(57)【要約】【課題】  非周期的な雑音を低減する装置では計算量は膨大となると予想されるため、構成が複雑であり、雑音を集音するマイクを設けて雑音を低減する方法は、雑音を集音するマイクに主たる音声が漏れ込んで、集音した主たる音声の利得を減少させてしまう。【解決手段】  音声認識装置１０の内部に設けられた接話型マイク１２により音声認識装置１０内部の雑音が集音される。接話型マイク１２は、近距離音源に対しては平坦な周波数特性を持ち、距離が長い音源に対しては低域減衰特性を有するため、近距離音源である非周期的な装置内雑音だけを集音し、集音マイク２０で集音する主たる音声が漏れ込むことは殆どないため、雑音低減処理により、目的の音声の利得を減少させてしまうことはない。また、音声認識装置１０内で発生して装置外部へ出力される非周期的な雑音を、集音した目的の音声信号から低減するための膨大な計算量を必要とする演算は不要である。【選択図】            図１
2006317812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の外部に設けた第１のマイクロホンにより集音される目的の音声に、当該電子機器の内部で発生した雑音が当該電子機器の外部へ漏れて混入する電子機器における雑音低減装置であって、
前記第１のマイクロホンにより集音した音声を電気−音響変換して得られた第１の音声信号に対して、所望の周波数特性を得るための第１のフィルタ特性を付与する演算処理を行う第１の演算手段と、
前記電子機器の内部に設けられた、近距離音源に対しては平坦な周波数特性を有し、かつ、音源との距離が長くなると利得が小さくなる周波数特性を有する第２のマイクロホンと、
前記第２のマイクロホンにより集音した音声を電気−音響変換して得られた第２の音声信号に対して、所望の周波数特性を付与するための第２のフィルタ特性を付与する演算処理を行う第２の演算手段と、
前記第１の演算手段から出力された演算処理後の前記第１の音声信号から前記第２の演算手段から出力された演算処理後の前記第２の音声信号を差し引く減算処理を行うことにより、前記電子機器内部で発生した雑音成分が低減された、演算処理後の前記第１の音声信号を出力する第３の演算手段と
を有することを特徴とする雑音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は雑音低減装置に係り、特に音声認識装置等の電子機器外部で収音した音声信号に、電子機器内で発生する雑音が混入している場合に、上記音声信号から雑音を低減する雑音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声を認識する音声認識装置は自動販売機などで応用されて一般的となっている。この音声認識装置において音声を認識するためには、目標となる音声から雑音をキャンセルする必要がある。雑音が比較的低いレベルであれば、一つの音声レベルを設定して、その音声レベル以下の雑音を無音とみなす等の処理によって、所望の目標音声を抽出することが可能である。
【０００３】
しかし、所望の目標音声を集音するためのマイクを装着した音声認識装置自体が雑音を発生するような場合は、装置内で発生した雑音が目標音声の信号レベと同等の雑音レベル、あるいはそれ以上の雑音レベルとなることがある。例えば、音声認識装置の内部を冷却するファンが装着されている場合などは、非常に大きな雑音を発生することになり、音声認識装置外部からの音声を認識するのに大きな支障となる。
【０００４】
冷却ファンの場合であると、回転数に同期した周期的な雑音となるため、別の手段によって冷却ファンによって発生する雑音をキャンセルが可能であることは予想できるが、同時にキャンセル量を計算する手段を必要とすることも容易に予想される。なお、ハンディタイプのＶＣＲ（ビデオ・カセット・レコーダ）などでも、同様の雑音低減装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１記載の従来の雑音低減装置では、駆動信号源である回転ドラム回転用モータ（ドラムモータ）の回転や、磁気テープの走行などにより発生するエネルギー波によって情報信号に混入した周期的なノイズを低減するために、駆動信号源の駆動信号と同じインパルスを参照信号として擬似ノイズを発生し、ノイズの混入した情報信号と減算することにより、ノイズを低減した情報信号を得る構成である。
【０００６】
また、従来、装置内に存在する定常ノイズ源が発生して装置外へ放音されるランダムノイズをマイクロホンで集音し、それにより得られた雑音信号を逆位相の信号に変換してスピーカから発音させることにより、装置の外の音場での雑音を抑圧する構成の雑音低減装置も従来知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１７６１１３号公報
【特許文献２】特開平５−５３５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１記載の従来の雑音低減装置では、周期的な雑音しか低減することができず、例えば、移動（歩行）ロボットのモータ音のように、非周期的な雑音は低減できない。また、このような非周期的な雑音の発生個所も複数であるような場合であると、計算量は膨大となると予想されるため、ロボットが音声を認識する場合は、モータによる動作を中止させ、静寂な状態を得た上で音声を認識するなどの工夫をする必要があるという問題点を有する。
【０００９】
また、特許文献２記載の従来の雑音低減装置では、装置内のマイクロホンで装置内の定常ノイズ源が発生するノイズを集音して雑音信号を得ているが、装置外の音声も集音してしまい、定常ノイズ源が発生するノイズだけを充分に抑圧することはできない。
