초록

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본 논문에서는 실시간으로 운율을 제어 할 수 있는 방법의 하나인 지속시간 변경을 주파수 영역에서 변경하는 방법을 사용하였다. 또한 프레임처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다. 만약 운율조절에 있어서 지속시간을 자유롭게 변경할 수 있다면 언어장애인의 발음교정이나 어학학습 등 여러 분야에 이용할 수 있을 것이다. 결과적으로 본 논문에서 제안한 FFT변환 특성을 이용하여 지속시간을 변경한 방법을 사용하여 피치변경후에 지속시간까지 변경한 음성의 명료도가 피치만 변경한 경우보다는 떨어지지만 자연성 면에서는 더 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

본 논문에서는 실시간으로 운율을 제어 할 수 있는 방법의 하나인 지속시간 변경을 주파수 영역에서 변경하는 방법을 사용하였다. 또한 프레임처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다. 만약 운율조절에 있어서 지속시간을 자유롭게 변경할 수 있다면 언어장애인의 발음교정이나 어학학습 등 여러 분야에 이용할 수 있을 것이다. 결과적으로 본 논문에서 제안한 FFT변환 특성을 이용하여 지속시간을 변경한 방법을 사용하여 피치변경후에 지속시간까지 변경한 음성의 명료도가 피치만 변경한 경우보다는 떨어지지만 자연성 면에서는 더 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서는 FFT변환 특성을 이용해 음색의 변경없이 실시간으로 지속시간을 변경해 주는 방법에 대해 제안하고자 한다. 본 방법에서의 지속시간 변경법으로 FFT를 이용하여 계산시간을 줄이고 진폭과 위상에 각 2ⁿ 배의 Interpolation과 Decimation을 수행한 다음 FFT point의  2n 배 point로 IFFT과정을 수행함으로써 스펙트럼의 변경 없이 지속시간을 변경하였다.
• 본 논문에서는 FFT변환 특성을 이용해 음색의 변경없이 실시간으로 지속시간을 변경해 주는 방법에 대해 제안하고자 한다. 본 방법에서의 지속시간 변경법으로 FFT를 이용하여 계산시간을 줄이고 진폭과 위상에 각 2ⁿ 배의 Interpolation과 Decimation을 수행한 다음 FFT point의  2n 배 point로 IFFT과정을 수행함으로써 스펙트럼의 변경 없이 지속시간을 변경하였다.
• 본 논문에서는 합성음을 평가하기 우하여 피치만 변경한 음성과 본 논문에서 제안한 FFT 변환 특성을 이용, 지속시간까지 변경한 음성과의 명료도와 자연성 성능 평가를 위하여 주관적인 음질 평가를 수행하였다.
• 본 논문에서는 합성음을 평가하기 위하여 피치만 변경한 음성과 본 논문에서 제안한 FFT변환 특성을 이용, 지속시간까지 변경한 음성과의 명료도와 자연성 성능평가를 위하여 주관적인 음질 평가를 수행하였다.

가설 설정

• 발성 1: /인수네 꼬마는 천재소년을 좋아한다./

제안 방법

• 따라서 본 논문에서는 FFT변환 특성을 이용한 지속시간 변경법으로 지속시간을 변경하였다. 또한 프레임 처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다.
• 따라서 본 논문에서는 FFT변환 특성을 이용한 지속시간 변경법으로 지속시간을 변경하였다. 또한 프레임 처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다.
• 따라서 본 논문에서는 FFT변환 특성을 이용한 지속시간 변경법으로 지속시간을 변경하였다. 또한 프레임 처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다. 만약 운율조절에 있어서 지속시간을 자유롭게 변경할 수 있다면 언어장애인의 발음교정이나 어학학습 등 여러분야에 이용할 수 있을 것이다.
• 본 방법에서의 지속시간 변경법으로 FFT를 이용하여 계산 시간을 줄이고 진폭과 위상에 각각 2n배의 Interpolation과 Decimation을 수행한 다음 FFT point의 2n배 point로 IFFT과정을 수행함으로써 스펙트럼의 변경 없이 지속시간을 변경하였다.
• 본 논문에서는 선형예측분석을 이용한 피치시점 검출법을 이용하였고 그리고 위에서 구한 피치시점 정보를 이용하여 PSOLA 합성방법으로 피치를 변경하였다

  결과적으로 본 논문에서는 FFT변환 특성을 이용한 지속시간 변경법을 제안하고자 하며 또한 프레임처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다.[1].

