(57)【要約】【課題】クリッピングによる処理性能の低下を軽減することができるようにする。【解決手段】合成部は、波形３２の信号のうち、クリッピングが生じているＣＬ区間のみ、太線で示されている波形３３の信号を、第１のゲインと第２のゲインとの差分を用いて調整した値に置き換えることにより合成を行う。この第１のゲインと第２のゲインの差分は、合成部に予め記憶されている。すなわち、合成部においては、点線太線で示されるように、波形３２におけるＣＬ区間が、波形３３を第１のゲインと第２のゲイン差分大きくした値で置き換えられた波形３４の合成信号が得られる。本開示は、例えば、音声を認識する音声認識システムに適用することができる。【選択図】図３
2013235136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号を第１のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行う第１のＡ／Ｄ変換器と、
入力される信号を前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行う第２のＡ／Ｄ変換器と、
前記第１のＡ／Ｄ変換器により変換された第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換器により変換された第２の信号を合成して出力する合成部と、
前記合成部により出力された信号を用いて信号処理を行う信号処理部と
を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記合成部により出力された信号を用いて音声認識処理を行う
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記合成部は、前記第１の信号および前記第２の信号をウインドウ区間毎に入力し、入力された前記第１の信号のウインドウ区間がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしているウインドウ区間については、前記第２の信号のウインドウ区間に置き換えて、前記１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしているウインドウ区間のうち、クリッピングしているサンプル部分については、前記第２の信号を前記第１のゲインと前記第２のゲインとの差分大きくしたものに置き換えて、前記第１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしているウインドウ区間のうち、クリッピングしているサンプル部分については、前記第２の信号を前記第１のゲインと前記第２のゲインとの差分大きくしたものに置き換え、ビット調整を行って、前記第１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記合成部は、前記第１の信号のウインドウ区間がクリッピングしていない場合、前記１の信号を出力する
請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしている部分については、前記第２の信号を前記第１のゲインと前記第２のゲインとの差分大きくしたものに置き換えて、前記第１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記合成部は、前記第１の信号がクリッピングしていない場合、前記１の信号を出力する
請求項８に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
信号処理装置が、
入力される信号を第１のゲインで調整して、第１のＡ／Ｄ変換を行い、
入力される信号を前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整して、第２のＡ／Ｄ変換を行い、
前記第１のＡ／Ｄ変換が行われた第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換が行われた第２の信号を合成して出力し、
合成して出力された信号を用いて信号処理を行う
信号処理方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
第１のＡ／Ｄ変換器に、入力される信号を第１のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行わせ、
第２のＡ／Ｄ変換器に、入力される信号を前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行わせ、
前記第１のＡ／Ｄ変換器により変換された第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換器により変換された第２の信号を合成して出力させ、
合成されて出力された信号を用いて信号処理を行わせる
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、信号処理装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、クリッピングによる処理性能の低下を軽減することができるようにした信号処理装置および方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術においては、非常に大きい音がマイクロホンから入力されると、Ａ／Ｄ変換時にクリッピングが起こり、情報が失われていた。音声認識システムにおいては、クリッピングされた音に対して分析を行うと、正しい分析ができないため、認識性能が大きく低下していた。
【０００３】
この対策として、特許文献１には、クリッピングが起こった場合に、そのデータを棄却すると同時に、その旨を発話者に提示して、再度発話を促すといったことが提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２９０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、発話者に対して再度の発話を要求するため、発話者に負担をかけてしまっていた。例えば、発話者が、システムに対して話していることを意識している場合は対応可能であるとしても、システムを意識していない発話者の音声を認識する場合には、再度の発話を促すことができなかった。
