(57)【要約】【課題】利用者が手を使わずに入力作業を行えるという音声処理の利点を損なわない音声処理トリガを提供する。【解決手段】音響の入力を許容する音響入力部２０１から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して音声処理を実行する（音声認識部２０５）に際しての音声処理トリガとして、デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの尤度を計算し、当該計算結果に基づいて当該音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの判定処理を実行し（認識指示部２０３）、デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるとの判定結果の出力を音声処理トリガとして扱うようにした。【選択図】図２
2007156106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響入力部が出力する入力音響に基づくアナログ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から出力された前記デジタル信号の音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの尤度を計算し、当該計算結果に基づいて当該音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの判定処理をする認識指示手段と、
前記デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるとの判定結果が出力された場合、前記音響入力部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音声処理をする音声処理手段と、
を具備する音声処理装置。
【請求項２】
前記認識指示手段は、
前記デジタル信号に変換された音響を所定時間毎の記憶単位で記憶領域に記憶する第１の処理と、
前記記憶領域に記憶された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの尤度を前記記憶単位毎に計算する第２の処理と、
所定数分の前記記憶単位についての尤度の計算結果に基づく値が規定値よりも小さいことをもって音声としての特徴量を取得しにくい音響であると判定する第３の処理と、
によって実行される、請求項１記載の音声処理装置。
【請求項３】
前記所定数分の前記記憶単位についての尤度の計算結果に基づく値は、前記所定数分の前記記憶単位についての尤度の平均値である、請求項２記載の音声処理装置。
【請求項４】
前記デジタル信号に変換された音響の振幅に基づいて入力音響の音量を計算する音量計算手段を備え、
前記デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるとの判定結果が出力された場合であって、前記音量計算手段によって計算された前記入力音響の音量が規定値以上である場合に前記音声処理手段が実行される、
請求項１ないし３のいずれか一記載の音声処理装置。
【請求項５】
前記デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるとの判定結果が規定回数分だけ出力された場合に前記音声処理手段が実行される、請求項１ないし４のいずれか一記載の音声処理装置。
【請求項６】
コンピュータに、
音響入力部から出力されたアナログ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によって変換された前記デジタル信号の音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの尤度を計算し、当該計算結果に基づいて当該音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの判定処理をする認識指示機能と、
前記デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるとの判定結果が出力された場合、前記音響入力部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音声処理をする音声処理機能と、
を実行させる、音声処理用コンピュータプログラム。
【請求項７】
前記認識指示機能は
前記デジタル信号に変換された音響を所定時間毎の記憶単位で記憶領域に記憶する第１の処理と、
前記記憶領域に記憶された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの尤度を前記記憶単位毎に計算する第２の処理と、
