(57)【要約】【課題】本発明は音声認識制御テレビジョン受像機に関し、特にテレビジョン受像機自体スピーカ発生音による視聴者音声命令認識率の低下問題を解決した音声制御テレビジョン受像機技術を開示する。【解決手段】本発明はテレビジョン受像機のスピーカを駆動する内部電気信号を利用し、スピーカ干渉音を模倣した電気信号を発生させ、マイクロホンにより電気へ変換された入力信号から除去することによって、スピーカ発生音の干渉が除去された音声命令信号を得ることになる。その結果、スピーカ干渉音が除去された音声命令はハードウェアまたはソフトウェアで実行される音声命令認識モジュルへ伝達されテレビジョン受像機の電源オン／オフ、チャネル変更、ボリューム調整、画面調整などの基本作動を制御する情報を発生することになる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視聴者の音声命令を認識して制御される音声認識テレビジョン受像機において、
上記音声認識テレビジョン受像機のスピーカを駆動するスピーカ駆動信号を標本化し、量子化してディジタル信号ｓ［ｎ］へ変換する第１Ａ／Ｄ変換器；
ｗ０， ｗ１，…， ｗｎ−１で構成されるＮ個のフィルタ係数を使用して上記ディジタル信号ｓ［ｎ］から干渉音推定信号
ｙ［ｎ］ ＝ ｗ０ｓ［ｎ］ ＋ ｗ１ｓ［ｎ−１］ ＋ ｗ２ｓ［ｎ−２］ ＋ … ＋ ｗｎ−１ｓ［ｎ−（Ｎ−１）］を生成する可変係数ディジタル遅延線フィルタ；
上記テレビジョン受像機を備えたマイクロホンへ入力される上記視聴者の音声命令と上記テレビジョン受像機のスピーカを通じて直接または間接的に音を出すスピーカ音響の干渉音を標本化し、量子化してディジタル信号ｘ［ｎ］に変換する第２Ａ／Ｄ変換器；
上記干渉音のディジタル信号ｘ［ｎ］と上記可変係数ディジタル遅延線フィルタの出力信号である干渉音推定信号ｙ［ｎ］の差異信号ｅ［ｎ］を算出する加算／減算器；および
上記差異信号ｅ［ｎ］を最小化するように特定瞬間ｍの係数
ｗ０［ｍ］，ｗ１［ｍ］，…，ｗＮ−１［ｍ］を利用し、
（ｍ＋１）瞬間の係数ｗ０［ｍ＋１］， ｗ１［ｍ＋１］， … ， ｗＮ−１［ｍ＋１］を上記ｓ［ｍ］およびｅ［ｍ］から算出し、上記可変係数ディジタル遅延線フィルタへ提供するフィルタ係数発生機を包むスピーカ干渉音除去装置。
【請求項２】
第１項において、上記フィルタ係数発生機は最小平均自乗方法を利用して上記差異信号ｅ［ｎ］を最小化することを特徴とするス
ピーカ干渉音除去装置。
【請求項３】
第１項において、上記フィルタ係数発生機は反復最小自乗方法を利用して上記差異信号ｅ［ｎ］を最小化することを特徴とするスピーカ干渉音除去装置。
【請求項４】
第１項において、上記フィルタ係数発生機は（ｍ＋１）瞬間のフィルタ係数算出のため
ｗｋ［ｍ＋１］ ＝ ｗｋ［ｍ］ ＋ ｃｅ［ｍ］ｓ［ｍ−ｋ］， ｋ ＝ ０， １，…， Ｎ−１の関係式から新しいフィルタ係数を算出し、ｃは先定された値を利用しながら、初期ｍ＝０瞬間の係数はすべて０（ｚｅｒｏ）に置いて始めることを特徴とするスピーカ干渉音除去装置。
【請求項５】
第１項において、上記可変係数ディジタル遅延線フィルタは多数の掛算器と加算器で構成されたディジタル演算回路またはマイクロプロセッサプログラムとで実行していることを特徴とするスピーカ干渉音除去装置。
【請求項６】
第１項において、上記フィルタ係数発生機は多数の掛算器と加算器および遅延器で構成されたディジタル演算回路またはマイクロプロセッサからプログラムとで具現されたことを特徴とするスピーカ干渉音除去装置。
【請求項７】