【０００６】
また、銃声などの異常音を検知するシステムにおいては、異常音を再度鳴らすように促すことは不可能であった。
【０００７】
大きな音にもクリッピングしないゲインのＡ／Ｄ変換を用意することも考えられるが、例えば、音声と銃声といった大きくゲインが異なる音を同時に対象にすると、小さい音に対する分解能が悪くなり、性能が落ちてしまう。さらに、ノイズの影響も大きくなってしまうので、性能が落ちてしまう。
【０００８】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、クリッピングによる処理性能の低下を軽減することができるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一側面の信号処理装置は、入力される信号を第１のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行う第１のＡ／Ｄ変換器と、入力される信号を前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行う第２のＡ／Ｄ変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器により変換された第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換器により変換された第２の信号を合成して出力する合成部と、前記合成部により出力された信号を用いて信号処理を行う信号処理部とを備える。
【００１０】
前記信号処理部は、前記合成部により出力された信号を用いて音声認識処理を行うことができる。
【００１１】
前記合成部は、前記第１の信号および前記第２の信号をウインドウ区間毎に入力し、入力された前記第１の信号のウインドウ区間がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２の信号を合成して出力することができる。
【００１２】
前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしているウインドウ区間については、前記第２の信号のウインドウ区間に置き換えて、前記１の信号および前記第２の信号を合成して出力することができる。
【００１３】
前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしているウインドウ区間のうち、クリッピングしているサンプル部分については、前記第２の信号を前記第１のゲインと前記第２のゲインとの差分大きくしたものに置き換えて、前記第１の信号および前記第２の信号を合成して出力することができる。
【００１４】
前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしているウインドウ区間のうち、クリッピングしているサンプル部分については、前記第２の信号を前記第１のゲインと前記第２のゲインとの差分大きくしたものに置き換え、ビット調整を行って、前記第１の信号および前記第２の信号を合成して出力することができる。
【００１５】
前記合成部は、前記第１の信号のウインドウ区間がクリッピングしていない場合、前記１の信号を出力することができる。
【００１６】
前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしている部分については、前記第２の信号を前記第１のゲインと前記第２のゲインとの差分大きくしたものに置き換えて、前記第１の信号および前記第２の信号を合成して出力することができる。
【００１７】
前記合成部は、前記第１の信号がクリッピングしていない場合、前記１の信号を出力することができる。
【００１８】
本開示の一側面の信号処理方法は、信号処理装置が、入力される信号を第１のゲインで調整して、第１のＡ／Ｄ変換を行い、入力される信号を前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整して、第２のＡ／Ｄ変換を行い、前記第１のＡ／Ｄ変換が行われた第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換が行われた第２の信号を合成して出力し、合成して出力された信号を用いて信号処理を行う。
【００１９】
本開示の一側面のプログラムは、コンピュータに、第１のＡ／Ｄ変換器に、入力される信号を第１のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行わせ、第２のＡ／Ｄ変換器に、入力される信号を前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行わせ、前記第１のＡ／Ｄ変換器により変換された第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換器により変換された第２の信号を合成して出力させ、合成されて出力された信号を用いて信号処理を行わせる。
【００２０】
本開示の一側面においては、入力される信号が第１のゲインで調整されて、第１のＡ／Ｄ変換が行われ、入力される信号が前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整されて、第２のＡ／Ｄ変換が行われる。そして、前記第１のＡ／Ｄ変換が行われた第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換が行われた第２の信号が合成されて出力され、合成して出力された信号を用いて信号処理が行われる。
【発明の効果】
【００２１】
本開示の一側面によれば、信号を処理することができる。特に、クリッピングによる処理性能の低下を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本技術を適用した音声認識システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】合成部の合成処理を説明する図である。
【図３】信号処理の例を説明するフローチャートである。
【図４】音声認識システムの他の構成例を示すブロック図である。
【図５】合成部の合成処理を説明する図である。
【図６】信号処理の例を説明するフローチャートである。
【図７】信号処理の他の例を説明するフローチャートである。
