(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発話音声の受話声質を変換する受話側の音声通信装置において、
音声信号を受信する手段と、
声質変換パラメータを受信する手段と、
前記音声信号に前記声質変換パラメータを適用して音声信号の受話声質を変換する手段と、
前記受話声質を変換する手段を有効または無効にする機能切換手段と、
発話側の音声通信装置を認証する手段とを具備し、
前記機能切換手段は、認証できない音声通信装置との通話において前記受話声質を変換する手段を無効化する
ことを特徴とする音声通信装置。
【請求項２】
前記受話声質を変換する手段の有効または無効の状態を出力する手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１に記載の音声通信装置。
【請求項３】
前記受話声質を変換する手段を無効化するに際して、無効にする代わりに、予め用意された声質に変換することを特徴とする請求項１に記載の音声通信装置。
【請求項４】
音声送信装置および音声受信装置を含み、発話音声の受話声質を変換する音声通信システムにおいて、
音声送信装置が、
発話者の音声信号を音声受信装置へ送信する手段と、
発話者の声質を変換する声質変換パラメータを決定する手段と、
前記声質変換パラメータを音声受信装置へ送信する手段とを具備し、
音声受信装置が、
音声送信装置から音声信号を受信する手段と、
音声送信装置から声質変換パラメータを受信する手段と、
前記音声信号に前記声質変換パラメータを適用して音声信号の受話声質を変換する手段と、
前記受話声質を変換する手段を有効または無効にする機能切換手段と、
前記音声送信装置に対して認証要求を送信する認証要求手段とを具備するとともに、
前記音声送信装置が、前記認証要求に応答する認証応答手段を具備し、
前記機能切換手段は、認証できない音声通信装置との通話において前記受話声質を変換する手段を無効化する
ことを特徴とする音声通信システム。
【請求項５】
前記声質変換パラメータを決定する手段は、発話者の声質に基づいて声質変換パラメータを決定することを特徴とする請求項４に記載の音声通信システム。
【請求項６】
前記声質変換パラメータを決定する手段は、変換先声質指示を受け付けて、当該指示に基づいて声質変換パラメータを決定することを特徴とする請求項４又は５に記載の音声通信システム。
【請求項７】
発話音声の受話声質を変換する音声通信方法において、
音声送信装置から音声受信装置へ、発話者の音声信号を送信する手順と、
声質変換パラメータを決定して音声受信装置へ送信する手順と、
音声受信装置が前記音声信号を受信する手順と、
音声受信装置が前記声質変換パラメータを受信する手順と、
音声受信装置において、前記音声信号に前記声質変換パラメータを適用して音声信号の受話声質を変換する手順を含むとともに、発話側の音声送信装置を認証できない音声送信装置との通話については、前記受話声質の変換を無効化する手順を含む
ことを特徴とする音声通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発話音声の受話声質を変換する音声通信システムならびにその音声通信方法および装置に係り、特に、音声受信装置が音声送信装置から発話者の原音声を受信できる音声通信システムならびにその音声通信方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
統計的手法に基づく声質変換技術により、ある話者の音声の声質（スペクトル包絡特性）や基本周波数を変換することが可能である。ディジタル信号処理において、音声波形のサンプリングデータから、そのケプストラムや基本周波数といった特徴パラメータの時系列データ（通常、ベクトル系列データとして一般化される）を抽出、分析し、このベクトル系列データから音声波形を再合成する手法は、一般に分析合成と呼ばれ、音声通信では広く用いられている。
【０００３】
通常の音声通信では特徴パラメータがそのまま伝送されるが、特徴パラメータのベクトル時系列データを目標話者の音声に適合させることにより、話音声を目標話者の音声に変換できる。
【０００４】
単純には、予め話者Ａと話者Ｂの同発話内容の音声を用意して話者Ａの特徴を表すベクトルを話者Ｂの特徴を表すベクトル変換する変換行列を求めておき、話者Ａの任意の発声に対して、その特徴ベクトル時系列に対して先述の変換行列を掛け、それを用いて音声を合成することで、話者Ａの音声を話者Ｂの音声に変換できる。
