(57)【要約】  ユーザの音声を検出するための装置は、各々がそれぞれの信号特性を有する音信号を発生するよう動作可能な第１のマイクロフォン７０及び少なくとも１つの第２のマイクロフォン７２を備える。第１のマイクロフォン７０は、第２のマイクロフォン７２よりもユーザの音声音の一層大きい割合を取得するよう動作可能である。処理回路３０は、ユーザが喋っているかどうかを決定するためにそれらの信号特性における変動を決定するよう第１のマイクロフォン７０及び第２のマイクロフォン７２によって発生される音信号の信号特性を処理する。
2007507009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの音声を検出するための装置であって、
各々がそれぞれの信号特性を有する音信号を発生するよう動作可能な第１のマイクロフォン及び少なくとも１つの第２のマイクロフォンであって、第１のマイクロフォンは、第２のマイクロフォンよりもユーザの音声音の一層大きい割合を取得するよう動作可能であるものと、
ユーザが喋っているかどうかを決定するためにそれらの信号特性における変動を決定するよう第１のマイクロフォン及び第２のマイクロフォンによって発生された音信号の信号特性を処理するよう動作可能である処理回路と、
を備えた装置。
【請求項２】
第１のマイクロフォンの音信号を処理するよう動作可能な処理回路をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１のマイクロフォンによって検出された音声音を選択的に認識するために第１のマイクロフォンと動作可能に結合された音声認識回路をさらに備えた請求項１に記載の装置。
【請求項４】
第１のマイクロフォンは、ユーザの音声音の一層大きい割合を取得するよう第２のマイクロフォンに対して位置付けられている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ユーザによって着用されるべき、第１及び第２のマイクロフォンを収容するヘッドセットをさらに備えた請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第１のマイクロフォンは、ヘッドセットが着用されているとき、第２のマイクロフォンよりもユーザの口に一層近いようにヘッドセット内に位置付けられている請求項５に記載の装置。
【請求項７】
処理される信号特性は、音信号レベルである請求項１に記載の装置。
【請求項８】
信号特性は、エネルギ・レベル特性、周波数特性、振幅特性及び位相特性の少なくとも１つを含む請求項１に記載の装置。
【請求項９】
ユーザが喋っていないときに、第１及び第２の音信号の信号特性間の変動を最初に決定し、次に、該変動をベースラインとして用いるよう動作可能な処理回路をさらに備えた請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
処理回路は、ユーザが喋っているかどうかを決定するために、信号特性の変動が所定量だけベースラインの変動を超えたか否かを決定するよう動作可能である請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
第２のマイクロフォンは、全方向性のマイクロフォンである請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
メル・スケール・フィルタをさらに備え、処理回路は、信号特性における変動を決定するために、メル・スケール・フィルタの出力を用いるよう動作可能な請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
第１及び第２のマイクロフォンからの音信号のエネルギ・レベルを測定するための回路をさらに備え、処理回路は、音信号レベルの変動を決定するために、測定されたエネルギ・レベルを用いるよう動作可能である請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
ユーザの音声を検出するための端末システムであって、
それぞれの信号特性を有する音信号を発生するよう動作可能な第１及び第２のマイクロフォンを含むヘッドセットであって、第１のマイクロフォンは、第２のマイクロフォンよりもヘッドセットを着用しているユーザの音声音の一層大きい割合を取得するよう動作可能であるものと、
ユーザが喋っているかどうかを決定するためにそれらの信号特性における変動を決定するよう、第１のマイクロフォン信号の信号特性及び第２のマイクロフォンの信号特性を処理するよう動作可能な処理回路を含む端末と、
を備えた端末システム。
【請求項１５】
第１のマイクロフォンの音信号を処理するよう動作可能な処理回路をさらに含む請求項１４に記載の端末システム。
【請求項１６】
端末は、第１のマイクロフォンによって検出された音声音を選択的に認識するために第１のマイクロフォンと動作可能に結合された音声認識回路をさらに備えた請求項１４に記載の端末システム。
【請求項１７】
第１のマイクロフォンは、ヘッドセットが着用されたときに第２のマイクロフォンよりもユーザの口に近接するようヘッドセット内に位置付けられる請求項１４に記載の端末システム。
【請求項１８】
処理される信号特性は、音信号レベルである請求項１４に記載の端末システム。
【請求項１９】
信号特性は、エネルギ・レベル特性、周波数特性、振幅特性及び位相特性の少なくとも１つを含む請求項１４に記載の端末システム。
【請求項２０】
ユーザが喋っていないときに、第１及び第２の音信号の信号特性間の変動を最初に決定し、次に、該変動を、第１及び第２のマイクロフォンの双方のための信号特性における他の変動の引き続く処理のためのベールラインとして用いるよう動作可能な処理回路をさらに備えた請求項１４に記載の端末システム。