【図８】信号処理のさらに他の例を説明するフローチャートである。
【図９】コンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
[音声認識システムの構成例]
図１は、本技術を適用した信号処理装置としての、音声認識システムの構成例を示す図である。なお、図１の例においては、本技術の説明と無関係な部分に関しては、その図示は省略されている。
【００２５】
図１の例においては、音声認識システム１１は、マイクロホン２１、Ａ／Ｄ(Analog/Digital)変換器２２−１および２２−２、合成部２３、ウインドウ分割部２４、並びに、音声認識部２５を含むように構成されている。
【００２６】
マイクロホン２１は、音声を入力する。マイクロホン２１から入力された音声は、２つのＡ／Ｄ変換器２２−１および２２−２に出力される。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器２２−１および２２−２は、異なるゲイン（利得）が設定されている。Ａ／Ｄ変換器２２−１において、第１のゲインが設定されている。Ａ／Ｄ変換器２２−２において、第１のゲインより小さい第２のゲインが設定されている。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換器２２−１は、入力された音声（アナログ信号）を第１のゲインでゲイン調整（増幅）して、ゲイン調整されたアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換を行い、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２−１は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を、出力１として、合成部２３に出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器２２−２は、入力された音声（アナログ信号）を第２のゲインで調整して、ゲイン調整されたアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換を行い、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２−２は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を、出力２として、合成部２３に出力する。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器２２−１からの出力１が、基本的に、後段の音声認識に用いられる。したがって、第１のゲインは、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの出力１の解像度が、音声認識に用いられる必要最低限の解像度以上となるように設定されている。すなわち、Ａ／Ｄ変換器２２−１は、Ａ／Ｄ変換器２２−２よりも解像度が高く設定されている。
【００３１】
一方、第２のゲインは、第１のゲインより小さく（低く）ゲイン調整するように設定されている。これにより、Ａ／Ｄ変換器２２−１において、第１のゲインによりクリッピングが生じてしまう場合でも、Ａ／Ｄ変換器２２−２において、第２のゲインでは、クリッピングされない。
【００３２】
合成部２３は、Ａ／Ｄ変換器２２−１からのデジタル信号である出力１が、クリッピングしているか否かを判定する。この判定は、デジタル信号の出力１が最大値を取っているかどうかで判定可能である。
【００３３】
合成部２３は、クリッピングしていないと判定した場合、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの出力１を、後段のウインドウ分割部２４に出力する。合成部２３は、クリッピングしていると判定した場合、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの出力１とＡ／Ｄ変換器２２−２からの出力２とを合成して、後段のウインドウ分割部２４に出力する。
【００３４】
ウインドウ分割部２４は、合成部２３からの信号を入力する。この信号は、時系列連続信号である。したがって、ウインドウ分割部２４は、入力された時系列連続信号を、音声認識部２５で行うＦＦＴ(Fast Fourier Transform)のウインドウ幅に分割し、ウインドウ幅毎の信号を音声認識部２５に出力する。
【００３５】
音声認識部２５は、ウインドウ分割部２４からのウインドウ幅毎の信号に対して、信号処理として、音声認識処理を行う。音声認識部２５は、ウインドウ分割部２４からのウインドウ幅毎の信号に対して、ＦＦＴ、特徴量抽出、およびモデルとの比較による尤度算出などの音声認識処理を行い、音声認識結果を得る。音声認識部２５により得られた音声認識結果は、図示せぬ後段において用いられる。
【００３６】
[合成処理の説明]
次に、図２を参照して、合成部２３による合成処理の例を説明する。
【００３７】
図２の例においては、Ａ／Ｄ変換器２２−１および２２−２への入力信号の波形３１、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの出力信号の波形３２、Ａ／Ｄ変換器２２−２からの出力信号の波形３３、および合成部２３により合成された出力信号の波形３４が示されている。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器２２−１および２２−２には、波形３１に示される音量の入力信号がマイクロホン２１から入力される。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換器２２−１は、波形３１の入力信号を第１のゲインでゲイン調整してＡ／Ｄ変換を行う。しかしながら、Ａ／Ｄ変換器２２−１においては、第１のゲインでゲイン調整された信号の一部（以下、ＣＬ区間と称する）がクリッピングされてしまい、Ａ／Ｄ変換器２２−１からは、ＣＬ区間がクリッピングされている波形３２の出力信号が出力される。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換器２２−２は、波形３１の入力信号を第２のゲインでゲイン調整してＡ／Ｄ変換を行う。第２のゲインは、第１のゲインよりも信号を小さく調整するように設定されているので、Ａ／Ｄ変換器２２−２からは、クリッピングが生じていない波形３３の出力信号が出力される。