【０００５】
ただし、一つの変換行列で話者Ａの特徴を話者Ｂの特徴へ変換することは難しく、例えば話者Ａの特徴を適当な個数のクラスタにクラスタリングしておき、それぞれのクラスタにおいて異なる変換行列を定めることで、より複雑な変換が可能となり、話者Ｂの音声の再現性を高めることができる。また、変換行列を求めるために使う音声の量が多いほど、さまざまな場合に対応した変換行列が得られる。つまり、任意の内容の音声を変換することができる。
【０００６】
声質変換では、クラスタリング等によってある程度限定された空間に対して空間から空間への変換という形で扱うことで、任意の内容に対する、ある程度複雑な変換を実現している。つまりデータ圧縮的な構造となっており、このような任意の内容を対象とする声質変換システムにおいて、変換行列を表すパラメータ（以下、声質変換パラメータ）を表すのに必要なサイズは、声質変換パラメータの決定に使われる音声データ量と比較して、通常、それほど大きくはならない。
【０００７】
このような音声変換技術を用いたコミュニケーション装置は、例えば特許文献１に開示されている。また、Ｍ人の声質からＮ人の声質に変換する声質変換技術が、特許文献２に開示されている。ＭおよびＮをそれぞれ数百人規模以上と大きくすることで、事実上、任意話者から任意話者への変換と言えるような、声質の変換が実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−８５４２１号公報
【特許文献２】特開２００８−５８６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
音声通信に音声変換技術を用いることで、音声を伝える側は、リアルタイムに別の話者の声質で相手に音声を伝えることができる。これにより新しいコミュニケーション形態を提供することができるものの、声質変換品質の向上に伴って、別人へのなりすまし等、不正目的の利用が増加することが懸念される。
【００１０】
本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、声質変換による音声通信において、他者へのなりすまし等の不正を防止あるいは困難にできる音声通信システムならびにその音声通信方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下の構成を具備した点に特徴がある。
(1) 発話側の音声通信装置は、発話者の音声信号を受話側の音声通信装置へ送信する手段と、発話者の声質を変換する声質変換パラメータを決定する手段と、声質変換パラメータを受話側の音声通信装置へ送信する手段とを具備した。
【００１２】
(2) 発話側の音声通信装置はさらに、受話側の音声通信装置から受信した認証要求に応答する認証応答手段を具備した。
【００１３】
(3) 受話側の音声通信装置は、音声信号を受信する手段と、声質変換パラメータを受信する手段と、音声信号に前記声質変換パラメータを適用して音声信号の受話声質を変換する手段とを具備した。
【００１４】
(4) 受話側の音声通信装置はさらに、受話声質を変換する手段の機能を有効または無効にする機能切換手段を具備した。
【００１５】
(5) 受話側の音声通信装置はさらに、発話側の音声通信装置を認証する手段を具備し、機能切換手段は、認証できない音声通信装置との通話において声質変換機能を無効化するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下の効果が達成される。
(1) 受話者の通信装置が本発明の声質変換機能に対応していれば声質変換が行われる一方、本発明の機能に対応していなければ原音声での受話となる。したがって、発話者は受話者の通信端末の機能を意識することなく、常に声質変換機能を有効にしたまま発話できるようになる。
【００１７】
(2) 悪意のある発話者が本発明の声質変換技術を用いたなりすまし等の不正利用を試みても、声質変換された音声を受話できるのは、音声受信装置が声質変換技術に対応していることを認識している者、すなわち発話者が悪意の第三者である可能性を容易に認識できる者に限られるので、声質変換技術を用いたなりすまし等の不正利用に対する防御が可能になる。
【００１８】
(3) 音声受信端末の受話者が声質変換機能を自由に有効又は無効にできるので、原音声および声質変換された音声を聴き比べ、より聞き易い音声を受話者の意思で簡単に選択できるようになる。