第１項において、上記視聴者の音声命令は電源オン／オフ、チャネル変更、ボリューム調整、画面調整などの作動命令の中からあるーつまたはこれらの組合を包んだスピーカ干渉音除去装置。
【請求項８】
第１項において、上記第１Ａ／Ｄ変換器または上記第２Ａ／Ｄ変換器は前端に入力アナログ信号の強さを調節する増幅器をさらに備えたことを特徴とするスピーカ干渉音除去装置。
【請求項９】
第１項において、上記マイクロホンは上記テレビジョン受像機本体の内部、外部、またはリモコンに装着したことを特徴とするスピーカ干渉音除去装置。
【請求項１０】
視聴者の音声命令を認識し、制御される音声認識テレビジョン受像機のスピーカが発生するスピーカ音の直間接音響により干渉された干渉音から視聴者の音声命令信号だけを抽出分離する方法にあって、
（ａ）上記音声認識テレビジョン受像機のスピーカを駆動するスピーカ駆動信号を標本化し、量子化によってディジタル信号ｓ［ｎ］に変換する段階；
（ｂ）上記テレビジョン受像機が備えたマイクロホンへ入力される上記視聴者の音声命令と上記テレビジョン受像機のスピーカを通じて直接または間接的として音を出すスピーカ音響の干渉音を標本化し、量子化によってディジタル信号ｘ［ｎ］に変換する段階；
（ｃ）ｗ０， ｗ１，…， ｗＮ−１に構成されるＮ個のフィルタ係数を使用し、上記ｓ［ｎ］から干渉を推定信号ｙ［ｎ］をｙ［ｎ］ ＝ ｗｏｓ［ｎ］ ＋ ｗ１ｓ［ｎ−１］ ＋ … ＋ ｗＮ−１ｓ［ｎ−（Ｎ−１）］
の式から生成する段階；
（ｄ）上記推定信号ｙ［ｎ］と上記ディジタル信号ｘ［ｎ］との差異信号ｅ［ｎ］を算出し、上記ｅ［ｎ］が最小化されるように（ｍ＋１）瞬間のフィルタ係数
ｗ０［ｍ＋１］， ｗ１［ｍ＋１］， … ， ｗＮ−１［ｍ＋１］をｍ瞬間のフィルタ係数
ｗ０［ｍ］， ｗ１［ｍ］， … ， ｗＮ−１［ｍ＋１］とｓ［ｍ］から新しく算出する段階；
（ｅ）上記段階（ｃ）および上記段階（ｄ）を上記ｅ［ｎ］が最小化される時まで反復する段階
を包むスピーカ干渉音除去方法。
【請求項１１】
第１０項において、上記段階（ｄ）での（ｍ＋１）瞬間のフィルタ係数
ｗｋ［ｍ＋１］はｗｋ［ｍ＋１］ ＝ ｗｋ［ｍ］ ＋ ｃｅ［ｍ］ｓ［ｍ−ｋ］， ｋ ＝ ０， １， … ， Ｎ−１
の関係式から算出することを特徴とするスピーカ干渉音除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野及びその分野の従来技術】
本発明は視聴者の音声命令を認識するテレビジョン受像機および制御方法に関し、特にテレビジョン受像機スピーカで発生される自己音干渉を解決した音声認識テレビジョン受像機および音声制御方法に関するものである。
音声認識テレビジョン受像機はテレビジョンリモコンとは別に受像機本体へ内装または外装されたマイクロホンを通じて視聴者の音声命令を受けて、電源オン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）、チャネル変更、ボリューム調節などの基本作動は音声で制御されている。音声認識テレビジョン受像機に対する制御技術は米国特許第６，１１９，０８８号、日本国特許第５，２８９，６９０号などに開示されている。
しかし、従来技術による音声認識テレビジョン受像機の場合、テレビジョン受像機自体のスピーカによって発生した音響は直接または周辺物体で反射されて、視聴者の音声とともにマイクロホンに入力されるため、視聴者の音声命令信号がはげしく干渉受けることになる。その結果、視聴者の音声命令認識が著しく下がる問題がある。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の第１目的は本体に内装されたり、また外装されたマイクロホンを通じて視聴者の音声命令を認識し、制御されるテレビジョン受像機および制御方法を提供することにある。
