VoIP 환경에서의 잡음제거를 위한 최적화된 위너 필터

정상배,이성독,한민수,Jeong, Sang-Bae,Lee, Sung-Doke,Hahn, Min-Soo 대한음성학회 2007 말소리 Vol.64 No.-

Noise reduction technologies are indispensable to achieve acceptable speech quality in VoIP systems. This paper proposes a Wiener filter optimized to the estimated SNR of noisy speech for the noise reduction in VoIP environments. The proposed noise canceller is applied as a pre-processor before speech encoding. The performance of the proposed method is evaluated by the PESQ in various noisy conditions. In this paper, the proposed algorithm is applied to G.711, G.723.1, and G.729A which are all VoIP speech codecs. The PESQ results show that the performance of our proposed noise reduction scheme outperforms those of the noise suppression in the IS-127 EVRC and the ETSI standard for the advanced distributed speech recognition front-end.

지능형 TV의 음성인식을 위한 참조 잡음 기반 음성개선

정상배,Jeong, Sangbae 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.2

본 논문에서는 지능형 TV의 음성인터페이스를 위한 잡음제거 시스템에 대해서 제안한다. 음성인식 성능 저하에 매우 나쁜 영향을 주는 TV 소리를 제거하기 위해서 TV 소리 자체를 참조 잡음으로 하는 잡음제거 알고리즘이 구현된다. 제안된 알고리즘에서 TV 스피커와 다채널 장비간의 전달함수를 추정한다. 그 후, 위너 필터를 동작시키기 위해서 잡음의 전력 스펙트럼이 추정된다. 추가적으로 후처리 과정이 적용되어 잔존 잡음을 제거한다. 실험의 의해서 제안된 알고리즘이 5 dB 입력 SNR에서 88 %의 음성인식률을 나타내었다. In this paper, a noise reduction system is proposed for the speech interface in intelligent TV applications. To reduce TV speaker sound which are very serious noises degrading recognition performance, a noise reduction algorithm utilizing the direct TV sound as the reference noise input is implemented. In the proposed algorithm, transfer functions are estimated to compensate for the difference between the direct TV sound and that recorded with the microphone installed on the TV frame. Then, the noise power spectrum in the received signal is calculated to perform Wiener filter-based noise cancellation. Additionally, a postprocessing step is applied to reduce remaining noises. Experimental results show that the proposed algorithm shows 88% recognition rate for isolated Korean words at 5 dB input SNR.

고도에 따른 제주 습지 수서곤충의 종풍부성 변화 : Rapoport 법칙의 검정

정상배,김동순,전형식,양경식,김원택,Jeong, Sang-Bae,Kim, Dong-Soon,Jeon, Hyeong-Sik,Yang, Kyoung-Sik,Kim, Won-Taek 한국응용곤충학회 2010 한국응용곤충학회지 Vol.49 No.3

