(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を、ピッチを変えずに速度を変換して再生する話速変換装置において、
前記音声信号の、所定期間毎の特徴を表すパラメータ値を算出するパラメータ算出手段と、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、パラメータ算出手段が算出したパラメータ値に応じて算出する話速算出手段と、
該話速算出手段が算出した各所定期間の前記話速に基づいて該各所定期間の再生データを生成し、該再生データを接続して音声信号を再生する話速変換手段と、
音声信号を再生する全体時間に関連するデータを入力する手段と、
該手段により入力された前記データに応じた全体時間で前記音声信号を再生し得るように前記パラメータ値と前記話速とが反比例する係数を算出する手段と
を備え、
前記話速算出手段が、各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出した係数に基づき、前記パラメータ値に反比例させて算出する手段であることを特徴とする話速変換装置。
【請求項２】
音声信号を、ピッチを変えずに速度を変換して再生する話速変換装置において、
前記音声信号の、所定期間毎の特徴を表すパラメータ値を算出するパラメータ算出手段と、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、パラメータ算出手段が算出したパラメータ値に応じて算出する話速算出手段と、
該話速算出手段が算出した各所定期間の前記話速に基づいて該各所定期間の再生データを生成し、該再生データを接続して音声信号を再生する話速変換手段と、
音声信号を再生する全体時間に関連するデータを入力する手段と、
該手段により入力された前記データに応じた全体時間で前記音声信号を再生し得るように前記パラメータ値のｎ乗と前記話速とが反比例する係数を算出する手段と
を備え、
前記話速算出手段が、各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出した係数に基づき、前記パラメータ値のｎ乗に反比例させて算出する手段であることを特徴とする話速変換装置。
【請求項３】
前記パラメータ値が音声の大きさを表す値である請求項１又は２記載の話速変換装置。
【請求項４】
前記パラメータ値が音声の高さを表す値である請求項１又は２記載の話速変換装置。
【請求項５】
音声信号を複数の区間に分割し、該複数の区間のそれぞれで話速を変換する手段を備えた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の話速変換装置。
【請求項６】
各所定期間の再生データのパワーに基づいて該再生データの出力パワーを決定する係数を、前記パラメータ算出手段が算出したパラメータ値に応じて算出する係数算出手段を備え、前記話速変換手段が、該係数算出手段が算出した係数に基づいて各所定期間の再生データの出力パワーを決定する手段を備えた請求項１乃至５のいずれか一項に記載の話速変換装置。
【請求項７】
音声信号を、ピッチを変えずに速度を変換して再生する話速変換方法において、
前記音声信号の、所定期間毎の特徴を表すパラメータ値を算出し、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出したパラメータ値に応じて算出し、
各所定期間の前記話速に基づいて該各所定期間の再生データを生成し、該再生データを接続して音声信号を再生し、
音声信号を再生する全体時間に関連するデータを入力し、
入力された前記データに応じた全体時間で前記音声信号を再生し得るように前記パラメータ値と前記話速とが反比例する係数を算出し、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出した係数に基づき、前記パラメータ値に反比例させて算出することを特徴とする話速変換方法。
【請求項８】
音声信号を、ピッチを変えずに速度を変換して再生する話速変換方法において、
前記音声信号の、所定期間毎の特徴を表すパラメータ値を算出し、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出したパラメータ値に応じて算出し、
各所定期間の前記話速に基づいて該各所定期間の再生データを生成し、該再生データを接続して音声信号を再生し、
音声信号を再生する全体時間に関連するデータを入力し、
入力された前記データに応じた全体時間で前記音声信号を再生し得るように前記パラメータ値のｎ乗と前記話速とが反比例する係数を算出し、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出した係数に基づき、前記パラメータ値のｎ乗に反比例させて算出することを特徴とする話速変換方法。
【請求項９】
音声信号を、ピッチを変えずに速度を変換して再生する話速変換のコンピュータプログラムが記録されている記録媒体において、
前記音声信号の、所定期間毎の特徴を表すパラメータ値を算出するステップと、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出したパラメータ値に応じて算出するステップと、
各所定期間の前記話速に基づいて該各所定期間の再生データを生成し、該再生データを接続して音声信号を再生するステップと、
音声信号を再生する全体時間に関連するデータを入力するステップと、
入力された前記データに応じた全体時間で前記音声信号を再生し得るように前記パラメータ値と前記話速とが反比例する係数を算出するステップと