【請求項２１】
処理回路は、ユーザが喋っているかどうかを決定するために、信号特性の変動が所定量だけベースラインの変動を超えたか否かを決定するよう動作可能である請求項１４に記載の端末システム。
【請求項２２】
音声認識能力を有する端末と共に使用するためのヘッドセットであって、
各々がそれぞれの信号特性を有する音信号を発生するよう動作可能な第１及び第２のマイクロフォンであって、第１のマイクロフォンは、第２のマイクロフォンよりもユーザの音声音の一層大きい割合を取得するよう動作可能であるものと、
ユーザが喋っているかどうかを決定するためにそれらの音信号特性における変動を決定するよう、第１及び第２のマイクロフォンによって発生される音信号の信号特性を処理するよう動作可能な処理回路と、
を備えたヘッドセット。
【請求項２３】
ユーザが喋っているということが決定されてしまったときに、第１のマイクロフォンの音信号を端末に通すよう動作可能な処理回路をさらに備えた請求項２２に記載のヘッドセット。
【請求項２４】
第１のマイクロフォンは、ユーザの音声音の一層大きい割合を取得するよう第２のマイクロフォンに対して位置付けられている請求項２２に記載のヘッドセット。
【請求項２５】
処理される信号特性は、音信号レベルである請求項２２に記載のヘッドセット。
【請求項２６】
信号特性は、エネルギ・レベル特性、周波数特性、振幅特性及び位相特性の少なくとも１つを含む請求項２２に記載のヘッドセット。
【請求項２７】
ユーザが喋っていないときに、第１及び第２の音信号の信号特性間の変動を最初に決定し、次に、該変動を、第１及び第２のマイクロフォンの双方のための信号特性における他の変動の引き続く比較のためのベールラインとして用いるよう動作可能な処理回路をさらに備えた請求項２２に記載のヘッドセット。
【請求項２８】
処理回路は、ユーザが喋っているかどうかを決定するために、信号特性の変動が所定量だけベースラインの変動を超えたか否かを決定するよう動作可能である請求項２７に記載のヘッドセット。
【請求項２９】
メル・スケール・フィルタをさらに備え、処理回路は、信号特性における変動を決定するために、メル・スケール・フィルタの出力を用いるよう動作可能な請求項２２に記載のヘッドセット。
【請求項３０】
第１及び第２のマイクロフォンからの音信号のエネルギ・レベルを測定するための回路をさらに備え、処理回路は、音信号レベルの変動を決定するために、測定されたエネルギ・レベルを用いるよう動作可能である請求項２２に記載のヘッドセット。
【請求項３１】
ユーザの音声を検出するための音声駆動システムにおける装置であって、
信号特性を有する複数の信号を生じる、ユーザの体上で離された複数のマイクロフォンであって、前記複数の信号の少なくとも第１の信号は、主に環境音によって特徴付けられる前記複数の信号の第２の信号よりもユーザの音声の一層大きい割合を含んでいるものと、
ユーザの音声の存在または非存在を明らかにする出力信号を生じるようそれらの信号特性における変動を決定するために前記複数の信号を処理するよう構成された処理回路と、
を備えた装置。
【請求項３２】
前記処理回路は、信号特性のベースラインを発生し、そこから前記出力信号が生じる請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記ベースラインは、メモリに記憶される請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記ベースラインは、前記第１及び第２の信号間の所定の時間ベースに渡って、信号レベルにおける差を表す請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記出力信号は、前記第１の信号に前記ベースラインを加算することにより生じる請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
ユーザの口の近くに位置付けられ、主にユーザの音声を特徴付ける第１の信号を生じるよう構成された第１のマイクロフォンと、ユーザの口から離れて位置付けられ、主にユーザの音声以外の音を特徴付ける第２の信号を生じるよう構成された第２のマイクロフォンとを備える請求項３１に記載の装置。
【請求項３７】
前記信号特性は、信号レベルを備える請求項３１に記載の装置。
【請求項３８】
前記処理回路は、前記複数の信号の信号レベルを比較する請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
ユーザの音声が存在する場合にのみ前記出力信号を処理するよう構成された音声処理回路を含む請求項３１に記載の装置。
【請求項４０】
前記音声処理回路は、中央コンピュータに配置される請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記音声処理回路は、体に着用された端末内に配置される請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
前記音声処理回路は、ヘッドセット内に配置される請求項３９に記載の装置。
【請求項４３】
前記第１のマイクロフォンは指向性であり、前記第２のマイクロフォンは全方向性である請求項３６に記載の装置。
【請求項４４】
音声駆動環境におけるユーザの音声を検出するための方法であって、
第１及び第２のマイクロフォンのための音信号を発生するよう第１及び第２のマイクロフォンで音を検出する段階と、
第２のマイクロフォンよりもユーザの音声音の一層大きい割合を検出するよう第１のマイクロフォンを配置する段階と、
