의 (b)와 같이 입력단으로부터 아날로그 음성을 디지털화 음성으로 변환하는 AIC33(911)과 디지털화 음성을 획득하는 DSP의 McASP(912)로 구성된다. 획득한 음성 데이터는 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 플렉시블 케이블(Flexible cable; 913)을 통해 메모리 보드(920)의 플래시(Flash; 921)에 저장된다. 이때, EEPROM(915)에는 해당 데이터와 관련한 시작과 끝 주소가 저장된다. 도 10은 음성 저장 시스템의 주요 기능을 설명한 음성 저장 시스템의 구성표이다.
제어 보드(910)는 아날로그 음성을 AIC33(911)와 DSP의 McASP(912)로 디지털 음성 데이터를 획득한다. 획득한 데이터는 G.726의 32kbps로 압축하고, 압축된 데이터를 메모리 보드(920)의 플래시(921)에 저장한다.
플래시 저장 메모리 보드(920)는 제어 보드(910)와 플렉시블 케이블(913)로 연결되어 압축된 데이터를 저장하는 기능을 수행한다. 플래시의 데이터 저장은 모든 값이 0xFFFF에서 해당하는 비트값 0으로 변경하여 저장하는 방식이다. 따라서, 플래시를 저장하기 전에 삭제가 수행되어 있어야 저장이 가능하다. 플래시 수행 속도는 64byte를 수행하는 480㎲가 필요하고, 한 섹터를 삭제하는 데에 0.5sec가 필요하다. 플래시는 한개의 플래시가 삭제 기능을 수행하고 있는 상태에서 다른 플래시에서는 저장 기능을 수행할 수 있다.
다시 도 5를 참조하여 설명한다.
데이터 전송 모듈(530)은 음성 저장 모듈(520)에서 동일한 방법으로 저장된 데이터를 획득하고, 획득한 데이터를 TCP 소켓으로 전송한다. 도 11은 데이터 전송 모듈(530)의 데이터 전송 방법과 관련한 흐름도이다.
데이터 전송 모듈(530)은 이더넷을 통해 데이터를 전송하기 때문에 우선 TCP 소켓을 초기화한다(S1110). 초기화가 완료되면 시작 주소와 정지 주소를 EEPROM에서 가져온다(S1120). 시작 주소와 정지 주소가 같을 때까지 플래시에 있는 데이터를 가져온다(S1130). 시작 주소와 정지 주소에서는 Flash, Sector, Sector offset이 저장되어 있다. Start Address에서 Flash 값이 상위 플래시(예를 들어 1, 2 플래시)인지를 확인한다(S1140). 만약 상위 플래시가 Yes이면 상위 플래시에서 Sector을 번갈아 가면서 64byte 단위로 데이터를 획득하여(S1150) 이더넷으로 데이터를 전송한다(S1160). 여기서도 Sector offset이 0xffff 값 이상이면(S1170) 플래시를 하위 플래시(예를 들어 3, 4 플래시)로 변경한다(S1180). start Address 값을 변경하여 Stop Address 값과 같을 때까지 반복 수행한다. 만약 시작 주소와 정지 주소가 같으면 EEPROM에 Start Address을 업데이트하고 TCP 소켓을 삭제한다(S1190).
다시 도 5를 참조하여 설명한다.
음성 재생 모듈(540)은 TCP 소켓을 이용하여 음성 데이터를 수신하고 파일로 저장한다. 저장된 파일을 320Byte 단위로 읽어서 G.726 32kbps로 디코딩을 한다. 디코딩 데이터는 저(low)수준 wave 플레이를 이용하여 스피커로 재생한다. 도 12는 음성 재생 모듈(540)의 음성 재생 방법과 관련한 흐름도이다.
TCP 소켓을 초기화한다(S1210). 데이터 전송 모듈(530)에서 전송되는 데이터를 수신하고 파일에 저장한다(S1220). 저장이 완료되면 TCP 소켓을 삭제한다(S1230). 사운드 디바이스를 초기화하고 G.726 압축 코덱을 초기화한다(S1240). 음성 파일을 읽어서 G.726으로 디코딩하고(S1250) 디코딩된 PCM 음성 데이터는 사운드 카드의 DMA로 전송하여 음성을 출력한다(S1260). 출력이 완료되면 다른 DMA 전송을 위해 재생 위치를 변경한다(S1270). 이렇게 모든 파일을 사운드 카드을 이용하여 재생한다.
도 5에 따른 플래시 저장 시스템을 이용하여 실험한 결과 및 분석은 다음과 같다. 본 실험에서 사용한 시스템의 사양은 다음과 같다.
■ 음성 저장 시스템
- TMS320DM648 900Mhz 7200 MIPS/MFLOPS
- 1Gigabit Flash Memory
- TMS320C6000 DSP/BIOS 5.31
- CCStudio v3.3
■ 재생 시스템
- Intel CoreTM2 Duo CPU T9550 @ 2.66GHz
- RAM 2.67GHz, 2.96GB
- Windows XP Professional K Version 2002
- Visual C++ 6.0
상기 시스템을 이용하여 원본 오디오의 파형(도 13의 (a))과 저장된 오디오의 파형(도 13의 (b))을 비교하면 유사한 파형을 확인하였다. 도 13 (a) 오디오를 G.726 32kbps으로 압축하고, 디코딩에 의해서 발생한 양자화 에러로 파형이 다른 것을 확인하였다. 하지만, 두 오디오를 여러 사람에게 들려주었을 경우에 유사하게 들렸다고 평가를 받았다.