所定数分の前記記憶単位についての尤度の計算結果に基づく値が規定値よりも小さいことをもって音声としての特徴量を取得しにくい音響であると判定する第３の処理と、
を前記コンピュータに実行させる、請求項６記載の音声処理用コンピュータプログラム。
【請求項８】
前記コンピュータに、前記デジタル信号に変換された音響の振幅に基づいて入力音響の音量を計算する音量計算機能を実行させ、
前記デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるとの判定結果が出力された場合であって、前記音量計算機能によって計算された前記入力音響の音量が規定値以上である場合に前記音声処理機能を実行させる、
請求項６または７記載の音声処理用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、及びこれに用いる音声処理用コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音声認識処理や話者認識処理をはじめとする音声処理は、周辺の環境音を拾うことで誤認識を起こす問題を抱えている。これを防止するために、特許文献１に記載された発明では、利用者が目的の言葉を発声する前にトークスイッチを用いる事で解決している（特許文献１の段落００４４、図１等参照）。また、特許文献２に記載された発明では、利用者が目的の言葉を発声する前に特定のキーワードを発声することで解決している（特許文献２の段落０００６〜０００８等参照）。このような利用者による意思表示を、ここでは音声処理トリガと呼ぶことにする。
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−３２８５８４号公報
【特許文献２】特開２０００−３２２０７８公報
【非特許文献１】古井貞熙著  音響・音声工学  近代科学社  （第１２４頁以降）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
音声処理の利点の一つは、利用者が手を使わずに入力作業を行えることにある。ところが、特許文献１に記載された発明では、音声処理トリガとしてトークスイッチの操作を要求することから、音声処理の利点を著しく阻害する。また、特許文献２に記載された発明では、音声処理トリガとして特定のキーワードの発声を要求することから、利用者に発声負担を課すという操作上の不都合があるばかりでなく、そのような操作方法それ自体が冗長である。しかも、実運用面で考えると、システムによりキーワードが相違することになるであろうことから、利用者はキーワードをシステム毎に記憶しなければならず、面倒な操作が要求される。
【０００５】
本発明の目的は、利用者が手を使わずに入力作業を行えるという音声処理の利点を損なわない音声処理トリガを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の音声処理装置は、音響入力部が出力する入力音響に基づくアナログ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から出力された前記デジタル信号の音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの尤度を計算し、当該計算結果に基づいて当該音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの判定処理をする認識指示手段と、前記デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるとの判定結果が出力された場合、前記音響入力部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音声処理をする音声処理手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、音声処理トリガとして、トークスイッチの操作等のような手動操作負担や、特定のキーワードの発声等のような発声負担を利用者に課すことなく、音声としての特徴量を取得しにくい音響を音声トリガとして扱うことができ、したがって、利用者が手を使わずに入力作業を行えるという音声処理の利点を損なわない音声処理トリガを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、認識指示部２０３、音声・非音声判別部２０４、音声認識部２０５、音声認識用辞書２０６から構成されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