を含み、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出した係数に基づき、前記パラメータ値に反比例させて算出するステップを含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする記録媒体。
【請求項１０】
音声信号を、ピッチを変えずに速度を変換して再生する話速変換のコンピュータプログラムが記録されている記録媒体において、
前記音声信号の、所定期間毎の特徴を表すパラメータ値を算出するステップと、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出したパラメータ値に応じて算出するステップと、
各所定期間の前記話速に基づいて該各所定期間の再生データを生成し、該再生データを接続して音声信号を再生するステップと、
音声信号を再生する全体時間に関連するデータを入力するステップと、
入力された前記データに応じた全体時間で前記音声信号を再生し得るように前記パラメータ値のｎ乗と前記話速とが反比例する係数を算出するステップと
を含み、
各所定期間の音声信号を再生する際の話速を、算出した係数に基づき、前記パラメータ値のｎ乗に反比例させて算出するステップを含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声のディジタル信号を、ピッチ（音声の高さ）を変えずに速度だけ変換して再生する話速変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば磁気テープに録音されている留守番電話機の留守録メッセージ、テープレコーダで録音した講演内容等を早聞きする場合、テープの送り速度が速くなるほど再生音声は高くなる。しかし、元の音声と音声の高さが変化した場合、元の音声が持っている特徴（声質、男声、女声等）が損なわれるので、元の音声のピッチを変えずに話速だけを一定の倍率で変換して再生する話速変換装置が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、話を聞く場合、その速度が速すぎても、また逆に遅すぎても聞き取りにくく、話の内容を把握できない。一般的に、話速が３倍程度速くなると、健常者にも全く聞き取れなくなると言われている。しかし、従来の話速変換装置は一定の倍率で話速を変換するので、その内容が把握できる範囲で話速を速くしようとした場合、変換倍率には限界がある。従って、早聞きの目的で従来の話速変換装置を使用する場合、音声データの再生時間を大幅に短縮することはできなかった。
【０００４】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、音声データでは、重要な部分で声が大きく、又は声が高くなっているという点に注目し、音声データの速度を変えて再生する場合、音声データのパワー、ピッチ等のパラメータ値が大きい部分は重要な内容が話されている部分であると判断し、重要な部分を聞き取りが可能な速度で再生する一方、それ以外の部分は全体の再生時間を所要の時間に収め得る速度で再生するか、又はその再生速度が聞き取りのできない速度であればその部分は飛ばして再生するといったように、音声データの所定期間毎のパラメータ値に応じて各所定期間の再生速度を算出することにより、話速変換した場合でも要点部分は聞き取り可能な速度で再生し、概要の把握を可能にするとともに、全体の再生時間を大幅に短縮する話速変換装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の話速変換装置（以下、本発明装置という）の原理図である。
本発明装置は、音声データが、重要な部分で声が大きく、又は声が高くなっている点に注目し、入力された音声データを、例えば一定時間毎に区切った所定期間毎の大きさ、高さといった、音声の特徴を表すパラメータ値を算出するパラメータ計算部１と、各所定期間の音声信号の再生速度をパラメータ計算部１が算出したパラメータ値に応じて算出する話速計算部２と、話速計算部２が算出した各所定期間の再生速度に基づいて再生データを生成し、各所定期間の再生データを接続し、ピッチは変えずに話速だけを変えた音声データを出力する話速変換部３とを主要な構成とする。
【０００６】
本発明装置は、音声信号を、例えば一定時間毎に区切った各期間において、音声信号の大きさ、音声信号の高さといった音声信号の特徴を表すパラメータ値を算出し、算出したパラメータ値が相対的に大きい期間の音声信号を再生する際の話速が、他の部分より相対的に遅く、聞き取りが可能となるように、パラメータ値に応じて各期間の話速を算出し、算出した話速に応じて各期間の再生データを生成して接続し、全体として話速が変化しているが重要な部分は聞き取りが可能な話速で音声信号を出力する。
従って、話速変換した場合でも要点部分は聞き取り可能な速度で再生され、概要の把握が可能になる。
【０００７】
また、本発明装置は、各期間の音声信号を再生する際の話速を、パラメータ値に反比例させて算出する。さらに、話速を、パラメータ値のｎ乗に反比例させて算出する。
パラメータ値のｎ乗に反比例させて算出する場合、重要な期間の音声信号は単に反比例させた場合より遅く、それ以外の期間の音声信号はより速く再生され、重要な部分の音声が強調して再生される。
【０００８】
また、本発明装置は、音声信号を再生する全体時間に基づいて、各期間の音声信号を再生する際の話速とパラメータ値と、又はパラメータ値のｎ乗と反比例する係数を算出する。
従って、話速変換する場合に全体の再生時間を大幅に短縮しても要点部分は聞き取り可能な速度で再生され、概要の把握が可能になる。