第１のマイクロフォン及び第２のマイクロフォンによって発生された音信号の信号特性を処理し、それらの音信号レベルにおける変動に基づいて、ユーザが喋っているか否かを決定する段階と、
を含む方法。
【請求項４５】
このような決定に基づいて、第１のマイクロフォンの音信号をさらに処理する段階をさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
第１のマイクロフォンによって検出された音声音を認識するために音声認識を用いる段階をさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
ユーザによって着用されるべきヘッドセット内にマイクロフォンを位置付ける段階をさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
信号特性は、エネルギ・レベル特性、周波数特性、振幅特性及び位相特性の少なくとも１つを含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】
ユーザが喋っていないときに、第１及び第２のマイクロフォンの音信号の双方のための信号特性における変動を決定し、該変動をベースラインとして用いる段階をさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項５０】
第１及び第２のマイクロフォンの双方のための信号特性における変動を、ユーザが喋っているかどうかを決定するためのベースラインの変動と引き続き比較する段階をさらに含む請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
ユーザが喋っているかどうかを決定するために、信号特性の変動がベースラインの変動を所定の量だけ超えたか否かを決定する段階をさらに含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
ユーザの音声を検出するための音声駆動システムにおいて有用な方法であって、
ユーザの体上の離間した場所から信号特性を有する複数の音信号を生じる段階であって、前記複数の信号の少なくとも第１の信号は、ユーザの音声以外の環境音によって主に特徴付けられる前記複数の信号のうちの第２の信号よりもユーザの音声の一層大きい割合を含むものである前記段階と、
ユーザの音声の存在または非存在を明らかにする出力信号を生じるようそれらの信号特性における変動を決定するために前記複数の信号を処理する段階と、
を含む方法。
【請求項５３】
前記処理する段階は、信号特性のベースラインを発生し、そこから前記出力信号を生じる請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記ベースラインは、メモリに記憶される請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記ベースラインは、前記第１及び第２の信号間の所定の時間ベースに渡って信号レベルにおける差を表す請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記出力信号は、前記第１の信号に前記ベースラインを加算することによって生じる請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
主にユーザの音声を特徴付ける前記第１の信号を生じるようユーザの口の近くに第１のマイクロフォンを位置付け、ユーザの音声以外の音を主に特徴付ける前記第２の信号を生じるようユーザの口から離して第２のマイクロフォンを位置付ける段階を含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５８】
前記信号特性は、信号レベルを含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５９】
前記処理回路は、前記複数の信号の信号レベルを比較する請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
ユーザの音声が存在する場合にのみ前記出力信号に音声処理を行う段階を含む請求項５２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００３年９月２５日に出願されたＢｙｆｏｒｄ等による“音声認識環境で用いるための無線ヘッドセット”という名称の出願に関し、該出願内容は、その全体において参照によりここに組み込まれる。
発明の分野
本発明は、概して、コンピュータ端末及び周辺機器に関し、一層詳細には、音声駆動システムで用いられる携帯可能なコンピュータ端末及びヘッドセット（もしくは、ヘッドホン）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
着用可能、移動可能及び／または携帯可能なコンピュータ端末は、広範な種類の仕事もしくはタスクのために用いられる。このような端末は、それらを用いる作業者に所望の計算及びデータ処理機能を提供しつつ、それら作業者が移動性を維持するのを許容する。さらに、このような端末は、しばしば、一層大きい、より中央化されたコンピュータ・システムへの通信リンクを提供する。着用可能／移動可能／携帯可能の端末のための特定の使用の一例は、在庫管理である。全体的に一体化された管理システムは、追跡及び管理のための中央コンピュータ・システム、複数の移動可能端末、及び該端末を用いかつコンピュータ・システムとのインターフェースを用いる人々（“ユーザ”）との組み合わせに関連し得る。
【０００３】