認識指示部２０３は、アナログデジタル変換部２０２から出力されるデジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの尤度を計算し、当該計算結果に基づいて当該音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの判定処理を実行し、当該判定結果を出力する機能を実行する手段である。また、認識指示部２０３は、デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるとの判定結果を出力する場合、音声処理の開始を宣言する機能を実行する手段である。音声としての特徴量を取得しにくい音響は、一例として、マイクテストに際して発生されるような「フッ」というような音響である。このような音響は、発生したときに声帯が振動しないという点では無声音と共通性を有している。無声音とは、言語音を調音するに際して、肺からの呼気が咽頭を通る時に声帯を震動させずそのまま通り抜けて出る音をいう。子音のうち、うち［ｐ］、［ｔ］、［ｋ］、［ｆ］、［ｓ］などは無声音である。ところが、このような無声音は、音声としての特徴量を取得できる点で、「フッ」というような音響とは相違する。
【００２１】
認識指示部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、認識指示部２０３の機能が発揮される。認識指示部２０３の詳細については、後述する。
【００２２】
音声・非音声判別部２０４は、音声処理の開始宣言後、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人間の声かどうかを判別する。図２に示す例では、話者が「フッ」というマイクテスト音を発すると、認識指示部２０３において音声としての特徴量を取得しにくい音響であるとの判定結果を出力して音声処理の開始を宣言するので、その後に続く「東京タワー」という発生音声について、非音声判別部２０４が人間の声かどうかを判別する。
【００２３】
このような判別のための手法として、音声・非音声判別部２０４は、一例として、音源情報の構造を利用した判別手法を採用する。つまり、音声は、声帯の振動が声道を通ることで変化し、５０音として表現されることで生成されると考えられている。声帯振動を音源情報、声道の変化を声道特性といい、特に音源情報が音声・非音声を特徴付けると考えられる。そこで、音声・非音声判別部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から音源情報を抽出し、抽出した音源情報に基づいて音声と非音声との判別処理を実行する。
【００２４】
音声・非音声判別部２０４は、音源情報を抽出するための手法として、一例ではあるが、線形予測残差による抽出手法を採用する。つまり、デジタル化された入力音声の時間系列ｘ（ｎ）に対し、過去ｐ個分の標本ｘ（ｎ−ｐ）…ｘ（ｎ−１）の線形結合ｘ~（ｎ）＝α１×ｘ（ｎ−１）＋α２×ｘ（ｎ−２）…＋αｐ×ｘ（ｎ−ｐ）で現在の標本値ｘ（ｎ）を予測する線形予測分析を実行する。この線形予測分析において、ｘ（ｎ）−ｘ~（ｎ）を線形予測残差と呼び、これが音源情報に相当する特徴量となる。詳しくは、上記非特許文献１の第１２４頁以降に記載されている。そこで、音声・非音声判別部２０４は、音響入力部２０１から出力されてデジタル信号から線形予測残差を取得し、音源情報を抽出する。
【００２５】
図３は、横軸に周波数をとり縦軸に音量（音声パワー）をとった音声に含まれる音源情報についての波形図である。図４は、横軸に周波数をとり縦軸に音量（音響パワー）をとった非音声に含まれる音源情報についての波形図である。図３と図４とを比較すると、音声の音源情報（図３参照）は、０ｋＨｚ〜２．５ｋＨｚで周期性を示しているのに対して、非音声の音源情報（図４参照）は、非周期的である。そこで、音声・非音声判別部２０４は、音源情報に含まれる周期の有無をもって音声と非音声との判別処理を実行する。周期の有無の判定手法としては、自己相関法が有名である。そこで、音声・非音声判別部２０４は、音声と非音声との判別処理のための手法として、一例ではあるが、自己相関法を採用する。自己相関法とは、系列｛y（１）…ｙ（ｎ）｝に対して、ｃ（ｊ）＝Σｙ（ｉ）×（ｉ＋ｊ）で計算される相関特徴量に基づいて周期の有無を判定する手法である。
【００２６】
図５は、相関特徴量の最大値ヒストグラムを示す波形図である。図５中の横軸は、相関特徴量の最大値である。図５中、音声に含まれる音源情報から計算される相関特徴量は実線で、非音声に含まれる音源情報から計算される相関特徴量は点線で示す。図５の波形図より、相関特徴量の最大値が０．３の周辺で音源情報に含まれる周期の有無を判別できることが分かる。そこで、音声・非音声判別部２０４は、こうして判別される音源情報に含まれる周期の有無をもって、音声と非音声との判別処理を実行する。
【００２７】
以上説明した音声・非音声判別部２０４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２０４としての機能が発揮される。
【００２８】