【０００９】
また、本発明装置は、音声信号を、一定時間で区切り、又は所定以上の無音時間が存在するポーズ部分で区切る等して、各区間で話速を変換する。
従って、例えば前半が全体的に大きな声で話され、後半が全体的に小さな声で話されている音声信号、又は男声と女声とが混在する音声信号を話速変換した場合でも、全体的に小さな声の部分、男声部分が飛んでしまうというおそれがない。
【００１０】
また、本発明装置は、そのパラメータ値に応じて、各所定期間の音声信号を再生する際の出力パワーを決定する。
従って、重要な部分の音声信号が、それ以外の部分の音声信号に比べて大きなパワーで強調して再生される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２は本発明装置の第１の実施の形態のブロック図である。
パラメータ計算部１は、入力された音声データを一定時間毎に区切った、前記所定区間である入力フレーム毎のパワー、ピッチ等のパラメータ値を算出して話速計算部２に与える。
音声のパワーを算出する方法としては、例えば、ディジタル音声信号の各サンプリング点の絶対値を加算する方法、各サンプリング点の信号値の二乗和を算出する方法等が知られている。
また音声のピッチを算出する方法としては、自己相関法、ケプストラム法等が知られている。
【００１４】
話速計算部２は、パラメータ計算部１が算出した各入力フレームのパラメータ値に応じて、音声信号を再生する際の話速が、パラメータ値が大きい入力フレームは相対的に遅く、またパラメータ値が小さい入力フレームは相対的に速くなるように、入力フレーム毎の話速を算出する。
【００１５】
入力フレーム位置決定部３１は、入力された音声データを一定時間毎に分割する。出力フレーム位置決定部３２は、話速計算部２が算出した話速に応じて、フレーム毎の再生データを生成するための出力フレームの長さを、（入力フレームの長さ／話速）の長さに順次設定する。
【００１６】
入力フレームずらし幅決定部３３は、各入力フレームの、例えば相互相関を算出して、隣り合うフレームの音声信号がスムーズにつながるようにフレームのずらし幅を決定する。
【００１７】
データ接続部３４は、例えば、接続しようとする目標フレームの１つ前のフレームの終わりに単調減少する窓をかけ、また目標フレームの初めに単調増加する窓をかけて隣り合うフレームの接続部分を足し合わせることにより、各フレームをスムーズに接続する。
第１の実施の形態では、以上の、入力フレーム位置決定部３１、出力フレーム位置決定部３２、入力フレームずらし幅決定部３３、及びデータ接続部３４が図１に示す原理図の話速変換部３に相当する。
【００１８】
図３は本発明装置の第２の実施の形態のブロック図である。
図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。第２の実施の形態では、図２のパラメータ計算部１として、各フレームの音声の大きさ、即ちパワーを算出するパワー計算部１１が設けられている。
音声のパワーを算出する方法としては、上述のように、例えば、ディジタル音声信号の各サンプリング点の絶対値を加算する方法、各サンプリング点の信号値の二乗和を算出する方法等が知られている。
【００１９】
図４は本発明装置の第３の実施の形態のブロック図である。
図２及び図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。第３の実施の形態では、第１及び第２の実施の形態における話速計算部２として、各フレームのパラメータ値（本例ではパワー）に反比例させて話速を算出する反比例関数計算部２１が設けられている。
【００２０】
パラメータ値が大きい入力フレームの話速を小さく、即ち遅くなるようにパラメータ値に反比例させて算出するということは、即ち、再生データとして入力フレームから抽出する音声信号の時間軸長をパラメータ値に比例させて長くすることと同義である。一方、パラメータ値が小さい入力フレームの話速を大きく、即ち速くなるようにパラメータ値に反比例させて算出するということは、即ち、再生データとして入力フレームから抽出する音声信号の時間軸長をパラメータ値に比例させて短くすることと同義である。
【００２１】
図５は本発明装置の第４の実施の形態のブロック図である。
図２及び図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。第４の実施の形態では、第３の実施の形態に加えて、元の音声信号の全体時間に対する、再生の全体時間の比率から求まる、音声信号全体としての話速変換の速度倍率（平均速度倍率という）を、各フレームのパラメータ値に応じた話速に変換するための反比例の係数を算出する反比例係数計算部２２が設けられている。このように、再生の全体時間に関連する平均速度倍率に基づいて各フレームの話速の反比例係数を算出することにより、一定の再生時間における、各フレームのパラメータ値に応じた話速が算出される。
従って、各フレームで一律に話速を速くした場合は聞き取りが不可能な３倍以上の倍速で再生した場合でも、重要な部分の音声は聞き取り可能である。
【００２２】
以下に、Ｐ（ｉ）  を各フレームのパワー、Ｌは元の音声信号の長さ、Ｋを反比例係数とし、音声信号を元の長さのα倍で再生する場合における反比例係数の算出式の一例を示す。
【００２３】
【数１】
0003619946.tif 000002
【００２４】
図６は本発明装置の第５の実施の形態のブロック図である。
図２乃至図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。第５の実施の形態では、第１及び第２の実施の形態における話速計算部２として、各フレームのパラメータ値（本例ではパワー）のｎ乗に反比例させて話速を算出するｎ乗反比例関数計算部２３が設けられている。
