(57)【要約】【課題】音声翻訳システムを有し、使用者の発した音声を異なる言語による音声に変換して発声することにより、初歩的な外国語会話の学習に供することのできる翻訳機能付対話式人形を提供する。【解決手段】使用者による第一の言語に基づく音声を認識し、前記音声を第二の言語に基づく音声に変換し、ついで当該第二の言語に基づく音声、または前記第一の言語に基づく音声に対応してあらかじめ記憶した音声を発声して前記使用者と対話する翻訳機能付対話式人形。【選択図】　　　図１
2004145237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者による第一の言語に基づく第一の音声を受信して第二の言語に基づく第二の音声に変換し、ついで当該変換された第二の音声、または前記第一の音声に対応してあらかじめ記憶した第二の言語に基づく第三の音声を発声して前記使用者と対話することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項２】
請求項１記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記第一の音声を受信する音声受信手段を有する耳部分、
前記第一の音声を前記第二の音声に変換する音声変換手段を有する部分、および前記第二の音声または前記第三の音声を発生する音声発声手段を有する口部分を具備することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項３】
前記第一の音声および前記第二の音声が単語であることを特徴とする請求項１または２記載の翻訳機能付対話式人形。
【請求項４】
請求項２記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記音声変換手段が、
（ａ）前記第一の音声を認識する音声認識手段、
（ｂ）認識された前記第一の音声を前記第二の言語に翻訳する音声翻訳手段、および
（ｃ）前記翻訳の結果に基づいて前記音声を合成する音声合成手段を具備することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項５】
請求項４記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記音声認識手段（ａ）が、前記第一の音声を音素列として認識することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項６】
請求項５記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記音声認識手段（ａ）が、
前記第一の音声の音声信号を受信し、前記音声信号を対応する電気信号に変換するオーディオプロセッサ手段、
前記電気信号を所定のサンプリングレートでデジタル化し、デジタル化された音声信号を形成するアナログ／デジタル変換器手段、および
前記デジタル化された音声信号の細分化された複数部分に対する時間領域分析を行い、前記音声信号の複数の時間領域特性を識別する手段と、所定の高域および低域カットオフ周波数を有する複数のフィルタ帯域を用いて、前記細分化された各部分をフィルタリングし、前記細分化された各部分の少なくとも１つの周波数領域特性を識別する手段と、前記時間領域特性および周波数領域特性を処理して前記音声信号に含まれる音素を識別する手段とを含む音声音素識別手段を具備することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項７】
請求項５または６記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記音声翻訳手段（ｂ）が、認識された前記音素列を第二の言語に基づく語彙列に翻訳することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項８】
請求項７記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記音声合成手段（ｃ）が、前記語彙列をコンピュータ処理することにより前記第二の音声を合成することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項９】
請求項８記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記音声合成手段（ｃ）が、
前記第二の言語に基づく語彙列を受信し、前記語彙列を第一の音素列に変換する音声変換サブシステム、
変形規則を受信して前記第一の音素列に適用し、第二の音素列を形成する音声変形器、
所定の基準に基づいて前記第二の音素列に含まれる音素に順位付けを行う評価器、および
