JPH02244099A

JPH02244099A - 音声信号処理装置

Info

Publication number: JPH02244099A
Application number: JP1064578A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Miwa; 三輪　尚正; Eiji Horiba; 堀場　英二; Kazuyuki Umebayashi; 梅林　和幸
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1989-03-16
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1990-09-28
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JP2874176B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は騒音環境下でも音声指令語が高Ｓ／Ｎ比で抽出
できる音声信号処理装置に関する。

（従来の技術）最近の傾向として、走行体、たとえば乗用車等にラジオ
やカーステレオ、エアコン等といった多彩な機器が載せ
られるようになってきた。これらの機器の操作は従来ス
イッチの切り換え操作により行われていたが、最近は音
声指令によって機器を操作しようとする試みがなされて
いる。

ところで、これらの機器は、音声周波数と同じ周波数帯
域の騒音を発生し得る。特にラジオやカーステレオ等の
音響機器は音声周波数帯域の騒音をかなり大きなレベル
で発生し得る。従って、音声指令によって機器を操作し
ようとすると、音響機器が発生した騒音と音声指令語が
重なり、正確な音声認識が実行し得ないという問題点が
発生する。

このような問題点を解決するため、例えば特公昭６３−
２９７５５号公報等には、音声認識を実行する際には、
音声認識に悪影響を与える全ての機器に対して騒音レベ
ルを下げる動作を行わせる装置が提案されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来装置では、音響機器の機
能が低下するので、−時的に人が不快感を覚える問題点
かある。

本発明は、このような問題点を解消するためになされた
もので、音響機器の機能を低下させることなく、音響機
器が発生する騒音の中から音声指令語を高Ｓ／Ｎ比で抽
出することを共通の技術的課題とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）前述した技術的課題を達成するために講じた第一の技術
的手段は、スピーカを駆動する駆動ユニットとマイクロ
ホンとに接続されたノイズキャンセルユニットを設け、
マイクロホンによって変換された電気信号から駆動ユニ
ットの出力信号を減算するようにしたことである。

また、前述した技術的課題を達成するために講じた第二
の技術的手段は、複数のスピーカを駆動する複数の駆動
ユニットに、おのおのの駆動ユニットから出力された電
気信号を混合するミキシングユニットを接続し、さらに
、このミキシングユニットとマイクロホンとに接続され
たノイズキャンセルユニットを設け、マイクロホンによ
って変換された電気信号からミキシングユニットの出力
信号を減算するようにしたことである。

（作用）前述した第一の技術的手段によれば、ノイズキャンセル
手段がマイクロホンによって変換された電気信号から駆
動ユニットの出力信号を減算する。

従って、マイクロホンによって変換された電気信号の中
にスピーカから放射された騒音が混じっていても、この
騒音は駆動ユニットの出力信号によって相殺され、消去
される。この結果、マイクロホンによって変換された電
気信号の中から音声指令語のみが抽出されることになり
、所期の技術的課題が達成される。

さらに前述した第二の技術的手段によれば、前述した第
一の技術的手段に加えて、複数の駆動ユニットから出力
された電気信号を混合するミキシングユニットが設けら
れている。このミキシングユニットは複数の駆動ユニッ
トの出力信号を混合した後にノイズキャンセル手段に供
給する。従って、マイクロホンによって変換された電気
信号の中に複数のスピーカから放射された騒音が混じっ
ていても、これらの騒音はミキシングユニットの出力信
号によって相殺され、消去される。この結果、マイクロ
ホンによって変換された電気信号の中から音声指令語の
みが抽出されることになり、所期の技術的課題が達成さ
れる。

（実施例）以下、添付図面を参照して本発明の好ましい第一実施例
について説明する。

第１図は室１０内のコンピュータ端末１４を操作するた
めに音声入力装置１３を用いた例を示す。

マイクロホン１２は音声入力装置１３に接続されている
。また、音声入力装置１３はコンピュータ端末１４に接
続さ゛れている。また、室１０内にはスピーカ１１が設
置されている。スピーカ１１は放送設備２１に接続され
ており、このスピーカ１１から音楽や呼び出し放送等が
流される。

