(57)【要約】【課題】音声入力装置において、入力された入力音声信号の信号レベルを安定化させること。【解決手段】ゲイン制御信号に応じてゲインを変化させ、入力音声信号を増幅する音声増幅回路１３と、増幅された入力音声信号の信号レベルからゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を音声増幅回路１３へ出力するゲイン制御回路１６とを備える音声入力装置１において、ゲイン制御回路１６は、時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成する時定数切替制御信号生成手段３３と、入力される時定数切替制御信号に応じてゲイン制御信号を生成する回路の時定数を切り替える時定数切替手段３０とを備える。【選択図】　　　図１
2004133051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲイン制御信号に応じてゲインを変化させ、入力音声信号を増幅する音声増幅回路と、
増幅された前記入力音声信号の信号レベルからゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を前記音声増幅回路へ出力するゲイン制御回路と、
を備える音声入力装置において、
前記ゲイン制御回路は、
時定数を切り替えるための時定数切替制御信号を生成する時定数切替制御信号生成手段と、
入力される時定数切替制御信号に応じて前記ゲイン制御信号を生成する回路の時定数を切り替える時定数切替手段と、
を備えることを特徴とする音声入力装置。
【請求項２】
前記時定数切替制御信号生成手段は、電源起動直後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成することを特徴する請求項１に記載の音声入力装置。
【請求項３】
前記時定数切替制御信号生成手段は、マイクがマイクプラグに挿入されたことを検出し、検出後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成することを特徴する請求項１または２に記載の音声入力装置。
【請求項４】
前記時定数切替制御信号生成手段は、トークスイッチが押されたことを検出し、検出後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成することを特徴する請求項１〜３のいずれか一つに記載の音声入力装置。
【請求項５】
マイクがマイクプラグに挿入されたときに生成される前記時定数切替制御信号のパルス幅またはトークスイッチが押されたときに生成される前記時定数切替制御信号のパルス幅は、電源起動直後の所定時間に生成される前記時定数切替制御信号のパルス幅よりも、それぞれ小さいことを特徴する請求項１〜４のいずれか一つに記載の音声入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、音声入力装置に関するものであり、特に、入力音声信号の信号レベルを安定化させた音声入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今の音声認識技術の進歩に伴い、音声信号をパソコン等に入力するアプリケーションは飛躍的に増大している。しかしながら、人の音声信号をパソコン等に正確に認識させるためには、入力される音声信号のＳＮ比の向上、入力レベルの安定化、環境音の分離などにより、入力音声信号の信号品質を十分に高める必要がある。特に、人が話す音声信号は、話者の個人差や話者とマイクとの距離のばらつき等によりその信号強度が変動するため、この音声信号を安定した信号強度でマイクに入力することは非常に難しい。もし、入力音声信号の信号レベルが安定して供給されない場合には、音声認識エンジンをどんなに改善しても総合的な音声認識率を高めることはできない。
【０００３】
そこで、コンプレッサと呼ばれる回路を用いて、マイクから入力された信号強度が変動する音声信号の信号レベルを一定に保つことがよく行われる。このコンプレッサは、ゲインの可変アンプと音声レベルの検知回路などからなり、音声信号強度が小さい場合にはアンプゲインを上げ、逆に、音声信号強度が大きい場合にはアンプゲインを下げることで、常に一定レベルの音声信号を維持するように動作する。
【０００４】