前記第二の音素列を受信し、前記順位付けを用いて前記第二の音素列に含まれる音素を音節に分解する音節分解器を具備することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記音声受信手段が前記使用者による第一の言語に基づくキーワードを受信し、前記音声認識手段（ａ）が前記キーワードを認識し、前記音声発声手段が前記キーワードに対応してあらかじめ記憶した第二の言語に基づく質問を発声し、
その後、前記使用者による前記第一の音声を前記第二の音声に変換し、当該第二の音声、または前記第三の音声を発声して前記使用者と対話することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項１１】
請求項１０記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記音声認識手段（ａ）が、前記第一の音声の特定部分を認識し、
前記音声翻訳手段（ｂ）が、前記特定部分を第二の言語に基づく音声に翻訳し、
前記音声合成手段（ｃ）が、前記翻訳の結果を前記質問に対応してあらかじめ記憶した第二の言語に基づく音声回答パターンにあてはめ、前記第二の音声を合成することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【請求項１２】
請求項１１記載の翻訳機能付対話式人形であって、
前記音声翻訳手段（ｂ）が、
（ｂ−１）前記音声回答パターンと、前記質問に対応して前記特定部分を構成する語彙として予想される第二の言語に基づく語彙複数個とを記憶する記憶手段、および
（ｂ−２）前記音声認識手段（ａ）が認識した前記特定部分を構成する語彙に対応して、第二の言語に基づく語彙を選択する選択手段を具備し、
前記音声合成手段が（ｃ）が、選択された前記第二の言語に基づく語彙の音声を合成し、前記音声回答パターンにあてはめ、前記第二の音声を合成することを特徴とする翻訳機能付対話式人形。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対話式人形に関し、より詳しくは、人形内に音声翻訳システムを設け、使用者の発した音声を異なる言語に基づく音声に変換して発声することにより、使用者の遊び心を満足させ、かつ初歩的な外国語会話の学習に供することのできる翻訳機能付対話式人形に関する。すなわち、本発明は、従来にはなかった翻訳機能付対話式人形に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、子供は興味ある遊びやおもちゃにより生活教育を学習する傾向があり、そのおもちゃとの親密な触れ合いは、実社会へ導く模倣学習を実行するものである。このような模倣学習の大部分は、おもちゃ人形を通じて行われ、例えば、子供は自分で模倣学習のシナリオを作り、そのシナリオにしたがってそのおもちゃ人形に適切な反応を誘導する。すなわち、子供は、適切な音声表現および動作行為を双方向対話型に面白く進行することにより、その模倣学習に没頭するのである。
【０００３】
このようなおもちゃ人形による教育は、昔から子供に密着したものとして引き継がれており、最近では、その教育的効果を期待して発声人形の研究が活発になり、より進歩的なおもちゃ人形の製作が試みられている。このような従来の技術によるおもちゃ人形のほとんどにおいては、タッチセンサが所定の位置に設けられており、子供がこのタッチセンサを動作させると、磁気記録媒体（磁気テープ）や半導体記録媒体（ＩＣメモリ）に記録させた簡単な文章、例えば「こんにちは。」、「私は○○○です。」、「あなたは誰ですか。」、および「あなたは何が好きですか。」などの音声が発声される。例えば、特許文献１には、子供に興味を持たすことができ、さらには会話に対する興味を持たすことのできる発声人形が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
登録実用新案第２５６２４３９号公報
【０００５】
具体的には、上記特許文献１には、前記目的を達成するため、人形の胴体部に頭部を取り外し可能に取着するとともに、外部からの操作を検出する検出手段、複数の語彙を記憶する記憶手段、複数の語彙から任意の語彙を選択する選択手段、選択された語彙から音声を合成する音声合成手段及び合成された音声を発声させる発声手段を収容した筐体を上記胴体部内に配置するとともに詰め物で安定させ、筐体の上部に突出して形成した電池収容部を胴体部から上方に突出させるとともに、該電池収容部に上記頭部を嵌合させた発声人形が開示されている。
【０００６】
上記特許文献１記載のおもちゃ人形は、単発的で、簡単な文章を話す人形であり、タッチセンサの動作によって、シナリオのない単純な文章が録音された音声を聞かせるため、子供の好奇心を一時的に誘発することはできる。しかし、直ぐに子供は飽きてしまい、実際にこのようなおもちゃ人形と遊ぶ期間が短くなるため、教育的な効果が低いという問題がある。また、従来のおもちゃ人形が話す音声文章は、対話型のシナリオでなく不連続的な文章の羅列であり、現実味に乏しい。このことからも、その教育的効果が低いという問題がある。