中央コンピュータ・システムと作業者との間にインターフェースを提供するために、このような着用可能な端末及びそれらが接続されるシステムは、しばしば音声駆動され、すなわち、人間の音声を用いて作動される。音声駆動システムで通信するために、例えば、作業者は、彼の着用可能な端末に結合されるヘッドセットを着用する。ヘッドセットを通して、作業者は、音声命令を受信し、質問をし、彼等の仕事の進行を報告し、そして例えば、在庫不足（棚卸不足）のような作業状態を報告することができる。このような端末を用いて、器材を危なっかしく持ったりペーパワークを回りに持ち運んだりすること無く、作業者は、実質的に手が空いた状態で仕事を行う。
【０００４】
理解されるように、このようなシステムは、しばしば、騒がしい環境で用いられ、そのような環境においては、作業者は、端末及び中央コンピュータ・システムとの音声通信に影響を与え得るしばしば外部からの種々の音にさらされる。例えば、倉庫の環境においては、箱の落下、リフト・トラックの運転からのノイズ、及び拡声装置（Ｐ．Ａ．）のノイズのような外部からの音がすべて存在し得る。このような外部からの音は、音声付勢される端末における音声認識器の機能が、ヘッドセットを着用するユーザからの実際の音声として解釈し得るという望ましくないノイズを創成する。Ｐ．Ａ．システム・ノイズは、種々の利用で特に扱うのが困難である。第１に、Ｐ．Ａ．システム（拡声装置）は、作業環境において、他の外部からの音以上に聞こえるよう代表的には非常に大きい。従って、ヘッドセットのマイクロフォンは、このような音を非常にピックアップし易い。第２に、ノイズ自体は、理解できないノイズではなく、むしろ、人間の音声であり、該人間の音声を扱って処理するために端末及びその音声認識ハードウェアが装備されている。従って、このような外部からの音は、携帯可能な端末を用いた音声駆動システムの円滑な動作に問題を提起する。
【０００５】
このような外部からのノイズを扱うための幾つかの方法があった。しかしながら、このような従来の方法及びノイズ相殺プログラムは、種々の欠点を有している。例えば、ノイズ相殺マイクロフォンが、外部からの音の効果を相殺するために用いられてきた。しかしながら、種々の環境において、このようなノイズ相殺マイクロフォン及びプログラムは、特に効果的であるよう充分な信号対雑音比を提供しない。
【０００６】
提案されて用いられてきたもう１つの解決法は、或るノイズを除去するよう端末のハードウェア及びその音声認識特徴によって用いられる“ガーベージ（ｇａｒｂａｇｅ）”モデルを有することである。しかしながら、このような“ガーベージ”モデルは、収集することが困難であり、また、履行したり用いたりすることが困難である。さらに、“ガーベージ”モデルは、代表的には、小さい集合の良く定義されたノイズに対してのみ有用である。明らかに、このような“ガーベージ”ノイズは、システムが音声指令及び応答によって駆動されるので、人間の音声を含むことができない。従って、“ガーベージ”モデルは、一般に、拡声装置によって発生されるもののような外部の音声ノイズに対しては価値が無い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、このようなシステムの円滑な動作を確実にするために、音声駆動システムを用いた環境で外部からの音を取り扱うための特別の必要性がある。さらに、端末及びヘッドセットの適切な動作を確実にする単純かつ価格効果の良い態様での外部からのノイズを扱うためのさらなる必要性がある。特に、拡声装置によって発生されたもののような外部からの人間の音声ノイズを取り扱うシステムに対する必要性がある。本発明は、当該技術分野におけるこのような必要性に対する解決策を提供し、また、従来技術の解決策の欠点を取り扱うものである。
【０００８】
本明細書に組み込まれて、その部分を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示すものであり、上述された本発明の一般的説明並びに以下に与えられる詳細な説明と共に、本発明を説明するために用いられるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、携帯可能及び／または着用可能の端末もしくはコンピュータ１０とヘッドセット（もしくは、ヘッドホン）１６とを含む、本発明の一実施形態を組み込んだ装置が、使用している状態で示されている。携帯可能端末は、示されているように、例えばベルト１４上に、作業者１１または他のユーザによって着用され得る着用可能装置であって良い。このことは、端末を手を使わずに使用することを許容する。もちろん、端末は、また、手で運ばれても良く、そうでない場合には、例えばリフト・トラック上に搬送されても良い。用語“端末”の使用は、ここでは制限的なものでは無く、特定の仕事を行うよう用いられかつヘッドセット１６のような１つまたは複数の周辺装置と共に用いられる任意のコンピュータ、デバイス、機械またはシステムを含み得る。
【００１０】
携帯可能端末１０は、音声駆動システム内で動作し、種々の作業者１１が、作業者によって行われる活動及び仕事に関する情報を送受信するための一層大きいシステムの部分である１つまたは複数の中央コンピュータ（図２参照）と通信するのを許容する。１つの中央コンピュータ２０または複数のコンピュータは、在庫及び倉庫管理のような特定の仕事を扱うための１つまたは複数のシステム・ソフトウェア・パッケージを実行させ得る。
【００１１】
端末１０は、例えば無線リンク２２でもって、中央コンピュータ２０もしくは複数のコンピュータと通信する。システムと通信するために、ヘッドセット１６のような１つまたは複数の周辺装置もしくは周辺機器が、端末１０に結合される。ヘッドセット１６は、それぞれのコード１８によってもしくは無線リンク１９によって端末に結合され得る。ヘッドセット１６は、経路の外のコードでユーザ／作業者の頭に着用され、倉庫または他の施設を通して手を使わない操作及び動きを許容する。