【００１９】
(4) 本発明の声質変換機能を備えた音声通信装置から、本発明の声質変換機能を備えた音声受信装置へ不正の目的で発話を試みても、音声受信装置が音声通信装置を認証できなければ音声受信装置において声質変換機能が無効化され、原音声が再生されるので、成りすまし等の不正を防止できるようになる。
【００２０】
(5) 音声受信端末の声質変換機能が、認証に失敗した音声通信装置との通話では自動的に無効化され、受話音声が原音声となるので、成りすまし等の不正を自動で防止できるようになる。
【００２１】
(6) 音声受信装置の声質変換機能が有効となっていることを受信者に通知することで、なりすましのリスクを受信者に認識させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態の機能ブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態の機能ブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態の機能ブロック図である。
【図５】本発明の第５実施形態の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る声質変換機能を備えた音声通信システムの構成を示した機能ブロック図であり、発話側の音声送信装置１および受話側の音声受信装置２により構成される。なお、音声送信装置１は音声受信機能も備えて、また音声受信装置２は音声送信機能も備えて、いずれも音声通信装置として機能できるが、ここでは本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００２４】
音声送信装置１は、音声送信部１０１、声質変換パラメータ決定部１０２および声質変換パラメータ送信部１０３を主要な構成とする。音声受信装置２は、音声受信部２０１、声質変換パラメータ受信部２０２および声質変換部２０３を主要な構成とする。なお、音声受信装置３は、声質変換機能を備えない従来装置であり、音声受信部２０１のみを備える。
【００２５】
音声送信装置１では、入力音声が音声信号に変換されて音声送信部１０１に送られる。また、声質変換パラメータ決定部１０２が、声質変換パラメータの決定において入力音声の情報が必要な声質変換手法を採用していれば、音声信号は声質変換パラメータ決定部１０２にも入力される。
【００２６】
声質変換パラメータ決定部１０２には、声質変換手法の必要性に応じて予め発話者の音声特徴情報が登録されており、さらに発話者が変換目標声質に関する情報を指定することもでき、発話者の音声を変換目標声質に変換するための変換パラメータを計算する。計算結果は声質変換パラメータ送信部１０３へ提供される。
【００２７】
なお、声質変換方法によっては声質変換パラメータの推定に必ずしも話者音声の入力は必要ではなく、その場合は、声質変換パラメータ決定部１０２に話者の音声信号を入力する必要はない。
【００２８】
例えば、予め推定した変換パラメータが声質変換パラメータ決定部１０２に登録されており、音声送信中に声質変換パラメータの更新を行わないような場合がこれに該当する。一方、声質変換パラメータ決定部１０２に予め発話者の音声情報を登録しておくのではなく、入力音声から動的に決定してもよい。最終的に、音声送信装置１から音声受信装置２へは、話者の原音声が音声送信部１０１により適宜に音声符号化されて送信され、声質変換パラメータ送信部１０３により声質変換パラメータが送信される。
【００２９】
一方、音声受信装置２では、受信した音声信号が音声受信部２０１において原音声に復元され、この原音声に対して、声質変換パラメータ受信部２０２が受信した声質変換パラメータに基づいて、声質変換部２０３により声質変換が行われる。すなわち、音声受信部２０１が出力した音声信号は声質変換部２０３において再度ベクトル系列の形に変換され、声質変換パラメータに基づいてベクトル系列の変形処理が行われ、それに対して合成処理を行うことで声質変換処理が行われる。
【００３０】
ただし、声質変換も可能な分析合成手法が音声通信に用いられている場合は、音声受信部２０１において原音声を復元せずにベクトル系列をそのまま声質変換部２０３へ送り、声質変換部２０３では、そのベクトル系列を変形し、変形したベクトル系列から音声を合成するようにしても良い。これにより、分析および合成の回数が減り、それらの処理に伴うひずみも減ることで、より高い品質での音声変換が可能となる。
