(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、定常雑音だけではなく、音楽、テレビなどさまざまの生活ノイズ環境で、検出しにくい子音も含めて目的音源音区間の始点と終点を正確に検出し、目的音源音を歪みなく出力し、リアルタイム性がある、実用性が強く適用範囲が広くて効率の良い音声区間検出方法である。【解決手段】まず、音声収録用マイクの周波数特性よって、特定周波数群を使って目的音源音声の母音を検出する。次に、特定周波数群を使って目的音源音声の母音前の子音を検出する。更に、韻律、周波数、パワーの強度、順序、間隔、統計値その他複数の特性を観測し、各要素のバランスと重みを考えて、総合的な手法で目的音源音と環境音・非目的音のレベル特性よって、検出信号の増幅、減衰倍率を決めて、適当な判別条件をかけて音声区間の始点と終点を検出し、目的音源音と環境音、非目的音源音を区別する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのマイクで入力した音声データを原入力音チャンネルと処理音チャンネルに分けて平行で進め、処理音から目的音源音の始点と終点を検出して、原音に反映させ、加工必要区間のみを加工し、加工の必要ない区間は加工しないことにより歪みなく、原音のままで出力することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の実環境騒音下の音声区間の検出方法において、入力音の韻律と周波数とパワーの強度と順序と時間間隔と統計値、少なくとも周波数と統計値とパワーの強度を観測し、目的音と環境音、非目的音を区別し、目的音源音を検出することを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の検出装置において、特定周波数群を使って目的音源音声の母音前の子音または呼気を検出することを特徴とする部品。
【請求項４】
請求項２記載の検出装置において、韻律と周波数とパワーの強度と順序と時間間隔と統計値、少なくとも周波数と統計値とパワーの強度を観測し、目的音のレベル及び環境音、非目的音のレベルを判定し、目的音又は環境音の増幅、減衰倍率を決めることを特徴とする部品。
【請求項５】
請求項２記載の検出装置において、目的音と環境音及び非目的音の違い利用し、目的音と環境音及び非目的音区間を加工することを特徴とする部品。
【請求項６】
請求項２記載の検出装置を利用し、目的音区間の始点と終点を検出することによって、目的音スイッチまたは目的音センサーを実現することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項２記載の検出装置を利用し、目的音区間の始点と終点を検出することによって、音声データを圧縮及び/または復元することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項２記載の検出装置を利用し、目的音区間の始点と終点を検出することによって、常時待機録音及び/または長い時間録音データから有用情報のみを抽出できることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、韻律、周波数、パワーの強度、順序、間隔、統計値その他複数の特性を観測し、各要素のバランスと重みを考えて、目的音源音と環境音、非目的音を区別する方法。総合的な手法で音声区間の始点と終点を検出し、目的音源音に歪みを与えず、環境音、非目的音を任意で加工できるという新たなリアルタイム性がある音声信号処理方法。
【背景技術】
【０００２】
音声区間検出は一般的な方法として、音声のパワーによって検出する方法がある。しかし、この方法ではパワーが弱い子音の検出ができない、又、突発音を誤り検出する。更に、環境音、非目的音声が強い場合、変化が激しい場合、正しく検出することは不能になる。
【０００３】
その外、特定環境の場合、韻律、周波数、セグメントなどを単純に使った方法がある。しかし、これらの方法は環境音、非目的音が音楽、テレビなどの場合、音声の歪みがない、正しく検出することは不能となる。計算時間や情報を集めるなどの原因よって、リアルタイムの実現が困難である。
【０００４】
即ち、いままで、生活ノイズ環境で安定的で正確に目的音源音声区間を検出できる方法はない。また、いまの雑音除去技術では、１マイク方式に限らず複数マイク方式でも、不特定多音源雑音に対して、歪みなしの雑音除去が可能な方法はない。このため、雑音環境では音声認識率低下、音声スイッチの誤動作などマイナス要因は未解決となっている。
【０００５】
【特許文献１】特許公開２００５−２６６０９８
【特許文献２】特許公開２００５−１５６８８７
