KR20200090580A - 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템 - Google Patents

스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템 Download PDF

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KR20200090580A
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Abstract

본 발명은 대화자 사이에서 발화되는 음성을 수집하여 음성신호로 변환하는 입력부; 및 상기 음성신호를 이용하여 인식된 음성 내용에 대한 번역된 내용을 텍스트 및 합성된 음성 중에서 적어도 하나의 형태로 출력하는 출력부가 포함된 스마트 의류를 포함하는 스마트 의류 통번역 시스템을 개시한다. 본 발명에 의하면, 스마트 의류를 이용하여 오디오 및 비디오를 통해 통번역 결과를 출력할 수 있다.

Description

스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR INTERPRETING AND TRANSLATING USING SMART CLOTHES}
본 발명은 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대화자 사이에서 또는 연설자와 청중들 사이에서 음성을 인식해서 번역 및 통역된 내용을 스마트 의류를 통해 출력하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템 및 방법에 관한 것이다.
웨어러블 디바이스(wearable device)는 신체에 부착하여 컴퓨팅 행위를 할 수 있는 모든 전자기기를 지칭하며, 일부 컴퓨팅 기능을 수행할 수 있는 어플리케이션까지 포함하는 개념이다.
또한, 웨어러블 디바이스는 사용자가 이동 또는 활동 중에도 자유롭게 사용할 수 있도록 신체나 의복에 착용 가능하도록 작고 가볍게 개발되어 신체의 가장 가까운 곳에서 사용자와 소통 가능한 차세대 전자기기를 의미한다.
웨어러블 디바이스는 크게 액세서리형, 의류일체형 및 신체부착형으로 분류되기도 한다. 그 중에서 의류일체형 웨어러블 디바이스는 스마트 의류라 불린다.
본 발명의 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템은 생체 인식 또는 상황 기반 색/무늬 변화에 한정적으로 이용되던 스마트 의류를 통번역 알고리즘과 접목하여 대화자 사이 또는 화자와 청중 사이에서 스마트 의류를 통한 입력 및 출력 기능을 이용하여 오디오 및 비디오적으로 통번역을 수행하는 통번역 시스템에 관한 것으로 상기 살펴본 종래 기술과 구별되는 기술로서 상기 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 스마트 의류를 이용하여 오디오 및 비디오를 통해 통번역 결과를 출력할 수 있는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 유선 또는 무선 연결된 사용자 단말의 통신 기능을 이용하여 원격의 통번역 서버를 통해 통번역 결과를 출력할 수 있는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 대화자 사이 또는 화자와 청중 사이의 거리에 따라 출력되는 음성 및 텍스트의 크기가 자동 조절되는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 외부 노이즈를 인식해서 이를 능동적으로 제거할 수 있는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템은, 발화된 음성에서 음성신호로의 변환을 위해 음성을 수집하는 입력부; 상기 음성신호를 이용하여 인식된 음성 내용에 대한 번역된 내용을 텍스트 및 합성된 음성 중에서 적어도 하나의 형태로 출력하는 출력부가 포함된 스마트 의류를 포함한다.
여기서, 상기 음성신호를 이용하여 음성 인식 과정을 거쳐 번역 및 통역을 수행하는 통번역부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 통번역부는, 상기 스마트 의류와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 발화된 음성에 대한 번역 및 통역을 수행하는 사용자 단말 형태로 구현되는 것을 특징을 한다.
