(57)【要約】【課題】マイクやマイクアンプなどのハードウェアを別途追加することなく、既存のナビゲーション装置を利用して、ナビゲーション音声の明瞭度を改善できるようにする。【解決手段】音声認識処理と明瞭度改善処理とで同じマイク１１を共用し、モード切替部１４によって動作モードを切り替えて何れかの処理を行うようにすることにより、明瞭度改善処理のためだけにマイクやマイクアンプなどのハードウェアを別途追加する必要をなくし、コストアップを抑止できるようにする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナビゲーション装置の案内音声の音圧レベルと、この案内音声の聴取位置において聴取可能な周囲音の音圧レベルとに基づいて、上記案内音声の明瞭度を改善するように成されたナビゲーション音声補正装置であって、
上記案内音声の明瞭度改善処理に用いる上記案内音声および上記周囲音と、音声認識処理に用いる発話音声とを同じ音声入力デバイスから入力する音声入力手段と、
上記明瞭度改善処理と上記音声認識処理との何れかに動作モードを切り替えるモード切替手段とを備えたことを特徴とするナビゲーション音声補正装置。
【請求項２】
上記動作モードが上記音声認識処理に切り替えられているときは、上記明瞭度改善処理における適応フィルタ処理を停止させるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション音声補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はナビゲーション音声補正装置に関し、特に、ナビゲーション装置の案内音声の音圧レベルを周囲の騒音等に応じて補正する装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行案内を行うナビゲーション装置においては、車両の現在位置を検出してＤＶＤ等の記録媒体から車両位置周辺の地図データを読み出し、地図画像をディスプレイ装置に描画するとともに、その地図画像の所定位置に車両位置マーク（自車位置マーク）を重ねて描画する。そして、車両が移動するに伴って地図画像をスクロールして、車両位置周辺の地図情報が一目で判るようにしている。
【０００３】
このようなナビゲーション装置は、出発地から目的地までの誘導経路を設定する機能、誘導経路を地図画像上に表示する機能、誘導経路上の案内交差点において曲がる方向を音声で案内する機能等を備えている。すなわち、この種のナビゲーション装置では、地図データを用いて出発地から目的地までを結ぶ最もコストが小さな経路を、幅優先探索（ＢＦＳ）法あるいはダイクストラ法などのシミュレーションを行って自動探索し、その探索した経路を誘導経路として記憶する。
【０００４】
そして、車両の走行中に地図画像上で誘導経路を他の道路と識別可能に表示するとともに、車両が誘導経路上の案内交差点から所定距離内に近づいたときに、交差点案内図（交差点拡大図とこの交差点での進行方向を示す矢印）を表示し、いずれの道路を走行すればよいか、交差点でどの方向に進んだらよいかを提示する。また、交差点における進行方向が右折の場合には「この先を右です」等のように音声案内を行い、現在の車両位置から案内交差点までの距離が相当ある場合には「しばらく道なりです」等の音声案内を適宜行う。
【０００５】
ところで、上述したナビゲーション装置の案内音声（以下、ナビゲーション音声と呼ぶ）は、種々の騒音（走行中のエンジン音、ロードノイズ、風切り音等）やカーオーディオの出力音があると、非常に聴き取りにくくなる。このような問題に対して、所定の信号処理を行うことによってナビゲーション音声の明瞭度を高めるようにしたシステムが提案されている（例えば、特開平１１−１６６８３５号公報）。
【０００６】
図７は、上記従来のシステムの構成を示すブロック図である。図７に示すように、従来のシステムでは、カースピーカ１から出力されるオーディオ音、モニタスピーカ２から出力されるナビゲーション音声、車内に発生する走行ノイズを全てマイク３から入力する。そして、このマイク入力された音声信号をもとに、適応フィルタ（ＡＤＦ）５の伝達関数とゲイン制御部６のラウドネス補償ゲインとを可変制御することにより、騒音の大きさに関わりなく常に適切な音量等でナビゲーション音声を再生できるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシステムでは、騒音量を推定するために、オーディオ音、ナビゲーション音声および走行ノイズを入力するためのマイク３を用いる必要がある。また、この推定部においては、車室内で時々刻々と変化している騒音量に合わせて、適応フィルタ５の伝達関数（フィルタ係数）を逐次更新する必要がある。そのため、マイク３は常にアクティブ状態としておかなければならない。