図４は、従来技術のコンプレッサを用いた音声入力装置の一般的な構成を示すブロック図である。同図に示す音声入力装置１０１において、マイクプラグ１２に接続されたマイク１１から入力された音声信号が、ゲイン可変の音声増幅回路１３で増幅され、Ａ／Ｄ変換回路１４でディジタル信号に変換され、制御装置であるＣＰＵ１５に出力される。ゲイン制御回路１６は、ダイオード１７、充電抵抗１９、コンデンサ２０および放電抵抗２１を備えている。これらの回路素子のうち、ダイオード１７は音声増幅回路１３の出力レベルの変動を検知する。また、充電抵抗１９、コンデンサ２０および放電抵抗２１の素子で構成される回路はダイオード１７で検出された音声信号レベルを保持する。これらの回路素子で構成されたゲイン制御回路１６の出力が、音声増幅回路１３のゲインを制御するためのゲイン制御信号となる。なお、音声増幅回路１３は前述のコンプレッサの機能のゲイン可変のアンプに相当するものであり、また、ゲイン制御回路１６はコンプレッサの機能の音声レベルの検知回路に相当するものである。
【０００５】
また、ＣＰＵ１５の出力は、トークスイッチ２２がオンのときに音声認識エンジンなどを搭載したホスト２３に送信される。なお、コンデンサ２０はゲイン制御信号のピーク値を保持し、充電抵抗１９はコンデンサ２０に充電されるゲイン制御信号の充電時間を決定し、放電抵抗２１はコンデンサ２０に充電されたゲイン制御信号の放電時間を決定する。
【０００６】
つぎに、ゲイン制御回路１６の動作について説明する。マイク１１に入力された音声信号は音声増幅回路１３で増幅されゲイン制御回路１６に入力される。その際、ダイオード１７と充電抵抗１９とを介してコンデンサ２０で充電される。コンデンサ２０に充電された信号は放電抵抗２１を通じて放電されるが、通常、放電抵抗２１は充電抵抗１９に比べて大きな値に設定されるので、コンデンサ２０に充電された電荷が放電するのに時間がかかり、ゲイン制御回路１６はピークホールド回路として機能する。このように、このゲイン制御回路１６は、音声信号の急激な変化に追随し、この変化を音声増幅回路１３への制御信号として迅速に伝達するとともに、急激な音声信号の変化がないときには、音声の歪みを局限するために、できるだけ安定したゲインを保持するように動作する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のコンプレッサを用いた音声入力装置によれば、コンプレッサは、入力音声信号のピークを一定に保つ働きをするが、その反面、電源起動時、マイクプラグの挿入時、トークスイッチが押されるときなどに過大信号（雑音）が入力された場合、音声増幅回路１３のゲインが極端に下がり、また、そのゲインの回復が遅れ、ゲインが戻るまで使用できないという問題があった。
【０００８】
図５は、マイクプラグ挿入時のノイズによる、マイク入力、ゲイン制御回路出力および音声増幅回路出力の様子を示す信号波形図である。同図において、マイクプラグ１２にマイク１１を挿入した場合、同図のマイク入力に示すように、通常信号時とは異なる過大信号（ノイズ）が発生し、この過大信号の影響を受けて同図のゲイン制御回路出力に示すような、急速に立ち上がる制御信号が出力される。この制御信号は、マイクプラグ挿入ノイズがなくなったあとでも、前述の理由により、ゆっくりと（数十秒間）立ち下がるように動作する。したがって、この数十秒間は、音声増幅回路１３の出力が小さくなり、音声入力装置１０１が使用できない状態となってしまう。
【０００９】
いま、ゲインが戻るまでの時間を短くするためにゲイン制御回路１６の放電の時定数を小さくすることも考えられる。しかしながら、ゲイン制御の応答が速くなると発話の正常な強弱まで一定振幅に制御されるので、その結果、聞き取りがたい不自然な音声になってしまうという弊害があった。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、過大信号が入力されたときでも、入力音声信号の自然な状態を保持しつつ、信号レベルを安定化させた音声入力装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる音声入力装置にあっては、ゲイン制御信号に応じてゲインを変化させ、入力音声信号を増幅する音声増幅回路と、増幅された前記入力音声信号の信号レベルからゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を前記音声増幅回路へ出力するゲイン制御回路とを備える音声入力装置において、前記ゲイン制御回路は、時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成する時定数切替制御信号生成手段と、入力される時定数切替制御信号に応じて前記ゲイン制御信号を生成する回路の時定数を切り替える時定数切替手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、時定数切替制御信号生成手段は、時定数を切り替えるための時定数切替制御信号を生成し、この時定数切替制御信号が入力された時定数切替手段は、この時定数切替制御信号に応じてゲイン制御信号を生成する回路の時定数を切り替えるように動作する。