여기서, 상기 스마트 의류는, 사용자가 대화자 또는 청중과 떨어져 있는 거리를 인식하는 거리센서; 및 상기 거리센서의 센싱 정보를 이용하여 상기 출력부를 통해 출력되는 음성의 음량 및 텍스트의 크기를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스마트 의류는, 전후면에 걸쳐 상기 입력부의 마이크로폰을 다수 개 포함하고, 마이크로폰의 위치에 따른 음성의 음량 차이를 이용해서 음성신호를 인식하고, 이를 필터링하는 오디오 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스마트 의류는, 음성신호에 포함된 노이즈 신호의 파형을 분석하고, 분석된 파형을 상쇄하는 간섭파를 발생시키고, 노이즈 신호와 상기 간섭파의 합성파를 피드백 받아 상기 합성파가 상쇄되도록 상기 간섭파를 보정하는 노이즈 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스마트 의류는, 상기 입력부 및 출력부에 전력을 공급하는 전원부; 및 상기 전원부를 이용하여 사용자 단말을 충전시키는 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 출력부는 디스플레이 디바이스를 포함하고, 상기 디스플레이 디바이스는, 사용자 외의 타인이 볼 수 있도록, 스마트 의류의 가슴 및 배 부분의 정면과 등 부분의 후면 중에서 적어도 하나에 위치하고, 사용자가 볼 수 있도록, 스마트 의류의 팔 부분에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법은, 발화되는 음성을 스마트 의류의 입력부를 통해 수집하여 음성신호로 변환하는 단계; 상기 음성신호를 이용하여 음성 인식 과정을 거쳐 번역 및 통역을 수행하는 단계; 및 상기 번역 및 통역 결과를 스마트 의류를 이용하여 텍스트 및 합성된 음성 중에서 적어도 하나의 형태로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 번역 및 통역을 수행하는 단계는, 상기 스마트 의류와 유선 또는 무선으로 연결되어 통신하는 사용자 단말에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법은, 마이크로폰의 위치에 따른 음성의 음량 차이를 이용해서 음성신호를 인식하고, 이를 필터링하는 단계; 및 음성신호에 포함된 노이즈 신호의 파형을 분석하고, 분석된 파형을 상쇄하는 간섭파를 발생시키고, 노이즈 신호와 상기 간섭파의 합성파를 피드백 받아 상기 합성파가 상쇄되도록 상기 간섭파를 보정하는 단계 중에서 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 스마트 의류를 이용하여 오디오 및 비디오를 통해 통번역 결과를 출력할 수 있다.
또한, 유선 또는 무선 연결된 사용자 단말의 통신 기능을 이용하여 원격의 통번역 서버의 서비스를 통해 통번역 결과를 출력할 수 있다.
또한, 스마트 의류를 이용하여 대화자 사이 또는 화자와 청중 사이의 거리에 따라 출력되는 음성 및 텍스트의 크기가 자동 조절되도록 통번역 결과를 출력할 수 있다.
또한, 스마트 의류를 통해 외부 노이즈를 인식해서 이를 능동적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템의 네트워크 환경의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통번역 서버의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음성신호 전처리 단계의 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법 및 통번역 시스템에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템의 네트워크 환경에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템의 네트워크 환경의 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템(1)이 도시되어 있다. 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템(1)은 스마트 의류(100)을 기본적으로 포함하고, 여기에 사용자 단말(200) 및 통번역 서버(300)를 추가적으로 포함할 수 있다.
스마트 의류(100)는 대화자들 사이에서 또는 청중과 관객들 사이에서 외국어 음성을 입력 받아 이를 인식하고, 인식된 내용을 이용하여 번역 및 통역을 수행하고, 수행 결과를 음성합성 또는 텍스트로 출력하는 입출력 기능을 수행한다. 여기서, 음성인식, 번역, 통역 및 음성합성 기능을 어떠한 장치가 수행하느냐에 따라 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템(1)은 스마트 의류(100)만을 포함하거나 사용자 단말(200) 및 통번역 서버(300)를 더 포함할 수 있다.
사용자 단말(200)은 스마트 의류(100)를 통해 입력되는 음성 신호를 수신하고, 이를 이용하여 음성인식, 번역, 통역 및 음성합성 기능 중에서 적어도 하나를 수행할 수 있다. 예를 들어 사용자 단말(200)은 음성인식, 번역, 통역 및 음성합성 기능 전체를 직접 수행하거나, 대용량의 데이터베이스가 필요한 음성인식 및 번역, 통역 기능을 통번역 서버(300)를 통해 수행하고 음성합성 기능만을 단독으로 수행할 수 있다.
사용자 단말(200)은 통신부(210), 디스플레이부(220), 음성합성부(230), 저장부(240), 입력부(250), 출력부(260), 재생부(270), 전원부(280) 및 제어부(290)를 포함한다.
사용자 단말(200)의 다양한 실시 예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 (gaming) 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
통번역 서버(300)는 사용자 단말(200)과의 분담을 통해 음성인식, 번역, 통역 및 음성합성 기능을 선택적으로 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통번역 서버의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통번역 서버(300)는 음성인식 모듈(310), 음성 DB(315), 번역 모듈(320), 번역 DB(325) 음성합성 모듈(330)을 포함한다.