【００４１】
合成部２３は、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの波形３２の出力信号が最大値をとっているかどうかでクリッピングが生じているが否かを判定する。合成部２３は、波形３２の信号にクリッピングが生じていると判定した場合、波形３２の信号と波形３３の信号とを合成して、後段のウインドウ分割部２４に出力する。
【００４２】
具体的には、合成部２３は、波形３２の信号のうち、クリッピングが生じているＣＬ区間のみ、太線で示されている波形３３の信号を、第１のゲインと第２のゲインとの差分を用いて調整した値に置き換えることにより合成を行う。この第１のゲインと第２のゲインの差分は、合成部２３に予め記憶されている。
【００４３】
すなわち、合成部２３においては、点線太線で示されるように、波形３２におけるＣＬ区間が、波形３３を第１のゲインと第２のゲイン差分大きくした値で置き換えられた波形３４の合成信号が得られる。
【００４４】
これにより、後段の音声認識処理において、ＣＬ区間がクリッピングしていない波形３４の信号が用いられるので、音声認識の性能劣化を抑制することができる。
【００４５】
なお、波形３２の信号にクリッピングが生じていないと判定した場合には、合成部２３は、波形３２の信号を、後段のウインドウ分割部２４に出力する。
【００４６】
[音声信号処理の例]
次に、図３のフローチャートを参照して、音声認識システム１１の音声信号処理について説明する。
【００４７】
ステップＳ１１において、マイクロホン２１は、音声を入力する。マイクロホン２１から入力された音声は、２つのＡ／Ｄ変換器２２−１および２２−２に出力される。
【００４８】
ステップＳ１２において、Ａ／Ｄ変換器２２−１および２２−２は、マイクロホン２１からの信号に対して、Ａ／Ｄ変換を行う。
【００４９】
具体的には、Ａ／Ｄ変換器２２−１は、入力された音声（アナログ信号）を第１のゲインでゲイン調整（増幅）して、ゲイン調整されたアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換を行い、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２−１は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を、出力１として、合成部２３に出力する。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換器２２−２は、入力された音声（アナログ信号）を第２のゲインで調整して、ゲイン調整されたアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換を行い、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２−２は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を、出力２として、合成部２３に出力する。
【００５１】
合成部２３は、ステップＳ１３において、Ａ／Ｄ変換器２２−１からのデジタル信号である出力１が、クリッピングしているか否かを判定する。ステップＳ１３において、クリッピングしていると判定された場合、処理は、ステップＳ１４に進む。
【００５２】
ステップＳ１４において、合成部２３は、クリッピングしていない区間については、出力１を後段に出力し、クリッピングしているＣＬ区間については、出力２をゲイン差分大きくして、その値を後段に供給する。すなわち、合成部２３は、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの出力１とＡ／Ｄ変換器２２−２からの出力２とを合成して、後段のウインドウ分割部２４に出力する。
【００５３】
ステップＳ１３において、クリッピングしていないと判定された場合、処理は、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、合成部２３は、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの出力１を後段のウインドウ分割部２４に供給する。
【００５４】
ステップＳ１６において、ウインドウ分割部２４は、合成部２３から入力された信号に対して、ウインドウ分割を行う。すなわち、ウインドウ分割部２４は、入力された時系列連続信号を、音声認識部２５で行うＦＦＴのウインドウ幅に分割し、ウインドウ幅毎の信号を音声認識部２５に出力する。
【００５５】
ステップＳ１７において、音声認識部２５は、ウインドウ分割部２４からのウインドウ幅毎の信号に対して、音声認識処理を行い、音声認識結果を得る。音声認識部２５により得られた音声認識結果は、図示せぬ後段において用いられる。
【００５６】
以上のように、Ａ／Ｄ変換後の信号のうち、クリッピングしてしまった区間を、より小さいゲインのＡ／Ｄ変換後の信号で置き換えるようにしたので、クリッピングにより信号が失われてしまうのを防ぐことができる。信号が失われてしまっては何もできなくなってしまうので、これにより、信号処理の性能、すなわち、音声認識の性能を向上させることができる。
【００５７】
また、置き換える際に、ゲイン差分大きく調整するようにしたので、小さな信号の解像度により劣化することを抑制することができる。
【００５８】
＜第２の実施の形態＞
[音声認識システムの他の構成例]
図４は、本技術を適用した信号処理装置としての、音声認識システムの他の構成例を示す図である。
【００５９】
図４の例においては、音声認識システム５１は、マイクロホン２１、Ａ／Ｄ(Analog/Digital)変換器２２−１および２２−２、ウインドウ分割部６１−１および６１−２、合成部６２、並びに、音声認識部２５を含むように構成されている。
【００６０】
なお、音声認識システム５１は、マイクロホン２１、Ａ／Ｄ変換器２２−１および２２−２、並びに音声認識部２５が、図１の音声認識システム１１と共通している。
【００６１】
また、音声認識システム５１は、合成部２３が、合成部６２に入れ替わった点と、ウインドウ分割部２４が、ウインドウ分割部６１−１および６１−２に入れ替わった点とが、図１の音声認識システム１１と異なっている。