【００３１】
なお、音声受信装置２において声質変換を行う音声通信では、音声送信装置１において、音声の伝送に先立って声質変換パラメータを伝送する必要がある。ただし、音声通信の途中で声質変換パラメータを更新しても良い。特に、音声送信装置１の音響環境が変化した場合に変換パラメータを更新しないと、声質変換結果が悪化する。これを避けるためには、適当な時間間隔で変換パラメータを更新することが有効である。
【００３２】
また、受話側が本発明を適用しない従来技術の音声受信装置３であれば、符号化された音声情報のみが受信されるので、原音声での受話が可能になる。
【００３３】
本実施形態によれば、受話者の通信装置が本発明の声質変換機能に対応した音声受信装置２であれば声質変換が行われる一方、本発明の機能に対応していない音声受信装置３であれば原音声での受話となる。したがって、発話者は受話者の通信端末の機能を意識することなく、常に声質変換機能を有効にしたまま発話できるようになる。
【００３４】
見方を変えれば、悪意のある発話者が本実施形態の声質変換技術を用いたなりすまし等の不正利用を試みても、声質変換された音声を受話できるのは、音声受信装置が声質変換技術に対応していることを認識している者、すなわち発話者が悪意の第三者である可能性を容易に認識できる者に限られるので、声質変換技術を用いたなりすまし等の不正利用に対する防御が可能になる。
【００３５】
図２は、本発明の第２実施形態の構成を示した機能ブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００３６】
本実施形態は、受話者の指示で声質変換機能を有効／無効にできる機能切換部２０５を音声受信端末２に設けた点に特徴がある。機能切換部２０５は、受話者からの指示に応じて、出力音声として音声受信部２０１の出力または音声変換部２０３の出力のいずれか一方を選択する。
【００３７】
本実施形態の声質変換は、音声の周波数帯域をシフトさせたり、あるいは各種の音響工学的な処理を施したりすることで聞き易さを改善する用途でも利用できる。しかしながら、原音声の声質や変換方式によっては、声質変換により却って聞き易さが低下してしまう場合もある。このような場合、声質変換された信号が送受される従来技術では、聞き易さが低下した声質での受話を余儀なくされる。
【００３８】
これに対して、本実施形態によれば、音声受信端末２の受話者が声質変換機能を自由に有効又は無効にできるので、原音声および声質変換された音声を聴き比べ、より聞き易い音声を受話者の意思で簡単に選択できるようになる。なお、声質変換機能を無効化する代わりに、予め音声受信端末２に用意されている声質に変換するようにしても良い。
【００３９】
また、本実施形態では声質変換機能の有効／無効の状態がディスプレイに表示され、またはパイロットランプのON/OFF等として受話者へ通知される。一般的に、受話者は声質変換の機能を無効化することで声質変換を用いたなりすまし等の不正行為は一切行えなくなると思い込む傾向がある。しかしながら、従来技術のように声質変換された音声を送信する音声通信装置から音声を受信すると、声質変換機能が無効化されていても声質は変換されているので、発話者は成りすましなどの不正行為を行い得る。
【００４０】
これに対して、本実施形態では声質変換機能が無効化されていることをディスプレイ等に表示し、受話者に認識させることができるので、声質変換されている音声を声質変換されていない音声と誤認する事故を防止できるようになる。
【００４１】
図３は、本発明の第３実施形態の構成を示した機能ブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００４２】
本実施形態では、音声受信端末２に、受話者の指示で声質変換機能を有効又は無効にする機能切換部２０５と共に、発話者の音声通信装置１に対して認証要求を送信する音声送信者認証要求部２０４を設け、音声送信端末１には、前記認証要求に対して応答する音声送信者認証応答部１０４を設けた。
【００４３】
音声受信端末２では、音声信号と共に、声質変換パラメータ受信部２０２により声質変換パラメータが受信されると、認証要求部２０４が付勢されて認証要求が音声通信装置１へ送信され、認証応答を受信することで発話者が認証される。この認証結果は受話者へ通知され、これが認証失敗通知であれば、受話者は音声受信端末２に対して声質変換機能の無効化を手動で指示することになる。