음성인식 모듈(310)은, 발화자의 음성을 녹음하고, 그 녹음된 데이터를 이용하여 음성인식을 수행한다. 음성인식 모듈(310)은 발화자의 입으로부터 나온 음성 신호를 자동으로 인식하여 문자열로 변환해 주는 과정을 수행한다. 음성인식부의 다른 명칭은 ASR(automatic speech recognition), Voice Recognition 또는 STT(speech-to-text)이다.
음성인식 모듈(310)은 확률통계 방식에 기반할 수 있다. 즉 음성인식 모듈(310)은 음성인식 과정에서 사용되는 음향모델(acoustic model, AM) 언어모델(language model, LM)로서 확률통계에 기반한 모델을 사용한다. 그리고 핵심 알고리즘인 HMM(hidden markov model)도 역시 확률통계에 기반할 수 있다. 상기의 모델들은 예시에 해당하며, 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.
음향모델로서 GMM(Gaussian Mixture Model)이, 언어모델로서 N-gram이 사용될 수 있다. 더 나아가, GMM 대신에 딥 러닝(Deep Learning) 아키텍처 중의 하나인 DNN(Deep Neural Network)이 사용되는 것도 바람직하다. 그리고 음성인식의 성능을 높이기 위해 양질의 음성모델 및 언어모델이 설정되고, 설정된 모델들은 딥 러닝 알고리즘에 의해 학습될 수 있다. 학습에 필요한 학습 DB는 구어체, 대화체의 음성 및 언어 DB를 포함하고 있을 것이 바람직하다.
번역 모듈(320)은 음성인식 모듈(310)에 의해 인식된 출발어(Source Language)로 발화된 발화자의 음성이 텍스트로 출력되면, 출력된 텍스트를 도착어(Target Language)의 문자로 번역한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 통역역 서버(300)는 음성인식 모듈(310)과 함께 번역 모듈(320)도 자체 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
번역 모듈(320)이 수행하는 번역의 방식은 규칙에 기반한 방법, 말뭉치에 기반한 방법 및 인공신경망번역(Neural Machine Translation, NMT) 중에서 적어도 하나를 포함한다. 규칙에 기반한 방법은 분석 깊이에 따라 다시 직접 번역방식이나 간접 변환방식, 중간 언어방식으로 나뉜다. 말뭉치에 기반한 방법으로 예제 기반 방법과 통계기반 방법이 있다.
통계 기반 자동번역(Stochastic Machine Translation, SMT) 기술은 통계적 분석을 통해 이중언어 말뭉치로부터 모델 파라미터를 학습하여 문장을 번역하는 기술이다. 문법이나 의미표상을 개발할 때 수작업으로 하지 않고 번역하고자 하는 언어 쌍에 대한 말뭉치로부터 번역에 필요한 모델을 만든다. 그래서 말뭉치만 확보할 수 있다면 비교적 용이하게 언어 확장을 할 수 있다.
통계 기반 자동번역 기술의 단점은, 대규모의 이중언어 말뭉치가 필요하고, 다수의 언어들을 연결하는 공통된 의미표상이 없다는 것이다.
이러한 단점을 보완하기 위한 기술이 인공신경망 번역(Neural Machine Translation, NMT)이다.
SMT는 문장을 단어 또는 몇 개의 단어가 모인 구 단위로 쪼갠 뒤 통계적 모델에 기반해 번역하는 방식이다. 방대한 학습 데이터를 바탕으로 통계적 번역 규칙을 모델링하는 게 핵심이다.
이와 달리 NMT는 인공지능(AI)이 문장을 통째로 번역한다. 문장 단위 번역이 가능한 이유는 인공신경망이 문장 정보를 가상공간의 특정 지점을 의미하는 벡터(좌표값)로 변환하기 때문이다.
가령 '사람'이란 단어를 '[a, b, c, …, x, z]' 형태로 인식한다. 벡터에는 단어, 구절, 어순 등의 정보가 전부 들어있기 때문에 문맥을 이해한 문장 단위 번역이 가능하다. 인공신경망은 비슷한 의미를 담은 문장들을 서로 가까운 공간에 배치한다.