【０００８】
以上のことから、現状のナビゲーション装置にナビゲーション音声の明瞭度改善機能を搭載することを考えた場合、マイクやマイクアンプなどのハードウェアを明瞭度改善処理用に別途追加する必要があり、コストアップとなる問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、マイクやマイクアンプなどのハードウェアを別途追加することなく、既存のナビゲーション装置を利用して、ナビゲーション音声の明瞭度を改善できるようにすることを目的とする。また、このことを、明瞭度改善処理の性能を落とさずに実現できるようにすることも目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明のナビゲーション音声補正装置では、ナビゲーション装置が音声認識処理のために元々備えている発話音声入力用のマイクを、明瞭度改善処理の際にナビゲーション音声および周囲音を入力するためにも共用し、明瞭度改善処理と音声認識処理との何れかに動作モードを切り替えてマイク入力音声を利用するようにしている。本発明において好ましくは、動作モードが音声認識処理に切り替えられたときに、明瞭度改善処理における適応フィルタ処理を停止させるように制御する。
【００１１】
上記のように構成した本発明によれば、明瞭度改善処理のためだけにマイクやマイクアンプなどのハードウェアを別途追加する必要がなくなり、既存のナビゲーション装置にナビゲーション音声の明瞭度改善機能を搭載する際のコストアップを抑止することができる。また、モードの切り替えを行うことにより、明瞭度改善機能の適応フィルタに対するマイク入力音声のレベルが急変するが、その際に適応フィルタ処理は停止されるので、モード切替時における急激なレベル変動により悪影響を受けることが少なくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のナビゲーション音声補正装置は、エンジン音やロードノイズ、風切り音等の走行ノイズや、音楽等のオーディオ音の音圧レベルを監視し、これらの音圧レベルに応じてナビゲーション音声に適切なゲインを与えることによって、ナビゲーション音声を聴き取りやすくするものである。
【００１３】
図１は、本実施形態によるナビゲーション音声補正装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のナビゲーション音声補正装置１００は、モニタスピーカ２、適応フィルタ（ＡＤＦ）５、ゲイン制御部６、イコライザ７、マイク１１、マイクアンプ１２、トークスイッチ１３、モード切替部１４およびモード制御部１５を備えて構成されている。
【００１４】
なお、このナビゲーション音声補正装置１００とは別に、オーディオ音再生装置（図示せず）および音声認識エンジン２０が備えられている。オーディオ音再生装置は、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、ラジオ放送等の各種オーディオソースを再生する再生部（図示せず）とカースピーカ１とを含んでおり、カースピーカ１からオーディオ再生音が出力される。また、音声認識エンジン２０は、マイク入力された話者音声を認識して、その話者音声に対応するコマンドをナビゲーション装置に対して実行する。
【００１５】
マイク１１は、ナビゲーション装置が音声認識処理のために元々備えている話者音声入力用のものであり、本実施形態ではこれを明瞭度改善処理にも共用する。すなわち、話者音声だけでなく、カースピーカ１から出力されるオーディオ音、モニタスピーカ２から出力されるナビゲーション音声、車室内に発生する走行ノイズを全て同じマイク１１から入力する。マイクアンプ１２は、マイク１１から入力された音声信号を増幅する。
【００１６】
トークスイッチ１３は、発話による音声認識処理の開始を指示するためのスイッチである。すなわち、このトークスイッチ１３を操作したタイミングに合わせて、発話による音声入力受付状態となる。モード切替部１４は、ナビゲーション音声、オーディオ音および走行ノイズをマイク１１から入力してナビゲーション音声の補正を行う明瞭度改善モードと、発話音声をマイク１１から入力して音声認識を行う音声認識モードとの何れかに動作モードを切り替える。