【００１３】
つぎの発明にかかる音声入力装置にあっては、前記時定数切替制御信号生成手段は、電源起動直後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成することを特徴する。
【００１４】
この発明によれば、時定数切替制御信号生成手段は、電源起動直後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成することができる。
【００１５】
つぎの発明にかかる音声入力装置にあっては、前記時定数切替制御信号生成手段は、マイクがマイクプラグに挿入されたことを検出し、検出後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成することを特徴する。
【００１６】
この発明によれば、時定数切替制御信号生成手段は、マイクがマイクプラグに挿入されたことを検出し、検出後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成することができる。
【００１７】
つぎの発明にかかる音声入力装置にあっては、前記時定数切替制御信号生成手段は、トークスイッチが押されたことを検出し、検出後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成することを特徴する。
【００１８】
この発明によれば、時定数切替制御信号生成手段は、トークスイッチが押されたことを検出し、検出後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成することができる。
【００１９】
つぎの発明にかかる音声入力装置にあっては、マイクがマイクプラグに挿入されたときに生成される前記時定数切替制御信号のパルス幅またはトークスイッチが押されたときに生成される前記時定数切替制御信号のパルス幅は、電源起動直後の所定時間に生成される前記時定数切替制御信号のパルス幅よりも、それぞれ小さいことを特徴する。
【００２０】
この発明によれば、電源起動直後の所定時間に生成される時定数切替制御信号のパルス幅を、マイクプラグ挿入時に生成され、または、トークスイッチが押されたときに生成される時定数切替制御信号のパルス幅のそれぞれよりも長い所定のパルス幅に設定することにより、音声入力装置を効果的に安定化させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる音声入力装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
図１は、この発明にかかる音声入力装置の構成を示すブロック図である。同図に示す音声入力装置１において、マイクプラグ１２に接続されたマイク１１から入力された音声信号がゲイン可変の音声増幅回路１３で増幅され、Ａ／Ｄ変換回路１４でディジタル信号に変換され、制御装置であるＣＰＵ１５に出力される。このＣＰＵ１５の出力は、トークスイッチ２２がオンのときに音声認識エンジンなどを搭載したホスト２３に送信される。なお、トークスイッチ２２は、不用意な音声信号がホスト２３に出力されることを防止するスイッチである。すなわち、話者のトークスイッチ２２のオンの操作で、音声信号がホスト２３に送信され、それ以外の場合は、ホスト２３に送信されないようにしている。
【００２３】
ゲイン制御回路１６は、ダイオード１７、充電抵抗１９、コンデンサ２０および放電抵抗２１を具えたゲイン制御信号生成回路１８と、トランジスタ３１および抵抗３２を具えた時定数切替手段３０と、時定数切替制御信号生成手段３３とを備えている。ゲイン制御信号生成回路１８と時定数切替手段３０とは並列に接続されており、時定数切替制御信号生成手段３３の制御によって、音声増幅回路１３へゲイン制御信号を出力する。ダイオード１７は、音声増幅回路１３の出力レベルの変動を検知する。コンデンサ２０は、ゲイン制御信号のピーク値を保持し、充電抵抗１９はコンデンサ２０に充電されるゲイン制御信号の充電時間を決定する。放電抵抗２１および時定数切替手段３０の抵抗３２は、コンデンサ２０に充電されたゲイン制御信号の放電時間を決定する。