【０００７】
これに対し、例えば特許文献２においては、かかる問題を解決するため、話題に応じた音声出力を可能にし、子供が行う可能性のある行動パターンをシナリオに作成して記録させ、任意に設定された状況に応じて人形と双方向の対話を可能とするおもちゃ人形が開示されている。例えば、子供と対話する状況で、多様なシナリオに導くため、音声圧縮用ソフトウェアで音声を圧縮した後、メモリ部に記録させ、必要時に速やかに取り出し、一つの話題においても、選択可能な状況に応じて直ちに質疑応答が可能であるとされている。具体的に、上記特許文献２には、人と動物の形態が混合した形状に形成された人形本体に、多数の文章のデジタル音声信号ストリームが所定の圧縮率で圧縮された音声圧縮データを記録している第１メモリ部と、外部から入力された使用者の音声信号を認識するための演算エリアが備えられている第２メモリ部とを備えた音声認識対話型人形おもちゃが開示されている。
【０００８】
【特許文献２】
特許第３１６４３４６号明細書
【０００９】
確かに、上記特許文献２記載の人形おもちゃは、使用者の会話に応じて音声を発声するものである。しかし、使用者の発声する音声の言語、ならびに発声人形および人形おもちゃの発声する音声の言語の種類については一切触れられていない。これは、上記特許文献１も同じである。そして、上記特許文献２に係る発明の課題および効果からすると、日本人の幼児が日本語で発声し、それを認識した人形おもちゃが日本語で音声を発声する場合を想定しているものと考えられる。
【００１０】
ここで、昨今の社会の国際化にともなって、我が国においては外国語教育の重要性が盛んに論じられているにもかかわらず、他の国に遅れをとっている。これは、学校教育はさることながら、一般家庭での幼少期における生活環境に問題があるものと考えられる。そうすると、上述のような発声人形や人形おもちゃに、外国語教育用のアイテムとしての機能があれば、外国語教育の進歩発展にも役立つことは明らかである。従来技術においては、かかる機能を有する人形おもちゃは提供されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、人形内に音声翻訳システムを設け、使用者の発した音声を異なる言語に基づく音声に変換して発声することにより、使用者の遊び心を満足させ、かつ外国語会話の学習に供することのできる翻訳機能付対話式人形を提供することを目的とする。すなわち、本発明は、従来にはなかった翻訳機能付対話式人形を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、使用者による第一の言語に基づく第一の音声を受信して第二の言語に基づく第二の音声に変換し、ついで当該変換された第二の音声、または前記第一の音声に対応してあらかじめ記憶した第二の言語に基づく第三の音声を発声して前記使用者と対話することを特徴とする翻訳機能付対話式人形を提供する。
【００１３】
前記翻訳機能付対話式人形は、
前記第一の音声を受信する音声受信手段を有する耳部分、
前記第一の音声を前記第二の音声に変換する音声変換手段を有する部分、および前記第二の音声または前記第三の音声を発生する音声発声手段を有する口部分を具備するのが好ましい。
また、前記第一の音声および前記第二の音声が単語であるのが好ましい。
【００１４】
また、前記音声変換手段は、
（ａ）前記第一の音声を認識する音声認識手段、
（ｂ）認識された前記第一の音声を前記第二の言語に翻訳する音声翻訳手段、および
（ｃ）前記翻訳の結果に基づいて前記音声を合成する音声合成手段を具備するのが好ましい。
【００１５】
前記音声認識手段（ａ）は、前記第一の音声を音素列として認識するのが好ましい。
具体的には、前記音声認識手段（ａ）は、
前記第一の音声の音声信号を受信し、前記音声信号を対応する電気信号に変換するオーディオプロセッサ手段、
前記電気信号を所定のサンプリングレートでデジタル化し、デジタル化された音声信号を形成するアナログ／デジタル変換器手段、および
前記デジタル化された音声信号の細分化された複数部分に対する時間領域分析を行い、前記音声信号の複数の時間領域特性を識別する手段と、所定の高域および低域カットオフ周波数を有する複数のフィルタ帯域を用いて、前記細分化された各部分をフィルタリングし、前記細分化された各部分の少なくとも１つの周波数領域特性を識別する手段と、前記時間領域特性および周波数領域特性を処理して前記音声信号に含まれる音素を識別する手段とを含む音声音素識別手段を具備するのが好ましい。
【００１６】
また、前記音声翻訳手段（ｂ）は、認識された前記音素列を第二の言語に基づく語彙列に翻訳するのが好ましい。