スピーカ１１から流れる音楽や呼び出し方法等は音声周
波数帯域の騒音となって音声認識ユニット２３の動作を
妨げる。このような騒音の影響を排除し、正確な音声認
識を行うために、この音声入力装置１３は本発明を通用
したノイズキャンセルユニット２２を備えている。

以下、第２図を参照して音声入力装置１３の電気回路に
ついて説明する。音声入力装置１３はノイズキャンセル
ユニット２２と音声認識ユニット２３、およびモニタス
ピーカ２７を備えている。

ノイズキャンセルユニット２２は、さらに、第一音声入
力回路２４と、第二音声入力回路２５と、デジタル信号
処理回路２６を備えている。

第一音声入力回路２４は、ローパスフィルタ２４１、増
幅回路２４２．Ａ／Ｄコンバータ２４３を備える。第一
音声入力回路２４には、マイクロホン１２が接続されて
いる。マイクロホン１２によって変換された電気信号は
、ローパスフィルタ２４１によって高い周波数成分が取
り除かれた後、増幅回路２４２によって増幅される。増
幅回路２４２によって増幅された電気信号は、Ａ／Ｄコ
ンバータ２４３によって量子化され、バイナリコードに
変換される。

全く同様に、第二音声入力回路２５は、ローパスフィル
タ２５１．増幅回路２５２．Ａ／Ｄコンバータ２５３を
備える。第二音声入力回路２５は、スピーカ１１と放送
設備２１を結ぶ電線１５に接続される。放送設＠２１の
出力信号は、ローパスフィルタ２５１によって高い周波
数成分が取り除かれた後、増幅回路２５２によって増幅
される。

増幅回路２５２によって増幅された電気信号は、Ａ／Ｄ
コンバータ２５３によって量子化され、バイナリコード
に変換される。

ところで、Ａ／Ｄコンバータ２４３．２５３はアナログ
信号を量子化する過程で「折り返し波」と呼ばれる電気
雑音を発生することがある。Ａ／Ｄコンバータ２４３，
２５３が「折り返し波ｊを発生すると、後述するデジタ
ル信号処理回路２６が正しく動作しなくなる。この「折
り返し波」は、アナログ信号中にサンプリング周波数の
Ａ以上の高い周波数を有する電気信号が含まれていると
発生する。そこで、第一実施例装置では、ローパスフィ
ルタ２４１．２５ｉを用いて高い周波数を有する電気信
号を除去し、Ａ／Ｄコンバータ２４３゜２５３から「折
り返し波」が発生しないようにしている。

Ａ／Ｄコンバータ２４３，２５３によって量子化された
バイナリコードはデジタル信号処理回路２６に送られる
。デジタル信号処理回路２６は、遅延器２６１と適応フ
ィルタ２６２、および加算器２６３を備えている。

遅延器２６１は第一音声入力回路２４から出力されたバ
イナリコードを時間的に遅らせ、適応フィルタ２６２の
因果性を確保する。

適応フィルタ２６２は、加算器２６３の出力信号を監視
して、第二音声入力回路２５からの出力信号の位相や時
間遅れ、振幅の方向や大きさ等を調整する。この調整の
結果、スピーカ１１からマイクロホン１２までの室１０
内を音波が伝播するごとによって発生ずる時間遅れや、
音波が室１０内で反射したことによって発生する反射波
の影響等が推定され、第二音声入力回路２５の出力信号
が第一音声入力回路２４の出力信号とできるだけ同一に
なるよう補正される。

加算器２６３は遅延器２６１の出力信号から適応フィル
タ２６２の出力信号を減算する。加算器２６３において
、遅延器２６１の出力信号から適応フィルタ２６２の出
力信号が減算されると、放送設＠２１から出力された音
楽や呼び出し放送等が相殺され、消去される。

加算器２６３の出力信号は、音声認識ユニット２３に印
加される。音声Ｌ’２　Ｎｌｊユニット２３は不特定話
者の限定された言語を認識可能な装置である。

音声認識ユニット２３には、「オンＪ１　「オフ」、「
ドウサチュウ」等の音声パターンが予め登録さ゛れてお
り、モニタスピーカ２７を用いて話者との間でハンドシ
ェークしながら次段のコンピュータ端末１４を制御する
。