【特許文献３】特許公開２００５−１５６８８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、定常雑音だけではなく、音楽、テレビなどさまざまの生活ノイズ環境で、検出しにくい子音も含めて目的音源音声区間の始点と終点を正確に検出し、目的音源音を歪みなく出力し、更に目的音源音以外区間の０値化、削除等必要な加工ができて、実用性が高く、適用範囲が広く、効率の良い音声区間検出方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
まず、音声収録用マイクの周波数特性よって特定な周波数群を使って目的音源音声の母音を検出する。次に、特定周波数群を使って目的音源音声の母音前の子音を検出する。更に、韻律、周波数、パワーの強度、順序、間隔、統計値その他複数の特性を観測し、各要素のバランスと重みを考えて、総合的な手法で目的音源音と環境音、非目的音のレベル特性よって、抽出する信号の増幅、減衰倍率を決めて、適当な判別条件をかけて音声区間の始点と終点を検出し、目的音源音と環境音、非目的音源音を区別する。
【発明の効果】
【０００８】
（１）雑音環境でも高品質の音声認識システムを提供する事は当然ながら、車載ナビなどにおいて動作が不安定でハンズフリーに反するトークスイッチをなくす事が出来、セットトップボックス等ではヘッドセットを使用しなくて済み、音楽、テレビ音声（雑音）に対処可能となる。
本発明の処理前、処理後の波形比較を図４に示す。
【０００９】
（２）各種類圧縮方法を使う前に、まず、有用情報区間のみ抽出する。転送時間と保存スペースの節約ができる。
本発明の処理前、処理後の波形比較イメージを図５に示す。
【００１０】
（３）常時待機録音で有用情報だけ記録することにより、記録用メモリの節約、有用情報の抽出、編集工数の削減、繰り返しサイクル時間の延長など。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
環境、非目的音源音ノイズレベル測定、パラメータ調整手段、ノイズ測定工程
目的音源テスト音レベル測定、パラメータ調整手段、音声測定工程
目的音源音検出手段、検出工程
検出した音の始点、終点、間隔処理手段、後処理工程
【００１２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る環境、非目的音源音ノイズレベル測定装置の流れを示す構成図、図２は目的音源音レベル測定装置の流れを示す構成図、図３は目的音源音検出の流れを示す構成図、図４は検出した音の始点、終点、間隔処理など後処理の構成図、図５は処理前と処理後の音声信号波形を示す説明図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る環境、非目的音源音ノイズレベル測定装置である。１１はマイクとＡ／Ｄ変換器などから構成した環境ノイズ入力装置、１２は入力した環境、非目的音源音ノイズ信号を分析し、韻律、周波数、パワーの強度、順序、間隔、統計値及びその他複数の特性を観測し、環境音、非目的音の各項目レベルを判定する装置、１３は１２の分析から得た各項目レベルと事前設定したパラメータと比較し、比較結果から設定したパラメータが環境と合わないなら、１４に通知し、１４の入力ノイズレベル調整装置がノイズ判別と関係あるパラメータ判別レベル、減衰率などを調整する、調整した後、もう一度環境ノイズを入力させて、１１、１２、１３の処理順で処理する、１３の判別が再設定したパラメータが環境と合うなら、ノイズ測定工程を完了する、再設定したパラメータが環境と合わないなら、１４に通知する、繰り返し調整する、パラメータが環境と合うまで続く。
【００１４】
本発明は用の都度環境測定する必要はない。一般的な日常雑音環境なら、初期設定を使う、測定、調整をしなくでも良い。特別な雑音環境の場合(目的音源音と近似の大きな雑音など)、一回自動測定調整機能を使って、環境雑音は大幅変化がない限り、正しく使える。
【００１５】
図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る目的音源テスト音レベル測定装置である。２１はマイクとＡ／Ｄ変換器などから構成した目的音源テスト音入力装置、２２は入力したテスト音信号を分析し、韻律、周波数、パワーの強度、順序、間隔、統計値及びその他複数の特性を観測し、目的テスト音の検出作業を行い装置、２３は２２で検出した目的テスト音の各項目レベルを判定する装置、２４は２３の分析から得た各項目レベルと事前設定したパラメータと比較し、比較結果から設定したパラメータが目的テスト音と合わないなら、２５に通知し、２５の音声入力レベル調整装置が音声入力レベル、増幅率などを調整する、調整後、もう一度目的テスト音を入力させ、２１、２２、２３、２４の順序で処理する、２４の判別が再設定したパラメータがテスト音と合うなら、音声測定工程を完了する、再設定したパラメータがテスト音と合わないなら、２５に通知する、繰り返し調整する、パラメータがテスト音と合うまで続く。
【００１６】
本発明は使用の都度目的音源音の測定する必要はない。目的音源音が一般的な人の場合、再測定、再調整をしなくでも良い。特別な目的音源音の場合(子供や機械音など)、一回自動測定調整機能を使って測定、調整を行う。同様種類の目的音源音なら、再測定、再調整をしなくでも正しく使える。