また、前記音声合成手段（ｃ）は、前記語彙列をコンピュータ処理することにより前記第二の音声を合成するのが好ましい。
【００１７】
具体的には、前記音声合成手段（ｃ）は、
前記第二の言語に基づく語彙列を受信し、前記語彙列を第一の音素列に変換する音声変換サブシステム、
変形規則を受信して前記第一の音素列に適用し、第二の音素列を形成する音声変形器、
所定の基準に基づいて前記第二の音素列に含まれる音素に順位付けを行う評価器、および
前記第二の音素列を受信し、前記順位付けを用いて前記第二の音素列に含まれる音素を音節に分解する音節分解器を具備するのが好ましい。
【００１８】
さらに、前記翻訳機能付対話式人形においては、
前記音声受信手段が前記使用者による第一の言語に基づくキーワードを受信し、前記音声認識手段（ａ）が前記キーワードを認識し、前記音声発声手段が前記キーワードに対応してあらかじめ記憶した第二の言語に基づく質問を発声し、
その後、前記使用者による前記第一の音声を前記第二の音声に変換し、当該第二の音声、または前記第三の音声を発声して前記使用者と対話するのが好ましい。
【００１９】
このような翻訳機能付対話式人形においては、
前記音声認識手段（ａ）が、前記第一の音声の特定部分を認識し、
前記音声翻訳手段（ｂ）が、前記特定部分を第二の言語に基づく音声に翻訳し、
前記音声合成手段（ｃ）が、前記翻訳の結果を前記質問に対応してあらかじめ記憶した第二の言語に基づく音声回答パターンにあてはめ、前記第二の音声を合成することもできる。
【００２０】
この場合、前記音声翻訳手段（ｂ）が、
（ｂ−１）前記音声回答パターンと、前記質問に対応して前記特定部分を構成する語彙として予想される第二の言語に基づく語彙複数個とを記憶する記憶手段、および
（ｂ−２）前記音声認識手段（ａ）が認識した前記特定部分を構成する語彙に対応して、第二の言語に基づく語彙を選択する選択手段を具備し、
前記音声合成手段が（ｃ）が、選択された前記第二の言語に基づく語彙の音声を合成し、前記音声回答パターンにあてはめ、前記第二の音声を合成するのが好ましい。
【００２１】
また、前記翻訳機能付対話式人形は、さらに、前記第一の言語および前記第二の言語を特定する言語特定手段（ｄ）を具備するのが好ましい。
さらに、前記翻訳機能付対話式人形は、外部からの操作を検出して、前記音声認識手段（ａ）、前記音声変換手段（ｂ）、前記音声発声手段（ｃ）および前記言語特定手段（ｄ）よりなる群から選択される少なくとも１種の手段を制御する制御手段（ｅ）を具備するのが好ましい。
【００２２】
前記翻訳機能付対話式人形においては、前記制御手段（ｅ）が、前記音声発声手段（ｃ）に前記第二の音声または前記第三の音声を複数回発声させる機能を有するのが好ましい。
また、前記制御手段（ｅ）が、前記言語特定手段（ｄ）に前記第二の言語として複数の言語を特定し、前記音声発声手段（ｃ）に前記第二の音声または前記第三の音声を複数の言語に基づいて連続して発声させる機能を有するのが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、使用者による第一の言語に基づく第一の音声を受信して第二の言語に基づく第二の音声に変換し、ついで当該変換された第二の音声、または前記第一の音声に対応してあらかじめ記憶した第二の言語に基づく第三の音声を発声して前記使用者と対話することを特徴とする翻訳機能付対話式人形に関する。以下に、図面を参照しながら、本発明に係る翻訳機能付対話式人形を説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る翻訳機能付対話式人形の機能を概略的に説明するための図である。図１に示すように、本発明に係る翻訳機能付対話式人形１は、使用者の発声する第一の言語に基づく音声、例えば日本語による「私の名前は桜です。」という音声を耳部１ａに設けられた音声受信手段により受信し、人形の一部分に内蔵され、本発明を実現する音声変換手段１ｂを含む翻訳システムモジュールにより、この音声を第二の言語に基づく音声、例えば英語による「マイ　ネームイズ　サクラ。」またはドイツ語による「マイン　ナーメ　イスト　サクラ。」に変換し、この第二の音声を口部分１ｃに設けられた音声発声手段より発声する。
【００２５】
また、図１には示していないが、第一の音声として、例えば「歌。」と言った場合には、当該第一の音声に対応してあらかじめ記憶された「ハ〜ッピ　バ〜スデ〜ィ　トゥ〜　ユ〜。」という歌を第三の音声として発声させてもよい。
もっとも、前記第一の音声および前記第二の音声が単語であることが好ましい。なぜなら、幼少期の子供は文章を話すのではなく単語を羅列して発するだけであり、これに対して本発明に係る翻訳機能付対話式人形がｗｏｒｄ　ｔｏ　ｗｏｒｄで翻訳をすることができれば、初歩的な外国語教育、すなわち外国語教育への導入にとってに資するところが大きいからである。