도 13의 (c), (d)는 도 13의 (a), (b)와 달리 복잡한 음성이 아닌 사람의 스피치(speech)를 이용하여 측정한 것이다. 사람의 speech는 주파수가 단조롭기 때문에 원본 음성과 저장된 음성이 매우 유사함을 확인할 수 있다. 도 13의 (a), (b)는 오디오 데이터로 주파수가 복잡하기 때문에 압축하였을 경우 양자화 에러가 더 많이 발생하는 것을 확인하였다. 하지만 사람의 귀로 들었을 경우 양자화 에러가 많아도 유사하게 들리는 특징을 가지고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 플래시 저장 시스템은 블랙박스 시스템에서 음성을 획득한 데이터를 플래시 메모리에 실시간으로 저장한다. 이 플래시 저장 시스템은 음성 캡처 모듈과 음성 저장 모듈 간에 메시지 큐를 사용함으로써 모듈간 동기화를 제어한다. 그리고, 음성 데이터를 시간 효율적으로 저장하기 위해 각각의 플래시를 병렬적으로 처리하여 저장을 하면서 삭제를 수행한다. 저장된 음성 데이터는 TCP 소켓을 이용하여 다른 장비로 전송하고 전송된 데이터는 저 수준 wave 재생 프로그램을 이용하여 재생한다. 이 플래시 저장 시스템을 실험해본 결과, 원본 음성과 저장된 음성을 여러 사람에게 들려주고 평가한 결과 음질이 유사하다고 평가받았다.
다음으로, 음성 데이터 저장 장치(100)의 음성 데이터 저장 방법에 대해서 설명한다. 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음성 데이터 저장 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 이하 설명은 도 14를 참조한다.
먼저, 음성 데이터를 메시지 큐에 저장시킨다(제1 음성 데이터 처리 단계, S10).
제1 음성 데이터 처리 단계(S10)는 메시지 큐 핸들 획득 단계, 메모리 할당 단계, 음성 데이터 획득 단계, 음성 데이터 압축 단계, 음성 데이터 판별 단계, 음성 데이터 저장 단계 등을 포함할 수 있다. 이때, 메시지 큐 핸들 획득 단계는 메시지 큐가 생성된 뒤 메시지 큐와 관련된 메시지 큐 핸들을 획득하는 단계를 의미한다. 메모리 할당 단계는 메시지 큐 핸들을 기초로 메시지 큐에 메모리를 할당하는 단계를 의미한다. 음성 데이터 획득 단계는 음성 데이터를 획득하는 단계를 의미한다. 음성 데이터 압축 단계는 획득된 음성 데이터를 압축하는 단계를 의미한다. 음성 데이터 판별 단계는 입력된 명령에 근거하여 압축된 음성 데이터를 계속 저장할 것인지 여부를 판별하는 단계를 의미한다. 음성 데이터 저장 단계는 압축된 음성 데이터가 계속 저장 대상일 때 압축된 음성 데이터의 내용을 메모리 할당된 메시지 큐에 저장시키며, 압축된 음성 데이터가 더이상 저장 대상이 아닐 때 메시지 큐에 저장된 음성 데이터에 대한 정보를 저장시키는 단계를 의미한다.
제1 음성 데이터 처리 단계(S10) 이후, 메시지 큐에 저장된 음성 데이터의 처리가 가능할 때에, 플래시들을 포함하는 플래시 패키지로부터 선택된 적어도 하나의 선택 플래시에 음성 데이터를 추출하여 기록하며, 플래시 패키지로부터 선택되지 않은 적어도 하나의 미선택 플래시에 기록되어 있는 데이터를 삭제한다(제2 음성 데이터 처리 단계, S20).
제2 음성 데이터 처리 단계(S20)는 데이터 기록과 데이터 삭제를 동시에 수행할 수 있다. 또는, 제2 음성 데이터 처리 단계(S20)는 동일 개수의 플래시에 대하여 데이터 기록과 데이터 삭제를 각각 수행할 수 있다. 또는, 제2 음성 데이터 처리 단계(S20)는 음성 데이터가 메시지 큐에 저장될 때마다 데이터 기록과 데이터 삭제를 실시간으로 수행할 수 있다.
