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음성 인식용 데이터베이스 검증시스템을 위한 새로운 음성 인식 성능 지표
A New Speech Quality Measure for Speech Database Verification System 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.20 no.3, 2016년, pp.464 - 470  

지승은 (Department of Computer Science & Engineering, Incheon National University) ,  김우일 (Department of Computer Science & Engineering, Incheon National University)

초록
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본 논문에서는 음성의 특성 지표를 이용한 음성 인식용 데이터베이스 검증 시스템의 개발 내용을 소개하고 이 시스템의 핵심 기술인 음성 특성 지표 추출 알고리즘을 설명한다. 선행 연구에서는 본 시스템에 필요한 효과적인 음성 인식 성능 지표를 생성하기 위해 대표적인 음성 인식 성능 지표인 단어 오인식률(Word Error Rate, WER)과 상관도가 높은 여러 가지 음성 특성 지표들을 조합하여 새로운 성능 지표를 생성하였다. 생성된 음성 인식 성능 지표는 다양한 잡음 환경에서 각 음성 특성 지표를 단독으로 사용할 때보다 단어 오인식률과 높은 상관도를 나타내어 음성 인식 성능을 예측하는데 효과적임을 입증 하였다. 본 실험에서는 선행 연구에서 조합에 사용한 이차적인 음성 인식기에서 추출된 음향 모델 확률 값을 GMM(Gaussian Mixture Model) 음향 모델 확률 값으로 대체해 조합함으로써 시스템 구축 시 다른 음성 인식기에 대한 의존성을 감소시킨다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a speech recognition database verification system using speech measures, and describes a speech measure extraction algorithm which is applied to this system. In our previous study, to produce an effective speech quality measure for the system, we propose a combination of various ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 시스템에서는 윈도우즈 상에서 제작된 GUI 기반의 어플리케이션이며 개발 언어로는 Tcl/tk(Tool Command Language and Tk GUI)를 사용하였다[6]. Tcl/tk는 스크립트 언어인 Tcl과 Tk GUI Toolkit을 말하며, Tcl은 인터프리터 스크립트 언어로서 이러한 언어의 대표적인 특징인 멀티 플랫폼에서의 실행 및 확장을 목적으로 선택하였다. 또한 Tcl은 본 시스템에서 음성 특성 지표의 시각화를 위해 사용하는 패키지인 Snack Sound Toolkit[7]을 지원한다.
  • 본 시스템은 음성 신호에서 추출할 수 있는 여러 가지 음성 특성 지표를 이용하여 인식 성능을 검증한다. 따라서 검증 시스템의 핵심 요소인 다양한 음성 특징 추출 알고리즘을 소개하며 시스템에 적용된 새로운 음성 인식 성능 지표를 제안한다. 효과적인 음성 인식 성능 지표를 생성하기 위해 다수의 선행 연구가 진행되어 왔다[1, 2].
  • 본 논문에서는 음성의 특징을 이용한 음성 인식용 데이터베이스 검증 시스템의 개발 내용을 소개하고 이 시스템의 핵심 기술인 음성 특성 지표 추출 알고리즘을 설명하였다. 또한 선행 연구에서부터 본 시스템에 필요한 효과적인 음성 인식 성능 지표를 생성하기 위해 대표적인 음성 인식 성능 지표인 단어 오인식률과 상관도가 높은 여러 가지 특성 지표들을 채택, 조합하여 새로운 성능 지표를 제안해왔다. 본 실험에서는 선행 연구에서 채택했던 이차적인 음성 인식기를 사용해 추출하는 지표인 음향 모델 확률 값을 GMM 음향 모델 확률 값으로 대체 후 조합함으로써 시스템 구축 시 다른 음성 인식기에 대한 의존성을 줄였다.
  • 따라서 본 논문에서는 음향 모델 확률 값을 별도의 음성 인식기 없이 계산 가능한 GMM 모델 확률 값으로 대체하고 이를 조합하여 새로운 음성 인식 성능 지표를 생성한다. 또한 이를 이용하여 성능을 평가하고 시스템에서의 성능 평가 기준인 단어 오인식률을 대체함으로써 음성 인식용 데이터베이스 검증 시스템의 독립성과 편의성을 향상시키고자 한다.
  • 기존 연구에서는 다양한 특성 지표를 여러 방법으로 조합, 추가하여 더 효과적인 음성 인식 성능 지표를 생성하기 위해 진행 된 실험 결과를 소개하였다[3-5]. 본 논문에서는 선행 연구의 문제점이었던 특징을 추출하는 단계에서 부차적인 음성인식기를 사용하는 점을 해결하기 위한 새로운 조합을 제안한다.
  • 본 논문에서는 앞에서 기술한 문제를 해결할 수 있는 윈도우즈 환경 기반의 음성 인식용 데이터베이스 검증 시스템의 개발 내용을 소개한다. 본 시스템은 음성 신호에서 추출할 수 있는 여러 가지 음성 특성 지표를 이용하여 인식 성능을 검증한다.
  • 본 논문에서는 음성의 특징을 이용한 음성 인식용 데이터베이스 검증 시스템의 개발 내용을 소개하고 이 시스템의 핵심 기술인 음성 특성 지표 추출 알고리즘을 설명하였다. 또한 선행 연구에서부터 본 시스템에 필요한 효과적인 음성 인식 성능 지표를 생성하기 위해 대표적인 음성 인식 성능 지표인 단어 오인식률과 상관도가 높은 여러 가지 특성 지표들을 채택, 조합하여 새로운 성능 지표를 제안해왔다.
  • 본 장에서는 음성 인식용 데이터베이스 검증 시스템의 주 기능인 음성의 특성 지표를 비교하여 음성 인식 성능을 검증하는 단계에 사용되는 특성 지표 추출 기능을 소개한다. 본 시스템의 개발을 위해 선행 연구로 여러 가지 음성 특성 지표를 분석하였고, 다양한 특징 추출 소프트웨어를 이용하여 어플리케이션에 총 11개의 특성 지표를 출력할 수 있게 하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
시중에 출시되기 전에 음성 인식 시스템에서 요구되는 작업은? 음성 인식 시스템은 시중에 출시되기 전에 시스템의 인식 성능을 검증하기 위해 대량의 음성 데이터베이스를 이용한 평가 작업이 요구된다. 또한 평가에 필요한 데이터베이스 구축 과정에서 데이터베이스를 구성하는각 음성 데이터가 음성 인식 성능 평가에 적합한지에 대한 검증 작업이 선행되어야 한다.
본 연구에서 개발한 음성 인식용 데이터베이스 검증 시스템의 5개 패널은 어떠한 정보를 출력하는가? 그림 1과 같이 본 시스템은 다섯 개의 패널로 구성된다. 최상단의 창은 Information 패널로서, 왼쪽부터 순서대로 오염된 신호의 특징 정보, 데이터베이스의 평균 특징 정보, 깨끗한 신호의 특징 정보를 출력한다. 두 번째 Waveform 창은 오염된 음성과 레퍼런스 음성의 파형을 출력하며 세 번째와 네 번째 창은 음성 파형의 시간 축과 동일한 축을 사용하여 각각 음성의 스펙트로그램과 피치(Pitch) 정보를 나타낸다. 최 하단의 창에는 사용자가 지정한 경로인 음성 데이터 폴더의 음성 파일 리스트가 출력되며, 각 파일 이름을 클릭하여 해당 음성 파일의 정보를 나타낼 수 있다.
음성 데이터의 적합성을 판단하기 위해 무엇이 필요한가? 또한 평가에 필요한 데이터베이스 구축 과정에서 데이터베이스를 구성하는각 음성 데이터가 음성 인식 성능 평가에 적합한지에 대한 검증 작업이 선행되어야 한다. 음성 데이터의 적합성을 판단하기 위해서는 음성 분석 분야 전문가의 자문이 필요하며, 대량의 데이터를 검증하는 과정에 시간과 비용이 요구된다. 이에 따라 음성 데이터베이스를 자동으로 분석하고 적합성을 평가하는 과정을 효과적으로 처리할 수 있는 음성 데이터베이스 검증 시스템이 필요하다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (11)