音声認識部２０５は、音声処理の開始宣言後、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２０４によって音声であると判別された音響について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２０４で音声と判断された音響は、音声認識部２０５へ渡される。音声認識部２０５は、予め音声認識用辞書２０６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２０５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２０６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２０６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。
【００２９】
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２０５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。
【００３０】
図６は、音声処理装置１０１の基本的な機能ブロックとして設けられている認識指示部２０３の詳細を示す機能ブロック図である。図６に示すように、認識指示部２０３は、短時間記憶部２０３ａと、尤度計算部２０３ｂと、風判定部２０３ｃとから構成されている。
【００３１】
図７は、デジタル信号に変換された音響波形に、記憶領域に記憶される当該デジタル信号の所定時間毎の記憶単位を付加して示す波形図である。アナログデジタル変換部２０２でデジタル信号に変換された音響は、図７に示すように、所定時間、例えば約１０ｍｓ〜５０ｍｓ程度のまとまった信号の単位として、例えばＲＡＭ１０４のワークエリア等のような記憶領域に記憶される。ここでは、そのような記憶単位を構成する時間を、便宜上１２ｍｓと設定する。このようなアナログデジタル変換部２０２でデジタル信号に変換された音響を１２ｍｓ毎の記憶単位で記憶領域に記憶する処理を実行するのが短時間記憶部２０３ａである。つまり、短時間記憶部２０３ａは、デジタル信号に変換された音響を所定時間毎の記憶単位で記憶領域に記憶する第１の処理を実行する。
【００３２】
尤度計算部２０３ｂは、短時間記憶部２０３ａによって記憶領域に記憶された音響に対して、その音響が音声としての特徴量を取得しにくいマイクテストに際して発生されるような「フッ」というような音響と類似しているかどうかの尺度を計算する。ここでは、音声としての特徴量を取得しにくいマイクテストに際して発生されるような「フッ」というような音響を、説明の便宜上、「風の音」という概念で説明する。したがって、尤度計算部２０３ｂは、記憶領域に記憶された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうか、つまり風の音であるかどうかの尤度を記憶単位毎に計算する第２の処理を実行する。
【００３３】
記憶領域に記憶された音響が風の音と類似しているかどうかの尺度を計算する手法として、尤度計算部２０３ｂは、一例として、ゼロクロスを用いた手法を実施する。つまり、尤度計算部２０３ｂでは、短時間記憶部２０３ａによって記憶領域に記憶されたデジタル信号が時間軸に交差するゼロクロス点の出現回数を数える。図７に示す例では、ゼロクロス点の出現回数が９回である。
【００３４】
図８は、認識指示部２０３が有している風判定部２０３ｃの詳細を示す機能ブロック図である。図９は、デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響（風の音）であるかどうかの判定処理の処理内容を説明するためのデジタル信号に変換された音響波形の波形図である。風判定部２０３ｃは、所定数分の記憶単位についての尤度の計算結果に基づく値が規定値よりも小さいことをもって音声としての特徴量を取得しにくい音響（風の音）であると判定する第３の処理を実行する。つまり、風判定部２０３ｃでは、短時間記憶部２０３ａによって１２ｍｓ毎の記憶単位で記憶領域に記憶された音響信号に対する尤度計算部２０３ｂによるゼロクロス点の出現回数のカウント処理を、所定数分の前記記憶単位、つまり１２ｍｓ毎の記憶単位が指定回数に達するまで実行する。この際、１２ｍｓ毎の個々の記憶単位についてのゼロクロス点の出現回数は、例えばＲＡＭ１０４のワークエリアに一時記憶される。そして、風判定部２０３ｃは、指定回数に達すると、ＲＡＭ１０４のワークエリアに一時記憶していた１２ｍｓ毎の個々の記憶単位についてのゼロクロス点の出現回数、図９に示す例では９回、１０回、８回、１０回、９回、…の合計を計算し、その合計値の平均値を計算する。平均値は、合計値を指定回数で割ることで得られる。図９に示す例において、指定回数が５回であると仮定すると、合計値は９回＋１０回＋８回＋１０回＋９回＝４６回であり、平均値は４５回÷５＝９．２である。そこで、この９．２という数値が、前述した「所定数分の記憶単位についての尤度の計算結果に基づく値」ということになる。そこで、「規定値」を１０という閾値として設定した場合、風判定部２０３ｃによる第３の処理では、「所定数分の記憶単位についての尤度の計算結果に基づく値が規定値よりも小さいことをもって音声としての特徴量を取得しにくい音響（風の音）であると判定する」のであるから、図９に例示する音響波形は風の音であると判定されることになる。