【００６２】
すなわち、音声認識システム５１は、図１の音声認識システム１１と比して、合成部とウインドウ分割部との順番が入れ替わっている。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換器２２−１は、入力された音声を第１のゲインでゲイン調整（増幅）して、ゲイン調整されたアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換を行い、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２−１は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を、ウインドウ分割部６１−１に出力する。
【００６４】
Ａ／Ｄ変換器２２−２は、入力された音声を第２のゲインで調整して、ゲイン調整されたアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換を行い、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２−２は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を、ウインドウ分割部６１−２に出力する。
【００６５】
ウインドウ分割部６１−１は、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの時系列連続信号を、音声認識部２５で行うＦＦＴのウインドウ幅に分割し、ウインドウ幅毎の信号を、出力１として、合成部６２に出力する。
【００６６】
ウインドウ分割部６１−２は、Ａ／Ｄ変換器２２−２からの時系列連続信号を、音声認識部２５で行うＦＦＴのウインドウ幅に分割し、ウインドウ幅毎の信号を、出力２として、合成部６２に出力する。
【００６７】
合成部６２には、ウインドウ分割部６１−１からのウインドウ幅毎のデジタル信号と、ウインドウ分割部６１−２からのウインドウ幅毎のデジタル信号とが入力される。合成部６２は、ウインドウ区間毎に、ウインドウ分割部６１−１からのデジタル信号である出力１が、クリッピングしているか否かを判定する。この判定は、デジタル信号の出力１が最大値を取っているかどうかで判定可能である。
【００６８】
合成部６２は、クリッピングしていないと判定した場合、ウインドウ分割部６１−１からの出力１を、後段の音声認識部２５に出力する。合成部６２は、クリッピングしていると判定した場合、クリッピングしているウインドウ区間の信号について、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの出力１とＡ／Ｄ変換器２２−２からの出力２とを合成して、後段の音声認識部２５に出力する。
【００６９】
音声認識部２５は、ウインドウ分割部２４からのウインドウ幅毎の信号に対して、信号処理として、音声認識処理を行う。音声認識部２５は、ウインドウ分割部２４からのウインドウ幅毎の信号に対して、ＦＦＴ、特徴量抽出、およびモデルとの比較による尤度算出などの音声認識処理を行い、音声認識結果を得る。音声認識部２５により得られた音声認識結果は、図示せぬ後段において用いられる。
【００７０】
[合成処理の説明]
次に、図５を参照して、合成部６２による合成処理の例を説明する。
【００７１】
図５の例においては、ウインドウ分割部６１−１からの出力信号の波形７１、およびウインドウ分割部６１−２からの出力信号の波形７２が示されている。
【００７２】
ウインドウ分割部６１−１からの出力信号の波形７１は、第１のゲインでゲイン調整されて、Ａ／Ｄ変換されている信号の波形である。ウインドウ分割部６１−２からの出力信号の波形７２は、第２のゲインでゲイン調整されて、Ａ／Ｄ変換されている信号の波形である。
【００７３】
合成部６２は、ウインドウ区間Ｗ毎に、波形７１の信号に、クリッピングが生じているが否かを判定する。合成部６２は、例えば、波形７１の信号のウインドウ区間Ｗに、点線に示されるように、クリッピングが生じていると判定した場合、波形７１の信号と波形７２の信号とを合成して、後段のウインドウ分割部２４に出力する。
【００７４】
具体的には、合成部６２は、クリッピングが生じているウインドウ区間Ｗについては、波形３２の信号を、クリッピングが生じていないウインドウ区間Ｗについては、波形３１の信号を、後段に出力するように合成する。
【００７５】
なお、この場合、クリッピングが生じているウインドウ区間Ｗについては、必要に応じて、第１のゲインと第２のゲインとの差分を示す情報が、音声認識部２５に供給される。この第１のゲインと第２のゲインの差分は、合成部６２に予め記憶されている。
【００７６】
以上により、後段の音声認識処理において、クリッピングしていない信号が用いられるので、音声認識の性能劣化を抑制することができる。
【００７７】
[音声信号処理の例]
次に、図６のフローチャートを参照して、音声認識システム５１の音声信号処理について説明する。
【００７８】
ステップＳ５１において、マイクロホン２１は、音声を入力する。マイクロホン２１から入力された音声は、２つのＡ／Ｄ変換器２２−１および２２−２に出力される。
【００７９】
ステップＳ５２において、Ａ／Ｄ変換器２２−１および２２−２は、マイクロホン２１からの信号に対して、Ａ／Ｄ変換を行う。
【００８０】
具体的には、Ａ／Ｄ変換器２２−１は、入力された音声（アナログ信号）を第１のゲインでゲイン調整（増幅）して、ゲイン調整されたアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換を行い、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２−１は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を、ウインドウ分割部６１−１に出力する。
【００８１】
Ａ／Ｄ変換器２２−２は、入力された音声（アナログ信号）を第２のゲインで調整して、ゲイン調整されたアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換を行い、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２−２は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を、ウインドウ分割部６１−２に出力する。
