(57)【要約】【課題】人間の発話音とピッチやピッチ継続時間に共通性がある機械音等の音響を非音声信号として判別できるようにすることである。【解決手段】入力音信号からピッチを抽出して入力音信号の経過時間毎に抽出したピッチを対応付けたピッチ情報を出力し（ピッチ抽出部２０３ａ）、出力されたピッチ情報からピッチの変動を算出してピッチ変動量として出力し（変動算出部２０３ｂ）、出力されたピッチ変動量が規定値よりも大きい場合には音声信号で小さい場合には非音声信号であると入力音信号の種類を判定するようにした（変動判定部２０３ｃ）。【選択図】図３
2007156361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音信号からピッチを抽出し、前記入力音信号の経過時間毎に前記抽出したピッチを対応付けたピッチ情報を出力するピッチ情報出力手段と、
このピッチ情報出力手段によって出力された前記ピッチ情報からピッチの変動を算出し、ピッチ変動量として出力するピッチ変動量出力手段と、
このピッチ変動量出力手段によって出力されたピッチ変動量が規定値よりも大きい場合には音声信号で小さい場合には非音声信号であると前記入力音信号の種類を判定する判定手段と、
を備える音声・非音声判定装置。
【請求項２】
前記ピッチ変動量出力手段は、前記ピッチ情報に基づいて回帰直線を求め、当該回帰直線と前記ピッチ情報に含まれているピッチとの誤差を前記ピッチ変動量とする、請求項１記載の音声・非音声判定装置。
【請求項３】
ピッチ情報に基づいて有ピッチ区間と無ピッチ区間の判別を行う区間判別手段を備え、
この区間判別手段によって判別された前記有ピッチ区間毎に前記ピッチ変動量出力手段によって前記回帰直線を求める、
請求項２記載の音声・非音声判定装置。
【請求項４】
ピッチ情報に基づいて有ピッチ区間と無ピッチ区間の判別を行う区間判別手段を備え、
この区間判別手段によって判別された前記有ピッチ区間で前記ピッチ変動量出力手段は前記有ピッチ区間の長さに基づいて、当該長さに比例して重みが増すように前記ピッチ変動量に重み付けを行なう、請求項１記載の音声・非音声判定装置。
【請求項５】
前記ピッチ情報に基づいてピッチの変動値を求め、当該ピッチの変動値を平均した平均ピッチ変動値を求める変動補正手段を備え、前記ピッチの変動値と前記平均ピッチ変動値との差の値を前記ピッチ変動量とする、
請求項１記載の音声・非音声判定装置。
【請求項６】
前記変動補正手段は、規定範囲を超えた前記ピッチ変動量の値を、前記入力音信号の種類を判定するためのデータとして用いない、請求項５記載の音声・非音声判定装置。
【請求項７】
音響の入力を許容して入力した音響をアナログの入力音信号として出力する音響入力部と、
前記アナログの入力音信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記デジタル信号に変換された音響からピッチを抽出し、当該音響の経過時間毎に前記抽出したピッチを対応付けたピッチ情報を出力するピッチ情報出力手段と、
このピッチ情報出力手段によって出力された前記ピッチ情報からピッチの変動を算出し、ピッチ変動量として出力するピッチ変動量出力手段と、このピッチ変動量出力手段によって出力されたピッチ変動量が規定値よりも大きい場合には音声信号で小さい場合には非音声信号であると前記入力音信号の種類を判定する判定手段と、
前記音声信号であると判定された前記入力音信号についてのみ、音声処理を実行する音声処理実行手段と、
を具備する音声処理装置。
【請求項８】
前記ピッチ変動量出力手段は、前記ピッチ情報に基づいて回帰直線を求め、当該回帰直線と前記ピッチ情報に含まれているピッチとの誤差を前記ピッチ変動量とする、請求項７記載の音声処理装置。
【請求項９】
コンピュータにインストールされ、当該コンピュータに、
入力音信号からピッチを抽出し、前記入力音信号の経過時間毎に前記抽出したピッチを対応付けたピッチ情報を出力するピッチ情報出力機能と、
このピッチ情報出力機能によって出力された前記ピッチ情報からピッチの変動を算出し、ピッチ変動量として出力するピッチ変動量出力機能と、
出力されたピッチ変動量が規定値よりも大きい場合には音声信号で小さい場合には非音声信号であると前記入力音信号の種類を判定する判定機能と、
を実行させる音声・非音声判定用のコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記ピッチ変動量出力機能は、前記ピッチ情報に基づいて回帰直線を求め、当該回帰直線と前記ピッチ情報に含まれているピッチとの誤差を前記ピッチ変動量とする、請求項９記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力音響に基づいて音声認識処理や話者認識処理等を実行する音声処理装置、これに用いる音声・非音声判定装置、及び音声・非音声判定用のコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音声認識装置は、無雑音や雑音の少ない環境においては高性能な認識結果を得やすい。しかしながら、雑音が原因となり実際に利用者が行った発話内容とは異なった認識を音声認識装置が行ってしまうケースの一つとしては、利用者が発話を行っていないにも関わらず音声認識装置が雑音を利用者の発話と勘違いして認識を行ってしまうケースがある。