【００１０】
一方、雑音を集音することを目的としたマイクを設けてフィルタを通し、主たる集音マイクから得た信号に対して演算を行うことによって、雑音を低減する方法は容易に考えられるが、雑音を集音するマイクに主たる音声が漏れ込んでいた場合、せっかく集音した音声の利得を減少させてしまうという問題点を有する。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、装置内で発生して装置外部へ出力される非周期的な雑音が混入した装置外部で集音した音声信号から、上記の雑音を簡単な構成により低減し得る雑音低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、電子機器の外部に設けた第１のマイクロホンにより集音される目的の音声に、当該電子機器の内部で発生した雑音が当該電子機器の外部へ漏れて混入する電子機器における雑音低減装置であって、第１のマイクロホンにより集音した音声を電気−音響変換して得られた第１の音声信号に対して、所望の周波数特性を得るための第１のフィルタ特性を付与する演算処理を行う第１の演算手段と、電子機器の内部に設けられた、近距離音源に対しては平坦な周波数特性を有し、かつ、音源との距離が長くなると利得が小さくなる周波数特性を有する第２のマイクロホンと、第２のマイクロホンにより集音した音声を電気−音響変換して得られた第２の音声信号に対して、所望の周波数特性を付与するための第２のフィルタ特性を付与する演算処理を行う第２の演算手段と、第１の演算手段から出力された演算処理後の第１の音声信号から第２の演算手段から出力された演算処理後の第２の音声信号を差し引く減算処理を行うことにより、電子機器内部で発生した雑音成分が低減された、演算処理後の第１の音声信号を出力する第３の演算手段とを有する構成としたものである。
【００１３】
この発明では、電子機器の内部に第２のマイクロホンを設けることにより、第１のマイクロホンにより集音される目的の音声に混入する電子機器内部で発生した雑音を、第２のマイクロホンにより主として集音し、電子機器の外部で第１のマイクロホンにより集音される目的の音声は殆ど集音しないようにできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子機器の内部に第２のマイクロホンを設けることにより、第１のマイクロホンにより集音される目的の音声に混入する電子機器内部で発生した雑音を、第２のマイクロホンにより主として集音し、電子機器の外部で第１のマイクロホンにより集音される目的の音声は殆ど集音しないようにしたため、第１のマイクロホンにより得られた第１の音声信号から、第２のマイクロホンにより得られた第２の音声信号を減算する処理を行うことにより、目的の音声に関する第１の音声信号の信号レベルを殆ど減衰させることなく、その音声信号に混入している電子機器内部で発生した雑音成分だけを大幅に低減することができ、また、上記の雑音成分が非周期的雑音であっても、非周期的雑音を計算するための複雑な計算処理を行うことなく、簡単な構成で雑音低減を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる雑音低減装置の一実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態は音声認識装置に適用した例で、音声認識装置１０と集音マイク２０とよりなる。音声認識装置１０は、集音マイク２０から出力される第１の音声信号に対して所定のフィルタ特性を付与する第１の演算手段１１と、音声認識装置１０内で発生する非周期的な雑音を集音する接話型マイク１２と、接話型マイク１２から出力される第２の音声信号に対して所定のフィルタ特性を付与する第２の演算手段１３と、第１及び第２の演算手段１２及び１３の各出力信号を減算する演算回路１４と、演算回路１４から出力される音声信号に対して公知の音声認識処理を行う音声認識手段１５とから構成される。
【００１６】
集音マイク２０は音声認識装置１０の外部の音声を集音するための、広く知られている一般的なマイクロホンである。これに対し、接話型マイク１２は、近年、携帯電話の普及・進展に伴って開発された、話者の音声を忠実に集音することを目的としたマイクロホンで、携帯電話のマイクから発音体までの距離が短い場合に大きな利得により集音し、マイクから遠く離れた発音体に対しては小さい利得により集音することを特徴とする。これによって、少々の雑踏であっても、携帯電話の話者の音声のみを相手に伝えることが可能となるのである。本実施の形態は、この接話型マイク１２を音声認識装置１０内に設けて装置内の非周期的な雑音を集音する。
【００１７】
図２は接話型マイク１２の一例の回路図を示す。同図に示すように、接話型マイク１２は、音響−電気変換素子２１がＩＣ２２に接続されており、その出力が抵抗Ｒと直流電源ＶとコンデンサＣからなる回路部に接続された公知の小型エレクトレットコンデンサマイクロホンの構成である。すなわち、音響−電気変換素子２１は、対向配置された振動板と背極板とでコンデンサを構成し、振動板が音波を受けて振動することにより上記コンデンサの静電容量の変化を電圧変化として取り出すことにより、音響−電気変換を行う。また、音響−電気変換素子２１により電圧変化として得られた音声信号は、上記の回路部により所定の周波数特性を付与されて出力される。
【００１８】
図３は接話型マイク１２の一例の周波数特性を示す。同図に示すように、接話型マイク１２は、音源までの距離Ｌが１ｃｍのときは、点線Iで示すように、ほぼ全帯域に亘って平坦な周波数特性が得られるが、音源までの距離Ｌが５０ｃｍのときには、実線IIで示すように、上記の点線Iで示した周波数特性に比し、３ｋＨｚ以下の周波数領域にて低周波数ほど利得が減衰する周波数特性を示す。