本発明の第２目的は上記第１目的に付加し、テレビジョン受像機のスピーカ発生音が音声認識入力用マイクロホンへ入力されたことをテレビジョン受像機内部から除去する干渉音除去装置を備えたテレビジョン受像機と制御方法とを提供することにある。
【０００３】
【発明の構成】
上記目的を達成するために、本発明は視聴者の音声命令を認識し、制御される音声認識テレビジョン受像機において、上記音声認識テレビジョン受像機のスピーカを駆動するスピーカ駆動信号を標本化し、量子化してディジタル信号ｓ［ｎ］として、変換する第１Ａ／Ｄ変換器； ｗ０， ｗ１， … ， ｗｎ−１として、構成されるＮ個のフィルタ係数を用いて、上記ディジタル信号ｓ［ｎ］から干渉音推定信号
ｙ［ｎ］， ｙ［ｎ］ ＝ ｗ０ｓ［ｎ］ ＋ ｗ１ｓ［ｎ−１］ ＋ ｗ２ｓ［ｎ−２］ ＋ … ＋ ｗＮ−１ｓ［ｎ−（Ｎ−１）］を生成する可変係数ディジタル遅延線フィルタ； 上記テレビジョン受像機を具備するマイクロホンへ入力される上記視聴者の音声命令と上記テレビジョン受像機のスピーカを通じて直接または間接的に音を出すスピーカ音響の干渉音を標本化し、量子化してディジタル信号ｘ［ｎ］として変換する第２Ａ／Ｄ変換器； 上記干渉音のディジタル信号ｘ［ｎ］と上記可変係数ディジタル遅延線フィルタの出力信号である干渉音推定信号ｙ［ｎ］の差異信号ｅ［ｎ］を算出する加算／減算器； および上記差異信号ｅ［ｎ］を最小化するように特定瞬間ｍの係数
ｗ０［ｍ］， ｗ１［ｍ］， … ， ｗＮ−１［ｍ］を利用し、（ｍ＋１）瞬間係数
ｗ０［ｍ＋１］， ｗ１［ｍ＋１］， …， ｗＮ−１［ｍ＋１］を上記ｓ［ｍ］およびｅ［ｍ］から算出し、上記可変係数ディジタル遅延線フィルタに提供するフィルタ係数発生機を包むスピーカ干渉音除去装置を提供する。
【０００４】
以下、添付図面の図１乃至図５を参照し、本発明によるスピーカ干渉音除去装置および方法の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明による内装型または外装型マイクロホンを装着した音声制御テレビジョン受像機の一実施例を示す図である。図１を参照すれば、外装型マイクロホン（１０）または内装型マイクロホン（２０）が装着され、視聴者の音声命令（すなわち電源オン／オフ（ｏｎ−ｏｆｆ）、チャネル変更、ボリューム調整、画面調節などの命令）を感知をすることになる。
【０００５】
一方、前述したように、左スピーカ（３０）および右スピーカ（３１）から音が出るスピーカ音と室内で反射される間接スピーカ音は視聴者の音声命令と供に合成されており、マイクロホン（１０、２０）へ入力されている。この場合には、本発明によるテレビジョン受像機（３２）はスピーカ音が合成された干渉音から視聴者の音声命令たげを抽出可能とするスピーカ干渉音除去装置を備えることを特徴とする。
【０００６】
マイクロホン（１０、２０）に入力される干渉信号はスピーカを駆動させた元来の信号が減衰、遅延、位相変化を介して作られた信号などにより重畳したものとみなすことができ、音声命令が与えない状態では元来のスピーカ駆動信号をｓ（ｔ）とすれば、マイクロホン（１０、２０）から入力される自己音干渉信号ｘ（ｔ）は
数学式 １
ｘ（ｔ） ＝ ａ１ｓ（ｔ−ｔ１） ＋ ａ２ｓ（ｔ−ｔ２） ＋ ａ３ｓ（ｔ−ｔ３） ＋ …
で表現する。ここでａ１， ａ２， ａ３， …は、音響の伝波経路にしたがう減衰または位相変化を示し、ｔ１， ｔ２， …は遅延時間を示す。
【０００７】