【００１７】
図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る目的音源音検出装置である。３１はマイクとＡ／Ｄ変換器などから構成した音入力装置、３２は入力した原始音信号の一時保存装置、３３は入力した音を分析し、韻律、周波数、パワーの強度、順序、間隔、統計値及びその他複数の特性を観測し、目的音源は人間の場合は母音、人間以外の場合は主音の検出作業を行う装置、３４は３３の母音/主音が検出した場合、引き続き目的音源は人間の場合は子音、人間以外の場合は副音の検出作業を行い装置、３５は３４の子音/副音検出によって、目的音源音の始点を決定し、３７のスイッチコントローラにスイッチＯＮの指令を出す装置である。３６は目的音源音の判別条件が満足できなくなる時点で、目的音源音の終点と判断し、３７のスイッチコントローラにスイッチＯＦＦの指令を出す装置、３７は３５のスイッチＯＮ指令を受けたら、３２の一時保存装置から原始音信号を４３の出力コントローラに転送する、３６のスイッチＯＦＦ指令を受けたら、３２の一時保存装置から原始音信号を４３の出力コントローラに転送することを停止させる装置。
【００１８】
４０は目的要求を合わせて、最終出力コントローラ装置。４１は実用要求によって、設定パラメータ始点前/終点後出力保留値から決める目的音源音始点前及び目的音源音終点後に残り必要な音声信号の一時保存装置、４２は非目的音源音時間を圧縮するため、目的音源音と次の目的音源音の間、指定とおり固定間隔で出力できる装置、４３は４１、４２の指示規格で、３７からの目的音源音声を出力コントローラ。
【実施例１】
【００１９】
目的音スイッチまたは目的音センサーとしての利用。雑音環境で音声認識を使う場合、最も誤認識が出やすい区間は雑音のみの非音声区間である。特に、雑音が音楽、テレビなど生活ノイズの場合、認識率が大幅に落ちる。本発明の音声区間検出方法を使って、目的音源音声がある区間以外の区間は０値化し、目的音源音声がある区間は歪みのない原音のままで認識エンジンに渡す。現行の音声認識システムは殆どがＨＭＭ方式であり確率計算が基礎となっている為、目的音源音声がある区間はある程度の雑音があっても、正しい認識は十分可能になる、雑音環境でも認識率が満足できる程度になる。図４は目的音スイッチまたは目的音センサーとして利用の際、処理前と処理後の音波形を示す。
【実施例２】
【００２０】
言語音声ファイルなど音声データの圧縮及び/または復元。言語録音の場合、音声がない待機時間の割合は相当高い、この区間は情報がない区間である。本発明の音声区間検出方法を使って、情報がある区間のみ原音を残す、情報がない区間は自動的にデータを削減することによって、時間、工数、占用スペースなど節約し、圧縮効率がよくなる。図５は音声データの圧縮状態と復元状態の音波形。
【実施例３】
【００２１】
常時待機録音、長時間録音データの場合、有用情報のみ録音する。常時待機録音は通常、僅かの時間だけ有用情報を記録するため、長時間の録音を余儀なくされる。本発明の音声区間検出方法を使って、情報がある区間のみ録音をとる。睡眠中のいびき記録、防犯装置の連続録音、機械の異常音検出などに応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】環境、非目的音源音声ノイズレベル測定、パラメータ調整装置の構成図である。
【図２】目的音源テスト音声レベル測定、パラメータ調整装置の構成図である。
【図３】目的音源音声検出の流れ及び音声検出装置の構成図である。
【図４】目的音源音声の検出前と検出後の波形対照図である。
【図５】非目的音源音声部分を圧縮する波形イメージ図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１：環境ノイズ入力回路
１２：入力ノイズレベル計算器
１３：設定ノイズ条件との比較器
１４：環境ノイズ関するパラメータ調整回路
２１：目的音源テスト音声入力回路
２２：目的音声テスト音声抽出器
２３：入力テスト音声レベル計算器
２４：設定目的音源条件との比較器
２５：入力テスト音声関するパラメータ調整回路
３０：目的音声区間検出本体装置
３１：音声入力回路
３２：入力音の一時保存器
３３：母音検出回路
３４：子音検出回路
３５：目的音源始点検出回路
３６：目的音源終点検出回路
３７：スイッチ回路
４０：最終出力コントロール装置
４１：始点前と終点後の出力値の保存器
４２：出力間隔指定値の保存器
４３：最終出力コントロール回路
５１：音声区間検出前の波形
５２：音声区間検出後非目的音のみ区間０値化した波形
６１：非目的音区間を圧縮しない状態の音波形
６２：非目的音区間を圧縮した状態の音波形
【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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