【０００３】
このような問題を解決するための雑音対策技術として、非音声判定技術が考えられる。非音声判定技術を用いることで、音声ではない音に対しては音声認識させる前に除外することが可能となるため、結果として音声認識の誤動作が低減される。
【０００４】
従来の非音声判定技術としては、入力音からピッチ（音の高さ）を取得して音声か非音声かを判別する手法がある。この手法では、ピッチが人間の声と同等であれば音声と判別し、ピッチが取得できない場合やピッチが人間の声の高さとは異なる値であった場合には非音声と判別する。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２９２７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、屋外での音声処理技術の利用を考慮すると、路上を走行する２輪車音等のように人間の発話音と類似する音響が雑音として入力されることが予想される。２輪車音と人間の発話音とは、ピッチやピッチ継続時間に共通性があるため、誤認識等の原因となる。
【０００７】
本発明の目的は、人間の発話音とピッチやピッチ継続時間に共通性がある機械音等のような音響を非音声信号として判別できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、入力音信号からピッチを抽出し、前記入力音信号の経過時間毎に前記抽出したピッチを対応付けたピッチ情報を出力する処理と、出力された前記ピッチ情報からピッチの変動を算出し、ピッチ変動量として出力する処理と、出力されたピッチ変動量が規定値よりも大きい場合には音声信号で小さい場合には非音声信号であると前記入力音信号の種類を判定する処理と、を実行する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ピッチ変動量が規定値よりも大きい場合には音声信号で小さい場合には非音声信号であると前記入力音信号の種類を判定するようにしたので、人間の発話音とピッチやピッチ継続時間に共通性がある機械音等のような音響を非音声信号として判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
［基本構成］
図１は、本実施の形態の音声処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。本実施の形態の音声処理装置１０１は、マイクロコンピュータによって実現されている。つまり、マイクロコンピュータは、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するＣＰＵ１０２を備え、このＣＰＵ１０２には、固定データを固定的に記憶するＲＯＭ１０３と、可変データを書き換え自在に記憶するＲＡＭ１０４と、ＨＤＤ１０５とがバスライン１０６を介して接続されている。
【００１２】
また、ＣＰＵ１０２には、磁気ディスク１０７に対する情報の書き込みと読み取りとを実行する磁気ディスクドライブ１０８、ＣＤ系やＤＶＤ系等の各種の光ディスク１０９に対する情報の読み取り、情報書き込み可能な光ディスク１０９に対しては書き込みを実行する光ディスクドライブ１１０、各種のＩ／Ｏ１１１、及び通信インターフェース１１２がバスライン１０６を介して接続されている。
【００１３】
また、音声処理装置１０１のマイクロコンピュータは、ディスプレイ１１３に情報を出力し、キーボード１１４及びポインティングデバイス１１５から情報を入力することができる。そのために、ディスプレイ１１３は表示制御回路１１６を介して、キーボード１１４及びポインティングデバイス１１５は入力制御回路１１７を介して、それぞれＣＰＵ１０２に接続されている。表示制御回路１１６及び入力制御回路１１７は、バスライン１０６に接続されてＣＰＵ１０２との間で通信自在である。
【００１４】
更に、音声処理装置１０１のマイクロコンピュータは、音声入力回路１１８を備えている。音声入力回路１１８は、一例として、図示しない増設基板上に集積回路として形成され、音声処理装置１０１のマイクロコンピュータの図示しない増設基板追加用スロットに差し込まれている。そして、音声入力回路１１８にはマイクロフォン１１９が接続されている。マイクロフォン１１９は、入力された音声等の音響を取り込み、アナログ信号として出力する構造のものであり、音響の入力を許容して入力した音響をアナログ信号として出力する音響入力部を構成する。音声入力回路１１８は、増幅器１２０とアナログデジタルコンバータ１２１とを備えている。増幅器１２０は、マイクロフォン１１９から出力されたアナログ信号を増幅してアナログデジタルコンバータ１２１に入力する。アナログデジタルコンバータ１２１は、増幅されたアナログ信号である音響信号をデジタル信号に変換し、デジタル化された音響信号としてバスライン１０６上に出力可能である。
【００１５】