図２は本発明による音声制御テレビジョン受像機のスピーカ干渉音除去のための構成ブロックを示す図である。本発明によるスピーカ干渉音除去装置（６０）は、スピーカ（３１、３２）を駆動する前記信号ｓ（ｔ）を別に抽出し、ｘ（ｔ）を情密に推定して、この推定信号をマイクロホン入力信号から除去することによって自体干渉音を除去することになる。
【０００８】
音声命令信号（５１）はスピーカ駆動信号（４１）とは何の関連性がないため、視聴者の音声信号が入力される時でも、スピーカ干渉音除去装置（６０）を通過した信号には純粋な音声命令信号（５２）のみ残る。その結果、スピーカ干渉音を除去された音声命令信号（５２）は音声認識装置（７０）へ伝達されて命令認識率は高くなる。
【０００９】
本発明による音声認識装置は従来の他の応用例で多く使用されるハードウェアまたはマイクロプロセッサ内部のソフトウェアで具現したものを実行することができる。最終的に干渉音が除去された音声命令は音声認識装置（７０）によってテレビジョン制御に必要なデータで変換することになる。
【００１０】
図３は本発明によるスピーカ干渉音除去装置の構成を示す図である。図３を参照すれば、スピーカ駆動信号ｓ（ｔ）は増幅器（４０）により適切な大きさに調整された後、アナログーディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器；４２）によって標本化（ｓａｍｐｌｅ）と量子化（ｑｕａｎｔｉｚｅ）されてディジタル信号ｓ［ｎ］へ変換する。
【００１１】
ここで、ｎはｎ番目の標本化されたディジタル価値を意味する。続いて、Ａ／Ｄ変換器（４２）により変換されたディジタル信号ｓ［ｎ］は可変係数ディジタル遅延線フィルタ（ａｄａｐｔｉｖｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｔａｐｐｅｄ−ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅ ｆｉｌｔｅｒ； ６２）により干渉音推定信号ｙ［ｎ］として算出する。即ち、本発明による可変係数ディジタル遅延線フィルタ
（６２）は入力ディジタル信号ｓ［ｎ］から出力ディジタル信号ｙ［ｎ］を発生させる。
数学式 ２
ｙ［ｎ］ ＝ ｗ０ｓ［ｎ］ ＋ ｗ１ｓ［ｎ−１］ ＋ … ＋ ｗＮ−１Ｓ［ｎ−（Ｎ−１）］
この場合、ｗ０， ｗ１， … ， ｗＮ−１などをフィルタ係数として表し、このＮ個のフィルタ係数を調整して、ｙ［ｎ］がスピーカによって干渉音を推定した信号に成るように調整することになる。
【００１２】
一方、本発明にしたがい精密な干渉音推定信号ｙ［ｎ］を発生させるために必要なフィルタ係数の値はフィルタ係数発生機（６１）によって算出されているので、その詳細な構成は図５において後述する。
本発明による可変係数ディジタル遅延線フィルタ（６２）は掛算器（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）と加算器（ａｄｄｅｒ）などのディジタル演算回路またはマイクロプロセッサプログラムとで実行できる。
一方、マイクロホンへ入力された干渉信号ｘ（ｔ）は前述したスピーカ駆動回路と同じ方式により増幅器（６４）を通じ、適切な強さに調整した後、アナログーディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器；６５）により標本化して量子化されディジタル信号ｘ［ｎ］に変換する。
【００１３】
前述した数学式１において干渉音信号は、スピーカを駆動させた信号ｓ（ｔ）が減衰、遅延、位相変化などを経て作成された信号などを重畳されているため、加算／減算器（ａｄｄｅｒ；６３）において前述した過程を通じて得た干渉音推定ディジタル信号ｙ［ｎ］をディジタル信号ｘ［ｎ］から控除すれば、自己音は除去された状態になる。