NMT 기술에서 고차원의 벡터가 활용된다. 출발어의 문장과 도착어의 문장으로 이루어진 학습 데이터를 활용하여 인공신경망을 학습시키고, 학습된 인공신경망은 문장 정보를 벡터로 인식하게 된다.
음성합성 모듈(330)은 번역 모듈(310)의 번역에 따라 발화자의 음성에 대응하는 합성 음성을 출력한다. 스마트 의류(100)가 음성합성 기능을 수행하는 경우에, 통번역 서버(300)로부터 사용자 단말(200)을 통해 TTS데이터를 수신한다. 스마트 의류(100)는 TTS데이터를 기초로 음성합성 모듈을 이용하여 음성을 합성한다. 스마트 의류(100)는 사용자 단말(200)로부터 전송된 TTS 데이터를 재생하고, 그 결과는 스피커로 출력된다.
통번역 서버(300)가 음성합성 모듈(330)을 포함하는 경우, 통번역 서버(300) 스스로 TTS데이터를 생성한다.
음성합성은 TTS(Text-to-speech) 또는 Voice Synthesis라고 불린다. 음성합성의 방법으로 음편조합방식이 사용될 수 있다. 음편조합방식은, 문장 분석, 분석 결과에 따른 음편을 음편 DB에서 추출, 이를 이어 붙인다. 여러 후보들의 합성음이 생성되고, 운율 및 매끄러움을 고려하여 가장 적합한 것이 채택된다. 더욱이 발화자 음성의 사운드 스펙트럼을 이용하여 발화자의 음색을 결정하고, 합성음을 음색에 맞도록 후처리함으로써 원발화자의 음색에 가까운 합성음이 출력될 수 있다. 또한, 발화자의 감정이 인지되고, 인지된 감정이 합성음에 실릴 수도 있다.
음성인식 DB(315)와 번역 DB(325)는, 언어의 종류에 따라 출현 빈도수가 낮은 순으로 인식 범위를 축소시켜 결정된 데이터베이스에 해당하고, 음성인식 모듈(310)과 번역 모듈(320)은 소형화된 음성인식 DB 또는 번역 DB를 이용하는 엔진을 포함한다.
음성인식 DB(315)는, 딥 러닝의 알고리즘을 이용하여 다양한 발화로 인한 음성을 학습시키고 발화 내용의 빈도수에 따라 인식 범위를 축소 또는 확대시켜 구축된 DB인 것을 특징으로 한다. 즉 빈도수가 높은 발화 내용을 인식시키기 위해서는 DB 양을 상대적으로 늘리고, 빈도수가 낮은 발화 내용을 인식시키기 위해서는 DB 양을 대폭 줄이는 것이다.
완성도 높은 음성인식률을 얻기 위해서는 음성인식 DB(315)의 양이 많을수록 유리하나, 시간의 지연 및 과부하의 문제점이 있기 마련인데, 상기 방법에 따르면 DB 전체량을 줄임으로써 저용량의 DB를 구축하는 것이 가능하다.
또한, 번역 DB(325)에 대해서도, 상기 방법과 마찬가지로, 딥 러닝의 알고리즘을 이용하여 다양한 번역 예를 학습시키고, 번역 예의 빈도수에 따라 구어체 표현을 확대하고, 문어체 표현을 축소시켜 DB를 구축할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 음성인식 모듈(310)과 번역 모듈(320)은, 빈도수를 고려하지 않고 구축된 DB 대비, 저용량의 음성인식 DB(315) 또는 번역 DB(325)를 이용할 수 있다.
네트워크(400)는 유선 및 무선 네트워크, 예를 들어 LAN(local area network), WAN(wide area network), 인터넷(internet), 인트라넷(intranet) 및 엑스트라넷(extranet), 그리고 모바일 네트워크, 예를 들어 셀룰러, 3G, LTE, WiFi 네트워크, 애드혹 네트워크 및 이들의 조합을 비롯한 임의의 적절한 통신 네트워크 일 수 있다.