【００１２】
図３は、本発明を用いるためのヘッドセット及び端末の一例示的な実施形態のブロック図である。ヘッドセット及び端末の相互作用の簡単な説明が、本発明の音声駆動環境を理解するのに助けとなる。特に、中央コンピュータと通信するための端末１０は、処理回路３０を含み得、該処理回路３０は、端末の動作を制御するためのプロセッサ４０及び他の付随の処理回路を含み得る。当業者に理解されるように、このようなプロセッサは、概して、ソフトウェアで履行される一連の命令であるオペレーティング・システムに従って動作する。処理回路３０は、また、本発明による１つまたは複数のアプリケーション・プログラムをも履行し得る。本発明一実施形態において、インテルＳＡ−１１１０のようなプロセッサが、主プロセッサとして用いられ得、適切なライン４４によって適切なコンパニオン（ｃｏｍｐａｎｉｏｎ）回路もしくはコンパニオン・チップ４２に結合される。１つの適切なコンパニオン回路は、これもインテルから入手可能なＳＡ−１１１１であって良い。処理回路３０は、フラッシュ・メモリ４６及びランダム・アクセス・メモリ（ＳＤＲＡＭ）４８のような適切なメモリに結合される。プロセッサ及びコンパニオン・チップ４０、４２は、ビット並列アドレス・バス５０及びバス５２のような適切なバスを介してメモリ４６、４８に結合され得る。
【００１３】
以下にさらに述べるように、処理回路３０は、また、オーディオ・フィルタのようなオーディオ処理回路と、音声認識と関連した相関回路とを組み込み得る（図４参照）。本発明を履行するための１つの適切な端末は、ペンシルバニア州、ピッツバーグのＶｏｃｏｌｌｅｃｔから入手可能なＴａｌｋｍａｎ（Ｒ）製品である。
【００１４】
携帯可能端末１０と中央コンピュータ２０との間の無線通信を提供するために、端末１０は、また、ＩＥＥＥ８０２．１１無線規格のような無線イーサネット（登録商標）接続を提供するようＰＣカード・スロット５４をも用い得る。種々の販売会社からのＲＦ通信カード５６は、無線ＲＦ接続のために必要とされるハードウェアに依存して、端末１０とコンピュータ２０との間の通信を提供するようＰＣＭＣＩＡスロット５４と結合され得る。ＲＦカードは、端末がコンピュータ２０との通信を送信（ＴＸ）し受信（ＲＸ）するのを許容する。
【００１５】
本発明の一態様によれば、端末は、通信のための音声認識技術を用いた音声駆動システムにおいて用いられる。ヘッドセット１６は、倉庫管理システムにおけるような、作業者１１と中央コンピュータとの間の手の自由な音声通信を提供する。このため、ディジタル情報がオーディオ・フォマットに変換され、かつオーディオ情報がディジタル・フォーマットに変換されて、システムと作業者との間の音声通信を提供する。例えば、代表的なシステムにおいて、端末１０は、中央コンピュータ９０からのディジタル命令を受信し、それらの命令を作業者１１によって聞き取られるオーディオに変換する。作業者１１は、次に、喋られている言語で応答し、そして該オーディオの応答は、システムの中央コンピュータに転送し戻されるよう、使用可能なディジタル・フォーマットに変換される。
【００１６】
ディジタル及びアナログ・オーディオ間の変換のために、オーディオ・コーダ／デコーダ・チップまたはＣＯＤＥＣ６０が用いられ、適切なシリアル・インターフェースを介して、プロセッサ４０、４２の一方または双方のような処理回路構成要素に結合される。１つの適切なオーディオ回路は、例えば、フィリップスから入手可能なＵＤＡ１３４１オーディオＣＯＤＥＣであって良い。
【００１７】
本発明の原理に従って、図４は、本発明を履行する端末の１つの可能な実施形態をブロック図形態で示す。理解され得るように、該ブロック図は、異なった機能ブロックまたは構成要素間の操作可能な相互接続を示す種々のラインを示す。しかしながら、示された種々の構成要素及び機能ブロックは、実際のプロセッサ回路４０またはコンパニオン回路４２におけるような処理回路３０において履行され得る。従って、該図面は、例示的な機能回路ブロックを示すものであり、必ずしも個々のチップの構成要素を示すものでは無い。上述したように、入手可能なＴａｌｋｍａｎ（Ｒ）製品は、ここに説明する本発明を組み込むよう変更され得る。
【００１８】
図４を参照すると、ヘッドセット１６は、本発明において用いるよう示されている。ヘッドセット１６は、第１のマイクロフォン７０及び第２のマイクロフォン７２を組み込んでいる。代替的な実施形態は、マイクロフォン７２と共に追加のマイクロフォンを使用し得る。例えば、余分なマイクロフォンが、ヘッドセットの各々のイヤーカップ（ｅａｒｃｕｐ）内に配置され得る。本発明の一実施形態を説明する目的で、単に１つの追加のマイクロフォンを説明する。マイクロフォンの各々は、音声または他の音のような音を検出して、それぞれの信号レベルを有する音信号を発生するよう動作可能である。本発明の一実施形態において、マイクロフォンの双方は、ほぼ等しい動作特性を有し得る。代替的には、マイクロフォンは、動作的に異なっていても良い。例えば、第１のマイクロフォン７０は、音声命令及び応答を処理するためにヘッドセットのユーザの音声を検出するために用いられるよう概して方向付けられる。従って、マイクロフォン７０は、音声履行を扱うために幾分精巧なものであることが望ましい。第２のマイクロフォン７２は、音声駆動システムにおいて外部からの音の効果の減少を履行するためにここでは用いられる。マイクロフォン７２は、単に外部からの音を聞くよう、そしてこれらの音を意味ある指令または応答に正確に処理しないように働く。このようなものとして、マイクロフォン７２は、また、類似の精巧な音声マイクロフォンであり得るか、または代替的には、作業環境からの外部の音を処理するための全方向性のマイクロフォンであり得る。
【００１９】