【００２６】
次に、本発明に係る翻訳機能付対話式人形の第一の態様において用いられる音声変換手段（翻訳システムモジュール）について説明する。図２は、前記翻訳システムモジュールの構成を示す図である。図２に示すように、本発明における翻訳システムモジュールは、音声受信手段２、音声変換手段３および音声発声手段４を含む。そして、音声変換手段３は、音声認識手段３ａ、音声翻訳手段３ｂおよび音声合成手段３ｃを含む。音声変換手段３のみを翻訳システムモジュールとしてもよいが、当該翻訳システムモジュールは、音声受信手段２および音声発声手段４を含む概念であってもよい。
【００２７】
図１に示した例を用いて説明すると、「私の名前は桜です。」との第一の音声が、まず、前記音声受信手段２（例えばマイク、録音機、無線マイクなど）によって受信される。受信された第一の音声は、音声認識変換手段３に送られ、音声認識手段３ａで認識されるとともに、音声翻訳手段３ｂによって「Ｍｙ　ｎａｍｅ　ｉｓ　Ｓａｋｕｒａ．」に翻訳され、ついで、音声合成手段３ｃにより、「マイ　ネイム　イズ　サクラ。」という第二の音声に合成される。そして、この第二の音声が音声発生手段（例えばスピーカなど）から発声される。
【００２８】
ここで、音声認識、音声翻訳および音声合成については、それぞれ個別に従来から種々の研究開発がなされており、本発明においては、かかる従来技術に基づく音声認識手段、音声翻訳手段および音声合成手段を組み合わせて用いることもできる。もっとも、第一の言語に基づく第一の音声を第二の言語に基づく第二の音声に変換するというコンセプトは、本発明によって新規に見出されたものである。
【００２９】
一例を示すと、「私の名前は桜です。」との第一の音声は、音声受信手段２によって音声信号として受信されて、音声変換手段３に送信される。音声変換手段３においては、音声認識手段３ａが前記音声信号を電気信号に変換し、例えばこれをテキスト（語彙）化する。ついで、テキスト化された第一の音声（第一のテキスト）が、音声翻訳手段３ｂに送信される。
【００３０】
そして、図３に示すように、音声翻訳手段３ｂに記憶手段３ｂ−１よび選択手段３ｂ−２を具備させる。記憶手段３ｂ−１には、メモリーまたは辞書とも言うことができ、前記第一の音声を構成する語彙に対応する第二の言語に基づく語彙（および／または音声）複数個が記憶されている。例えば、英語、ドイツ語、フランス語、スペイン語およびポルトガル語などの複数の言語ごとに、複数の語彙（および／または音声）を記憶させてもよい。
【００３１】
ここで、図１に示した例を用いて説明すると、第一の言語による「私の名前は桜です。」という第一のテキストを構成する語彙である「私の」、「名前は」、「桜」および「です」に対応して、例えば英語のグループとして、「Ｍｙ」、「ｎａｍｅ」、「ｉｓ」および「Ｓａｋｕｒａ」という語彙ならびに／または「マイ」、「ネイム」、「イズ」および「サクラ」という音声を記憶手段３ｂ−１に記憶させる。また、ドイツ語のグループとしては、「Ｍｉｎｅ」、「ｎａｍｅ」、「ｉｓｔ」および「Ｓａｋｕｒａ」という語彙ならびに／または「マイン」、「ナーメ」、「イスト」および「サクラ」という音声を記憶させる。
【００３２】
そして、前記複数の語彙および／または音声から、選択手段３ｂ−２が、前記第一の音声を構成する語彙に対応する前記第二の言語に基づく語彙および／または音声を選択する。図１の例で説明すると、「私の」に対応して「Ｍｙ」を選択し、「名前は」に対応して「ｎａｍｅ」を選択する。そして、「です」に対応して「ｉｓ」を選択し、「桜」に対応して「Ｓａｋｕｒａ」を選択する。
【００３３】
ついで、音声合成手段３ｃが、選択された語彙から前記第二の音声を合成し、個々の語彙に相当する音声をつなぎ合わせて第二の音声を合成し、合成された第二の音声は音声発声手段４から発声される。選択手段３ｂ−１が個々の語彙に相当する音声を選択する場合は、音声合成手段３ｃはその個々の音声をつなぎ合わせて第二の音声を合成し、合成した第二の音声を音声発声手段４から発声させればよい。
【００３４】
以上のような機能を有する音声認識手段、音声変換手段、および音声合成手段は、当業者であれば、本願明細書における本発明の技術的意義に鑑み、従来のものを改良して得ることができるが、以下に、より好ましい音声認識手段について説明する。
【００３５】
本発明に係る翻訳機能付対話式人形においては、前記音声認識手段が、前記第一の音声を音素列として認識するものであるのが好ましい。従来の音声認識手段によれば、使用者（話者）の音調、話し方およびイントネーションなどの癖が多様であるため、使用者の違いによって音声認識の程度が左右されてその精度が低くなってしまうという問題がある。したがって、従来の音声認識手段では、特定の使用者の癖を音声認識手段に覚えさせるトレーニングが必要とされているものが多い。これに対し、音声を音素の列として認識する方法を採用すれば、使用者が違っても、より精度良くその音声を認識することができる。