【００２４】
時定数切替制御信号生成手段３３は、マイク１１が挿入されたときにマイクプラグ１２から出力される信号と、トークスイッチ２２が押されたときに検知される信号とを受信するとともに、電源がオンされるときの起動を検知する。これらを検知したとき、すなわち、マイク１１が挿入され、トークスイッチ２２が押され、または、電源が起動されたときに、この時定数切替制御信号生成手段３３は、時定数切替手段３０のトランジスタ３１を導通させるための所定の時間幅の制御信号（制御パルス）を出力する。
【００２５】
つぎに、ゲイン制御回路１６の動作の詳細について説明する。まず、マイク１１を通過して音声増幅回路１３で増幅された音声信号は、ゲイン制御回路１６のゲイン制御信号生成回路１８に入力される。その際、ダイオード１７と充電抵抗１９とを介してコンデンサ２０で充電される。ここで、これらの充電抵抗１９とコンデンサ２０とで決定される時定数は、「アタックタイム」と呼ばれる時間を決定するものであり、大きなレベルの音声信号が入力されたときに、ダイナミックレンジを振り切ることがないように、小さな値（例えば数ミリ秒）に設定される。一方、ゲイン制御信号生成回路１８のコンデンサ２０と放電抵抗２１とで決定される時定数は、「リカバリータイム」と呼ばれる時間を決定するものであり、自然な音声を得るために、できるだけ大きな値（例えば数十秒）に設定される。
【００２６】
図２（ａ）は電源起動時、トークスイッチ操作時およびマイクプラグ挿抜時の状態の一例（Ｈｉｇｈ側がオン（またはイン）、Ｌｏｗ側がオフ（またはアウト））を示すタイムチャートであり、（ｂ）は（ａ）の状態時に、時定数切替制御信号生成手段３３が出力するそれぞれのパルス信号を示すタイムチャートである。同図（ｂ）に示すように、電源起動時およびトークスイッチ操作時では、それぞれがオフからオンに変化するとき、マイクプラグ挿抜時ではアウトからインに変化（すなわち挿入時）するときに、正の出力パルス信号が出力される。
【００２７】
時定数切替制御信号生成手段３３は、電源、トークスイッチ２２およびマイクプラグ１２の状態を常にモニタしており、電源起動直後の所定時間、トークスイッチ２２がオンされた直後の所定時間およびマイクがマイクプラグに挿入された直後の所定時間に、図２に示すパルスを時定数切替手段３０に出力する。このとき、トランジスタ３１が導通してグランドが形成され、放電抵抗２１と抵抗３２とが並列接続となり、上述したリカバリータイムの値が小さくなる。抵抗３２は、放電抵抗２１に比べて小さな値に設定されるので、きわめて短時間にコンデンサ２０に充電された電圧が抵抗３２を通じて放電されることになる。
【００２８】
図３（ａ）は電源起動時、トークスイッチ操作時およびマイクプラグ挿抜時における音声増幅回路１３に入力される信号波形の一例を示す波形図であり、（ｂ）は（ａ）の状態時に電源、トークスイッチおよびマイクプラグの状態を示すタイムチャートであり、（ｃ）は（ａ）の状態時に時定数切替制御信号生成手段３３が出力するそれぞれのパルス信号を示すタイムチャートであり、（ｄ）はゲイン制御回路１６が出力するゲイン制御信号の波形を示すタイムチャートである。同図（ｃ）に示すように、時定数切替制御信号生成手段３３から時定数切替制御信号が出力されている間（オンの期間）は、ゲイン制御信号生成回路１８の放電抵抗２１と時定数切替手段３０の抵抗３２とが並列に接続された状態となり、リカバリータイムを小さくすることができる。一方、時定数切替制御信号生成手段３３から時定数切替制御信号が出力されていない間（オフの期間）は、時定数切替手段３０の抵抗３２がゲイン制御信号生成回路１８の放電抵抗２１と切り離されるので、リカバリータイムは大きくなる。
【００２９】
ところで、時定数切替制御信号生成手段３３が出力する時定数切替制御信号のパルス幅は、電源起動直後のノイズや、トークスイッチ２２がオンされた直後、マイク１１がマイクプラグ１２に挿入された直後の過大信号によってコンデンサ２０に充電された電荷を時定数切替手段３０によって得られる放電特性で放電するのに必要な時間である。その一方で、電源起動時のノイズの影響で、システムが安定するまでに時間がかかる。したがって、図３に示すように、電源起動時に出力される時定数切替制御信号のパルス幅は、トークスイッチのオンあるいはマイクプラグへのマイク挿入時に出力されるパルス幅よりも長く設定する必要がある。