別の実施の形態として、音声入力回路１１８をソフトウェアによって生成することも可能である。もっとも、処理速度の上からは、集積回路によって音声入力回路１１８を構成することが好ましい。
【００１６】
更に別の実施の形態としては、マイクロフォン１１９それ自体が増幅器１２０及びアナログデジタルコンバータ１２１を内蔵していても良い。つまり、マイクロフォン１１９は、音声処理装置１０１のマイクロコンピュータから見ると、別付け部品ということになるが、このようなマイクロフォン１１９を構成する図示しないハウジングが増幅器１２０及びアナログデジタルコンバータ１２１を内蔵していても良い。この場合、音声入力回路１１８は、アナログデジタルコンバータ１２１から出力されたデジタル化された音信号を例えばＲＡＭ１０４に向けて出力する構成を主要構成として備えているだけで良い。
【００１７】
ここで、音声処理装置１０１のマイクロコンピュータは、ＨＤＤ１０５に各種の処理プログラムをインストールすることが可能である。代表的には、ＯＳ（オペレーティングシステム）がインストールされている他、ＨＤＤ１０５には、音声処理用コンピュータプログラムもインストールされている。このような音声処理用コンピュータプログラムは、一例として、磁気ディスク１０７に記憶保存され、磁気ディスクドライブ１０８を介して読み取られてＨＤＤ１０５にインストールされる。音声処理用コンピュータプログラムは、別の一例として、光ディスク１０９に記憶保存され、光ディスクドライブ１１０を介して読み取られてＨＤＤ１０５にインストールされる。更に別の一例として、音声処理用コンピュータプログラムは、通信インターフェース１１２を介して接続された上位機（例えばイントラネットの場合）やウェブページ（例えばインターネットの場合）からダウンロードし、ＨＤＤ１０５にインストールしたものであっても良い。これらの各種例において、ＨＤＤ１０５、磁気ディスク１０７、光ディスク１０９は、音声処理用プログラムを記憶する記憶媒体となる。
【００１８】
音声処理装置１０１のマイクロコンピュータの起動時、処理速度の高速度化を図るために、ＨＤＤ１０５にインストールされたＯＳの全部又は一部がＲＡＭ１０４にコピーされる。同様の目的で、ＨＤＤ１０５にインストールされた音声処理用コンピュータプログラムも、一例としてその起動時等のタイミングで、その全部又は一部がＲＡＭ１０４にコピーされる。これにより、音声処理用コンピュータプログラムは、単独で、あるいはＯＳと協働して、ＣＰＵ１０２に各種機能を実行させる。これらの機能は、音声処理用コンピュータプログラムが意図する目的達成手段としても認識し得る。
【００１９】
図２は、音声処理装置の基本的な機能ブロック図である。音声処理装置１０１は、音響入力部２０１、アナログデジタル変換部２０２、音声・非音声判別部２０３、音声認識部２０４、音声認識用辞書２０５から構成されている。
【００２０】
音響入力部２０１は、音響の入力を許容して入力した音響をアナログ信号として出力する。ハードウェア構成としては、前述したマイクロフォン１１９及び音声入力回路１１８中の増幅器１２０によって音響入力部２０１が構成されている。
【００２１】
アナログデジタル変換部２０２は、音響入力部２０１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。より詳細には、入力されたアナログ信号を所定のサンプリング周波数、量子化ビット数でデジタル信号に変換する。ハードウェア構成としては、前述した音声入力回路１１８中のアナログデジタルコンバータ１２１によってアナログデジタル変換部２０２が構成されている。
【００２２】
音声・非音声判別部２０３は、音響入力部２０１から出力されてデジタル信号に変換された音響について、当該デジタル信号が音声なのか非音声なのかを判別する。音声・非音声判別部２０３は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３及びＲＡＭ１０４等を主体とするマイクロコンピュータによって構成され、このようなマイクロコンピュータがＲＡＭ１０４にコピーされて使用される音声処理用コンピュータプログラムに従い、音声・非音声判別部２０３としての機能が発揮される。このような音声・非音声判別部２０３の詳細については、後述する。
【００２３】
音声認識部２０４は、音響入力部２０１から出力されてデジタル信号に変換された音響であって、音声・非音声判別部２０３によって音声であると判別された音響についてのみ音声処理を実行する機能を果たす手段である。つまり、音声・非音声判別部２０３で音声と判断された音響は、音声認識部２０４へ渡される。音声認識部２０４は、予め音声認識用辞書２０５に登録された認識語句を元に、音声認識を開始する。このような音声認識部２０４は、音響分析部と音響照合部とを有している（いずれも図示せず）。図示しない音響分析部は、デジタル信号を受取り、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの処理による周波数分析などを行ない、入力音声の所定区間（例えば、音素単位あるいは単語単位など）毎に、各区間についての音声認識のために必要な特徴情報（例えばスペクトルなど）を時系列に出力する。図示しない音響照合部は、音響分析部から出力された特徴情報を受取り、音声認識用辞書２０５に登録されている単語を参照して照合を行い，入力音声区間（例えば、音素あるいは音節あるいはアクセント句などの音素列単位、あるいは単語単位などの文字列単位など）の認識候補との類似度を計算して、音声認識用辞書２０５に登録されている単語かどうかを判別する。なお、音響照合部での上記処理は、ＨＭＭ（隠れマルコフモデル）やＤＰ（ダイナミックプログラミング）、あるいはＮＮ（ニューラルネットワーク）など、従来から知られている照合技術を用いて実現することができる。