네트워크(400)는 허브, 브리지, 라우터, 스위치 및 게이트웨이와 같은 네트워크 요소들의 연결을 포함할 수 있다. 네트워크(400)는 인터넷과 같은 공용 네트워크 및 안전한 기업 사설 네트워크와 같은 사설 네트워크를 비롯한 하나 이상의 연결된 네트워크들, 예컨대 다중 네트워크 환경을 포함할 수 있다. 네트워크(400)에의 액세스는 하나 이상의 유선 또는 무선 액세스 네트워크들을 통해 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류(100)는 입력부(110), 출력부(120), PCB(130), 거리센서(140), 및 충전부(150)를 포함한다.
입력부(110)는 대화자 사이의 대화 내용 및 연설자와 청중들 사이에서 음성을 입력 받는 기능과 사용자로부터 문자 및 숫자를 입력 받는 기능을 한다. 입력부(110)는 마이크로폰(111) 및 키보드(112)를 포함한다.
출력부(120)는 번역된 내용을 텍스트로 출력하고 통역된 내용을 음성으로 출력하는 역할을 한다. 출력부(120)는 디스플레이 디바이스(121) 및 스피커(122)를 포함한다.
입력부(110) 및 출력부(120)는 스마트 의류(100)의 외부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류의 예시도이다.
도 4를 참조하면, 소리를 입력 또는 출력하는 마이크로폰(111) 및 스피커(122)는 스마트 의류의 가슴 부위에 위치할 수 있다. 다만, 각 도면에 표시된 각 위치는 여러 실시 예시 중의 하나에 불과하므로 이에 한정되는 것은 아니다.
키보드(112)는 사용자가 사용하는 손의 위치를 고려해서, 예를 들어 오른손 잡이의 경우 왼팔에 위치하는 것이 바람직하다. 키보드는 터치 센서를 이용하여 터치 방식으로 구현될 수 있다.
디스플레이 디바이스(121)는 사용자 외의 타인이 볼 수 있도록, 스마트 의류의 가슴 및 배 부분의 정면과 등 부분의 후면 중에서 적어도 하나에 위치한다. 또한, 사용자가 볼 수 있도록, 디스플레이 디바이스(121)는 스마트 의류의 팔 부분에 위치한다.
PCB(130)는 기계적 구성요소로서 그 내부에 각종 전자 부품 등을 포함할 수 있다. PCB(130)는 플랙서블 플랫 케이블(flexible flat cable, FFC)을 이용하여 필름 형태로 구현될 수 있다. PCB(130)는 특별한 구애를 받지 않고 스마트 의류(100)에서 위치할 수 있으며, 특히 어때 또는 팔 부분에 위치할 수 있다.
거리센서(140)는 적외선 등을 통해 대화자 또는 청중들과의 거리를 측정하는 역할을 한다. 거리센서(140)는 그 특성상 스마트 의류(100)의 정면에 위치하는 것이 바람직하다.
충전부(150)는 스마트 의류(100)의 전원부를 이용하여 사용자 단말(200)을 유선 또는 무선으로 충전하는 역할을 한다. 사용자 단말(200)은 USB 단자를 통해 유선으로 충전되거나, 스마트 의류(100)의 포켓에 담긴 상태에서 무선전력을 송신하는 송신기로부터 전력을 전달받아 무선 충전될 수도 있다.
그리고 기계적 구성에 해당하는 PCB(130)는 제어부(1310), 전원부(132), 통번역부(1300), 오디오 처리부(134) 및 노이즈 처리부(135)를 포함한다.
제어부(131)는 스마트 의류(100)의 각 구성요소를 제어하는 역할을 한다. 예를 들어 거리센서(140)의 센싱 정보를 이용하여 출력부(120)를 통해 출력되는 음성의 음량 및 텍스트의 크기를 제어한다.
전원부(132)는 입력부(110) 및 출력부(120)와 그 밖에 스마트 의류(100)의 입력, 출력 및 통신 기능에 필요한 전력을 공급하는 역할을 한다. 전원부(132)의 구성요소로서, 리툼이온 등의 2차 전지, 충전과 방전을 위한 회로 및 보호회로를 포함한다.
통번역부(133)는 입력된 음성 신호를 녹음하고, 녹음된 음성 데이터를 이용하여 음성인식, 번역, 통역 및 음성합성 기능을 수행한다. 통번역부(133)에 의한 통번역에 관한 전체 기능은 통번역 서버(300)에 의해 수행되는 기능과 유사하다.