【００３６】
具体的には、前記音声認識手段は、
前記第一の音声の音声信号を受信し、前記音声信号を対応する電気信号に変換するオーディオプロセッサ手段、
前記電気信号を所定のサンプリングレートでデジタル化し、デジタル化された音声信号を形成するアナログ／デジタル変換器手段、および
前記デジタル化された音声信号の細分化された複数部分に対する時間領域分析を行い、前記音声信号の複数の時間領域特性を識別する手段と、所定の高域および低域カットオフ周波数を有する複数のフィルタ帯域を用いて、前記細分化された各部分をフィルタリングし、前記細分化された各部分の少なくとも１つの周波数領域特性を識別する手段と、前記時間領域特性および周波数領域特性を処理して前記音声信号に含まれる音素を識別する手段とを具備し、前記音声信号に含まれる音素の種類を識別する音声音素識別手段を含むのが好ましい。
【００３７】
ここで、図４に、前記音声音素識別手段を含む音声認識手段（システム）の構成を示す。
図４に示す音声認識システム１０は、音声受信手段で受信した第一の音声の音声信号を、前記音声信号を対応する電気信号に変換するオーディオプロセッサ回路１４を具備する。そして、前記電気信号をデジタルサンプリングに適した電気的状態にするために、前記電気信号を所定のサンプリングレートでデジタル化し、デジタル化された音声信号を形成するアナログ／デジタル変換回路３４を具備する。アナログ／デジタル変換回路３４は、前記電気信号をアナログ形式で受信し、デジタル形式に変換して送信する。
【００３８】
デジタル化された音声信号は、ついで、音声識別回路１６に送信される。音声識別回路１６は、デジタル化された音声信号を、プログラム化して分析し、その音声信号の音声特性を抽出する。そして、必要な音声特性を得た場合に、前記音声信号に含まれる特定の音素を識別することができる。この音素の識別は、個々の使用者（話者）の特徴に依存せずに行うことができ、かつ、使用者が通常の会話速度で話してもリアルタイムで行うことができる。
【００３９】
音声識別回路１６は２つの方法で必要な音声特性を取得する。まず、前記デジタル化された音声信号の細分化された複数部分に対する時間領域分析を行い、前記音声信号の複数の時間領域特性を識別して、前記音声信号に含まれる音素の種類を識別する。音声信号に含まれる音素の種類を識別するパラメータとしては、例えば音声が“有声音”か、“無声音”か、または“静寂”かなどを含む。
【００４０】
つぎに、音声識別回路１６は、所定の高域および低域カットオフ周波数を有する複数のフィルタ帯域を用いて、前記細分化された各部分をフィルタリングする。これにより、複雑な波形を有する第一の音声の音声信号から、細分化された多数の信号であって、前記音声信号の成分である個々の信号の波形を表す多数の信号が生成される。そして、音声識別回路１６は、細分化された各部分を測定し、少なくとも１つの周波数領域特性、例えば、前記信号の周波数および振幅を含む種々の周波数領域データを抽出する。
【００４１】
このようにして得られた周波数領域特性および時間領域特性は、前記音声信号に含まれる音素を識別するために充分な情報を含む。したがって、音声識別回路１６は、最後に、前記時間領域特性および周波数領域特性を処理して前記音声信号に含まれる音素を識別する。
【００４２】
以上のようにして認識された第一の音声は、ついで、音声識別回路１６に内臓させた音声翻訳手段および音声合成手段によって翻訳し、第二の音声に合成される。この場合、上述のように認識された音素の列を第二の言語に基づく語彙の列に翻訳させればよい。例えば、従来技術による言語処理プログラムを用いることにより、かかる翻訳および音声合成を行うことが可能である。
【００４３】
そして、これらの処理は、例えば、音声識別回路１６に接続され、データの入力、記憶および／または制御をすることのできるホストコンピュータまたはＣＰＵなどの制御デバイス２２によって制御すればよい。かかる制御デバイス２２としては、従来のものを用いることができ、音声識別回路１６に内蔵されているのが好ましい。もっとも、音声識別回路１６の構成によっては省略することもできる。
【００４４】
ここで、図５に、さらに詳細な前記音声音素識別手段（システム）の構成を示す。図５に示す音声認識システム１０では、図４の場合と同様に、音声受信手段１２によって受信された第一の音声が、オーディオプロセッサ回路１４で調整される。オーディオプロセッサ回路１４においては、第一の音声の音声信号を電気信号に変え、つづくアナログ／デジタル変換器３４に送信する。
【００４５】