제2 음성 데이터 처리 단계(S20)는 메시지 큐 생성 단계, 메시지 큐 획득 단계, 데이터 삭제 단계, 데이터 기록 단계, 오프셋 판별 단계 및 오프셋 처리 단계로 구체화될 수 있다. 메시지 큐 생성 단계는 메시지 큐를 생성하는 단계를 의미한다. 메시지 큐 획득 단계는 메시지 큐에 저장된 음성 데이터를 획득하는 단계를 의미한다. 데이터 삭제 단계는 입력된 명령을 기초로 미선택 플래시의 섹터 단위 또는 블록 단위로 데이터 삭제를 수행하는 단계를 의미한다. 데이터 기록 단계는 데이터 삭제가 수행될 때, 오프셋을 증가시키면서 데이터 삭제 때와 동일 단위로 데이터 기록을 수행하는 단계를 의미한다. 오프셋 판별 단계는 데이터 기록이 수행될 때마다 오프셋이 기준값 이상인지 여부를 판별하는 단계를 의미한다. 오프셋 처리 단계는 오프셋이 기준값 이상일 때 플래시 패키지로부터 선택 플래시를 다시 선택하며, 오프셋이 기준값 미만일 때 데이터 기록이 다시 수행되도록 제어하는 단계를 의미한다.
본 발명은 군사 목적의 항공용 통합형 기록 장치, 예컨대 항공용 블랙박스 시스템이나 VFDR(Variable Flow Ducted Rocket)에 이용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 음성 데이터 저장 장치 110 : 제1 음성 데이터 처리부
111 : 메시지 큐 핸들 획득부 112 : 메모리 할당부
113 : 음성 데이터 획득부 114 : 음성 데이터 압축부
115 : 음성 데이터 판별부 116 : 음성 데이터 저장부
120 : 제2 음성 데이터 처리부 121 : 메시지 큐 생성부
122 : 메시지 큐 획득부 123 : 데이터 삭제부
124 : 데이터 기록부 125 : 오프셋 판별부
126 : 오프셋 처리부 300 : 음성 데이터 재생 시스템
310 : 음성 데이터 전송부 311 : TCP 소켓 처리부
312 : 조건 판별부 313 : 음성 데이터 추출부
314 : 전송부 315 : 오프셋 비교부
316 : 판별 수행 제어부 320 : 음성 데이터 재생부
321 : TCP 소켓 연결부 322 : 음성 데이터 수신부
323 : TCP 소켓 삭제부 324 : 사운드 디바이스 생성부
325 : 디코딩부 326 : 사운드 디바이스 구동 제어부

Claims (2)

  1. 음성 데이터를 메시지 큐에 저장시키는 제1 음성 데이터 처리부;
    상기 음성 데이터의 처리가 가능할 때에, 플래시들을 포함하는 플래시 패키지로부터 선택된 적어도 하나의 선택 플래시에 상기 메시지 큐에 저장된 음성 데이터를 추출하여 기록하며, 상기 플래시 패키지로부터 선택되지 않은 적어도 하나의 미선택 플래시에 기록되어 있는 데이터를 삭제하는 제2 음성 데이터 처리부;
    기록된 음성 데이터를 TCP 소켓으로 전송하는 음성 데이터 전송부; 및
    상기 TCP 소켓을 이용하여 상기 기록된 음성 데이터를 수신하며, 수신된 음성 데이터를 재생시키는 것으로서, 상기 음성 데이터 전송부에 의해 상기 TCP 소켓이 구성되면, 구성된 TCP 소켓과의 연결을 수행하는 TCP 소켓 연결부; 상기 연결이 수행되면, 상기 구성된 TCP 소켓으로부터 상기 기록된 음성 데이터를 수신 저장하는 음성 데이터 수신부; 상기 수신이 종료되면, 상기 구성된 TCP 소켓을 삭제하는 TCP 소켓 삭제부; 상기 재생을 수행하는 사운드 디바이스를 생성하는 사운드 디바이스 생성부; 저장된 음성 데이터를 디코딩시키는 디코딩부; 및 상기 재생을 위한 재생 위치를 설정하며, 생성된 사운드 디바이스를 통해 설정된 재생 위치에서 디코딩된 음성 데이터를 재생시키는 사운드 디바이스 구동 제어부를 포함하는 음성 데이터 재생부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 데이터 재생 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 음성 데이터 전송부는,
    상기 기록된 음성 데이터를 상기 음성 데이터 재생부로 전송하기 위한 상기 TCP 소켓을 구성하는 TCP 소켓 처리부;
    상기 기록된 음성 데이터에 대한 정보를 기초로 상기 기록된 음성 데이터가 미리 정해진 조건에 부합하는 것인지 여부를 제1 판별하는 조건 판별부;
    조건에 부합하면 오프셋을 증가시키면서 음성 데이터가 기록된 플래시로부터 섹터 단위 또는 블록 단위로 상기 기록된 음성 데이터를 추출하는 음성 데이터 추출부;
    추출된 음성 데이터를 구성된 TCP 소켓으로 전송하는 전송부;
    상기 전송부에 의한 상기 전송이 수행될 때마다 상기 오프셋이 기준값 이상인지 여부를 제2 판별하는 오프셋 비교부; 및
    기준값 이상이면 상기 추출을 위한 섹터 또는 블록을 변경한 뒤 더이상 추출할 음성 데이터가 없을 때까지 상기 제1 판별이 다시 수행되도록 제어하며, 기준값 이상이 아니면 상기 변경 없이 더이상 추출할 음성 데이터가 없을 때까지 상기 제1 판별이 다시 수행되도록 제어하는 판별 수행 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 데이터 재생 시스템.
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