생물다양성(또는 종풍부성)에 미치는 고도 또는 위도 효과는 과거에서부터 현재까지 생물지리학자들의 최대관심사 중 하나라 할 수 있다. 본 연구는 제주도 한라산 24개 습지에 발생하는 수서곤충을 대상으로 고도구배에 따른 출현 종수(종풍부성)의 변화특성을 구명하고 Rapoport의 법칙을 검정하고자 실시하였다. 습지의 면적 효과를 제거하지 않았을 때 해발고도가 증가 할수록 수서곤충 출현 종수는 단조적으로(monotonical) 감소하였고 상관분석결과 통계적으로 유의한 역상관 관계를 보였다(r = -0.64). 고도와 출현 종수의 관계에서 출현 종수를 면적 대비 표준화하여 면적 효과를 제거한 결과 고도의 증가에 따라 처음에는 출현 종수가 증가하다가 최고점을 지나서는 감소하는 전형적인 고봉형 양상(hump-shaped pattern)을 나타냈다. 각 종의 평균 서식고도(수직분포의 중위값)와 수직서식분포 범위와의 관계는 평균 서식고도가 높을수록 분포범위가 증가하는 Rapport의 법칙을 따랐다. 노린재목을 제외하고 평균 서식고도와 수직분포 범위 간에는 정상관을 보였다(잠자리목: r = 0.75, 노린재목: r = -0.22, 딱정벌레목: r = 0.72, 전체: r = 0.55). 또한 상위영역 종은 평균 분포범위가 904.3m로 하위영역 종의 469.5m보다 통계적으로 유의하게 분포범위가 넓었다. 종합적으로 판단할 때 고도별 한라산 습지 수서곤충의 종풍부성 분포는 Rapoport의 법칙에 잘 일치되었다. The effect of altitude and latitude on biodiversity (or species richness) has been a topic of great interest for many biogeographers for a long time. This study was conducted to examine the dynamics of species richness of aquatic insects along the altitudinal gradient in 24 wetlands on Mt. Halla, Jeju and test the Rapoport's rule. The species richness of aquatic insects monotonically decreased with increasing altitude, showing a significant inverse correlation (r = -0.64). However, the pattern of species richness with altitude showed a hump-shaped relationship, with a peak in species richness at intermediate elevations when the effects of area were removed. The altitudinal range of species tended to increase with increasing altitude, as Rapoport's rule predicts. There was a positive correlation between the altitudinal range size and the midpoint of the range size (Median) except for Hemiptera (Odonata: r = 0.75, Hemiptera: r = -0.22, Coleoptera: r = 0.72, Total: r = 0.55). Also, the extent of average altitudinal range of high-altitude species was 904.3m, and it was significantly wider than a 469.5m of low-altitude species. Consequently, the species richness of aquatic insects in wetlands on Mt. Halla along the altitudinal gradient well supported Rapoport's rule.

이동형 단말기를 위한 다채널 입력 기반 비정상성 잡음 제거기

정상배(Sang-bae Jeong),이성독(Sung-doke Lee) 한국지능시스템학회 2007 한국지능시스템학회논문지 Vol.17 No.7

잡음의 제거는 음성을 인터페이스로 하는 기기들에 필수적이라고 할 수 있다. 실질적으로 통화 품질이나 음성 인식률은 음성 입력부의 주변에서 들어오는 원치 않는 가산성 잡음에 의해서 크게 열화된다. 본 논문에서는 기본적으로 두 개의 마이크로폰을 이용한 잡음제거 방법을 제안한다. 마이크를 여러 개 사용했을 때의 장점은 방향 정보를 이용할 수 있다는 것인데, 이는 사람 목소리, 음악 소리 등의 비정상성 잡음을 제거하는 데에 유용하다. 제안된 잡음제거 알고리즘은 위너필터에 기반 한다고 볼 수 있다. 위너필터에 의한 잡음제거를 위해서는 검출하고자 하는 음성과 제거하고자 하는 잡음의 주파수 응답이 동시에 추정 가능해야 한다. 이를 위해서 주파수 영역에서 스펙트럼 분류를 시행하여 위너필터 기반의 잡음제거에 필요한 정보를 얻는다. 제안된 알고리즘을 이용한 성능은 잘 알려진 프로스트 (Frost) 알고리즘 및 적응 모드 컨트롤러를 갖는 generalized sidelobe canceller (GSC)와 비교하였다. 성능의 지표로는 객관적 음질 평가의 방법 중에서 널리 쓰이고 있는 perceptual evaluation of speech quality (PESQ) 및 음성 인식률이 사용되었다. Noise cancellation is essential for the devices which use speech as an interface. In real environments, speech quality and recognition rates are degraded by the additive noises coming near the microphone. In this paper, we propose a noise cancellation algorithm using stereo microphones basically. The advantage of the use of multiple microphones is that the direction information of the target source could be applied. The proposed noise canceller is based on the Wiener filter. To estimate the filter, noise and target speech frequency responses should be known and they are estimated by the spectral classification in the frequency domain. The performance of the proposed algorithm is compared with that of the well-known Frost algorithm and the generalized sidelobe canceller (GSC) with an adaptation mode controller (AMC). As performance measures, the perceptual evaluation of speech quality (PESQ), which is the most widely used among various objective speech quality methods, and speech recognition rates are adopted.