【００２４】
以上、本実施の形態では、音声処理を実行する機能を果たす手段として音声認識部２０４を設け、音声処理として音声認識処理を実行するようにしたが、別の実施の形態としては、音声処理として話者認識処理を実行するようにしても良い。
【００２５】
［非音声判別部２０３の第１の実施の形態］
非音声判別部２０３の第１の実施の形態を図３ないし図１１に基づいて説明する。
【００２６】
図３は、音声・非音声判別部２０３の機能ブロック図である。以下、音声・非音声判別部２０３の詳細について説明する。音声・非音声判別部２０３は、デジタル音信号よりピッチを抽出し、ピッチ情報として出力するピッチ情報出力手段であるピッチ抽出部２０３ａと、ピッチ情報よりピッチの変動を算出し、ピッチ変動情報として出力するピッチ変動量出力手段である変動算出部２０３ｂと、ピッチ変動情報に基づいて入力された音声が非音声であるか否かを判定する判定手段である変動判定部２０３ｃと、によって構成されている。
【００２７】
図４は、人間の発話音の波形の一例を示す波形図である。図５は、図４に例示した波形から取得されるピッチ情報の波形を示す波形図である。「ピッチ情報」というのは、音響入力部２０１からの入力音信号の経過時間毎に抽出したピッチを対応付けた情報である。例えば、図４に示す人間の発話音に対しては図５に示すようなピッチ情報が得られる。
【００２８】
音声・非音声判別部２０３での処理内容について次に説明する。マイクロフォン１１９に入力された音響はアナログの入力音信号として出力され、増幅器１２０を経てアナログデジタルコンバータ１２１でデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、音声・非音声判別部２０３に入力され、ピッチ抽出部２０３ａにおいてそのピッチが抽出される。つまり、ピッチ抽出部２０３ａは、入力音信号からピッチを抽出し、ピッチ情報を出力する。ピッチの抽出は、例えば自己相関法などを用いて実行される。
【００２９】
図６は、図５に波形を例示する人間の発話音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を示す波形図である。図７は、送風機の作動音の波形から取得されるピッチ情報の波形を示す波形図である。図８は、図７に波形を例示する送風機の作動音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を示す波形図である。図５に例示する人間の発話音のピッチ及びピッチ継続時間と図６に例示する送風機の作動音のピッチ及びピッチ継続時間とを比較すると、両者に共通性が認められることが分かる。そこで、音声・非音声判別部２０３は、ピッチ及びピッチ継続時間に共通性がある音声と非音声との相違を、変動算出部２０３ｂ及び変動判定部２０３ｃを用いて判別する。
【００３０】
つまり、ピッチ抽出部２０３ａからピッチ情報が出力されると、変動算出部２０３ｂは、出力されたピッチ情報からピッチの変動を算出し、ピッチ変動量として出力する。一例として、変動算出部２０３ｂは、ピッチ情報に基づいてピッチの変動値を求め、当該ピッチの変動値を平均した平均ピッチ変動値を求め、この値をピッチ変動量として出力する。
【００３１】
例えば、ピッチ抽出部２０３ａから出力されたピッチ情報が図５に例示される人間の発話音のピッチ情報である場合、そのピッチ変動量を求めた結果は、図６に例示されるピッチ変動量の波形のようになる。また、ピッチ抽出部２０３ａから出力されたピッチ情報が図７に例示される送風機の作動音のピッチ情報である場合、そのピッチ変動量を求めた結果は、図８に例示されるピッチ変動量の波形のようになる。図６に示す波形図と図８に示す波形図とを比較すると、人間の発話音のピッチ変動量に対して送風機の作動音のピッチ変動量の方がピッチ変動が少なく、ある範囲内に収束していることが分かる。
【００３２】
そこで、変動判定部２０３ｃは、変動算出部２０３ｂが出力したピッチ変動量が規定値よりも大きい場合には音声信号、規定値よりも小さい場合には非音声信号であると入力音信号の種類を判定する。例えば、人間の発話音のピッチ変動量（図６参照）と送風機の作動音のピッチ変動量（図８参照）とのそれぞれの平均値を比較すると、人間の発話音が２．６１、送風機の作動音が１．６１である。そこで、一例として、規定値を２．０に設定しておくことで、図６に例示するピッチ変動量を有する人間の発話音は音声信号、図８に例示するピッチ変動量を有する送風機の作動音は非音声信号であると判定することができる。このような処理によって、人間の発話音のピッチと類似するピッチ及びピッチ継続時間を有する機械音等を非音声と判別することができる。