【００３５】
図１０は、音声としての特徴量を取得しにくい音響（風の音）の音響波形と音声の音響波形とのゼロクロス点を比較して示す波形図である。以上説明した記憶領域に記憶された音響が風の音と類似しているかどうかの尺度を計算するゼロクロスを用いた手法の妥当性について検討する。図１０は、人間の発する「フッ」という音響、つまり風の音の音響波形（図１０（ａ））と、通常発声の音声波形（図１０（ｂ））とを対比して示している。図１０（ａ）と（ｂ）とを参照することで、時間軸に交差するゼロクロス点の出現回数が明らかに違うことが見てとれる。
【００３６】
図１１は、音声としての特徴量を取得しにくい音響（風の音）の音響波形と音声の音響波形とのゼロクロス点の出現確率を比較して示す波形図である。図１１は、図１０（ａ）に示す風の音の音響波形と図１０（ｂ）に示す通常音声の音声波形との相違に基づく時間軸に交差するゼロクロス点の出現回数の頻度を調べた実験結果を示している。図１１を参照すると、風の音の音響波形と通常音声の音声波形とでは、ゼロクロス点の出現頻度が明確に相違することが分かる。これにより、適切な閾値を設定することで、人間の発する「フッ」というような風の音の音響と通常発声とが分離可能であることが検証された。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態の音声処理装置１０１によれば、例えば「フッ」というような音声としての特徴量を取得しにくい音響（風の音）を発した後に「東京タワー」と発生することで（図２参照）、東京タワーを確実に音声認識することができる。つまり、音声処理トリガとして、トークスイッチの操作等のような手動操作負担や、特定のキーワードの発声等のような発声負担を利用者に課すことなく、音声としての特徴量を取得しにくい音響（風の音）を音声トリガとして扱うことができ、したがって、利用者が手を使わずに入力作業を行えるという音声処理の利点を損なわない音声処理トリガを提供することができる。
【００３８】
図１２は、認識指示部２０３の処理手順の一例を示すフローチャートである。ＡＤ変換部２０２でのデジタル信号化処理の後、短時間記憶部２０３ａでの処理として、所定時間まとまった信号の単位にしてＲＡＭ１０４にデジタル信号に変換された音響が記憶される（ステップＳ１０１）。次に、ステップＳ１０２の尤度計算部２０３ｂでの処理として、短時間記憶部２０３ａによって記憶領域に記憶されたデジタル信号が時間軸に交差するゼロクロス点の出現回数を数える。その後、ステップＳ１０３にて所定数分の前記記憶単位が指定回数に達したか否かを判断する（所定回数達成判断手段）。所定回数未満の場合（ステップＳ１０３のＮ）、ステップＳ１０４にてゼロクロスの合計回数を前回までの合計数に加え、今回の交差数を加える処理をする。そして、ステップＳ１０１での処理に戻る。一方、所定回数以上の場合（ステップＳ１０３のＹ）、ステップＳ１０５にて合計値の平均値を計算する。ここでの数値が予め決められている数値未満であるならば（ステップＳ１０５のＮ）、ステップＳ１０６にて交差合計の値を０にしてステップＳ１０１の処理に戻る。一方、ステップＳ１０５にて判断がＹの場合は音声・非音声判別部２０４の処理に移る。なお、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５での区切り判定は、未満と以上とを適宜差換えてもよい。
【００３９】
本発明の第２の実施の形態を図１３及び図１４に基づいて説明する。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。
【００４０】
図１３は、音声処理装置１０１の基本的な機能ブロックとして設けられている認識指示部２０３の詳細を示す機能ブロック図である。図１３に示すように、認識指示部２０３は、短時間記憶部２０３ａ、尤度計算部２０３ｂ及び風判定部２０３ｃに加えて、音量計算部２０３ｄをも有している。短時間記憶部２０３ａ、尤度計算部２０３ｂ及び風判定部２０３ｃの機能は、第１の実施の形態と同様である。
【００４１】
音量計算部２０３ｄは、アナログデジタル変換部２０２でデジタル信号に変換された音響の振幅に基づいて入力音響の音量を計算する機能を実行する手段である。一例として、音量計算部２０３ｄは、振幅の二乗和による手法によってデジタル信号に変換された音の音量を計算する。