【００４４】
このような認証は、例えば音声通信装置１と音声送信端末２との間で予め電子証明書を交換しておき、音声通信装置１が音声送信端末２からの認証要求に対して電子証明書を送信し、これを音声送信端末２において検証することで実現できる。
【００４５】
機能切換部２０５は、前記指示に応答して声質変換機能を無効化する。本実施形態では、音声の出力元が声質変換部２０３（有効）から音声受信部２０１（無効）に切り替えられる。前記声質変換機能の有効／無効の状態はディスプレイに表示され、またはパイロットランプのON/OFFとして受話者へ通知される。
【００４６】
本実施形態によれば、本発明の声質変換機能を備えた音声通信装置１から、本発明の声質変換機能を備えた音声受信装置２へ不正の目的で発話を試みても、音声受信装置２が音声通信装置１を認証できなければ音声受信装置２において声質変換機能が無効化され、原音声が再生されるので、成りすまし等の不正を防止できるようになる。
【００４７】
図４は、本発明の第４実施形態の構成を示した機能ブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００４８】
本実施形態では、音声受信端末２に、受話者の指示で声質変換機能を有効又は無効にする機能切換部２０５と共に、発話者の音声通信装置１に対して認証要求を送信する音声送信者認証要求部２０４を設け、音声送信端末１には、前記認証要求に対して応答する音声送信者認証応答部１０４を設けた。
【００４９】
音声受信端末２では、認証要求部２０４による認証結果が機能切換部２０５へ通知され、これが認証失敗通知であれば、機能切換部２０５は声質変換機能を自動的に無効化する。すなわち、音声の出力元が声質変換部２０３（有効）から音声受信部２０１（無効）へ自動的に切り替えられる。
【００５０】
本実施形態によれば、音声受信端末２の声質変換機能が、認証に失敗した音声通信装置１との通話では自動的に無効化され、受話音声が原音声となるので、成りすまし等の不正を自動で防止できるようになる。
【００５１】
なお、上記の各実施形態では、音声送信装置１に声質変換パラメータ決定部１０２および声質変換パラメータ送信部１０３を設けるものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、図５に一例（第５実施形態）を示したように、音声送信装置１には音声送信部１０１のみを設け、声質変換パラメータ決定部１０２および声質変換パラメータ送信部１０３は、通話を中継する装置４（センター側）に設けても良い。
【００５２】
この場合、声質変換パラメータ決定部１０２へ入力する音声信号は、音声送信部１０１が送信した音声信号をセンター側４が受信して入力させれば良い。その場合、センター側４では音声受信装置２に対して音声信号を中継する必要がある。
【００５３】
その際、音声送信装置１に前記音声送信者認証応答部１０４を設け、センター側４が送信者認証を行っても良く、さらにはセンター側４に音声受信装置２からの認証に応答する機能を設け、音声受信装置２がセンター側４を認証し、認証に失敗したセンター側４からの通信を信頼できない通信として扱うようにしても良い。
【００５４】
さらに、上記の各実施形態では、原音声の音声信号を伝送するための通信路と、声質変換パラメータを伝送するための通信路とが独立しているように記述したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、物理的には１つの通信路上に、音声信号と声質変換パラメータとを多重化して伝送するようにしても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１…音声送信装置，２，３…音声受信装置，４…センター側，１０１…音声送信部，１０２…声質変換パラメータ決定部，１０３…声質変換パラメータ送信部，１０４…認証応答部，２０１…音声受信部，２０２…声質変換パラメータ受信部，２０３…声質変換部，２０４…認証要求部，２０５…機能切換部
【図１】
0006375168.tif 000002
【図２】
0006375168.tif 000003
【図３】
0006375168.tif 000004
【図４】
0006375168.tif 000005
【図５】
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