  1. S. -Y. Yoon, L. Chen and K. Zechner, "Predicting Word Accuracy for the Automatic Speech Recognition of Non-native Speech," Interspeech-2010, pp. 773-776, 2010. 

  2. W. Kim and J. H. L. Hansen, "Phonetic Distance Based Confidence Measure," Signal Processing Letters, IEEE vol. 17, no. 2 , pp. 121-124, Feb. 2010. 

  3. S. Ji and W. Kim, "A Study on Speech Measure Analysis for Speech Recognition Accuracy Estimation in Noisy Environments," A Conference of Acoustical Society of Korea, vol. 34, no. 1, pp. 46, May 2015. 

  4. S. Ji, J. Cho and W. Kim, "Development of Database Verification System for Automatic Speech Recognition," KCC2015, vol. 34, pp. 719-720, June 2015. 

  5. S. Ji and W. Kim, "A Study on Effective Speech Recognition Performance Measure using MFCC Similarity," KSCSP-2015, vol. 32, no. 1, pp.220-222, Aug. 2015. 

  6. Tcl Developer Xchange. Tcl/tk Software and download page [Internet]. Available: http://www.tcl.tk/software/tcltk 

  7. SNACK Sound Toolkit developed by KTH Royal Institute of Technology. Snack software and tutorial download page [Internet]. Available: http://www.speech.kth.se/snack 

  8. Y. Hu and P. C. Loizou, "Evaluation of Objective Measure for Speech Enhancement," Audio, Speech, and Language Processing, IEEE Transactions on, vol. 16, no. 1, pp. 229-238, Sep. 2008. 

  9. Hidden Markov Model Toolkit (HTK) developed by Cambridge University. HTK software and tutorial download page [Internet]. Available: http://htk.eng.ca0m.ac.uk 

  10. SPHINX project by Carnegie Mellon University. SPHINX software and tutorial download page [Internet]. Available: http://cmusphinx.sourceforge.net 

  11. STNR technique provided by National Institute of Standards and Technology(NIST) [Internet]. Available: http://www.nist.gov/speech 

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