本発明の一態様によれば、マイクロフォン７０は、ヘッドセット１６がユーザによって着用される場合に、第１のマイクロフォン７０が第２のマイクロフォン７２よりもユーザの口に接近して位置付けられるように位置付けられる。この方法で、第１のマイクロフォンは、ユーザの音声音の一層大きい割合を取得する。換言すれば、ユーザからの音声は、大部分は、マイクロフォン７０によって取得される。図１を参照すると、マイクロフォン７０は、ユーザの口の前においてブーム（ｂｏｏｍ）から吊り下げられて示されている。このようなものとして、第１のマイクロフォン７０は、ユーザの音声及び音声音信号を一層検出し易い。概して、音声駆動システムにおいて、ヘッドセットは、少なくとも第１のマイクロフォン７０を有するようセットアップされる。本発明を組み込むよう現存の製品を改造（レトロフィット）する際に、ヘッドセットは、ＣＯＤＥＣ６０の他のチャンネル上で余分な信号が端末１０に搬送されるように、１つまたは複数の追加のマイクロフォン７２を含むよう変更され得る。本発明において用いられる、第２のマイクロフォン７２は、外部からの音を検出して、ユーザの音声はそれほど多く検出しないようにするためにあるけれども、それは、幾らかのユーザの音声を検出し得る。従って、マイクロフォン７２は、ヘッドセットのイヤーピース（耳当てもしくは耳覆い）１７にけるようにユーザの口から離れて置かれるのが望ましい。一実施形態において、第１のマイクロフォン７０は、ステレオ・チャンネルの一方の半分に結合されて、他のＣＯＤＥＣによって処理され、そしてマイクロフォン７２は、他方のステレオ・チャンネルによって取り扱われ得る。このようなものとして、本発明は、システム上にハードウェアまたは処理の負担を相当に増加することなく、現存のシステムにおいて履行され得る。このような変更の価格は、比較的小さいであろうし、本発明を用いたシステムの信頼性は、本発明を組み込むように変更されないものと同様である。
【００２０】
第１及び第２のマイクロフォン７０、７２からの出力は、図４に示された有線リンクまたはコード１８もしくは無線リンク１９を介して端末１０に結合される。マイクロフォン７０、７２からのオーディオ信号は、ＣＯＤＥＣ６０のような適切なディジタル化回路６１に向けられる。ＣＯＤＥＣは、アナログのオーディオ信号を、本発明の態様に従って処理されるディジタルのオーディオ信号にディジタル化する。概して、このようなディジタル化は、音声認識の目的で、音声駆動システムにおいて行われる。ディジタル化されたオーディオ音信号は、次に、本発明の原理に従ったさらなる処理のために処理回路３０に向けられる。
【００２１】
概して、このような処理回路３０は、メル・スケール・フィルタリング回路７４または他のフィルタリング回路のようなオーディオ・フィルタリング回路を組み込んでいる。メル・スケール・フィルタリング回路は、音声認識の技術において知られており、信号の、電力スペクトル密度のような、エネルギの指示を提供する。第１及び第２のマイクロフォン７０、７２によって発生される２つの音信号レベル間の測定された差及び／または変動を用いて、本発明は、ユーザが喋っているときを決定し、そして概して、第１のマイクロフォン７０がユーザの音声を検出しており、まさに外部からの背景ノイズを検出しているのでは無いということを測定の変動が示している場合にのみ、第１のマイクロフォンもしくはヘッドセットのマイクロフォン７０に対する音信号を、音声認識回路に通すであろう。ここで用いられているように、用語“音信号”は、アナログのオーディオ信号だけに制限されるものでは無く、むしろそれらの処理を通してマイクロフォンによって発生される信号に言及するよう用いられている。従って、“音信号”は、処理の連続に沿ったどこにおいてもマイクロフォンの出力と関連したアナログまたはディジタルの任意の信号に対して広範に言及するよう用いられている。処理回路３０は、また、ＣＯＤＥＣ６０及びメル・スケール・フィルタ７４に動作的に結合される音声検出回路７６をも含み得る。音声検出回路７６は、音声マイクロフォン７０によってピックアップされた音が実際に音声であり、ユーザからの幾つかのまさに理解できない音では無いか否かを検出するアルゴリズムを用いる。音声検出回路は、本発明をさらに履行するために、測定アルゴリズム８０に出力を提供し得る。
【００２２】
再度、図４を参照すると、本発明の処理回路３０は、測定アルゴリズムを履行し、マイクロフォン７０、７２の音信号の各々と関連したメル・スケール・フィルタ７４からの２つの信号レベルのようなマイクロフォン信号の１つまたは複数の共通特性を測定して処理するために、このようなアルゴリズムを履行するためのソフトウェア及び適切な回路８０を有している。主に、２つの音信号レベル間の変動が測定され処理される。例えば、該変動は、メル・チャンネル（ｍｅｌ  ｃｈａｎｎｅｌ）差の値の合計またはこれらの値の幾つかのサブセットの合計として、もしくは幾つかの他のアルゴリズムによって測定され得る。概して、本発明の一実施形態は、マイクロフォン７０、７２によって生成される音信号レベル間の差を決定し、そして該差を、音声駆動システムにおける外部からの音の効果を減少するために用いる。
【００２３】
ここで説明した実施形態においては、メル・スケール・フィルタからの信号エネルギまたは電力レベルは、ユーザが喋っているときを決定するよう処理されるために用いられたけれども、他の信号特性も処理され得る。例えば、周波数特性または信号振幅及び／または位相特性も分析され得る。従って、本発明は、また、分析されるか処理される２つまたはそれ以上の信号間で共通である他の信号特性の分析をも包摂するものである。
【００２４】
