(57)【要約】【課題】携帯電話を使用して、音声認識処理を行う場合に適正な音声レベル調整を行うこと可能な携帯電話端末を提供する。【解決手段】マイクロホンからの音声信号を符号化して移動電話網へ送信するエンコード手段を備えた携帯電話端末であって、マイクロホンから出力される音声信号の所定時間内における最低レベル値を検出し、所定時間間隔毎に該最低レベル値を出力するレベル監視手段と、レベル監視手段が出力する最低レベル値に基づき、所定の計算式により適正利得を求め、この適正利得を用いて音声信号の利得を調整し、エンコード手段へ出力する利得調整手段とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロホンからの音声信号を符号化して移動電話網へ送信するエンコード手段を備えた携帯電話端末であって、
前記マイクロホンから出力される音声信号の所定時間内における最低レベル値を検出し、前記所定時間間隔毎に該最低レベル値を出力するレベル監視手段と、
前記レベル監視手段が出力する最低レベル値に基づき、所定の計算式により適正利得を求め、この適正利得を用いて前記音声信号の利得を調整し、前記エンコード手段へ出力する利得調整手段と
を備えたことを特徴とする携帯電話端末。
【請求項２】
前記利得調整手段は、
想定される雑音レベルの変化量に応じたマージンを付加して前記適正利得を求めることを特徴とする請求項１に記載の携帯電話端末。
【請求項３】
マイクロホンからの音声信号を符号化して移動電話網へ送信するエンコード手段を備えた携帯電話端末において動作する音声レベル制御プログラムであって、
前記マイクロホンから出力される音声信号の所定時間内における最低レベル値を検出し、前記所定時間間隔毎に該最低レベル値を出力するレベル監視処理と、
前記レベル監視処理が出力する最低レベル値に基づき、所定の計算式により適正利得を求め、該適正利得を用いて前記音声信号の利得を調整し、前記エンコード手段へ出力する利得調整処理と
をコンピュータに行わせることを特徴とする音声レベル制御プログラム。
【請求項４】
前記利得調整処理は、
想定される雑音レベルの変化量に応じたマージンを付加して前記適正利得を求めることを特徴とする請求項３に記載の音声レベル制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利用者による携帯電話からの音声入力を用いた情報サービス提供システムにおいて、音声認識機能を携帯電話内で行わず、ネットワークを介してセンタ側で行うシステムにおける入力音声レベルの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、音声認識システムにはその認識性能が最大となる適性な入力音声レベルの範囲が存在する。レベルが過大であれば音声に歪を生じ、逆に過小であれば雑音と音声の分離が困難となり、いずれの場合も音声の特徴量を正確に抽出できなくなり、音声認識率が悪化する。そのため、音声認識装置の入力段で発話のピークレベルを検出し、音声認識装置が扱える最大入力レベルを超えないよう動的に増幅利得を調整している装置が知られている（特許文献１）。また、音声認識装置の前段に音声を符合化して一時的に取り込む機能を設け、単位発話中は音声認識部に対して最適な一定の利得に調整している装置も知られている（特許文献２、３）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０５−２６５４８４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１１７５８５号公報
【特許文献３】
特開２００２−０９１４８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に示す音声ピークレベル及びノイズレベル検出による動的な利得調整を行う装置にあっては、発話が行われている間もリアルタイムで利得調整を行うため、レベル自体はほぼ理想的な範囲に保たれる一方、信号振幅の直線性が保証されなくなり、必ずしも音声認識率の向上につながらないという問題がある。また、特許文献２、３に示す音声一時取り込みによる単位発話毎の利得調整を行う装置にあっては、発話単位で利得調整を行うため、単位発話内では音声振幅の直線性が確保されるが、音声信号を一時バッファリングすることによる音声伝達の遅れが生じ、音声認識システムを用いて自然な対話を行う際に重要であるレスポンスの悪化を避けられないという問題がある。さらに、これらの装置に共通する点として、いずれも音声認識処理の直前にレベル調整することを想定しており、レベル調整と音声認識が携帯電話ネットワークを通して接続されている場合を想定していない。携帯電話のコーデックでは、雑音がある一定レベル以下の場合はそれを雑音として扱い、ＳＮ比を向上させる仕組みがある。