音声認識ユニット２３にスピーカ１１が発生した音楽や
呼び出し放送等と音声指令語が重なって印加されると、
音声指令語の認識が不可能になることがある。しかしな
がら、第一実施例装置においては、スピーカ１１が発生
した音楽や呼び出し放送等はデジタル信号処理回路２６
によって消去され、音声指令語のみが音声認識ユニット
２３に印加されるので、音声指令語がより確実に認識さ
れる。

次に、本発明の好ましい第二実施例について説明する。

第３図に乗用車３０のナビゲーション装ｆ３４を操作す
るために音声人力装置３５を用いた例を示す。第二実施
例装置と第一実施例装置はほぼ同様の構成を有している
。従って、第一実施例装置と異なる構成要素についての
み詳細に説明し、第一実施例装置と同様の構成要素につ
いては同一の番号符号を付すことによって詳細な説明を
省略する。

マイクロホン３３は運転者の声が入りやすいように運転
席３１の近傍に固定されている。マイクロホン３３は、
第一実施例装置と同様に、音声入力袋Ｗ３５の第一音声
入力回路２４に接続されている。音声入力装置３５は助
手席３２の足下に目に触れないように収納されている。

音声入力装置３５はナビゲーション装置３４に接続され
ている。

また、車室３６内には二つのスピーカ３７Ｒ，３７Ｌが
設置されている。スピーカ３７Ｒ，３７Ｌは車載オーデ
ィオ機器３８に接続されており、このスピーカ３７Ｒ，
３７Ｌから音楽やラジオ放送等が流される。

スピーカ３７Ｒ，３７Ｌから流れる音楽やラジオ放送法
等は音声周波数帯域の騒音となって音声認識ユニット２
３の動作を妨げる。このような騒音の影響を排除し、正
確な音声認識を行うために、この音声入力装置３５は本
発明を適用したノイズキャンセルユニット２２を備えて
いる。

以下、第４図を参照して音声入力装置３５の電気回路に
ついて説明する。音声入力装置３５はノイズキャンセル
ユニット２２と音声認識ユニット２３、モニタスピーカ
２７に加えてミキシングユニット３９を備えている。ノ
イズキャンセルユニット２２、および音声認識ユニット
２３、モニタスピーカ２７は第一実施例装置と全く同様
なので、詳細な説明は省略する。

第二実施例装置は、複数のスピーカ３７Ｒ，３７Ｌを備
えている。それゆえに、マイクロホン３３には複数のス
ピーカ３７Ｒ，３７Ｌから発せられた騒音が互いに異な
るレベルで入力される。例えば、第３図に示した例では
、マイクロホン３３が車室３６の右側に偏った位置に配
置されているので、マ・イクロホン３３によって変換さ
れた電気信号には、スピーカ３７Ｌから放射された騒音
に比べてスピーカ３７Ｒから放射された騒音のほうが大
きなレベルで含まれている。

このようなアンバランスを調整するため、ミキシングユ
ニット３９は、さらにバランサ３９１と加算器３９２を
備えている。バランサ３９１と加算器３９２は車載オー
ディオ機器３８の右チャンネルと左チャンネルにそれぞ
れ接続されており、両チャンネルから入力された電気信
号の音量の混合比を、車室３６内におけるマイクロホン
３３の位置に応じて調整する。調整された電気信号は加
算器３９２で混合された後にノイズキャンセルユニット
２２の第二音声入力回路２５へ印加される。

ノイズキャンセルユニット２２は、マイクロホン３３に
よって変換された電気信号からミキシングユニット３９
の出力信号を減算する。この時、マイクロホン３３によ
って変換された電気信号の中に複数のスピーカ３７Ｒ，
３７Ｌから放射された騒音が混じっていても、これらの
騒音はミキシングユニット３９の出力信号によって相殺
され、消去される。この結果、マイクロホン３３によっ
て変換された電気信号の中から音声指令語のみが抽出さ
れることになる。

抽出された音声指令語は、音声認識ユニット２３によっ
て認識され、モニタスピーカ２７を用いて話者との間で
ハンドシェークしながら、次段のナビゲーションユニッ
ト３４を制御する。