本発明の一実施形態は、ユーザが喋っているときにかつユーザが喋っていないときにマイクロフォン７０、７２によって発生される音信号レベル間の変動の相対変化上で動作する。ベースラインを提供する目的で、処理回路は、ユーザが喋っていないように見えるときのそれらの期間を監視する。例えば、音声検出回路７６は、その点に関して、マイクロフォンの出力信号からエネルギ・レベルを測定して、ユーザの音声がマイクロフォン７０によって検出されていないときを決定するために用いられ得る。ユーザが喋っていないとき、概して、マイクロフォン７０、７２によってピックアップされた任意の音は、環境からの外部の音または外部のノイズである。このような外部からのノイズに対して、概して、双方のマイクロフォンは、ノイズを同じように“聞く”であろう。もちろん、用いられるマイクロフォンの型に基づいて、かつヘッドセットとユーザに対するそれらの位置づけに基づいて、信号レベルにおける何等かの変動があり得る。例えば、一方のマイクロフォンは、外部からのノイズ源に近接した方向に配向され得る。従って、本発明は、マイクロフォンが外部からの音を同じに“聞く”ということを必要とせず、種々の外部からのノイズが検出されもしくはピックアップされるとき、音信号レベルに相対変動または差の相当の変化が無いということだけを必要とする。
【００２５】
本発明の例示的実施形態は、音レベルの相対測定上で、及び各音レベルにおける変動もしくは差上で動作する。該測定は、ユーザが喋っているとき、及びユーザが喋っていないとき、外部のノイズに対して所定の時間ベースに渡って行われる。喋っていない状態は、ベースラインの測定として用いられる。ベースラインの差または変動は、急速な揺動を避けるためにフィルタリングされ得、２つのマイクロフォン７０、７２間で測定された差は較正される。ベースラインは、次に、メモリに記憶され得、必要に応じて検索され得る。較正された変動は、ベースラインとして動作し、音信号レベル差の引き続く測定は、ユーザが喋っているということを、ベースライン変動に対するその測定された差の変化が示すか否かを決定するために用いられる。本発明の一態様によれば、（ユーザの音声を検出する）ヘッドセットのマイクロフォン信号は、外部からの背景ノイズがある場合または無い場合に、ユーザ音声が検出されたときにのみ音声認識回路７８に通される。
【００２６】
例えば、ユーザが喋っているとき、第１及び第２のマイクロフォンからの音信号レベル間の差または変動は変化するであろう。好ましくは、該変化は、ベースライン変動に対して相当なものである。すなわち、該差における変化は、閾値または所定量だけベースラインの差を超え得る。上述したように、該差は、メル・スケール・フィルタ（ｍｅｌ  ｓｃａｌｅ  ｆｉｌｔｅｒｓ）７４によって発生されるメル・チャンネル差の値の合計のような幾つかの異なった方法で測定され得る。もちろん、他のアルゴリズムも用いられ得る。ユーザに音声に基づいて、ヘッドセットのマイクロフォンもしくは第１のマイクロフォン７０からの信号レベルは、追加のマイクロフォンもしくは第２のマイクロフォン７２からのものに対して相当増加するであろう、その理由は、マイクロフォン７０がユーザの音声音の一層大きい割合を取得するからである。例えば、双方のマイクロフォンがユーザによって着用されたヘッドセットで用いられる場合、ユーザの音声を検出するための第１のマイクロフォンは、第２のマイクロフォンよりもユーザの口に一層近接したヘッドセット内に位置付けられる（図１参照）。このようなものとして、第１のマイクロフォンによって発生された音信号レベルは、ユーザが喋っているときに相当増加するであろう。さらに、本発明の１つの態様によれば、第１のマイクロフォンは、ユーザの音声を取得するよう一層方向性を有しているけれども、第２のマイクロフォンは、全方向性であり得る。第１のマイクロフォンからの信号レベルの増加及び／またはマイクロフォン７０、７２の信号レベルにおける相対差は、測定アルゴリズムを履行するために用いられる回路８０によって検出される。測定アルゴリズム回路８０によって早期に決定されていたベースライン変動に対して、ユーザが喋っていないときに測定されたベースラインに対するマイクロフォン７０の信号レベルの変化に基づいて、ユーザ喋っているか否かに関する決定が行われる。例えば、それぞれのマイクロフォン信号の信号特性間の変動が、マイクロフォン７０における音声を示すように、ベースライン変動を或る量だけ超えるであろう。
【００２７】
代替的には、第１のマイクロフォンからの信号測定は合計され得、もしそうでない場合には、ユーザが喋っているときを決定するためにベースラインで処理され得る。
【００２８】
概して、音声駆動システムの動作として、ヘッドセットのマイクロフォン７０からの信号は、中央コンピュータもしくは中央のシステム２０と通信するために、音声認識処理回路７８でさらに処理されなければならない。本発明の一態様によれば、ユーザが喋っているということを測定アルゴリズム８０が決定するとき、ヘッドセットのマイクロフォンからの信号は、さらなる処理のために音声認識回路７８に通され、次に、適切なＲＸ／ＴＸ回路８２を通して、例えば、中央コンピュータに通される。もしユーザが喋っていないならば、主に外部からの音またはノイズを示すであろうかかる信号は、音声認識処理またはさらなる処理のためには通されない。この方法で、音声認識システムにおける種々の問題及び欠点が取り扱われる。例えば、拡声装置の音声ノイズを含む種々の外部からのノイズは、端末によって有用な音声として解釈されず、そのようなものとして通されない。本発明によるこのような解決法は、単純なものであり、従って、履行するのに比較的安価である。Ｔａｌｋｍａｎ（Ｒ）システムのような現在のシステムは、本発明を組み込むよう容易に改造（レトロフィット）され得る。さらに、高価なノイズ相殺技術及び困難な“ガーベージ”モデルは、履行される必要が無い。音声駆動システムによれば、回路７８からの何等かの認識された音声は、図３に示されるＲＦカード５６のような適切な送信回路８２を介して中央コンピュータに送信のために通され得る。