オーディオプロセッサ回路１４では、まず増幅回路２６などの信号増幅手段によって、電気信号が好適なレベルに増幅され、制限増幅回路２８によって、その出力レベルが制限される。そして、フィルタ回路３０によって、高周波数が除去される。これら、増幅回路２６、制限増幅回路２８およびフィルタ回路３０としては、種々のものを用いることができる。ついで、アナログ／デジタル変換回路３４は、前記電気信号をアナログ形式で受信し、デジタル形式に変換して送信する。
【００４６】
つぎに、図４に示す音声認識システム１０は、デジタル音声プロセッサ回路１８およびホスト音声プロセッサ回路２０を含む。これらは図１に示す音声識別回路１６に含まれるものであり、プログラム化できるデバイスを用いる同等の回路で構成することができる。
【００４７】
まず、デジタル音声プロセッサ回路１８は、デジタル化された音声信号を受信し、プログラムに基づいて操作し、種々の音声特性を抽出する。具体的には、まず時間領域においてデジタル化された音声信号を分析し、その分析結果に基づいて少なくとも１種の時間領域音声特性を抽出する。この特性は、音声信号が“有声的な”、“無声的な”または“静寂な”音素を含むか否かを決定するために有利に役立つ。
【００４８】
また、デジタル音声プロセッサ回路１８は、デジタル化された音声信号をさらに操作し、音声信号に関する種々の周波数領域情報を取得する。これは、音声信号を、無数のフィルタ帯でフィルタリングし、対応する無数のフィルタされた信号を生成することにより行うことができる。デジタル音声プロセッサ回路１８は、個々の波形によって発現される種々の特性を測定し、少なくとも１種の周波数領域音声特性を抽出する。この周波数領域音声特性は、フィルタリング工程によって得られた信号成分の周波数、振幅および勾配などを含む。これらの特性は、蓄積ないし記憶され、音声信号に含まれる音素の種類を決定するために用いられる。
【００４９】
図５に示すように、デジタル音声プロセッサ回路１８は、デジタル音声プロセッサ３６などの、プログラム制御のもとでデジタル化された音声信号を分析するプログラム化可能な手段を含む。このデジタル音声プロセッサ回路３６としては、モトローラＤＳＰ５６００１などのプログラム可能な２４ビット汎用デジタル信号プロセッサを好適に用いることができる。もちろん、他の上市されたデジタル信号プロセッサを用いることもできる。
【００５０】
また、デジタル音声プロセッサ３６は、バスタイプの標準アドレス、データおよび制御配列３８を介して、種々の構成要素と接続される。これら構成要素は、例えば、ＤＳＰプログラムメモリー４０などの、ＤＳＰ３６によって実行される一連のプログラムを記憶するプログラムメモリー手段、ＤＳＰデータメモリー４２などの、ＤＳＰ３６によって用いられるデータを記憶するデータメモリー手段、ならびにアドレスおよびデータのゲーティングおよびマッピングなどの標準時間制御機能を実行する制御ロジック４４を含む。
【００５１】
つぎに、ホスト音声プロセッサ回路２０について説明する。ホスト音声プロセッサ回路２０は、適切なホストインターフェイス５２を介してデジタル音声プロセッサ回路１８に接続される。概して、ホスト音声プロセッサ回路２０が、ホストインターフェイス５２を介して、デジタル音声プロセッサ回路１８で生成された種々の音声信号特性情報を受信する。
【００５２】
このホスト音声プロセッサ回路２０は、この情報を分析し、前記信号特性を代表的な使用者（話者）をテストすることによって集めた音声標準音声データと比較することによって、前記音声信号に含まれる音素の種類を識別する。音素を識別した後、ホスト音声プロセッサ回路２０は、種々の言語処理技術を使用し、音素を第一の言語や第二の言語に基づく語彙やフレーズに翻訳する。
【００５３】
前記ホスト音声プロセッサ回路２０は、好ましくは、ホスト音声プロセッサ５４などの、プログラム制御のもとでデジタル化された音声信号の特性を分析する第二のプログラム化可能な手段を有する。ホスト音声プロセッサ５４は、例えばモトローラ６８ＥＣ０３０などのプログラム化可能な３２ビット汎用性ＣＰＵ素子であればよい。
【００５４】
また、ホスト音声プロセッサ５４は、標準アドレス、データおよび制御バスタイプ配列５６を介して、種々の構成要素と接続される。これら構成要素は、例えば、ホストプログラムメモリー５８などの、ホスト音声プロセッサ５４によって実行される一連のプログラムを記憶するプログラムメモリー手段、ホストデータメモリー６０などの、ホスト音声プロセッサ５４によって用いられるデータを記憶するデータメモリー手段、ならびにアドレスおよびデータのゲーティングおよびマッピングなどの標準時間制御機能を実行する制御ロジック６４を含む。
【００５５】
制御デバイス２２については、図４において説明したものと同様である。制御デバイス２２は、ＲＳ−２３２インターフェイス回路などのインターフェイス手段６６およびケーブル２４を介して、ホスト音声プロセッサ回路２０に接続すればよい。もちろん、デジタル音声プロセッサ回路１８およびホスト音声プロセッサ回路２０の構成によっては、制御デバイス２２を省略することも可能である。なお、ホスト音声プロセッサ回路２０には、さらに辞書機能を有するメモリー６２やディスプレイ６８を接続することも可能である。