【００１４】
その結果、音声命令入力のどき、干渉のない音声信号のみ存在することになる。この自己干渉音が除去された信号ｅ［ｎ］は後端の音声認識装置（７０）へ入力し、同時にフィルタ係数発生機（６１）にも入力され、自己干渉音と一致する干渉音推定信号ｙ［ｎ］を発生するようにｗ０， ｗ１， … ， ｗＮ−１などのフィルタ係数が調整されている。
【００１５】
図４は本発明による可変係数ディジタル遅延線フィルタを示す図である。図４を参照すれば、本発明にしたがう可変係数ディジタル遅延線フィルタ（６２）はスピーカ駆動ディジタル信号ｓ［ｎ］とフィルタ係数発生機とが提供するフィルタ係数ｗｋ［ｍ］ （ｋ ＝ ０， １， … ， Ｎ−１）を利用し、干渉音推定信号ｙ［ｎ］は掛算器と加算器を利用して実行可能なことを示している。
【００１６】
図５は本発明によるフィルタ係数発生機の一つの実施例を示す図である。図５を参照すれば、本発明にしたがってフィルタ係数発生機は干渉音ディジタル信号ｘ［ｎ］と推定ディジタル信号ｙ［ｎ］間の誤差であるｅ［ｎ］の自乗の値または累積自乗の値を最小化する方向へフィルタ係数を漸進的に調整できる。
【００１７】
本発明による好ましい実施例として、フィルタ係数を生成するための誤差最小化方法で最小平均自乗（ＬＭＳ； ｌｅａｓｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）方法または反復最小自乗（ＲＬＳ； ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ）方法を使用できる。より良好には、最小平均自乗（ＬＭＳ）方法を用いることができ、このとき、ある瞬間ｍの係数ｗ０［ｍ］， ｗ１［ｍ］， …， ｗＮ−１［ｍ］等を利用し、次の瞬間（ｍ＋１）において新しい係数ｗ０［ｍ＋１］， ｗ１［ｍ＋１］，…， ｗＮ−１［ｍ＋１］はｓ［ｍ］， ｓ［ｍ−１］， … ， ｓ［ｍ−（Ｎ−１）］と誤差ｅ［ｍ］を利用する。
数学式 ３
ｗｋ［ｍ＋１］ ＝ ｗｋ［ｍ］ ＋ ｃｅ［ｍ］ｓ［ｍ−ｋ］
但し， ｋ ＝ ０， １， … ， Ｎ−１のように新しいフィルタ係数は定まれる。ここで、Ｃはフィルタ係数値が一回に変化する程度を調整する変数として、一般にごく小さい任意の値を用いることができる。
【００１８】
一方、本発明によるスピーカ干渉音除去のための初期演算段階、即ちｍ＝０あってはすべてのフィルタ係数値をゼロ（ｚｅｒｏ）に置いて始めることができる。このように得られた新しいフィルタ係数は図３に示した可変係数ディジタル遅延線フィルタ（６２）へ伝達され新しい出力ｙ［ｍ＋１］を生成される。
【００１９】
前述したスピーカ干渉音推定信号を算出するため過程を反復すれば、誤差ｅ［ｎ］の絶対値はますます小さくなり、数学式３による係数修正は微細に安定化する。この時、干渉音ディジタル信号ｘ［ｎ］と推定干渉音ｙ［ｎ］は一致して視聴者が音声命令を発する時にｅ［ｎ］は自己音が除去された音声命令信号は可能である。
【００２０】
最終的に、自己干渉音が除去された音声命令信号（５２）は音声認識装置（７０）へ伝達されてデレビジョン制御に要するデータに変換される。本発明による良好な実施例として、音声認識装置は従来技術で使用されるハードウェアまたはマイクロプロセッサ内部のソフトウェアで具現したものを実行することができる。
【００２１】