【００２９】
図４は、端末における音声処理回路を示しているけれども、それは、中央コンピュータに配置されても良く、従って、信号は、さらなる音声処理のために中央コンピュータに送信され得る。
【００３０】
信号特性を処理するためのかつユーザが喋っているか否かを決定するための測定アルゴリズム処理回路は、単一のブロックとして示されているけれども、該処理回路が種々の異なったシナリオで履行され得るということは、容易に理解可能であろう。
【００３１】
本発明の１つの履行によれば、上述のように、メル・チャンネル信号の値が用いられる。本発明のもう１つの実施形態においては、単純なエネルギ・レベル測定が、メル・スケール・フィルタ・バンクの値の代わりに用いられ得る。このようなものとして、適切なエネルギ測定回路が、処理回路におけるＣＯＤＥＣの出力と共に組み込まれる。このようなエネルギ・レベル測定は、マッチングされたマイクロフォンの使用を必要とするであろう。すなわち、双方のマイクロフォン７０及び７２は、検出されている信号の周波数に幾分同様に応答するであろうように、精巧な音声マイクロフォンでなければならないであろう。精巧な高価な音声マイクロフォンである第２のマイクロフォン７２は、全体のシステムの価格を高める。従って、音信号レベル間の差の変化の測定と一緒に、メル・スケール・フィルタ・バンクを用いた前述した実施形態は、マッチングされたマイクロフォンを有する必要性を除去するであろう。
【００３２】
再度、図４に戻ると、処理回路３０の部分として示された種々の構成要素のブロックは、例えば、図３で示されたプロセッサ回路４０及びコンパニオン回路４２内のプロセッサで履行され得る。代替的には、これらの構成要素は、本発明の原理に従って動作するよう最終的に互いに結合する独立型の構成要素であって良い。
【００３３】
図５は、携帯可能な端末と共に使用するためのヘッドセット１６ａが本発明を履行するために変更された本発明の代替的な実施形態を示す。特に、ヘッドセットは、ＣＯＤＥＣ６０と、オーディオ・フィルタ７４、音声検出回路７６及び測定アルゴリズム回路８０のような処理回路の幾つかとを組み込んでいる。ヘッドセットに組み込まれたこのような回路で、本発明の一態様によれば、音声マイクロフォン７０からの音信号は、ユーザが喋っているということをヘッドセットが決定したときに、例えば、コード１８または無線リンク１９を介して端末に単に通される。すなわち、ユーザが喋っているときに処理回路が適切な信号を音声認識回路７８に通すという方法と同様に、図５の実施形態においては、外部からの音が例えば拡声装置からの音声信号を含んでいたとしても、ユーザが喋っているということを本発明が決定するとき、ヘッドセットは、適切な信号を端末に主に単に通すであろう。代替的には、音声認識回路のような他の回路が、例えば、音声検出回路と共にヘッドセット内に組み込まれ得、それにより、処理された音声は、音声が検出されたとき中央コンピュータまたはどこか他に送られる。
【００３４】
本発明を種々の実施形態の説明によって示し、これらの実施形態をかなりの詳細に渡って示してきたけれども、特許請求の範囲をこのような詳細に限定するもしくはいかなる方法においても制限するということは本出願人の意図するところではない。追加の長所及び変更は、当業者には容易に見えてくるであろう。それ故、その一層広範な態様における本発明は、特定の詳細、表した装置及び方法、示されかつ説明された図示例に制限されるものではない。従って、出願人の一般的な発明概念の精神または範囲から逸脱することなく、このような詳細からは離れることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による端末及びヘッドセットを用いた作業者の斜視図である。
【図２】本発明を組み込んだシステムの概略的なブロック図である。
【図３】本発明の例示的実施形態の概略的なブロック図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態の概略的なブロック図である。
【図５】本発明の例示的な実施形態の概略的なブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０      携帯可能端末またはコンピュータ
１１      作業者
１６      ヘッドセット
１８      コード
１９      無線リンク
２０      中央コンピュータ
２２      無線リンク
３０      処理回路
４０      プロセッサ回路
４２      コンパニオン回路
４６      フラッシュ・メモリ
４８      ＳＤＲＡＭ
５４      ＰＣカード・スロット
５６      ＲＦカード
６０      オーディオＣＯＤＥＣ
６１      ディジタル化回路
７０      第１のマイクロフォン
７２      第２のマイクロフォン
７４      メル・スケール・フィルタリング回路
７６      音声検出回路
７８      音声認識回路
８０      測定アルゴリズム
８２      ＴＸ／ＲＸ
【図１】
2007507009.tif 000003
【図２】
2007507009.tif 000004
【図３】
2007507009.tif 000005
【図４】
2007507009.tif 000006
【図５】
2007507009.tif 000007
【国際調査報告】
2007507009.tif 000008
2007507009.tif 000009
2007507009.tif 000010