【００４２】
図１４は、認識指示部２０３が有している音量計算部２０３ｄの機能を説明するための図であり、（ａ）は音響波形の波形図、（ｂ）は模式図である。一例として、図１４（ａ）に示すような音響波形を有する音響の音量を計算する場合を例示する。音量計算部２０３ｄは、図１４（ｂ）に示すように、経過時間ｔ１〜ｔ１４として振幅値のデータ採取時間を設定し、ｔ１〜ｔ１４毎にそれぞれの振幅を採取する。そして、音量計算部２０３ｄは、採取した振幅を二乗した値を求め、更にその二乗和を計算する。
【００４３】
認識指示部２０３では、音量計算部２０３ｄによる音量計算と並列し、短時間記憶部２０３ａ、尤度計算部２０３ｂ及び風判定部２０３ｃにより、アナログデジタル変換部２０２でデジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響（風の音）であるかどうかを判定する。判断の結果、デジタル信号に変換された音響が風の音であると判定した場合、認識指示部２０３は、音量計算部２０３ｄで計算した音量の値が規定値、つまり予め指定した閾値を越えている場合にのみ、音声処理の開始宣言を行なう。
【００４４】
したがって、本実施の形態によれば、入力音響がマイクテストに際して使用される「フッ」というような風の音であるかどうかを、入力音響の音量という側面からも判定することができ、外部ノイズ等を誤って音声処理トリガとして扱ってしまうような事態を回避することができる。
【００４５】
図１５は、認識指示部２０３の処理手順の一例を示すフローチャートである。ＡＤ変換部２０２でのデジタル信号化処理の後、短時間記憶部２０３ａでの処理として、所定時間まとまった信号の単位にしてＲＡＭ１０４にデジタル信号に変換された音響が記憶される（ステップＳ１０１）。次に、ステップＳ１０２の尤度計算部２０３ｂでの処理として、短時間記憶部２０３ａによって記憶領域に記憶されたデジタル信号が時間軸に交差するゼロクロス点の出現回数を数える。その後、ステップＳ１１１にて風判定部２０３ｃの処理を行う。この風判定部２０３ｃでの処理（ステップＳ１１１）としては、一例として、第１の実施の形態で説明したステップＳ１０３〜ステップＳ１０６の処理と同様の処理が実行される。風判定部２０３ｃでの判断処理の結果、デジタル信号に変換された音響が風の音であると判定された場合（ステップＳ１１１のＹ）、音量計算部２０３ｄでの音量計算処理が実行される（ステップＳ１１２）。その後、ステップＳ１１３にて音量の値が所定値より大きいか否かが判断される（音量値判断手段）。音量の値が所定値より大きいと判断されたならば（ステップＳ１１３のＹ）、音声・非音声判別部の２０４の処理に移る。一方、音量の値が所定値より大きいと判断されなかった場合には（ステップＳ１１３のＮ）、ステップＳ１０１の短時間記憶部２０３ａの処理に戻る。この場合、ステップＳ１１３での判断処理として、閾値より大きい場合を例示して説明したが、閾値以上として判断を行っても良い。また、音量計算部２０３ｄでの処理（ステップＳ１１２）の実行順序として、風判定部２０３ｃでの処理の後に実行する例を説明したが、短時間記憶部２０３ａでの処理（２０２）の前に処理を実行しても良いし、短時間記憶部２０３ａから風判定部２０３ｃまでの処理と並行して実行しても良い。
【００４６】
本発明の第３の実施の形態を図１６に基づいて説明する。第１の実施の形態及び第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。
【００４７】
図１６は、音声処理装置１０１の基本的な機能ブロックとして設けられている認識指示部２０３の詳細を示す機能ブロック図である。図１６に示すように、認識指示部２０３は、短時間記憶部２０３ａ、尤度計算部２０３ｂ及び風判定部２０３ｃに加えて、風判定回数計算部２０３ｆをも有している。短時間記憶部２０３ａ、尤度計算部２０３ｂ及び風判定部２０３ｃの機能は、第１の実施の形態と同様である。
【００４８】
風判定回数計算部２０３ｆは、風判定部２０３ｃで風と判定された音響の出現回数を数える。例えば、使用者が「フッ、フッ、フッ」と風の音を発した場合、計算部２０３ｆは、風判定部２０３ｃで風と判定された音響の出現回数が３回であることを認識する。
【００４９】
認識指示部２０３は、風判定回数計算部２０３ｆによるカウント数が規定回数、つまり、予め定められた閾値に達しているかどうかを判定する。判定の結果、風判定部２０３ｃで風と判定された音響の出現回数が閾値を超えている場合にのみ、認識指示部２０３は、音声処理の開始宣言を行なう。
【００５０】
したがって、本実施の形態によれば、マイクテストに際して使用される「フッ」というような風の音が複数回繰り返されたことをもって音声処理トリガとして扱うことができ、よって、外部ノイズ等を誤って音声処理トリガとして扱ってしまうような事態をより確実に回避することができる。