【００５６】
以上のように、音声認識手段（ａ）が音素で第一の音声を認識する場合、前記音声翻訳手段（ｂ）が、認識された前記音素列を第二の言語に基づく語彙列に翻訳し、前記音声合成手段（ｃ）が、前記語彙列をコンピュータ処理することにより前記第二の音声を合成するのが有効である。もっとも、図４および５に示したような音声認識システムを用いれば、音声認識手段（ａ）に音声翻訳手段（ｂ）および音声合成手段（ｃ）の機能を持たせることが可能である。
【００５７】
ここで、音声合成手段（ｃ）としては従来のものを用いることができるが、従来の音声合成手段によれば、電気的および機械的に音声を合成するため、語彙と語彙との間の間隔やイントネーションなどが完全ではなく、発声される第二の音声が人間の発する声に対して違和感が生じる場合がある。そこで、本発明においては、音声合成手段に以下のものを用いるのが好ましい。
【００５８】
すなわち、前記音声合成手段（ｃ）は、前記第二の言語に基づく語彙列を受信し、前記語彙列を第一の音素列に変換する音声変換サブシステム、変形規則を受信して前記第一の音素列に適用し、第二の音素列を形成する音声変形器、所定の基準に基づいて前記第二の音素列に含まれる音素に順位付けを行う評価器、および前記第二の音素列を受信し、前記順位付けを用いて前記第二の音素列に含まれる音素を音節に分解する音節分解器を具備するのが好ましい。
【００５９】
さらに、本発明に係る翻訳機能付対話式人形には、前記音声受信手段が前記使用者による第一の言語に基づくキーワードを受信し、前記音声認識手段（ａ）が前記キーワードを認識し、前記音声発声手段が前記キーワードに対応してあらかじめ記憶した第二の言語に基づく質問を発声し、その後、前記使用者による前記第一の音声を前記第二の音声に変換し、当該第二の音声、または前記第三の音声を発声して前記使用者と対話させる機能を持たせることが好ましい。
このような機能は、当業者であれば適宜プログラムを作成して、上記音声認識手段、音声翻訳手段および音声合成手段に組み込ませることが可能である。
【００６０】
また、音声認識手段（ａ）に、前記第一の音声の特定部分を認識させ、音声翻訳手段（ｂ）に、前記特定部分を第二の言語に基づく音声に翻訳させ、音声合成手段（ｃ）に、前記翻訳の結果を前記質問に対応してあらかじめ記憶した第二の言語に基づく音声回答パターンにあてはめ、前記第二の音声を合成させることも有効である。
【００６１】
この構成をとれば、前記音声変換手段は、いわゆるパターン翻訳法に基づいて、第一の言語による第一の音声を構成する第一のテキストを、第二の言語による第二のテキストに変換することができる。パターン翻訳法は、長文を翻訳するためには不充分なものであるが、短文を処理するためには有効である。したがって、初歩的な外国語教育にとって重要な時期である幼少期の子供にとっては、有効である。
【００６２】
この場合、音声翻訳手段（ｂ）が、（ｂ−１）前記音声回答パターンと、前記質問に対応して前記特定部分を構成する語彙として予想される第二の言語に基づく語彙複数個とを記憶する記憶手段、および（ｂ−２）前記音声認識手段（ａ）が認識した前記特定部分を構成する語彙に対応して、第二の言語に基づく語彙を選択する選択手段を具備し、音声合成手段が（ｃ）が、選択された前記第二の言語に基づく語彙の音声を合成し、前記音声回答パターンにあてはめ、前記第二の音声を合成すればよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、人形内に音声翻訳システムを設け、使用者の発した音声を異なる言語に基づく音声に変換して発声することにより、使用者の遊び心を満足させ、かつ外国語会話の学習に供することのできる翻訳機能付対話式人形を提供することができる。すなわち、本発明は、従来にはなかった翻訳機能付対話式人形を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る翻訳機能付対話式人形の機能を概略的に説明するための図である。
【図２】本発明において用いられる音声変換手段（翻訳システムモジュール）の構成を示す図である。
【図３】本発明において用いられる別の音声変換手段（翻訳システムモジュール）の構成を示す図である。
【図４】本発明において用いられる音声音素識別手段を含む音声認識手段（システム）の構成を示す図である。
【図５】本発明において用いられる音声音素識別手段を含む音声認識手段（システム）の構成をさらに詳細に示す図である
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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