【００３３】
その結果、音声認識部２０４（図２参照）は、音響入力部２０１から出力されてデジタル信号に変換された音響であって、音声・非音声判別部２０３によって音声であると判別された音響についてのみ音声処理を実行する。上記一例でいうと、音声信号であると判定された人間の発話音については音声認識部２０４による音声処理が実行され、非音声信号であると判定された送風機の作動音については音声認識部２０４による音声処理が実行されない。
【００３４】
図９は、図４に例示した人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報の波形を回帰直線と共に示す波形図である。図１０は、２輪車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を示す波形図である。図１１は、２輪車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を回帰直線と共に示す波形図である。変動算出部２０３ｂは、別の実施の一例として、ピッチ情報に基づいて回帰直線を求め、当該回帰直線とピッチ情報に含まれているピッチとの誤差をピッチ変動量とする。つまり、変動算出部２０３ｂは、ピッチ情報に基づいて回帰直線を求める（図９及び図１１参照）。そして、変動算出部２０３ｂは、当該回帰直線とピッチ情報に含まれているピッチとの誤差を求め、これをピッチ変動量として扱う。この際、変動算出部２０３ｂは、一例として、誤差の平均値を変動量として算出する。図９に例示する人間の発話音に基づくピッチ変動量と図１１に例示する２輪車の走行音に基づくピッチ変動量とを比較すると、人間の発話音よりも２輪車の走行音の方が明確にピッチ変動量が少ないことが分かる。そこで、変動判定部２０３ｃは、変動算出部２０３ｂが出力したピッチ変動量が規定値よりも大きい場合には音声信号、規定値よりも小さい場合には非音声信号であると入力音信号の種類を判定する。
【００３５】
［非音声判別部２０３の第２の実施の形態］
非音声判別部２０３の第２の実施の形態を図１２ないし図１７に基づいて説明する。非音声判別部２０３の第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
【００３６】
図１２は、音声・非音声判別部２０３の機能ブロック図である。以下、音声・非音声判別部２０３の詳細について説明する。音声・非音声判別部２０３は、デジタル音信号よりピッチを抽出し、ピッチ情報として出力するピッチ抽出部２０３ａと、ピッチ情報よりピッチが抽出できた区間とピッチが抽出できなかった区間とを分別する区間判別手段である区間判別部２０３ｄと、ピッチ情報よりピッチの変動を算出し、ピッチ変動情報として出力する変動算出部２０３ｂと、ピッチ変動情報に基づいて入力された音声が非音声であるか否かを判定する変動判定部２０３ｃと、によって構成されている。
【００３７】
図１３は、人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報について、有ピッチ区間と無ピッチ区間とを分別して示す波形図である。前述したように、マイクロフォン１１９に入力された音響はアナログの入力音信号として出力され、増幅器１２０を経てアナログデジタルコンバータ１２１でデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、音声・非音声判別部２０３に入力され、ピッチ抽出部２０３ａにおいてそのピッチが抽出される。つまり、ピッチ抽出部２０３ａは、入力音信号からピッチを抽出し、ピッチ情報を区間判別部２０３ｄに出力する。区間判別部２０３ｄは、人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報について、ピッチが抽出できた有ピッチ区間とピッチが抽出できなかった無ピッチ区間とを分別する。図１３に示す例は、有ピッチ区間と無ピッチ区間との分別処理の結果として得られた波形である。
【００３８】
図１４は、人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めた回帰直線と共に示す波形図である。図１５は、２輪車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めた回帰直線と共に示す波形図である。変動算出部２０３ｂは、入力されたピッチ情報からピッチがどのぐらい変動しているかを算出し、ピッチ変動量として出力する。この処理のための、変動算出部２０３ｂは、ピッチ情報に基づいて区間判別部２０３ｄで判別した有ピッチ区間毎に回帰直線を求め、当該回帰直線とピッチ情報に含まれているピッチとの誤差をピッチ変動量とする。つまり、変動算出部２０３ｂは、ピッチ情報に基づいて、区間判別部２０３ｄで判別した有ピッチ区間毎に回帰直線を求める（図１４及び図１５参照）。そして、変動算出部２０３ｂは、当該回帰直線とピッチ情報に含まれているピッチとの誤差を求め、これをピッチ変動量として扱う。この際、変動算出部２０３ｂは、一例として、誤差の平均値を変動量として算出する。図１４に例示する人間の発話音に基づくピッチ変動量と図１５に例示する２輪車の走行音に基づくピッチ変動量とを比較すると、人間の発話音よりも２輪車の走行音の方が明確にピッチ変動量が少ないことが分かる。そこで、変動判定部２０３ｃは、変動算出部２０３ｂが出力したピッチ変動量が規定値よりも大きい場合には音声信号、規定値よりも小さい場合には非音声信号であると入力音信号の種類を判定する。