지능형 홈 로봇을 위한 다채널 입력 기반 음성개선

정상배(Sangbae Jeong),이영재(Youngjae Lee),김수환(Suhwan Kim),한석붕(Seok-Bung Han),김영일(Young-Il Kim) 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2009 No.12

음성존재확률을 이용한 최적 변형 다채널 위너 필터

정상배(Sangbae Jeong),김영일(Youngil Kim) 한국스마트미디어학회 2018 스마트미디어저널 Vol.7 No.3

본 논문에서는 음성존재확률을 이용하여 다채널 위너필터의 이득을 최적으로 변형하는 방법을 제안한다. 기존의 음성존재확률을 이용한 다채널 위너필터의 변형은 다소 경험적인 방법을 사용하기 때문에 잔여잡음의 양을 줄이면 음성왜곡이 증가하는 문제가 있다. 하지만, 제안된 최적 변형 다채널 위너필터는 음성존재확률을 최적 필터를 도출하기 위한 비용함수에 적용하여 비제한적 최소화 문제의 해를 이용하여 잔여잡음의 양과 음성왜곡을 동시에 줄일 수 있는 결과를 보였다. 잡음제거된 파형과 스펙트로그램의 평가를 통해서 제안된 최적 변형 다채널 위너필터가 종래의 다채널 위너필터와 비교하여 향상된 SNR과 음성 왜곡을 나타냄을 확인할 수 있었다. This paper proposes an optimal gain modification method of the Multichannel Wiener filter (MWF) using speech presence probabilities. Conventional gain modification methods of MWFs have the problem of the increase of speech distortions while reducing residual noises with its relative heuristic approach. However, the proposed optimal gain modification method, derived by solving the unconstrained minimization problem of the probability-involved cost function, reduces amounts of residual noises and signal distortions simultaneously. Through an evaluation of the filtered waveforms and spectrograms, it is verified that the proposed method results in an improved SNR with less signal distortions compared to the conventional MWF.

유/무성음 구분 및 이종적 특징 파라미터 결합을 이용한 화자인식 성능 개선

강지훈,정상배,Kang, Jihoon,Jeong, Sangbae 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.6

In this paper, separate probabilistic distribution models for voiced and unvoiced speech are estimated and utilized to improve speaker recognition performance. Also, in addition to the conventional mel-frequency cepstral coefficient, skewness, kurtosis, and harmonic-to-noise ratio are extracted and used for voiced speech intervals. Two kinds of scores for voiced and unvoiced speech are linearly fused with the optimal weight found by exhaustive search. The performance of the proposed speaker recognizer is compared with that of the conventional recognizer which uses mel-frequency cepstral coefficient and a unified probabilistic distribution function based on the Gassian mixture model. Experimental results show that the lower the number of Gaussian mixture, the greater the performance improvement by the proposed algorithm. 본 논문에서는 화자 인식의 성능을 개선하기 위해서 유성음 및 무성음에 대한 별도의 확률분포 모델링을 사용하였다. 또한, 종래의 멜-주파수 캡스트럼 계수 이외에 유성음 구간에서 추가적으로 왜도, 첨도, 하모닉 대 잡음비 등을 추출하여 활용하였다. 화자 인식을 위한 스코어는 유성음 및 무성음 확률분포 모델에서 각각 구해지는데 전수 조사방식에 의해서 최적의 스코어 결합 가중치가 결정되었다. 제안된 방식의 화자인식기의 성능은 종래의 멜-주파수 캡스트럼 계수 및 화자당 하나의 혼합 가우시안 기반 확률분포 모델링을 사용한 방식과 비교되었으며 실험 결과 제안된 방식이 가우시안 혼합의 수가 낮아질수록 더 큰 성능 향상을 얻음을 알 수 있었다.