【００１９】
すなわち、接話型マイク１２は、１ｃｍ程度の近距離音源に対しては平坦な周波数特性が得られるのに対し、音源との距離Ｌが長くなると利得は小さくなる周波数特性を有するため、距離Ｌが長い周囲雑音の中で距離Ｌが短い目的の話者の音声を、周囲雑音の影響をできるだけ排して集音する特性を有する。
【００２０】
そこで、本実施の形態では、この特性を生かして、音声認識装置１０自体の雑音を集音する目的で接話型マイク１２を装置内に設けると共に、装置外部の音声の認識用に別の集音マイク２０を設け、２つ（あるいはそれ以上）のマイクから得られた信号を演算して、音声信号を抽出する構成としたものである。
【００２１】
次に、本実施の形態の動作について説明する。音声認識装置１０の外部に設けられた集音マイク２０により音声認識すべき目的の音声が集音されて音響−電気変換される。ただし、上記の集音マイク２０により集音される音声は、目的の音声だけでなく、音声認識装置１０の内部から外部へ放音される音や周囲雑音が雑音として混入している。なお、一般には、集音マイク２０により集音される周囲雑音は、音声認識装置１０の内部から外部へ放音される音にくらべて充分に音圧レベルが低い。
【００２２】
集音マイク２０により音響−電気変換されて得られた音声認識すべき目的の音声を主とする第１の音声信号は、演算手段１１に供給され、ここで演算により所定のフィルタ特性が付与される。すなわち、上記の第１の音声信号は後段でのＡ／Ｄ変換時のサンプル雑音を避けるために、サンプリング周波数より充分に低い周波数のみを通すようなローパスフィルタ特性が演算手段１１により付与される。
【００２３】
ただし、集音マイク２０の周波数特性が低域強調型であると、周波数特性を平坦にする目的で、演算手段１１はハイパスフィルタ特性を付与することもある。このように、演算手段１１は第１の音声信号に対して理想的な周波数特性とするためのフィルタ特性を付与する。
【００２４】
一方、音声認識装置１０の内部に設けられた接話型マイク１２により音声認識装置１０内部の雑音が集音されて音響−電気変換される。ここで、上記の接話型マイク１２は、前述したように、近距離音源に対しては平坦な周波数特性を持ち、距離が長い音源に対しては低域減衰特性を有するため、音声認識装置１０の内部の近距離音源である非周期的な装置内雑音だけを、遠距離音源である装置外の雑音や集音マイク２０で集音される音声などに殆ど影響されることなく、効果的に集音することができる。
【００２５】
接話型マイク１２により音響−電気変換して得られた第２の音声信号は、演算手段１３に供給され、ここで演算により所定のフィルタ特性が付与される。演算手段１３は、演算手段１１と同様に、接話型マイク１２から出力される上記の第２の音声信号に対して理想的な周波数特性とするためのフィルタ特性を付与する。
【００２６】
従って、接話型マイク１２が集音マイク２０と同一の周波数特性であれば、演算手段１３は演算手段１１と同様のフィルタ特性を付与する。しかし、一般的には、接話型マイク１２と集音マイク２０とは異なる周波数特性を有するので、演算手段１３は演算手段１１とは異なるフィルタ特性を上記の第２の音声信号に対して付与する。
【００２７】
演算手段１１により所定の第１のフィルタ特性が付与された第１の音声信号と、演算手段１３により所定の第２のフィルタ特性が付与された第２の音声信号とは演算回路１４に供給され、ここで演算手段１１から出力された第１の音声信号から、演算手段１３から出力された第２の音声信号を差し引く演算動作を行われる。
【００２８】
これにより、演算回路１４からは集音マイク２０により集音された目的の音声中に含まれる雑音（主として音声認識装置１０の内部雑音）が大幅に低減されて目的の音声認識すべき音声信号が取り出され、音声認識装置１５に供給されて、公知の方法にて音声認識される。従って、音声認識装置１５は特に音声認識装置１０内部で発生する雑音の影響を受けることなく、集音マイク２０により集音された目的の音声認識すべき音声を正確に音声認識することができる。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、雑音を集音する接話型マイク１２には集音マイク２０で集音する主たる音声が漏れ込むことは殆どないため、せっかく集音した目的の音声の利得を減少させてしまうことはなく、また、音声認識装置１０内で発生して装置外部へ出力される非周期的な雑音を、集音した目的の音声信号から低減するための膨大な計算量を必要とする演算は不要であり、上記の雑音を簡単な構成により低減することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、上記の実施の形態では音声認識装置に適用するものとして説明したが、本発明は装置内の雑音が目的の音声に混入する装置全般に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の雑音低減装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】図１中の接話型マイクの一例の回路図である。
【図３】図１中の接話型マイクの一例の周波数特性図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  音声認識装置
１１、１３  演算手段
１２  接話型マイク
１４  演算回路
１５  音声認識装置
２０  集音マイク
【図１】
2006317812.tif 000003
【図２】
2006317812.tif 000004
【図３】
2006317812.tif 000005