오디오 처리부(134)는 통번역부(133)가 음성 신호를 이용하여 번역 및 통역을 수행함에 있어서 음성 신호를 전처리하는 역할을 한다. 스마트 의류(100) 에 마이크로폰(111)은 다수 개 포함될 수 있다. 마이크로폰(111)의 위치에 따라 입력되는 음성은 음량 차이를 보인다. 예를 들어, 사용자 정면에 있는 대화자와 대화를 하는 경우에, 배면보다는 정면에 위치한 마이크로폰(111)을 통해 더 큰 음성이 입력된다. 그리고 음성에 포함된 노이즈가 있는 경우에, 노이즈의 크기는 스마트 의류의 정면 또는 배면에 상관없이 일정한 크기로 입력될 수 있다. 이 경우, 오디오 처리부(134)는 크기에 변화를 보이는 입력을 음성신호로 인식하고 이를 필터링할 수 있다.
노이즈 처리부(135)는 음성신호에 포함된 노이즈 파형을 분석하고, 분석된 파형을 상쇄하는 간섭파를 발생시키는 역할을 한다. 오디오 처리부(134)에 의해 분리된 음성신호에는 노이즈 신호가 포함되어 있을 수 있다. 이 경우 노이즈의 파형을 분석한 후, 분석된 파형에 반대되는 간섭파를 발생시키면 노이즈가 능동적으로 제거될 수 있다. 이 경우에도 노이즈 처리부(135)는 노이즈 신호와 간섭파의 합성파를 마이크로폰(111)을 통해 피드백 받은 후에, 남아 잇는 노이즈를 포함하는 합성파가 다시 상쇄되도록 간섭파를 보정하여 노이즈 처리를 할 수 있다.
통신부(136)는 사용자 단말(200) 및 통번역 서버(300)와 통신을 수행한다. 통신부(136)는, 네트워크(400)의 각종 통신망에 대응하는 통신 모듈, 예를 들어 블루투스 모듈, WiFi 모듈, 이더넷, USB 모듈, 셀룰러 무선통신 모듈을 포함한다. 특히 유선 통신으로서 USB 모듈, 근거리 통신으로서 블루투스 모듈, 지그비 모듈, NFC 모듈 및 WiFi 모듈이 통신부(136)에 포함될 수 있다.
그 밖에 PCB(130)는 음성인식 DB, 번역 DB 및 음성 등을 저장하는 저장 장치를 포함한다. 저장 장치에는 사용자 단말(200)과 통번역 서버(300)를 연동시키기 위한 클라이언트 프로그램 등이 저장된다. 여기서 저장 장치는 휘발성의 RAM 및 비휘발성의 ROM, 플래시 메모리를 포함하고, 그 기능에 따라 각종 디지털 파일을 저장한다. 특히 저장 장치는 TTS 엔진을 저장함으로써, 통번역 서버(300)의 음성합성 기능이 스마트 의류(100)에서 직접 수행되도록 할 수 있다.
발화자 사이에서 어느 한 측의 발화가 끝나고 상대방의 발화가 있다는 보장은 없다. 따라서 동시에 발생할 수 있는 발화에 있어서, 동시에 입력되는 이종의 음성을 구별할 필요가 있다. 이를 해결하기 위해, 제어부(131)는, 발화자 음성의 사운드 스펙트럼을 이용하여 음색의 특징을 결정하고, 결정된 음색의 특징을 이용하여 동시 발화된 이종 언어의 음성을 필터를 이용하여 필터링한다. 이에 따라 이종 언어 음성의 발화자가 구별되고, 필터링에 의해 이종 언어의 음성이 서로 분리 될 수 있다.
더 나아가, 제어부(131)는, 동시 발화된 이종 언어의 음성에 대해, 샘플 음성의 번역 결과에 따른 점수(scoring)를 이용하여 이종 언어들이 어느 나라의 언어에 해당하는지 구별하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 영어 및 국어의 음성이 혼재되어 입력되는 경우에, 영어 발화자의 음색과 국어 발화자의 음색의 특징에 따른 필터링된 음성 신호에 대해 하나의 음성 신호에 대해 영어 및 국어로, 다른 하나의 음성 신호에 대해 국어 및 영어로 번역을 시도하여 이를 점수로 환산하여 가장 높은 점수를 획득한 번역을 채택함으로써 해당 언어가 어느 나라 언어인지를 결정한다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, 클라이언트 프로그램을 이용하여 스마트 의류(100) 또는 사용자 단말(200)이 담당하게 될 언어 설정이 자동으로 수행될 수 있다. 즉, 제어부(131)는 사용자 단말(200)의 설정 언어를 참조하여 출발어를 한국어를 자동 설정할 수 있다.