第５の実施の形態では、第３の実施の形態に比べてパラメータ値が大きい部分はよりゆっくりとした話速で強調して再生される。
【００２５】
図７は本発明装置の第６の実施の形態のブロック図である。
図２及び図６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。第６の実施の形態では、第５の実施の形態に加えて、元の音声信号の全体時間に対する、再生の全体時間の比率から求まる、音声信号全体としての話速変換の速度倍率、所謂平均速度倍率を、各フレームのパラメータ値のｎ乗に応じた話速に変換するための反比例の係数を算出するｎ乗反比例係数計算部２４が設けられている。このように、再生の全体時間に関連する平均速度倍率に基づいて各フレームの話速の反比例係数を算出することにより、一定の再生時間における、各フレームのパラメータ値に応じた話速が算出される。
従って、各フレームで一律に話速を速くした場合は聞き取りが不可能な３倍以上の倍速で再生した場合でも、重要な部分の音声は聞き取り可能である。
【００２６】
以下に、Ｐ（ｉ）  を各フレームのパワー、Ｌは元の音声信号の長さ、Ｋを反比例係数とし、音声信号を元の長さのα倍で再生する場合における反比例係数の算出式の一例を示す。
【００２７】
【数２】
0003619946.tif 000003
【００２８】
図８は本発明装置の第７の実施の形態のブロック図である。
図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。第７の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、各フレームのパワー、ピッチ等のパラメータ値に基づいて、各フレームの音声信号の出力パワーを決定する変換係数を算出してパワー変換部３５に与えるパワー変換係数計算部４と、パワー変換係数計算部４が算出した変換係数で出力パワーを変換し、データ接続部３４に与えるパワー変換部３５とが設けられている点である。
【００２９】
これにより、重要なフレームがより大きなパワーで強調して再生される。
第７の実施の形態では、以上の、入力フレーム位置決定部３１、出力フレーム位置決定部３２、入力フレームずらし幅決定部３３、パワー変換部３５、及びデータ接続部３４が図１に示す原理図の話速変換部３に相当する。
【００３０】
図９は本発明装置の第８の実施の形態のブロック図である。
図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。第８の実施の形態では、第１の実施の形態の話速計算部２として、閾値考慮話速計算部２５が設けられている。閾値考慮話速計算部２５は、フレームのパラメータ値が第１の閾値より小さい場合は、このフレームの音声信号を再生する際の話速を無限大に設定する。また閾値考慮話速計算部２５は、フレームのパラメータ値が第２の閾値より大きい場合は、このフレームの音声信号を再生する際の話速を、第２の閾値に応じて算出し、話速を遅くする際の上限を設ける。
【００３１】
即ち、パラメータ値が小さすぎて、再生する際の話速が聞き取りが不可能なほど速い速度になるフレームの音声は飛ばして再生せず、再生時間の無駄を避ける。
また、パラメータ値が大きすぎて、再生する際の話速が聞き取りが不可能なほど遅い速度になるフレームの音声を、聞き取りの可能な話速に変換する。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明装置は、音声データでは、重要な部分で声が大きく、又は声が高くなっているという点に注目し、音声データの速度を変えて再生する場合、音声データのパワー、ピッチ等のパラメータ値が大きい部分は重要な内容が話されている部分であると判断し、重要な部分を聞き取りが可能な速度で再生する一方、それ以外の部分は全体の再生時間を所要の時間に収め得る速度で再生するか、又はその再生速度が聞き取りのできない速度であればその部分は飛ばして再生するといったように、音声データの所定期間毎のパラメータ値に応じて各所定期間の再生速度を算出するので、話速変換した場合でも要点部分は聞き取り可能な速度で再生し、概要の把握を可能にするとともに、全体の再生時間を大幅に短縮するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の原理図である。
【図２】本発明装置の第１の実施の形態のブロック図である。
【図３】本発明装置の第２の実施の形態のブロック図である。
【図４】本発明装置の第３の実施の形態のブロック図である。
【図５】本発明装置の第４の実施の形態のブロック図である。
【図６】本発明装置の第５の実施の形態のブロック図である。
【図７】本発明装置の第６の実施の形態のブロック図である。
【図８】本発明装置の第７の実施の形態のブロック図である。
【図９】本発明装置の第８の実施の形態のブロック図である。
【符号の説明】
１  パラメータ計算部
２  話速計算部
３  話速変換部
【図１】
0003619946.tif 000004
【図２】
0003619946.tif 000005
【図３】
0003619946.tif 000006
【図４】
0003619946.tif 000007
【図５】
0003619946.tif 000008
【図６】
0003619946.tif 000009
【図７】
0003619946.tif 000010
【図８】
0003619946.tif 000011
【図９】
0003619946.tif 000012