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음성신호의 선형예측계수에 의한 잡음량의 인식
Recognition of Noise Quantity by Linear Predictive Coefficient of Speech Signal 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SP, 신호처리, v.46 no.2 = no.326, 2009년, pp.120 - 126  

최재승 (신라대학교 전자공학과)

초록
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잡음환경 하의 회화에서 잡음량을 줄이고 신호처리 시스뎀의 성능을 향상시키기 위해서는 잡음량에 따라서 적응적으로 처리되는 신호처리 시스템이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 선형예측계수를 사용하여 잡음량을 인식하는 방법을 제안하며, 본 잡음량 인식은 다양한 배경잡음에 의하여 열화된 3종류의 음성이 신경회로망에 의하여 학습되어진다. 제안한 잡음량 인식의 성능은 다양한 잡음에 대하여 인식율을 사용하여 측정되었다. 본 실험에서는 Aurora2 데이터베이스를 사용하여 여러 잡음에 대하여 평균적으로 약 98.4% 이상의 양호한 인식결과를 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to reduce the noise quantity in a conversation under the noisy environment it is necessary for the signal processing system to process adaptively according to the noise quantity in order to enhance the performance. Therefore this paper presents a recognition method for noise quantity by lin...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 결과, 신경회로망의 파라미터 및 학습횟수 및 입력데이터의 균형에 따라서 본 논문에서 추구하는 목적을 달성할 수 있었다. 그러나 음성인식 및 음성강조에 응용하기 위해서는, 다음과 같은 내용이 향후의 과제 및 목표라고 생각하며, 추후 더 상세한 연구를 실시하고자 한다. (1) 학습데이터에 정확하고 신속하게 수속하기 위한 중간층의 층수 및 유닛수의 선택 (2) 본 실험에서는, 식(11)의 조건에 적합한 프레임 만을 사용하였지만, 역으로 이 조건에 적합하지 않은 프레임을 사용하여 실험한다.
  • 본 논문에서는 배경잡음의 영향을 줄여서 음성인식 시스템의 성능을 향상시키고 다양한 음성인식기의 입력으로 사용하기 위하여, 선형예측분석에 의한 선형예측계수를 신경회로망의 입력으로 한 시스템을 구축하고자 한다. 논문에서 사용하는 신경회로망의 입력데이터로는 각각의 프레임의 데이터를 사용하여 학습시키며, 신경회로망의 학습조건 및 학습방법 등을 바꾸어 음성 중의잡음량을 인식하여 이러한 잡음을 경감하는 것을 목적으로 한 연구를 진행한다.
  • 또한 신경회로망의 입력데이터로는 캡스트럼 변환(cepstral transform)된 저역부의 캡스트럼 데이터를 신경회로망에 입력하여 잡음량을 추정하였다. 본 논문에서는 배경잡음의 영향을 줄여서 음성인식 시스템의 성능을 향상시키고 다양한 음성인식기의 입력으로 사용하기 위하여, 선형예측분석에 의한 선형예측계수를 신경회로망의 입력으로 한 시스템을 구축하고자 한다. 본 논문에서 사용하는 신경회로망의 입력데이터로는 각각의 프레임의 데이터를 사용하여 학습시키며, 신경회로망의 학습조건 및 학습방법 등을 바꾸어 음성 중의잡음량을 인식하여 이러한 잡음을 경감하는 것을 목적으로 한 연구를 진행한다.
  • 본 논문에서는 신경회로망에 의한 3종류의 음성신호의 잡음량을 인식하는 것을 목적으로 하여, 선형예측계수를 입력으로 한 잡음량 인식의 실험을 실시하였다. 이 결과, 신경회로망의 파라미터 및 학습횟수 및 입력데이터의 균형에 따라서 본 논문에서 추구하는 목적을 달성할 수 있었다.
  • 본 연구의 목적을 달성하기 위하여 본 논문에서는 잡음과 음성신호의 특징을 가진 선형예측계수(Linear Predictive Coefficient, LPC)를 신경회로망의 입력으로 하여 3종류의 잡음량을 인식하는 방법을 제안한다.
  • 본장에서는 3층 구조의 퍼셉트론형의 신경회로망을 사용하여, 선형예측계수를 입력으로 하여 각 프레임에서 이 잡음량을 인식하는 것을 목적으로 한 실험에 대하여 기술한다.

가설 설정

  • 또한 음성파형은 정상적으로 선형예측계수는시간적으로 변화하지 않는다고 가정한다. 이러한 가정하에서, 선형예측오차 e”의 2승 평균값을 최소로 하도록 선형예측계수를 결정한다.
  • 음성신호의 표본값 사이에는 커다란 상관관계가 있으며 음성의 특징 추출을 위하여 이것을 이용한 예측 부호화가 실시되어진다回 이러한 예측의 개념을 일반화하여 다음 식과 같이 음성파형의 연속된 p + 1 개의 표본 값 사이에 높은 선형 예측성이 있다고 가정한다.
  • 즉, 어떤 시점 n에서의 표본값은 그 이전의 연속한 p개의 표본값의 선형 하중값으로서 근사할 수 있다고 가정한다. 또한 음성파형은 정상적으로 선형예측계수는시간적으로 변화하지 않는다고 가정한다.
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참고문헌 (13)

  1. S. V. Vaseghi, B. P. Milner: Speech Recognition in Impulsive Noise. International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, pp. 437 -440, vol. 1, 1995 

  2. O. Ichikawa, T. Fukuda, M. Nishimura: Local peak enhancement combined with noise reduction algorithms for robust automatic speech recognition in automobiles. IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp. 4869 - 4872, 2008 

  3. J. T. Chien, L. M. Lee, and H. C. Wang, "Noisy speech recognition by using variance adapted hidden Markov models", IEE Electronics Letters, Vol. 31. No. 18, pp. 1555-1556, 1995. 

  4. K. K. Paliwal, "Neural net classifiers for robust speech recognition under noisy environments", IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. 1, pp. 429-432, April 1990 

  5. 최재승, "음성강조에의 응용을 위한 신경회로망에 의한 잡음량 추정법", 전자공학회 논문지 제42권 SP편 제3호, pp. 129-136, 2005 

  6. W. G. Knecht, M. E. Schenkel, and G. S. Moschytz, "Neural network filters for speech enhancement", IEEE Trans. Speech and Audio Processing, Vol. 3, No. 6, pp. 433-438, 1995 

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  8. P.B. Patil: Multilayered network for LPC based speech recognition. IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 44, No. 2, pp. 435 - 438, 1998 

  9. H. Hirsch and D. Pearce, "The AURORA experimental framework for the performance evaluations of speech recognition systems under noisy conditions", in Proc. ISCA ITRW ASR2000 on Automatic Speech Recognition: Challenges for the Next Millennium, Paris, France, 2000 

  10. D. Rumelhart, "Parallel Distributed Processing, vol. 1 and 2, MIT Press, Cambridge, MA, 1986 

  11. S. K. Pal, S. Mitra, "Multilayer perceptron, fuzzy sets, and classification", IEEE Transaction on Neural Networks, vol. 3, no. 5, pp. 683-697, 1992 

  12. 윤태성, 심재성, "인간의 청각특성을 이용한 잡음 혼입시의 음성인식에 관한 연구", 창원대학교 산업기술연구소 논문집, 제6호, pp. 115-124, 1992 

  13. Xueying Zhang, Yueling Guo, Xuemei Hou, "A speech Recognition Method of Isolated Words Based on Modified LPC Cepstrum", IEEE International Conference on Granular Computing, pp. 481-484, 2007 

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