추가적으로 이종 언어로 설정된 타 사용자 단말(200)이 일정 거리 내에 있는 경우, 타 사용자 단말(200)의 언어 설정을 참조하여 출발어와 목적어가 자동 설정될 수 있다.
또한, 제어부(131)는 통변역부(133) 통해 발화되는 음성의 샘플을 이용하여 번역의 완성도에 대한 점수를 매겨서 가장 높은 점수를 받은 언어를 도착어로 자동 설정한다. 예를 들어 상대방의 발화 음성이 국어 외의 외국어에 해당하는 경우에, 발화 음성을 영어, 일어, 및 중국어 등으로 번역한 후에, 번역된 결과에 점수를 매겨서 가장 높은 점수를 받은 언어를 사용자 단말(200)의 출발어인 한국어에 대한 도착어로 설정하게 된다.
이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법(S100)에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법의 예시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 에에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법(S100)은 S110 내지 S140 단계를 포함한다.
먼저, 발화되는 음성을 스마트 의류(100)의 입력부(110)를 통해 수집하여 음성신호로 변환한다. 입력된 음성은 입력부(110)의 마이크로폰(111)을 통해 음성신호로 변환된다.
다음으로 오디오 처리부(134) 및 노이즈 처리부(135) 중에서 적어도 하나를 이용하여 음성신호를 전처리한다(S120).
음성신호를 전처리하는 단계는 다음의 단계 중에서 적어도 하나의 단계를 포함한다.
마이크로폰의 위치에 따른 음성의 음량 차이를 이용해서 음성신호를 인식하고, 이를 필터링한다(S121).
음성신호에 포함된 노이즈 신호의 파형을 분석하고, 분석된 파형을 상쇄하는 간섭파를 발생시키고, 노이즈 신호와 상기 간섭파의 합성파를 피드백 받아 상기 합성파가 상쇄되도록 상기 간섭파를 보정한다(S122).
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음성신호 전처리 단계의 예시도이다.
도 6을 참조하면, 마이크로폰(111)으로 입력된 노이즈가 포함된 음성은 마이크로폰(111)을 거치면서 음성신호 및 노이즈 신호로 변환된다. 오디오 처리부(134)는 스마트 의류(100)에 포함된 서로 다른 위치에 있는 다수의 마이크로폰의 출력 비교를 통해, 예를 정면의 마이크로폰의 출력과 배면의 마이크로폰의 출력을 비교하여 노이즈 외의 음성신호를 인식하고 이를 필터링한다.
필터링된 음성신호에는 여전히 노이즈가 포함되어 있다. 노이즈 처리부(135)는 음성신호에 포함된 노이즈 신호를 1차 상쇄 간섭시킬 수 있는 1차 간섭파를 생성한다. 그리고 출력되는 음성신호에서 여전히 포함된 노이즈를 분리하고 분리된 노이즈에 대한 2차 상쇄 간섭을 위한 2차 간섭파를 1차 간섭파에 추가시킴으로써 1차 간섭파를 보정한다.
다음으로 음성신호를 이용하여 음성 인식 과정을 거쳐 번역 및 통역을 수행한다(S130).
여기서, 번역 및 통역은 스마트 의류(100) 단독으로 또는 유선 또는 무선으로 통신하는 사용자 단말(100) 및 통번역 서버(300)를 통해 수행될 수 있다.
다음으로 번역 및 통역 결과를 스마트 의류를 이용하여 텍스트 및 합성된 음성 중에서 적어도 하나의 형태로 출력한다(S140). 여기서, 스마트 의류(100)는 거리센서를 센싱 정보를 이용하여 출력부(120)를 통해 출력되는 음성의 음량 및 텍스트의 크기를 제어할 수 있다.