【００３０】
また、トークスイッチ２２が押された直後、または、マイクプラグ挿入後の過大信号の特性に応じて可能な限り短いパルス幅の時定数切替制御信号を生成することによって、音声入力装置１を早期に使用可能状態に設定することができる。
【００３１】
なお、この実施の形態では、時定数切替制御信号生成手段３３からの制御信号で、時定数切替手段３０のトランジスタ３１を導通させることによって、リカバリータイムの時間を小さくしているが、トランジスタを用いることに限定されるものではなく、コンデンサ２０に蓄えられた電荷を至短時間に放電させることができればよい。
【００３２】
以上のようにこの実施の形態によれば、時定数切替制御信号生成手段は、電源起動直後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成するように構成されているので、ゲインが戻るまでの時間を短くすることができ、入力音声信号の自然な状態を保持しつつ、信号レベルを安定化させることができる。
【００３３】
また、この実施の形態によれば、時定数切替制御信号生成手段が、マイクがマイクプラグに挿入されたことを検出し、検出後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成するように構成しているので、ゲインが戻るまでの時間を短くすることができ、入力音声信号の自然な状態を保持しつつ、信号レベルを安定化させることができる。
【００３４】
さらに、この実施の形態によれば、時定数切替制御信号生成手段は、トークスイッチが押されたことを検出し、検出後の所定時間に時定数を切り替える時定数切替制御信号を生成するように構成しているので、ゲインが戻るまでの時間を短くすることができ、入力音声信号の自然な状態を保持しつつ、信号レベルを安定化させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、過大信号が入力されたときに、時定数切替制御信号生成手段が生成した時定数切替制御信号に応じて生成されるゲイン制御信号によって、ゲインが戻るまでの時間を短くすることができるので、入力音声信号の自然な状態を保持しつつ、信号レベルを安定化させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる音声入力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は電源起動時、トークスイッチ操作時およびマイクプラグ挿抜時の状態の一例（Ｈｉｇｈ側がオン（またはイン）、Ｌｏｗ側がオフ（またはアウト））を示すタイムチャートであり、（ｂ）は（ａ）の状態時に、時定数切替制御信号生成手段が出力するそれぞれのパルス信号を示すタイムチャートである。
【図３】（ａ）は電源起動時、トークスイッチ操作時およびマイクプラグ挿抜時における音声増幅回路に入力される信号波形の一例を示す波形図であり、（ｂ）は（ａ）の状態時に電源、トークスイッチおよびマイクプラグの状態を示すタイムチャートであり、（ｃ）は（ａ）の状態時に時定数切替制御信号生成手段が出力するそれぞれのパルス信号を示すタイムチャートであり、（ｄ）はゲイン制御回路が出力するゲイン制御信号の波形を示すタイムチャートである。
【図４】従来技術のコンプレッサを用いた音声入力装置の一般的な構成を示すブロック図である。
【図５】マイクプラグ挿入時のノイズによる、マイク入力、ゲイン制御回路出力および音声増幅回路出力の様子を示す信号波形図である。
【符号の説明】
１，１０１　音声入力装置
１１　マイク
１２　マイクプラグ
１３　音声増幅回路
１４　Ａ／Ｄ変換回路
１６　ゲイン制御回路
１７　ダイオード
１８　ゲイン制御信号生成回路
１９　充電抵抗
２０　コンデンサ
２１　放電抵抗
２２　トークスイッチ
２３　ホスト
３０　時定数切替手段
３１　トランジスタ
３２　抵抗
３３　時定数切替制御信号生成手段
【図１】
2004133051.tif 000003
【図２】
2004133051.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004133051.tif 000006
【図５】
2004133051.tif 000007