【００８２】
ステップＳ５３において、ウインドウ分割部６１−１および６１−２は、入力されるデジタル信号に対して、ウインドウ分割を行う。
【００８３】
具体的には、ウインドウ分割部６１−１は、Ａ／Ｄ変換器２２−１からの時系列連続信号を、音声認識部２５で行うＦＦＴのウインドウ幅に分割し、ウインドウ幅毎の信号を、出力１として、合成部６２に出力する。
【００８４】
ウインドウ分割部６１−２は、Ａ／Ｄ変換器２２−２からの時系列連続信号を、音声認識部２５で行うＦＦＴのウインドウ幅に分割し、ウインドウ幅毎の信号を、出力２として、合成部６２に出力する。
【００８５】
合成部２３は、ステップＳ５４において、ウインドウ区間において、ウインドウ分割部６１−１からのデジタル信号である出力１がクリッピングしているか否かを判定する。ステップＳ５４において、ウインドウ区間において、出力１がクリッピングしていると判定された場合、処理は、ステップＳ５５に進む。
【００８６】
ステップＳ５５において、合成部６２は、ウインドウ分割部６１−２からの出力２をウインドウ区間分まとめて後段に供給する。すなわち、クリッピングしている出力１のウインドウ区間が、出力２のウインドウ区間に置き換えられて出力される。
【００８７】
なお、この場合、クリッピングが生じているウインドウ区間Ｗについては、必要に応じて、第１のゲインと第２のゲインとの差分を示す情報が、音声認識部２５に供給される。
【００８８】
ステップＳ５４において、ウインドウ区間において、出力１がクリッピングしていないと判定された場合、処理は、ステップＳ５６に進む。ステップＳ５６において、合成部２３は、ウインドウ分割部６１−１からの出力１を、ウインドウ区間分まとめて後段のウインドウ分割部２４に供給する。
【００８９】
すなわち、合成部６２は、ウインドウ区間毎に、クリッピングしているか否かに応じて、ウインドウ分割部６１−１からの出力１とウインドウ分割部６１−２からの出力２とを合成して、後段のウインドウ分割部２４に出力している。
【００９０】
ステップＳ５７において、音声認識部２５は、合成部６２からのウインドウ幅毎の信号に対して、音声認識処理を行い、音声認識結果を得る。音声認識部２５により得られた音声認識結果は、図示せぬ後段において用いられる。
【００９１】
以上のように、Ａ／Ｄ変換後の信号において、ウインドウ区間毎にクリッピングの有無を判定し、クリッピングしてしまったウインドウ区間を、より小さいゲインのＡ／Ｄ変換後の信号で置き換えるようにした。
【００９２】
これにより、クリッピングにより信号が失われてしまうのを防ぐことができる。この結果、音声認識の性能を向上させることができる。
【００９３】
なお、クリッピングが生じていると判定された場合の合成処理は、図６の例に限らず、次の図７または図８の例のように行うことも可能である。
【００９４】
[音声信号処理の例]
次に、図７のフローチャートを参照して、音声認識システム５１の音声信号処理の他の例について説明する。なお、図７のステップＳ７１乃至Ｓ７４、およびＳ７６乃至Ｓ７８は、図６のステップＳ５１乃至Ｓ５７と基本的に同じ処理であるので、その説明は適宜省略する。
【００９５】
すなわち、ステップＳ７４において、ウインドウ区間において、出力１がクリッピングしていると判定された場合、処理は、ステップＳ７５に進む。
【００９６】
ステップＳ７５において、合成部６２は、ウインドウ分割部６１−１からの出力１のうち、クリッピングしているサンプル分だけを、ウインドウ分割部６１−２からの出力２をゲイン差分大きくした値に置き換える。
【００９７】
そして、ステップＳ７６において、合成部６２は、サンプル分だけ置き換えたウインドウ区間分まとめて後段の音声認識部２５に供給する。
【００９８】
ステップＳ７４において、ウインドウ区間において、出力１がクリッピングしていないと判定された場合、処理は、ステップＳ７７に進む。ステップＳ７７において、合成部２３は、ウインドウ分割部６１−１からの出力１を、ウインドウ区間分まとめて後段の音声認識部２５に供給する。
【００９９】
すなわち、合成部６２は、ウインドウ区間毎に、クリッピングしているか否かに応じて、ウインドウ分割部６１−１からの出力１とウインドウ分割部６１−２からの出力２とを合成して、後段の音声認識部２５に出力している。
【０１００】
ステップＳ７８において、音声認識部２５は、合成部６２からのウインドウ幅毎の信号に対して、音声認識処理を行い、音声認識結果を得る。音声認識部２５により得られた音声認識結果は、図示せぬ後段において用いられる。
【０１０１】
以上のように、クリッピングしているウインドウ区間のうち、クリッピングしているサンプルだけを、より小さいゲインのＡ／Ｄ変換後の信号をゲイン差分大きくした値で置き換えるようにした。
【０１０２】
これにより、クリッピングにより信号が失われてしまうのを防ぐことができる。この結果、音声認識の性能を向上させることができる。
【０１０３】
また、置き換える際に、ゲイン差分大きく調整するようにしたので、小さな信号の解像度により劣化することを抑制することができる。
【０１０４】
[音声信号処理の例]
次に、図８のフローチャートを参照して、音声認識システム５１の音声信号処理のさらに他の例について説明する。なお、図８のステップＳ９１乃至Ｓ９５、およびＳ９７乃至Ｓ９９は、図７のステップＳ７１乃至Ｓ７８と基本的に同じ処理であるので、その説明は適宜省略する。
【０１０５】
すなわち、ステップＳ９４において、ウインドウ区間において、出力１がクリッピングしていると判定された場合、処理は、ステップＳ９５に進む。
【０１０６】
ステップＳ９５において、合成部６２は、ウインドウ分割部６１−２からの出力１のウインドウ区間のうち、クリッピングしているサンプル分だけを、ウインドウ分割部６１−２からの出力２をゲイン差分大きくした値に置き換える。
【０１０７】
ステップＳ９６において、合成部６２は、サンプル分だけ置き換えたウインドウ区間に対して、ビット数の調整を行う。すなわち、合成部６２は、サンプル分だけ置き換えたウインドウ区間に対して、音声認識部２５への入力の指定ビット数に収まるようにビット数の調整を行う。
【０１０８】
ステップＳ９７において、合成部６２は、ビット数の調整を行ったウインドウ区間分をまとめて後段の音声認識部２５に出力する。