• 본 논문에서는 선형예측분석을 이용한 피치시점 검출법을 이용하였고 그리고 위에서 구한 피치시점 정보를 이용하여 PSOLA 합성방법으로 피치를 변경하였다
• 결과적으로 본 논문에서는 FFT변환 특성을 이용한 지속시간 변경법을 제안하고자 하며 또한 프레임처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다.[1].
• 본 논문에서는 FFT변환 특성을 이용해 음색의 변경없이 실시간으로 지속시간을 변경해 주는 방법에 대해 제안하고자 한다. 본 방법에서의 지속시간 변경법으로 FFT를 이용하여 계산시간을 줄이고 진폭과 위상에 각 2ⁿ 배의 Interpolation과 Decimation을 수행한 다음 FFT point의  2n 배 point로 IFFT과정을 수행함으로써 스펙트럼의 변경 없이 지속시간을 변경하였다. 다음 그림 3-1은 시간-주파수 변환특성을 이용한 지속시간 변경법의 블록도를 나타낸 것이다.
• 본 논문에서 제안한 방법을 시뮬레이션하기 위해 IBM-PC/586에 마이크 입력이 가능한 16비트 AAD 변환 기를 인터페이스 하여 2명의 남성과 2명의 여성 화자를 통해 다음 음성 시료를 발성하게 하고 이를 11kHz의 표본화율로 16비트 양자화하여 저장하였다.
• 시뮬레이션에는 또한 지속시간 변경은 본 논문에서 제안한 시간-주파수 변환 특성을 이용한 주파수 영역에서의 지속시간 변경법을 사용하였다.
• 본 논문에서 제안한 방법을 시뮬레이션 하기 위해 IBM-PC/586에 마이크 입력이 가능한 16비트 A/D변환기를 인터페이스하여 2명의 남성과 2명의 여성화자를 통해 다음 음성시료를 발성하게 하고 이를 11kHz의 표본화율로 16비트 양자화하여 저장하였다. 제안한 지속 시간변경에서는 한 프레임의 길이를 256 샘플로 하였다.
• 본 논문에서 제안한 방법을 구현하기 위해서 C-언어와 MATLAB으로 구현하여 수행하였다. 시뮬레이션에는 또한 지속시간 변경은 본 논문에서 제안한 시간-주파수 변화특성을 이용한 주파수 영역에서의 지속시간 변경법을 사용하였다.
• 본 논문에서 제안한 방법을 구현하기 위해서 C-언어와 MATLAB으로 구현하여 수행하였다. 시뮬레이션에는 또한 지속시간 변경은 본 논문에서 제안한 시간-주파수 변화특성을 이용한 주파수 영역에서의 지속시간 변경법을 사용하였다.[4].
• 본 논문에서 제안한 방법은 음성의 지속시간 변경에 관한 연구로 지속시간 변경법은 제안한 FFT 변환 특성을 이용한 지속시간 변경법과 윈도우의 영향으로 인해 스펙트럼 왜곡 및 음질저하를 방지하고 보상하기 위하여 프레임 처리를 수행하였다. 본 실험은 FFT변환 특성을 이용하기 때문에 지속시간 변경 시 정수( 2ⁿ)배 변경만을 사용하였다.
• 본 논문에서 제안한 방법은 음성의 지속시간 변경에 관한 연구로 지속시간 변경법은 제안한 FFT 변환 특성을 이용한 지속시간 변경법과 윈도우의 영향으로 인해 스펙트럼 왜곡 및 음질저하를 방지하고 보상하기 위하여 프레임 처리를 수행하였다. 본 실험은 FFT변환 특성을 이용하기 때문에 지속시간 변경 시 정수( 2ⁿ)배 변경만을 사용하였다.
• 따라서 지속시간 신장 시 200% 신장을 하여 실험하였고 압축 시세는 50% 압축을 사용하였다.
• 본 논문에서 제안한 실시간으로 운율을 제어 할 수 있는 방법으로 지속시간 변경을 주파수 영역에서 변경하는 방법을 사용하였다.[4].
• 본 논문에서 제안한 실시간으로 운율을 제어 할 수 있는 방법으로 지속시간 변경을 주파수 영역에서 변경하는 방법을 사용하였다.[4].
• 따라서 본 논문에서는 FFT 변환특성을 이용한 주파수 영역에서의 지속시간 변경법으로 지속시간을 변경하였다. 또한 프레임 처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다.
• 따라서 본 논문에서는 FFT 변환특성을 이용한 주파수 영역에서의 지속시간 변경법으로 지속시간을 변경하였다. 또한 프레임 처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다.

대상 데이터

• 본 논문에서 제안한 방법을 시뮬레이션 하기 위해 IBM-PC/586에 마이크 입력이 가능한 16비트 A/D변환기를 인터페이스하여 2명의 남성과 2명의 여성화자를 통해 다음 음성시료를 발성하게 하고 이를 11kHz의 표본화율로 16비트 양자화하여 저장하였다. 제안한 지속 시간변경에서는 한 프레임의 길이를 256 샘플로 하였다. 처리결과의 성능평가를 위해서 다음의 대표문장들을 시료로 사용하였다.
• 본 논문에서 제안한 방법을 시뮬레이션 하기 위해 IBM-PC/586에 마이크 입력이 가능한 16비트 A/D변환기를 인터페이스하여 2명의 남성과 2명의 여성화자를 통해 다음 음성시료를 발성하게 하고 이를 11kHz의 표본화율로 16비트 양자화하여 저장하였다. 제안한 지속 시간변경에서는 한 프레임의 길이를 256 샘플로 하였다. 처리결과의 성능평가를 위해서 다음의 대표문장들을 시료로 사용하였다.
• 본 실험은 FFT변환 특성을 이용하기 때문에 지속시간 변경 시 정수( 2ⁿ)배 변경만을 사용하였다. 따라서 지속시간 신장 시 200%신장을 사여 실험하였고 압축 시에는 50% 압축을 사용하였다.