【００３９】
図１６は、人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めて傾き同一とした回帰直線と共に示す波形図である。図１７は、２輪車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めて傾き同一とした回帰直線と共に示す波形図である。変動算出部２０３ｂは、別の一例として、ピッチ情報に基づいて区間判別部２０３ｄで判別した有ピッチ区間毎に回帰直線を求め、当該回帰直線の傾きを同一にする処理を実行する。その上で、当該回帰直線とピッチ情報に含まれているピッチとの誤差をピッチ変動量とする。これにより、ピッチ変動量が大きくなるほど回帰直線に対する誤差が拡大するため、より正確な音声・非音声の判別処理を実行することが可能となる。
【００４０】
［非音声判別部２０３の第３の実施の形態］
非音声判別部２０３の第３の実施の形態を図１８ないし図２１に基づいて説明する。非音声判別部２０３の第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
【００４１】
図１８は、音声・非音声判別部２０３の機能ブロック図である。以下、音声・非音声判別部２０３の詳細について説明する。音声・非音声判別部２０３は、デジタル音信号よりピッチを抽出し、ピッチ情報として出力するピッチ抽出部２０３ａと、ピッチ情報よりピッチの変動を算出し、ピッチ変動情報として出力する変動算出部２０３ｂと、ピッチ変動情報として出力されるピッチ変動量の平均値を求め、求めた平均ピッチ変動量に基づいてピッチ変動量を補正する変動補正手段である変動補正部２０３ｅと、補正後のピッチ変動情報に基づいて入力された音声が非音声であるか否かを判定する変動判定部２０３ｃと、によって構成されている。
【００４２】
図１９は、自動車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を示す波形図である。図２０は、図１９に波形を例示する自動車の走行音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を示す波形図である。前述したように、マイクロフォン１１９に入力された音響はアナログの入力音信号として出力され、増幅器１２０を経てアナログデジタルコンバータ１２１でデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、音声・非音声判別部２０３に入力され、ピッチ抽出部２０３ａにおいてそのピッチが抽出される。つまり、ピッチ抽出部２０３ａは、入力音信号からピッチを抽出し、ピッチ情報を変動算出部２０３ｂに出力する。ピッチ抽出部２０３ａからピッチ情報が出力されると、変動算出部２０３ｂは、出力されたピッチ情報からピッチの変動を算出し、ピッチ変動量として変動補正部２０３ｅに出力する。変動補正部２０３ｅでは、入力されたピッチ変化量に基づいて平均ピッチ変化量を求め、ピッチの変動値と平均ピッチ変動値との差の値をピッチ変動量として変動判定部２０３ｃに出力する。この処理によって、一定の比率でピッチが変化する音響に対しては、変動量が低く算出されることとなる。例えば、図１９に例示する自動車の走行音は、加速に際して走行音であり、一度のギヤチェンジが伴われている。自動車が加速する際、その走行音としてエンジン音が目立って聞こえる。加速時のエンジン音は、一定の比率でピッチが変化する音響である。そこで、変動補正部２０３ｅにおいて、入力されたピッチ変化量に基づいて平均ピッチ変化量を求め、ピッチの変動値と平均ピッチ変動値との差の値をピッチ変動量として変動判定部２０３ｃに出力する処理を実行することで、変動量が低く算出され、非音声であるとの判定がより正確となる。
【００４３】
図２１は、図２０に例示する自動車の走行音のピッチ情報中、規定範囲を超えた値を除去したピッチ変動量の波形を示す波形図である。変動補正部２０３ｅは、更に、規定範囲を超えたピッチ変動量の値を、入力音信号の種類を判定するためのデータとして用いない処理を実行する。つまり、変動補正部２０３ｅは、上記補正処理後のピッチ変化量について事前に設定された規定範囲内に収まっているかを判定し、収まっていない場合についてはピッチ変化量から除外して扱う。例えば、図２０に例示する自動車のピッチ情報には、ギヤチェンジの際のピッチ変化量が秀でて大きくなっている。そこで、一例として、規定範囲を例えば３０以内として設定し、３０の範囲を超えたピッチ変化量を判別対象のピッチ変化量から除外する。
【００４４】