一方、雑音がそのレベルを超えた場合はそれを音声として扱うため、大きくても音声のＳＮ比が非常に劣化した状態で伝送され、音声認識率が悪化するという問題もある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、携帯電話端末を使用して、音声認識処理を行う場合に適正な音声レベル調整を行うこと可能な携帯電話端末及び音声レベル制御プログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、マイクロホンからの音声信号を符号化して移動電話網へ送信するエンコード手段を備えた携帯電話端末であって、前記マイクロホンから出力される音声信号の所定時間内における最低レベル値を検出し、前記所定時間間隔毎に該最低レベル値を出力するレベル監視手段と、前記レベル監視手段が出力する最低レベル値に基づき、所定の計算式により適正利得を求め、この適正利得を用いて前記音声信号の利得を調整し、前記エンコード手段へ出力する利得調整手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記利得調整手段は、想定される雑音レベルの変化量に応じたマージンを付加して前記適正利得を求めることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、マイクロホンからの音声信号を符号化して移動電話網へ送信するエンコード手段を備えた携帯電話端末において動作する音声レベル制御プログラムであって、前記マイクロホンから出力される音声信号の所定時間内における最低レベル値を検出し、前記所定時間間隔毎に該最低レベル値を出力するレベル監視処理と、前記レベル監視処理が出力する最低レベル値に基づき、所定の計算式により適正利得を求め、該適正利得を用いて前記音声信号の利得を調整し、前記エンコード手段へ出力する利得調整処理とをコンピュータに行わせることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記利得調整処理は、想定される雑音レベルの変化量に応じたマージンを付加して前記適正利得を求めることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による携帯電話端末を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、携帯電話端末である。符号２は、音声を集音して音声信号に変換するマイクロホンであり、通話を行うために携帯電話端末に備えられているマイクロホンである。符号３は、マイクロホン２から出力される音声信号のレベルを監視するレベル監視部である。符号４は、音声信号の利得を調整する利得調整部である。符号５は、音声信号を符号化して出力するエンコード部である。符号６は、移動電話のネットワークである。符号７は、ネットーワーク６内に設けられ、エンコード部５によって符号化された信号を復号化するデコード部である。符号８は、サービスを提供を提供するセンタシステムである。センタシステム８が提供するサービスは、例えば、携帯電話端末１を使用して、交通機関のチケット予約をするサービス等である。符号９は、センタシステム８をネットワーク６と接続するＣＴＩ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）部である。符号１０は、マイクロホン２で集音した音声の認識を行う音声認識部である。符号１１は、音声認識部１０の出力に基づいて、チケット予約等の処理を行う処理部である。
【００１１】
ここで、図３を参照して、図１に示す携帯電話端末１の動作の概要を説明する。まずレベル監視部３は、常に利得調整部４の入力レベルを監視する。そして、所定時間（例えば３〜５秒）毎にその時間区間での最低入力レベルを検出し、そのレベル情報を利得調整部４へ通知する。利得調整部４は、通知されたレベルに一定のマージンを付加したレベルをその時間区間での雑音レベルとする。マージンを付加する理由は、一般に周辺雑音レベルはある程度の幅で変動しており、雑音の最小値を抽出するだけでは雑音レベルの最大値を小さく見積り過ぎる恐れがあるからである。続いて、利得調整部５はこの雑音レベルの信号が入力された場合において、利得調整部４からエンコード部５へ出力される信号が、エンコード部５によって音声と判断される基準レベル以下になるよう調整する。そして、レベル監視部３は、レベル利得調整部４に対してレベル情報を送ると同時に、最低入力レベルの値をリセットする。このように所定時間（例えば３〜５秒）毎にレベル監視部３は雑音レベルを検出し、その都度利得調整部４が利得を調整する動作を繰り返す。
【００１２】