이론/모형

• 따라서, 문장을 합성하는 경우 운율정보를 합성음에 반영하면, 보다 명확한 의미전달이 가능해진다. 피치변경은 시간영역 처리법인 PSOLA 합성법을 사용하여 변경하였다. 하지만 피치 변경된 음성은 시간축의 변경으로 인해 지속시간이 변경된다.
• 따라서, 문장을 합성하는 경우 운율정보를 합성음에 반영하면, 보다 명확한 의미전달이 가능해진다. 피치변경은 시간영역 처리법인 PSOLA 합성법을 사용하여 변경하였다. 하지만 피치 변경된 음성은 시간축의 변경으로 인해 지속시간이 변경된다.

성능/효과

• 그림 3-2에는 FFT된 음성의 진폭과 위상스펙트럼에 원 신호의 2배로 Interpolation 하기 전과 Interpolation 한 후의 진폭과 위상 스펙트럼을 나타낸 것이다. 각각 진폭과 위상스펙트럼은 음질에 크게 영향을 주지 않는 범위 내에서 거의 변하지 않았으며, 비율만 2배가 된 것을 알 수 있다.
• 그림 3-2에는 FFT된 음성의 진폭과 위상스펙트럼에 원 신호의 2배로 Interpolation 하기 전과 Interpolation 한 후의 진폭과 위상 스펙트럼을 나타낸 것이다. 각각 진폭과 위상스펙트럼은 음질에 크게 영향을 주지 않는 범위 내에서 거의 변하지 않았으며, 비율만 2배가 된 것을 알 수 있다.
• 1)과 같다. 최소한의 에너지 누설을 막고 실험결과 해밍 윈도우보다 음질이 좋은 Rectangular 윈도우를 적용하였고 보상전보다 피크성분이 강조된 피치를 얻을 수 있었다.[3].
• 1)과 같다. 최소한의 에너지 누설을 막고 실험결과 해밍 윈도우보다 음질이 좋은 Rectangular 윈도우를 적용하였고 보상전보다 피크성분이 강조된 피치를 얻을 수 있었다.[3].
• 표 4-1에 나와있는 결과와 같이 피치 변경된 음성과 제안한 지속시간 변경법에 의해 지속시간까지 바꾸어준 음성의 명료도와 자연성을 비교했을 때 피치만 변경한 음성은 명료도는 상당히 좋은 편이었으나 피치 변경시 시간축의 변경으로 인한 지속시간도 같이 변하였으므로 자연성은 상대적으로 좋지 않게 나왔다. 하지만 피치 변경된 음성을 원 화자의 지속시간으로 변경한 음성은 피치만 변경했을 때와 비교해서 음질의 명료도를 크게 해치지 않은 범위에서 자연성을 평가했을 때 피치만 변경한 음성보다 상대적으로 우수한 합성음을 얻을 수 있었다.
• 표 4-1에 나와있는 결과와 같이 피치 변경된 음성과 제안한 지속시간 변경법에 의해 지속시간까지 바꾸어준 음성의 명료도와 자연성을 비교했을 때 피치만 변경한 음성은 명료도는 상당히 좋은 편이었으나 피치 변경시 시간축의 변경으로 인한 지속시간도 같이 변하였으므로 자연성은 상대적으로 좋지 않게 나왔다. 하지만 피치 변경된 음성을 원 화자의 지속시간으로 변경한 음성은 피치만 변경했을 때와 비교해서 음질의 명료도를 크게 해치지 않은 범위에서 자연성을 평가했을 때 피치만 변경한 음성보다 상대적으로 우수한 합성음을 얻을 수 있었다.
• 표 4-1에 나와있는 결과와 같이 피치 변경된 음성과 제안한 지속시간 변경법에 의해 지속시간까지 바꾸어준 음성의 명료도와 자연성을 비교했을 때 피치만 변경한 음성은 명료도는 상당히 좋은 편이었으나 피치 변경시 시간축의 변경으로 인한 지속시간도 같이 변하였으므로 자연성은 상대적으로 좋지 않게 나왔다. 하지만 피치 변경된 음성을 원 화자의 지속시간으로 변경한 음성은 피치만 변경했을 때와 비교해서 음질의 명료도를 크게 해치지 않은 범위에서 자연성을 평가했을 때 피치만 변경한 음성보다 상대적으로 우수한 합성음을 얻을 수 있었다.

후속연구

• 또한 프레임 처리에서 윈도우의 영향으로 스펙트럼 왜곡 및 음질 저하를 방지하기 위하여 보상된 윈도우를 적용하였다. 만약 운율조절에 있어서 지속시간을 자유롭게 변경할 수 있다면 언어장애인의 발음교정이나 어학학습 등 여러분야에 이용할 수 있을 것이다.[7].

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이 논문을 인용한 문헌

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