상기 도면을 통해 설명된 일 실시 예에 따른 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법(S100)은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행이 가능한 명령어 셋을 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 스마트 의류를 이용하여 오디오 및 비디오를 통해 통번역 결과를 출력할 수 있다.
또한, 유선 또는 무선 연결된 사용자 단말의 통신 기능을 이용하여 원격의 통번역 서버의 서비스를 통해 통번역 결과를 출력할 수 있다.
또한, 스마트 의류를 이용하여 대화자 사이 또는 화자와 청중 사이의 거리에 따라 출력되는 음성 및 텍스트의 크기가 자동 조절되도록 통번역 결과를 출력할 수 있다.
또한, 스마트 의류를 통해 외부 노이즈를 인식해서 이를 능동적으로 제거할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 스마트 의류 110: 입력부
111: 마이크로폰 112: 키보드
200: 출력부 121: 디스플레이 디바이스
122: 스피커 130: PCB
131: 제어부 132: 전원부
133: 통번역부 134: 오디오 처리부
135: 노이즈 처리부 140: 거리센서
150: 충전부 200: 사용자 단말
300: 통역 서버 400: 네트워크
500: 컴퓨팅 장치

Claims (11)

  1. 발화된 음성에서 음성신호로의 변환을 위해 음성을 수집하는 입력부;
    상기 음성신호를 이용하여 인식된 음성 내용에 대한 번역된 내용을 텍스트 및 합성된 음성 중에서 적어도 하나의 형태로 출력하는 출력부가 포함된 스마트 의류를 포함하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 음성신호를 이용하여 음성 인식 과정을 거쳐 번역 및 통역을 수행하는 통번역부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 통번역부는,
    상기 스마트 의류와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 발화된 음성에 대한 번역 및 통역을 수행하는 사용자 단말 형태로 구현되는 것을 특징을 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스마트 의류는,
    사용자가 대화자 또는 청중과 떨어져 있는 거리를 인식하는 거리센서; 및
    상기 거리센서의 센싱 정보를 이용하여 상기 출력부를 통해 출력되는 음성의 음량 및 텍스트의 크기를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 스마트 의류는,
    전후면에 걸쳐 상기 입력부의 마이크로폰을 다수 개 포함하고,
    마이크로폰의 위치에 따른 음성의 음량 차이를 이용해서 음성신호를 인식하고, 이를 필터링하는 오디오 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스마트 의류는,
    음성신호에 포함된 노이즈 신호의 파형을 분석하고, 분석된 파형을 상쇄하는 간섭파를 발생시키고, 노이즈 신호와 상기 간섭파의 합성파를 피드백 받아 상기 합성파가 상쇄되도록 상기 간섭파를 보정하는 노이즈 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 스마트 의류는,
    상기 입력부 및 출력부에 전력을 공급하는 전원부; 및
    상기 전원부를 이용하여 사용자 단말을 충전시키는 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력부는 디스플레이 디바이스를 포함하고,
    상기 디스플레이 디바이스는,
    사용자 외의 타인이 볼 수 있도록, 스마트 의류의 가슴 및 배 부분의 정면과 등 부분의 후면 중에서 적어도 하나에 위치하고,
    사용자가 볼 수 있도록, 스마트 의류의 팔 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 시스템.
  9. 발화되는 음성을 스마트 의류의 입력부를 통해 수집하여 음성신호로 변환하는 단계;
    상기 음성신호를 이용하여 음성 인식 과정을 거쳐 번역 및 통역을 수행하는 단계; 및
    상기 번역 및 통역 결과를 스마트 의류를 이용하여 텍스트 및 합성된 음성 중에서 적어도 하나의 형태로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 번역 및 통역을 수행하는 단계는,
    상기 스마트 의류와 유선 또는 무선으로 연결되어 통신하는 사용자 단말에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    마이크로폰의 위치에 따른 음성의 음량 차이를 이용해서 음성신호를 인식하고, 이를 필터링하는 단계; 및
    음성신호에 포함된 노이즈 신호의 파형을 분석하고, 분석된 파형을 상쇄하는 간섭파를 발생시키고, 노이즈 신호와 상기 간섭파의 합성파를 피드백 받아 상기 합성파가 상쇄되도록 상기 간섭파를 보정하는 단계 중에서 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 의류를 이용하는 통번역 방법.
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