音声命令認識作業を遂行すれば、その結果はテレビジョン受像機を制御する凡庸マイクロプロセッサに伝達されテレビジョン受像機の電源オン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）、チャネル変更、ボリューム調整、画面調整など基本作動をなし遂げる。前述した音声制御テレビジョンの音声制御機能を既存のリモコンとか、または本体へ装置されたスイッチを用いて視聴者はその機能全部をつけるとか消すことができる。
【００２２】
前述した内容は後述される発明の特許請求範囲をより良く理解できるように、本発明の特徴と技術的長所を少し幅広く概説した。
本発明の特許請求範囲を構成する付加的な特徴と長所等は以上にて詳述した。
開示された本発明の概念と特定実施形態は、本発明と類似な目的を行うための他の構造の設計または修正の基本として手早く使用できることが当該技術分野における熟練者等により確認されるべきである。
また、本発明で開示された発明の概念と実施形態は、本発明の同一目的を遂行するため、異なる構造に修正または設計するための基礎として、当該技術分野の熟練者等により使用されるであろう。
更に、当該技術分野の熟練者による、そのような修正または変更された等価構造は、特許請求範囲において記述した発明の思想と範囲をはずれない限度内で多様な変化、置換および変更は可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明はテレビジョン受像機のスピーカを駆動する内部電気信号を利用し、スピーカ干渉音に模倣した電気信号を発生させて、マイクロホンにより電気で変換された入力信号から除去することにより、スピーカ発生音の干渉が除かれた音声命令信号を獲得する。その結果、スピーカ干渉音の除去された音声命令がハードウェアまたはソフトウェアで具現されることができる音声命令認識モジュールに伝達され、テレビジョン受像機の電源オン／オフ、チャネル変更、ボリューム調整、画面調整などの基本作動を制御する情報を発生することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内装型又は外装型マイクロホンを装着された音声制御テレビジョン受像機の一実施例を示す図。
【図２】本発明による音声制御テレビジョン受像機のスピーカ干渉音除去のための構成ブロックの一実施例を示す図。
【図３】本発明によるスピーカ干渉音除去装置の構成の一実施例を示す図。
【図４】本発明による可変係数ディジタル遅延線フィルタの一実施例を示す図。
【図５】本発明によるフィルタ係数発生機の一実施例を示す図。
【符号の説明】
１０ ： 外装型マイクロホン
２０ ： 内装型マイクロホン
３０ ： 左スピーカ
３１ ： 右スピーカ
３２ ： テレビジョン受像機
４０ ： 増幅器
４１ ： スピーカ駆動信号
４２ ： アナログーディジタル変換器（Ａ／Ｄ 変換器）
５１ ： 音声命令信号
６０ ： スピーカ干渉音除去装置
６１ ： フィルタ係数発生機
６２ ： 可変係数ディジタル遅延線フィルタ
６３ ： 加算／減算器（Ａｄｄｅｒ）
７０ ： 音声認識装置
【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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【国際公開パンフレット】
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2004517364.tif 000029
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【国際調査報告】
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