なお、除外した変化量が非常に大きい場合は人間の声とは考えにくいため、ある値以上大きい場合は変動判定部２０３ｃにて非音声と判定されるようにピッチ変化量を補正することも考えられる。
【００４５】
［非音声判別部２０３の第４の実施の形態］
非音声判別部２０３の第４の実施の形態を図２２ないし図２４に基づいて説明する。非音声判別部２０３の第１及び第２の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
【００４６】
図２２は、音声・非音声判別部２０３の機能ブロック図である。以下、音声・非音声判別部２０３の詳細について説明する。音声・非音声判別部２０３は、デジタル音信号よりピッチを抽出し、ピッチ情報として出力するピッチ抽出部２０３ａと、ピッチ情報よりピッチが抽出できた区間とピッチが抽出できなかった区間とを分別する区間判別部２０３ｄと、ピッチ情報より有ピッチ区間の分割を行う区間分割部２０３ｆと、ピッチの変動を算出し、ピッチ変動情報として出力する変動算出部２０３ｂと、ピッチ変動量に基づいて入力された音声が非音声であるか否かを判定する変動判定部２０３ｃと、によって構成されている。
【００４７】
図２３は、自動車の走行音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を示す波形図である。前述したように、マイクロフォン１１９に入力された音響はアナログの入力音信号として出力され、増幅器１２０を経てアナログデジタルコンバータ１２１でデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、音声・非音声判別部２０３に入力され、ピッチ抽出部２０３ａにおいてそのピッチが抽出される。つまり、ピッチ抽出部２０３ａは、入力音信号からピッチを抽出し、ピッチ情報を区間判別部２０３ｄに出力する。区間判別部２０３ｄは、ピッチ情報について、ピッチが抽出できた有ピッチ区間とピッチが抽出できなかった無ピッチ区間とを分別する。
【００４８】
図２４は、自動車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めた回帰直線と共に示す波形図である。区間分割部２０３ｆは、有ピッチ区間をさらに分割する。分割方法としては、例えば隣接するピッチとの差分を取り、所定の範囲に収まらない部分で分割するなどが考えられる。その場合、図２３に示す自動車音のピッチ情報より、隣接するピッチとの差分を取ると図２４のようになり、事前に閾値を例えば３０と設定してあれば、所定の範囲に収まらないＡ地点より別の区間として分割する。
【００４９】
そして、変動算出部２０３ｂは、分割された区間毎に回帰直線を求め、その誤差がピッチ変動量として出力される。例えば、図２３に例示する自動車音に対する回帰直線は図２４に例示するようになる。
【００５０】
［非音声判別部２０３の第５の実施の形態］
非音声判別部２０３の第５の実施の形態を図２５ないし図２７に基づいて説明する。非音声判別部２０３の第２の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
【００５１】
図２５は、人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報について、有ピッチ区間と無ピッチ区間とを分別して示す波形図である。前述したように、マイクロフォン１１９に入力された音響はアナログの入力音信号として出力され、増幅器１２０を経てアナログデジタルコンバータ１２１でデジタル信号に変換される（図１２参照）。変換されたデジタル信号は、音声・非音声判別部２０３に入力され、ピッチ抽出部２０３ａにおいてそのピッチが抽出される（図１２参照）。つまり、ピッチ抽出部２０３ａは、入力音信号からピッチを抽出し、ピッチ情報を区間判別部２０３ｄに出力する。区間判別部２０３ｄは、人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報について、ピッチが抽出できた有ピッチ区間とピッチが抽出できなかった無ピッチ区間とを分別する（図１２参照）。図２５に示す例は、有ピッチ区間と無ピッチ区間との分別処理の結果として得られた波形である。
【００５２】
図２６は、図２５に波形を例示する人間の発話音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を有ピッチ区間毎に示す波形図である。図２７は、図２５に波形を例示する人間の発話音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を有ピッチ区間毎に示す重み付け後の波形図である。変動算出部２０３ｂは、判別された有ピッチ区間の長さに基づいて、当該長さに比例して重みが増すようにピッチ変動量に重み付けを行なう。例えば、図２６の発話音の例においては、有ピッチ区間の平均の長さを１とすると、区間Ａの長さは１．５６、区間Ｂの長さは０．４４となり、変動算出部２０３ｂは、区間Ａについては長さは１．５６、区間Ｂについては長さは０．４４という有ピッチ区間の長さに基づいて、当該長さに比例して重みが増すようにピッチ変動量に重み付けを行なう。その結果、ピッチ変動量は図２６から図２７に例示するようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態として、音声処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】音声処理装置の基本的な機能ブロック図である。