次に、図３を参照して、レベル監視部３、利得調整部４の動作の詳細を説明する。まず、レベル監視部３は、所定時間内（例えば３〜５秒）における音声信号レベルの最低レベルを検出する（ステップＳ１、Ｓ２）。そして、レベル監視部３は、所定時間内の最低レベル値を利得調整部４へ通知する（ステップＳ３）。このレベル監視部３における動作（ステップＳ１〜Ｓ３）は繰り返し実行する。これにより、所定時間（例えば３〜５秒）毎にレベル監視部３から利得調整部４に対して、所定時間区間の最低レベル値が通知されることとなる。
【００１３】
一方、利得調整部４は、レベル監視部３より最低レベル値の通知を受けて、適正利得を計算する（ステップＳ４）。適正利得は、（３）式によって計算する。ここで、適正利得の計算方法について説明する。
所定時間内の最低入力レベルをＬｎ［ｄＢ］、マージンをＭ［ｄＢ］、初期利得をＧ０［ｄＢ］、適正最大雑音入力レベル（利得Ｇ０においてＳＮ比が急に悪化する直前のレベル監視部３入力レベル）をＬｉｎ［ｄＢ］、適正最大雑音出力レベル（利得Ｇ０においてＳＮ比が急に悪化する直前の利得調整部４出力レベル）をＬｏｕｔ［ｄＢ］、適正利得をＧａｎ［ｄＢ］とすると、初期状態では、（１）式が成り立つ。
Ｌｉｎ＋Ｇ０＝Ｌｏｕｔ・・・（１）
【００１４】
所定時間区間毎に、その区間での最低入力レベル時において、出力がＬｏｕｔを超えないようにする必要がある。直前の区間の最低入力レベルと現区間の最小入力レベルは多少変化するため、所定のマージンＭを設定する。マージンＭがあまり大きくない場合、出力レベルが大きすぎる（Ｌｏｕｔを超える）よりは小さい方がＳ／Ｎの劣化が少ないため、マージンＭは正の値に設定する。このマージンＭは、想定される雑音レベルの変化量に応じて予め決定しておけばよい。以上のことから各区間では、（２）式が成り立つ。
Ｌｎ＋Ｇａｎ＋Ｍ＝Ｌｏｕｔ・・・（２）
従って、適正利得Ｇａｎは、（３）式によって計算する。
Ｇａｎ＝Ｌｏｕｔ−Ｌｎ−Ｍ＝Ｇ０−（Ｌｎ−Ｌｉｎ）−Ｍ・・・（３）
【００１５】
次に、利得調整部４は、利得を計算によって求めた適正利得Ｇａｎに変更する（ステップＳ５）。これにより、マイクロホン２から出力される音声信号の利得が適正利得Ｇａｎとなるように調整されてエンコード部５に対して出力される。
【００１６】
このように、エンコード部５に入力される音声信号レベルは、発話がない状態において常に基準レベル以下とすることができる。従って、急激な周辺雑音レベルの変化がない限り、発話中も雑音レベルはエンコード部５の基準レベルよりも常に小さく保たれることが期待でき、ネットワークを通して音声認識処理に入力される音声にＳＮ比の低下が起こることがなく、常に音声認識処理の性能が最大限に発揮することができる。また、レベル監視部３の最低レベル検出間隔を音声対話サービスにおける１発話の長さと同等以上に設定することにより、１発話中に頻繁に増幅率が変化することがなく、エンコード部５への出力の直線性が確保され、音声認識処理の性能を最大に発揮させることができる。また、マイクロホン２からの音声信号をバッファリングすることなくレベル調整が行えるため、信号に遅延が生じず、レスポンスの良い音声対話が実現できる。また、レベル監視部３は最小値を更新する処理のみを行えばよく、利得調整は概ね数秒（発話語彙の長さに応じて変わる）に１度レベル監視部３から利得を取り出して利得調整を行う処理のみを行えば良い。従って処理能力の高い部品を用いる必要がない。
【００１７】
なお、図１における携帯電話端末１の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより利得調整処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００１８】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、エンコード部に入力される音声信号レベルは、発話がない状態において常に基準レベル以下とすることができるという効果が得られる。従って、急激な周辺雑音レベルの変化がない限り、発話中も雑音レベルはエンコード部の基準レベルよりも常に小さく保たれることが期待でき、ネットワークを通して音声認識処理に入力される音声にＳＮ比の低下が起こることがなく、常に音声認識処理の性能が最大限に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】レベル調整動作の概要を示す説明図である。
【図３】図１に示す携帯電話端末１の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・携帯電話端末
２・・・マイクロホン
３・・・レベル監視部
４・・・利得調整部
５・・・エンコード部
６・・・ネットワーク
７・・・デコード部
８・・・センタシステム
９・・・ＣＴＩ部
１０・・・音声認識部
１１・・・処理部
【図１】
2004320122.tif 000003
【図２】
2004320122.tif 000004
【図３】
2004320122.tif 000005