【００１７】
一般に、ナビゲーション音声の出力は、走行中の現在位置に応じて行われ、どのタイミングで音声出力されるかは分からない。そのため、その不定のタイミングで出力されるナビゲーション音声の明瞭度を改善するためには、逐次変化する周りの騒音量に合わせて、適応フィルタ５の伝達関数を常に更新していなければならない。そこで、モード切替部１４は、明瞭度改善処理をデフォルトの動作モードとして常時稼動させ、トークスイッチ１３がオンとされたときのみ音声認識モードに切り替えるようにする。
【００１８】
音声認識モードに切り替えられたとき、マイク１１から入力された発話音声は音声認識エンジン２０に供給される。これにより、発話コマンドに対応した処理が実行される。一方、明瞭度改善モードに切り替えられたときは、マイク１１から入力されたナビゲーション音声、オーディオ音および走行ノイズは、減算器４に供給される。減算器４は、マイク１１より入力されたナビゲーション音声、オーディオ音および走行ノイズから、適応フィルタ５から出力されるナビゲーション音声を引くことによって誤差を演算し、オーディオ音と走行ノイズのみを抽出する。
【００１９】
適応フィルタ５は、図２に示すように、同定用フィルタ２１および音声補正用フィルタ２２を含んで構成されている。同定用フィルタ２１は、音響系のインパルス応答（音声補正用フィルタ２２のフィルタ係数）を同定するためのフィルタであり、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　）アルゴリズムやＮ−ＬＭＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ−ＬＭＳ）アルゴリズムによる適応フィルタが用いられている。この同定用フィルタ２１は、減算器４から出力される誤差ｅ（ｎ）のパワーが最小になるように動作して音響系のインパルス応答を同定する。
【００２０】
音声補正用フィルタ２２は、同定用フィルタ２１により決定されたフィルタ係数ｗ（ｎ）と、制御対象となるナビゲーション音声ｘ（ｎ）とを用いて畳み込み演算することにより、ナビゲーション音声ｘ（ｎ）に対してイコライザ７と同一の伝達特性を与える。この音声補正用フィルタ２２より出力されるフィルタ制御後のナビゲーション音声ｙ（ｎ）は、減算器４に供給され、ここで演算された誤差ｅ（ｎ）が同定用フィルタ２１にフィードバックされる。
【００２１】
ゲイン制御部６は、適応フィルタ５から出力されるフィルタ制御後のナビゲーション音声と、減算器４から出力されるオーディオ音および走行ノイズとに基づいて、ナビゲーション装置から出力される制御対象のナビゲーション音声に対して加える最適のゲインを算出し、この算出されたゲイン値をイコライザ７に出力する。
【００２２】
イコライザ７は、ナビゲーション音声に対してゲイン補正を行う。すなわち、ナビゲーション装置から入力されるナビゲーション音声に対して、ゲイン制御部６によって算出されたゲインを与えることにより、当該ナビゲーション音声を補正する。この補正は、例えば、複数に分割された周波数帯域のそれぞれ毎に行う。
【００２３】
モード制御部１５は、トークスイッチ１３のオン／オフに応じてモード切替部１４を制御し、動作モードを明瞭度改善モードと音声認識モードとの何れかに切り替えるようにする。モード制御部１５はまた、音声認識モードに切り替えたときに、適応フィルタ５による伝達関数の適応処理を停止させる。そして、音声認識が終了した（ナビゲーション装置が認識終了のフラグを立てた）段階で、適応フィルタ５の計算を再開するように制御する。
【００２４】
上述のように、明瞭度改善モードでは、マイク１１より入力される音声（ナビゲーション音声、オーディオ音、走行ノイズ）から、適応フィルタ５で求められたナビゲーション音声の推定値を減算器４にて減算し、その差分値を適応フィルタ５にフィードバックすることにより、図３に示すような伝達関数の振幅特性を持つフィルタ係数の計算を常に行っている。
【００２５】
このような状態で、トークスイッチ１３の操作に応じて動作モードを明瞭度改善モードから音声認識モードに切り替えると、マイク１１から減算器４に対して入力される音声レベルは０となる。逆に、音声認識モードから明瞭度改善モードに戻したときは、マイク１１から減算器４に対して突然に大きなレベルの音声が入力される。