【００５１】
なお、第３の実施の形態は第１の実施の形態の認識指示部２０３を前提として構成されているが、第２の実施の形態の認識指示部２０３を前提として構成されていても良い。つまり、第２の実施の形態の認識指示部２０３と第３の実施の形態の認識指示部２０３との組み合わせによって認識指示部２０３を構成しても良い。
【００５２】
図１７は、認識指示部２０３の処理手順の一例を示すフローチャートである。ＡＤ変換部２０２でのデジタル信号化処理の後、短時間記憶部２０３ａでの処理として、所定時間まとまった信号の単位にしてＲＡＭ１０４にデジタル信号に変換された音響が記憶される（ステップＳ１０１）。次に、ステップＳ１０２の尤度計算部２０３ｂでの処理として、短時間記憶部２０３ａによって記憶領域に記憶されたデジタル信号が時間軸に交差するゼロクロス点の出現回数を数える。その後、ステップＳ１１１にて風判定部２０３ｃの処理を行う。この風判定部２０３ｃでの処理（ステップＳ１１１）としては、一例として、第１の実施の形態で説明したステップＳ１０３〜ステップＳ１０６の処理と同様の処理が実行される。風判定部２０３ｃでの判断処理の結果、デジタル信号に変換された音響が風の音であると判定された場合（ステップＳ１１１のＹ）、風判定回数計算部２０３ｆでの処理が実行される（ステップＳ１２１）。その後、ステップＳ１２２にて、風判定回数計算部２０３ｆによるカウント数が規定回数、つまり、予め定められた閾値に達しているかどうかが判定される（風判定回数判定手段）。カウント数が規定回数以上であると判定されたならば（ステップＳ１２２のＹ）、音声・非音声判別部の２０４の処理に移る。一方、カウント数が規定回数以上であると判定されなかった場合には（ステップＳ１２２のＮ）、ステップＳ１０１の短時間記憶部２０３ａの処理に戻る。この場合、ステップＳ１２２での判定処理として、カウント数が規定回数以上の場合を例示して説明したが、カウント数が規定回数よりも大きいかどうかの判定を行っても良い。
【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】横軸に周波数をとり縦軸に音量（音声パワー）をとった音声に含まれる音源情報についての波形図である。
【図４】横軸に周波数をとり縦軸に音量（音響パワー）をとった非音声に含まれる音源情報についての波形図である。
【図５】相関特徴量の最大値ヒストグラムを示す波形図である。
【図６】音声処理装置の基本的な機能ブロックとして設けられている認識指示部の詳細を示す機能ブロック図である。
【図７】デジタル信号に変換された音響波形に、記憶領域に記憶される当該デジタル信号の所定時間毎の記憶単位を付加して示す波形図である。
【図８】認識指示部が有している風判定部の詳細を示す機能ブロック図である。
【図９】デジタル信号に変換された音響が音声としての特徴量を取得しにくい音響であるかどうかの判定処理の処理内容を説明するためのデジタル信号に変換された音響波形の波形図である。
【図１０】音声としての特徴量を取得しにくい音響の音響波形と音声の音響波形とのゼロクロス点を比較して示す波形図である。
【図１１】音声としての特徴量を取得しにくい音響の音響波形と音声の音響波形とのゼロクロス点の出現確率を比較して示す波形図である。
【図１２】認識指示部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態として、音声処理装置の基本的な機能ブロックとして設けられている認識指示部の詳細を示す機能ブロック図である。
【図１４】認識指示部が有している音量計算部の機能を説明するための図であり、（ａ）は音響波形の波形図、（ｂ）は模式図である。
【図１５】認識指示部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第３の実施の形態として、音声処理装置の基本的な機能ブロックとして設けられている認識指示部の詳細を示す機能ブロック図である。
【図１７】認識指示部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
２０１  音響入力部
２０２  アナログデジタル変換部
【図１】
2007156106.tif 000003
【図２】
2007156106.tif 000004
【図３】
2007156106.tif 000005
【図４】
2007156106.tif 000006
【図５】
2007156106.tif 000007
【図６】
2007156106.tif 000008
【図７】
2007156106.tif 000009
【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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