【図３】音声・非音声判定部の第１の実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図４】人間の発話音の波形の一例を示す波形図である。
【図５】図４に例示した波形から取得されるピッチ情報の波形を示す波形図である。
【図６】図５に波形を例示する人間の発話音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を示す波形図である。
【図７】送風機の作動音の波形から取得されるピッチ情報の波形を示す波形図である。
【図８】図７に波形を例示する送風機の作動音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を示す波形図である。
【図９】図４に例示した人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報の波形を回帰直線と共に示す波形図である。
【図１０】２輪車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を示す波形図である。
【図１１】２輪車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を回帰直線と共に示す波形図である。
【図１２】音声・非音声判定部の第２の実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図１３】人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報について、有ピッチ区間と無ピッチ区間とを分別して示す波形図である。
【図１４】人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めた回帰直線と共に示す波形図である。
【図１５】２輪車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めた回帰直線と共に示す波形図である。
【図１６】人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めて傾き同一とした回帰直線と共に示す波形図である。
【図１７】２輪車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めて傾き同一とした回帰直線と共に示す波形図である。
【図１８】音声・非音声判定部の第３の実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図１９】自動車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を示す波形図である。
【図２０】図１９に波形を例示する自動車の走行音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を示す波形図である。
【図２１】図２０に例示する自動車の走行音のピッチ情報中、規定範囲を超えた値を除去したピッチ変動量の波形を示す波形図である。
【図２２】音声・非音声判定部の第４の実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図２３】自動車の走行音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を示す波形図である。
【図２４】自動車の走行音の波形から取得されるピッチ情報の波形を判別された有ピッチ区間毎に求めた回帰直線と共に示す波形図である。
【図２５】人間の発話音の波形から取得されるピッチ情報について、有ピッチ区間と無ピッチ区間とを分別して示す波形図である。
【図２６】図２５に波形を例示する人間の発話音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を有ピッチ区間毎に示す波形図である。
【図２７】図２５に波形を例示する人間の発話音のピッチ情報に基づくピッチ変動量の波形を有ピッチ区間毎に示す重み付け後の波形図である。
【符号の説明】
【００５４】
２０１  音響入力部
２０２  アナログデジタル変換部
２０３ａ  ピッチ抽出部（ピッチ情報出力手段）
２０３ｂ  変動算出部（ピッチ変動量出力手段）
２０３ｄ  区間判別部（区間判別手段）
２０３ｃ  変動判定部（判定手段）
２０３ｄ  区間判別部（区間判別手段）
２０３ｅ  変動補正部（変動補正手段）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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