빔포밍 및 DOA 기반의 마스킹을 이용한 2채널 잡음제거

김영일,정상배,Kim, Youngil,Jeong, Sangbae 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.1

In this paper, we propose a multi-channel speech enhancement algorithm using beamforming and direction-of-arrival (DOA)-based masking. The proposed algorithm enhances noisy speech basically by the linearly constrained minimum variance (LCMV) algorithm and then a mel-scale Wiener filter designed using DOA-based masking is applied to remove still remaining noises. To improve the performance, we optimize the learning rate of the adaptive filters in LCMV and the DOA threshold to detect target speech spectrum. As performance indices, the perceptual evaluation of speech quality (PESQ) score and output SNRs are measured. Experimantal results show that the proposed algorithm outperforms the conventional LCMV beamformer by 0.09 in PESQ score and 5.75 dB in output SNR, respectively. 본 논문에서는 빔포밍과 입사각분석 기반 마스킹을 이용한 다채널 음성개선 알고리즘이 제안된다. 제안된 알고리즘에서는 LCMV 빔포밍을 수행한 후에 입사각 분석을 이용한 멜-주파수 위너필터가 적용되어 잔존하는 잡음을 제거한다. 성능 향상을 위해서 빔포밍의 적응 필터 학습률과 목표 음성 스펙트럼 검출을 위한 입사각 임계치가 최적화된다. 성능 지수로서 PESQ와 출력 SNR이 측정되었으며 실험 결과 제안한 알고리즘이 종전의 최소분산 빔포밍 기법보다 PESQ 관점에서 0.09, 출력 SNR 관점에서 5.75 dB의 성능 향상시킴을 알 수 있었다.

HOS 특징 벡터를 이용한 장애 음성 분류 성능의 향상

이지연,정상배,최흥식,한민수,Lee, Ji-Yeoun,Jeong, Sang-Bae,Choi, Hong-Shik,Hahn, Min-Soo 대한음성학회 2008 말소리 Vol.66 No.-

This paper proposes a method to improve pathological and normal voice classification performance by combining multiple features such as auditory-based and higher-order features. Their performances are measured by Gaussian mixture models (GMMs) and linear discriminant analysis (LDA). The combination of multiple features proposed by the frame-based LDA method is shown to be an effective method for pathological and normal voice classification, with a 87.0% classification rate. This is a noticeable improvement of 17.72% compared to the MFCC-based GMM algorithm in terms of error reduction.

MUSIC 및 반향 성분 제거 기법을 이용한 음성신호의 입사각 추정

장형욱,정상배,김영일,Chang, Hyungwook,Jeong, Sangbae,Kim, Youngil 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.6

본 논문에서는 다중 신호 분류 기반의 음성신호의 입사각 추정 향상 방법을 제안한다. 기본적으로 제안한 방식은 복소 대역통과 필터를 이용하여 신호 분석을 위한 협대역 신호를 생성한다. 또한, 공간 스펙트럼에서의 반향 성분 제거 및 2차 함수 기반의 응답 근사화를 사용하여 추정 각도의 정확도를 향상시켰다. 실험결과 제안한 방법은 일반화된 상호상관도 방식의 입사각 추정 알고리즘보다 검출 오차 및 검출 성공률 측면에서 더 좋은 성능을 보였다. In this paper, we propose a method to improve the performance of the direction-of-arrival (DOA) estimation of a speech source using a multiple signal classification (MUSIC)-based algorithm. Basically, the proposed algorithm utilizes a complex coefficient band pass filter to generate the narrow band signals for signal analysis. Also, reverberation component reduction and quadratic function-based response approximation in MUSIC spatial spectrum are utilized to improve the accuracy of DOA estimation. Experimental results show that the proposed method outperforms the well-known generalized cross-correlation (GCC)-based DOA estimation algorithm in the aspect of the estimation error and success rate, respectively.Abstract should be placed here. These instructions give you guidelines for preparing papers for JICCE.