音声認識ユニット２３に複数のスピーカ３７Ｒ１３７Ｌ
が発生した音楽やラジオ放送等と音声指令語が重なって
印加されると、音声指令語の認識が不可能になることが
ある。しかしながら、第二実施例装置においては、スピ
ーカ３７Ｒ，３７Ｌが発生した音楽やラジオ放送等はデ
ジタル信号処理回路２６によって消去され、音声指令語
のみが音声認識ユニット２３に印加されるので、音声指
令語がより確実に認識される。

また、第二実施例装置はバランサ３９１を備えているの
で、複数のスピーカ３７Ｒ，３７Ｌが配設された車室３
６内の任意の位置にマイクロホン３３を取り付けること
が可能になる。

以上に述べた第一、第二実施例装置では、第一音声入力
ユニット２４にのみマイクロホン１２゜３３が接続され
ているので、話者が発生した音声指令語は第二音声入カ
ニニット２４にのみ入力され、第一音声入力ユニット２
５に入力されることはない。、それゆえに、デジタル信
号処理回路２６の信号処理によって音声指令語が消去さ
れたり、弱められたりすることがない。

また、マイクロホン１２．３３が一つで良いので、音声
処理装置の価格を低減し得る。

〔発明の効果〕

請求項１および２に記載の発明によれば、音響機器の機
能を低下させることなく、音響機器が発生する騒音の中
から音声指令語を高Ｓ／Ｎ比で抽出できる。

また、請求項２に記載の発明によれば、複数の音響機器
が発生する騒音の中から音声指令語を高Ｓ／Ｎ比で抽出
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい第一実施例が適用された室を
描いた斜視図である。第２図は本発明の好ましい第一実施例装置の電気的構成
を描いたブロック図である。第３図は本発明の好ましい第二実施例が適用された車室
を描いた斜視図である。第４図は本発明の好ましい第二実施例装置の電気的構成
を描いたブロック図である。１０・・・室（所定の空間）、 ■・・・スピーカ（スピーカ）、２・・・マイクロホン（マイクロホン）、３・・・音声
入力装置、１４・・・コンピュータ端末、５・・・１！
線、２１・・・放送設備（駆動ユニット）、２・・・ノ
イズキャンセルユニット（ノイズキャンセルユニット）、３・・・音声認識ユニット、４・・・第一音声入力回路、５・・・第二音声入力回路、６・・・デジタル信号処理回路、７・・・モニタスピーカ、３ｏ・・・乗用車、１・・・
運転席、３２・・・助手席、３・・・マイクロホン（マイクロホン）、４・・・ナビ
ゲーション装置、３５・・・音声入力装置、６・・・車
室（所定の空間）、７Ｒ・・・スピーー力（第一のスピーカ）、７Ｌ・・・
スピーカ（第二のスピーカ）、８・・・車載オーディオ
機器（第一の駆動ユニット、第二の駆動ユニット）、３９・
・・ミキシングユニット（ミキシングユニット）、３９１・・・バランサ（バランサ）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の空間に音波を放射するスピーカと、該スピ
ーカを駆動する駆動ユニットと、前記所定の空間を伝播する音波を電気信号に変換するマ
イクロホンと、前記駆動ユニットおよび前記マイクロホンに接続され、
前記マイクロホンによつて変換された電気信号から前記
駆動ユニットの出力信号を減算するノイズキャンセルユ
ニットと、を備える音声信号処理装置。
（２）所定の空間に音波を放射する第一のスピーカと、該所定の空間に音波を放射する第二のスピーカと、前記第一のスピーカを駆動する第一の駆動ユニットと、前記第二のスピーカを駆動する第二の駆動ユｍいットと
、前記所定の空間を伝播する音波を電気信号に変換するマ
イクロホンと、前記第一、第二の駆動ユニットにそれぞれ接続され、お
のおのの駆動ユニットから出力された電気信号を混合す
るミキシングユニツトと、前記ミキシングユニットおよび前記マイクロホンに接続
され、前記マイクロホンによつて変換された電気信号か
ら前記ミキシングユニットの出力信号を減算するノイズ
キャンセルユニットと、を備える音声信号処理装置。
（３）前記ミキシングユニットは、さらに、前記第一、
第二の駆動ユニットから出力された電気信号の混合比を
変化させるバランサを備える請求項（２）記載の音声信
号処理装置。