【００２６】
このように、動作モードを切り替えると、減算器４により算出される差分値が大きく変動する。このとき、適応フィルタ５の計算を継続して行っていると、適応フィルタ５によって計算されるフィルタ係数値が大幅に異なるか、発散してしまう。これにより、ナビゲーション音声と周囲音の分離性能（明瞭度改善性能）に悪影響が出てしまうことになる。
【００２７】
これに対し、本実施形態では、音声認識モード中には適応フィルタ５による伝達関数の適応処理を停止させ、明瞭度改善モードへの復帰時に適応処理を再開させるようにしている。これにより、動作モードの切り替えによって減算器４に対する音声入力レベルが大きく変動しても、そのときの大きな変動値によって伝達関数の推定が行われることはなくなる。したがって、伝達関数の推定精度が悪くなる（すなわち、適応アルゴリズムの推定誤差が大きくなる）という不都合を回避することができる。
【００２８】
なお、音声認識モード中は、適応フィルタ５による伝達関数の適応処理が一時的に停止状態となるが、これによる影響は少ない。すなわち、現状のナビゲーション装置では、音声を正しく認識させるために、「ハンドルを握った自然な姿勢で」発話動作を行うことが推奨されている。そのため、音声認識モード中の数秒間で、周囲の騒音量に大きな変化が生じることは起こりにくく、動作モードの切替前後で伝達関数の振幅特性にも大きな差分は生じない。
【００２９】
図４は、動作モードの切替前後に得られる伝達関数の振幅特性の差分を示す図である。図４において、横軸は周波数を示し、縦軸は切替前後における伝達関数の差分を示す。この図４に示されるように、動作モードの切替前後で伝達関数の振幅特性に大きな差分は生じていない。したがって、音声認識モード中に伝達関数の適応処理を一時的に停止しても、伝達関数の推定精度が悪くなるということは殆どない。
【００３０】
図５は、トークスイッチ１３が押下されたときの動作を示すフローチャートである。図５において、トークスイッチ１３が押下されると、モード制御部１５は、適応フィルタ５における伝達関数の適応処理（フィルタ係数の更新）を停止させる（ステップＳ１）。具体的には、停止制御信号を適応フィルタ５に出力する。その後、モード制御部１５はモード切替部１４を制御して、動作モードを音声認識モードに切り替える（ステップＳ２）。
【００３１】
次に、ナビゲーション装置は、発話音声の入力受付を開始する合図音を出力した後（ステップＳ３）、音声認識処理を実行する（ステップＳ４）。なお、この音声認識処理の際に、トークスイッチ１３の押下による音声認識処理のキャンセルも受け付けている。次いで、ナビゲーション装置は、音声認識が終了したかどうかを判定する（ステップＳ５）。音声認識が終了していない場合は、ステップＳ４の音声認識処理を続行する。
【００３２】
一方、音声認識処理が終了した場合、モード制御部１５はモード切替部１４を制御して、動作モードを明瞭度改善モードに切り替える（ステップＳ６）。このとき、適応フィルタ５における伝達関数の適応処理（フィルタ係数の更新）を再開させる。具体的には、停止制御信号の出力を中止する。その後、上記ステップＳ４で音声認識されたコマンドを実行する（ステップＳ７）。このようにコマンド実行前に動作モードの切り替えを行っているのは、時間のかかる伝達関数の計算を少しでも早く開始させるためである。
【００３３】
図６は、適応フィルタ５の動作を示すフローチャートである。なお、この図６では、適応フィルタ５にＬＭＳアルゴリズムを適用した例について示している。図６において、適応フィルタ５は、所定時間間隔１／Ｆｓごとの割り込みの発生に応じて、演算に必要なデータ（明瞭度改善処理の制御対象となるナビゲーション音声ｘ（ｎ）や、減算器４からフィードバックされる誤差ｅ（ｎ）等）を取り込む（ステップＳ１１）。
【００３４】
そして、図２の音声補正用フィルタ２２において、同定用フィルタ２１により決定されたフィルタ係数ｗ（ｎ）と、上記入力された制御対象のナビゲーション音声ｘ（ｎ）とを用いて畳み込み演算をすることにより、フィルタ制御後のナビゲーション音声ｙ（ｎ）を得る（ステップＳ１２）。
【００３５】
次に、適応フィルタ５は、トークスイッチ１３がオンとなっているか否か、すなわち音声認識モード中であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。音声認識モード中は、モード制御部１５から適応フィルタ５に対して停止制御信号（フラグ）が送られているので、このフラグを見ることによってトークスイッチ１３の状態を判定することができる。