【０１０９】
このとき、必要に応じて、どれくらいビット数を調整したかを示す情報も、音声認識部２５に供給される。
【０１１０】
ステップＳ９４において、ウインドウ区間において、出力１がクリッピングしていないと判定された場合、処理は、ステップＳ９８に進む。ステップＳ９８において、合成部２３は、ウインドウ分割部６１−１からの出力１を、ウインドウ区間分まとめて後段のウインドウ分割部２４に供給する。
【０１１１】
すなわち、合成部６２は、ウインドウ区間毎に、クリッピングしているか否かに応じて、ウインドウ分割部６１−１からの出力１とウインドウ分割部６１−２からの出力２とを合成して、後段のウインドウ分割部２４に出力している。
【０１１２】
ステップＳ９９において、音声認識部２５は、合成部６２からのウインドウ幅毎の信号に対して、音声認識処理を行い、音声認識結果を得る。音声認識部２５により得られた音声認識結果は、図示せぬ後段において用いられる。
【０１１３】
なお、図８のステップＳ９７において音声認識部２５に供給される、どれくらいビット数を調整したかを示す情報は、音声認識部２５においては、特徴量としてパワーを抽出する場合などに用いられる。
【０１１４】
特徴量としてパワーやΔパワーを算出する際、もしゲイン差がわからない場合、正しく値がでないことが考えられる。例えば、実際の音のパワーが、前フレームが１０で、後フレームが２０である場合、ゲインが前フレームおよび後フレームともに同じであれば、前フレームからの出力値が１０であり、後フレームからの出力値が２０である。したがって、これらの数値をそのまま使えば、正しいパワーが算出される。
【０１１５】
ところが、前フレームと後フレームでゲインが１２ｄＢ異なる場合、前フレームからの出力値が１０となり、後フレームからの出力値が５となってしまい、ゲイン差がわからないと補正を行えず、正しい特徴量を算出できなくなってしまう。この場合、前後のフレームのゲイン差が１２ｄＢである情報が供給されることによって、前フレームのパワーが１０であり、後フレームのパワーが５×１２ｄＢ＝２０として補正することができる。これにより、正しく特徴量を抽出することが可能になる。なお、説明は省略するが、図６のステップＳ５５で供給されるゲイン差を示す情報も同様に用いられる。
【０１１６】
以上のように、クリッピングしているウインドウ区間のうち、クリッピングしているサンプルだけを、より小さいゲインのＡ／Ｄ変換後の信号をゲイン差分大きくした値で置き換え、さらに、ビット数の調整を行うようにした。
【０１１７】
これにより、クリッピングにより信号が失われてしまうのをより防ぐことができる。この結果、音声認識の性能を向上させることができる。
【０１１８】
なお、ウインドウ区間毎にクリッピングの有無を判定する例として、図６乃至図８の例を説明したが、そのうち、図６の例の場合、合成処理が不要であるので、低計算量で対応することができる。また、図７の例の場合、解像度を下げることなく処理することができる。図８の例の場合、図６の例の場合と比して、解像度を高く出力することができる可能性がある。また、後段の処理への出力のビット数が一定になるので、後段処理の構成が複雑にならない。
【０１１９】
なお、上記説明においては、クリッピングが生じているか否かに応じて合成された信号を用いて音声認識を行う音声認識システムを例に説明したが、この信号が用いられる処理は、音声認識処理に限定されない。すなわち、本技術は、クリッピングが生じているか否かに応じて合成された信号を用いる信号処理であれば、どのような処理する装置にも適用することができる。
【０１２０】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０１２１】
[コンピュータの構成例]
図９は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示している。
【０１２２】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。
【０１２３】
バス２０４には、さらに、入出力インタフェース２０５が接続されている。入出力インタフェース２０５には、入力部２０６、出力部２０７、記憶部２０８、通信部２０９、及びドライブ２１０が接続されている。
【０１２４】
入力部２０６は、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる。出力部２０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部２０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部２０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ２１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１を駆動する。
【０１２５】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、記憶部２０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース２０５及びバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０１２６】
コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア２１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０１２７】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インタフェース２０５を介して、記憶部２０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記憶部２０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記憶部２０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０１２８】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１２９】