【００３６】
ここで、トークスイッチ１３がアクティブとなっていない場合は、通常通り同定用フィルタ２１においてフィルタ係数の更新を行う（ステップＳ１５）。一方、トークスイッチ１３がアクティブとなっている場合は、同定用フィルタ２１におけるフィルタ係数の更新処理は行うことなく、割り込み処理を終了する。すなわち、音声認識モード中は、適応フィルタ５のフィルタ係数がｗ（ｎ＋１）＝ｗ（ｎ）のままで扱われ、その間は畳み込み演算だけが行われることとなる。
【００３７】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、音声認識処理と明瞭度改善処理とでマイク１１を共用し、トークスイッチ１３の操作に応じて動作モードを切り替えるようにしている。これにより、明瞭度改善処理のためだけにマイクやマイクアンプなどのハードウェアを別途追加する必要がなくなり、既存のナビゲーション装置に音声明瞭度改善機能を搭載する際のコストアップを抑止することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、音声認識モードの動作中は適応フィルタ５における伝達関数の適応処理を停止させるようにしている。これにより、動作モードの切り替えを行うことによって適応フィルタ５に対するマイク入力音声のレベルが急変しても、その急激なレベル変動によって伝達関数の推定精度が悪影響を受けることはなく、適応アルゴリズムの推定誤差が大きくなるという不都合を回避することができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、１つのマイク１１およびマイクアンプ１２を用いて、明瞭度改善処理と音声認識処理の双方を、性能を落とすことなく同時処理することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上述したように、音声認識処理と明瞭度改善処理とで同じ音声入力デバイスを共用し、動作モードを切り替えて何れかの処理を行うようにしているので、明瞭度改善処理のためだけにマイクやマイクアンプなどのハードウェアを別途追加する必要がなくなり、コストアップを抑止することができる。
【００４２】
また、本発明の他の特徴によれば、音声認識モードの動作中は明瞭度改善処理における適応フィルタ処理を停止させるようにしているので、モードの切り替えに応じてマイク入力音声のレベルが急変しても、その急激なレベル変動によって伝達関数の推定精度が悪影響を受けることがなく、音声認識用の１つの音声入力デバイスを用いて明瞭度改善処理と音声認識処理との双方を、性能を落とすことなく処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態によるナビゲーション音声補正装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】適応フィルタの構成を示す図である。
【図３】適応フィルタにおける伝達関数の振幅特性を示す図である。
【図４】動作モード切替前後における伝達関数の振幅特性の差分を示す図である。
【図５】トークスイッチが押下されたときの動作を示すフローチャートである。
【図６】適応フィルタの動作を示すフローチャートである。
【図７】従来のナビゲーション音声補正装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
４　減算器
５　適応フィルタ
６　ゲイン制御部
７　イコライザ
１１　マイク
１２　マイクアンプ
１３　トークスイッチ
１４　モード切替部
１５　モード制御部
２１　同定用フィルタ
２２　音声補正用フィルタ
１００　ナビゲーション音声補正装置
【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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【図６】
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【図７】
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