なお、本明細書において、上述した一連の処理を記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１３０】
また、本開示における実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１３１】
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１３２】
さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１３３】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１３４】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有するであれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例また修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３５】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）  入力される信号を第１のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行う第１のＡ／Ｄ変換器と、
入力される信号を前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行う第２のＡ／Ｄ変換器と、
前記第１のＡ／Ｄ変換器により変換された第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換器により変換された第２の信号を合成して出力する合成部と、
前記合成部により出力された信号を用いて信号処理を行う信号処理部と
を備える信号処理装置。
（２）    前記信号処理部は、前記合成部により出力された信号を用いて音声認識処理を行う
前記（１）に記載の信号処理装置。
（３）  前記合成部は、前記第１の信号および前記第２の信号をウインドウ区間毎に入力し、入力された前記第１の信号のウインドウ区間がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
前記（１）または（２）に記載の信号処理装置。
（４）  前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしているウインドウ区間については、前記第２の信号のウインドウ区間に置き換えて、前記１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
前記（３）に記載の信号処理装置。
（５）  前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしているウインドウ区間のうち、クリッピングしているサンプル部分については、前記第２の信号を前記第１のゲインと前記第２のゲインとの差分大きくしたものに置き換えて、前記第１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
前記（３）に記載の信号処理装置。
（６）  前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしているウインドウ区間のうち、クリッピングしているサンプル部分については、前記第２の信号を前記第１のゲインと前記第２のゲインとの差分大きくしたものに置き換え、ビット調整を行って、前記第１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
前記（３）に記載の信号処理装置。
（７）  前記合成部は、前記第１の信号のウインドウ区間がクリッピングしていない場合、前記１の信号を出力する
前記（３）に記載の信号処理装置。
（８）  前記合成部は、前記第１の信号のクリッピングしている部分については、前記第２の信号を前記第１のゲインと前記第２のゲインとの差分大きくしたものに置き換えて、前記第１の信号および前記第２の信号を合成して出力する
前記（１）または（２）に記載の信号処理装置。
（９）  前記合成部は、前記第１の信号がクリッピングしていない場合、前記１の信号を出力する
前記（８）に記載の信号処理装置。
（１０）  信号処理装置が、
入力される信号を第１のゲインで調整して、第１のＡ／Ｄ変換を行い、
入力される信号を前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整して、第２のＡ／Ｄ変換を行い、
前記第１のＡ／Ｄ変換が行われた第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換が行われた第２の信号を合成して出力し、
合成して出力された信号を用いて信号処理を行う
信号処理方法。
（１１）  コンピュータに、
第１のＡ／Ｄ変換器に、入力される信号を第１のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行わせ、
第２のＡ／Ｄ変換器に、入力される信号を前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで調整して、Ａ／Ｄ変換を行わせ、
前記第１のＡ／Ｄ変換器により変換された第１の信号がクリッピングしている場合、前記１の信号および前記第２のＡ／Ｄ変換器により変換された第２の信号を合成して出力させ、
合成されて出力された信号を用いて信号処理を行わせる
プログラム。
【符号の説明】
【０１３６】
１１  音声認識システム，  ２１  マイクロホン，  ２２−１，２２−２  Ａ／Ｄ変換器，  ２３  合成部，  ２４  ウインドウ分割部，  ２５  音声認識部，  ５１  音声認識システム，  ６１−１，６１−２  ウインドウ分割部，  ６２  合成部
【図１】
2013235136.tif 000003
【図２】
2013235136.tif 000004
【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】
2013235136.tif 000009
【図８】
2013235136.tif 000010
【図９】
2013235136.tif 000011