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技術 音処理装置

出願人 富士ゼロックス株式会社
発明者 千葉健司上澤功
出願日 1994年2月10日 (26年10ヶ月経過) 出願番号 1994-036347
公開日 1995年8月22日 (25年4ヶ月経過) 公開番号 1995-225593
状態 拒絶査定
技術分野 音声認識
主要キーワード 東海大 テキスト成分 音信号波 編集指令 周波数パラメータ 波形パラメータ 零交差数 補正制御信号
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年8月22日)のものです。
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図面 (7)

目的

音信号ディジタル音データに変換して処理する場合に、音信号から所望の意味のあるまとまり区間データを効率的にかつ正確に抽出することができる音処理装置を提供する。

構成

音信号を入力する入力手段(102)と、入力された音信号をディジタル音データとするディジタル化手段(104)と、音信号が持つ特徴量を抽出する分析手段(106)と、前記分析手段により抽出された特徴量により、入力信号の有為区間および無為区間を判定する判定手段(108)と、前記判定手段による判別結果を有為区間または無為区間にの長さ応じて補正する補正手段(110)とを備える。

概要

背景

電子的に音を扱い、その音信号データ処理を行う技術は、近年、いろいろと発展しており、例えば、次に示すような文献[1],文献[2],文献[3]などにおいて紹介され、論じられている。文献[1]:新居康彦,大崎正巳著「音声処理とDSP」,啓学出版株式会社,1989年5月31日第1刷発行、文献[2]:古井貞煕著「ディジタルテクノロジーシリーズディジタル音声処理」,東海大学出版会,1985年9月25日第1刷発行、文献[3]:特開昭63−30645号公報、

この文献[3]の特公昭63−30645号公報に記載されている「情報処理システム」は、音声成分テキスト成分との両方を有するドキュメントを処理する情報処理システムの提案であり、ここでは、表示装置において、音声成分の表示が、テキスト成分に対する音声成分の相対的位関係を指示するので、それらの成分の表示中にカーソルを置き、編集指令を与えることにより、音声成分とテキスト成分の両方の編集が可能となる。

次に、具体的に従来における音処理装置について説明する。まず、構成について説明する。図5は従来における音処理装置の一例を示すブロック図である。図5において、501は入力音信号を示している。入力音信号501は、マイクロフォン502によって、入力アナログ音信号503に変換される。更に、入力アナログ音信号503は、アナログディジタル変換器(以下、AD変換器略称する)504によって、入力ディジタル音データ505に変換される。入力ディジタル音データ505は、分析部506により分析されて、所定の特徴量507が抽出される。抽出された音信号の特徴量507は、判定部508に供給され、判定部508は、抽出された音信号の特徴量507に基づいて、入力音声の有為または無為を判定し、判定結果509を出力する。音データ処理部512は、この判定結果509に基づいて、入力ディジタル音データの有為区間を処理し、処理済の出力ディジタル音データ513を出力する。

このような音処理装置において、判定部508が音信号の特徴量507から有為区間を判定する場合、その有為区間の判定手法としては、例えば、音の波形情報である振幅パワーを特徴量として用いる手法が、一般的には利用される。すなわち、この有為区間の判定手法に関しては、上述の文献[1]において「音声検出器の方式として、信号のパワー検出、信号のスペクトル分析と判定がある。さらにこの2つの方式を複合的に組合せたものや、入力信号に応じて、2つ方式を適応的に動作させるものもある」と記載されているように、音声検出により制御を行う場合の音声検出では、音の波形情報である振幅やパワーが特徴量として用いられる。

つまり、図5に示した音処理装置の例で説明すると、分析部506で分析した特徴量507を振幅値やパワーとする場合、その特徴量507から有為区間の判定を行うため、判定部508で、その特徴量507を所定の値と比較して、その有為または無為を判定する。すなわち、ここでの所定の値をVthとすると、その判定式
「 IF (入力された特徴量の値)> Vth THEN (有為)
ELSE (無為)」
となる。ここでの判定部508により判定された判定結果509が「有為」である場合のみ、音データ処理部512において、入力ディジタル音データ505の中から処理済み出力ディジタル音データが出力される。

概要

音信号をディジタル音データに変換して処理する場合に、音信号から所望の意味のあるまとまり区間データを効率的にかつ正確に抽出することができる音処理装置を提供する。

音信号を入力する入力手段(102)と、入力された音信号をディジタル音データとするディジタル化手段(104)と、音信号が持つ特徴量を抽出する分析手段(106)と、前記分析手段により抽出された特徴量により、入力信号の有為区間および無為区間を判定する判定手段(108)と、前記判定手段による判別結果を有為区間または無為区間にの長さ応じて補正する補正手段(110)とを備える。

目的

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、音信号をディジタル音データに変換して処理する場合に、音信号から所望の意味のあるまとまりの区間データを効率的にかつ正確に抽出することができる音処理装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

音信号を入力する入力手段と、入力された音信号をディジタル音データとするディジタル化手段と、音信号が持つ特徴量を抽出する分析手段と、前記分析手段により抽出された特徴量により、入力信号の有為区間および無為区間を判定する判定手段と、前記判定手段による判別結果を有為区間または無為区間の長さに応じて補正する補正手段とを備えたことを特徴とする音処理装置

請求項2

請求項1に記載の音処理装置において、前記判定手段は、有為区間および無為区間の判定と共にその区間の長さを抽出し、抽出した区間情報を付加する処理手段を有することを特徴とする音処理装置。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の音処理装置において、前記補正手段は、有為区間および無為区間の長さを単一または複数の所定値と比較し、その比較結果に応じて有為区間および無為区間の判別結果を補正する処理手段を有することを特徴とする音処理装置。

技術分野

0001

本発明は、音処理装置に関し、特に、音信号ディジタル音データに変換して処理する場合に、音信号から所望のデータ部分を効率的にかつ正確に抽出することができる音処理装置に関するものである。

背景技術

0002

電子的に音を扱い、その音信号のデータ処理を行う技術は、近年、いろいろと発展しており、例えば、次に示すような文献[1],文献[2],文献[3]などにおいて紹介され、論じられている。文献[1]:新居康彦,大崎正巳著「音声処理とDSP」,啓学出版株式会社,1989年5月31日第1刷発行、文献[2]:古井貞煕著「ディジタルテクノロジーシリーズディジタル音声処理」,東海大学出版会,1985年9月25日第1刷発行、文献[3]:特開昭63−30645号公報、

0003

この文献[3]の特公昭63−30645号公報に記載されている「情報処理システム」は、音声成分テキスト成分との両方を有するドキュメントを処理する情報処理システムの提案であり、ここでは、表示装置において、音声成分の表示が、テキスト成分に対する音声成分の相対的位関係を指示するので、それらの成分の表示中にカーソルを置き、編集指令を与えることにより、音声成分とテキスト成分の両方の編集が可能となる。

0004

次に、具体的に従来における音処理装置について説明する。まず、構成について説明する。図5は従来における音処理装置の一例を示すブロック図である。図5において、501は入力音信号を示している。入力音信号501は、マイクロフォン502によって、入力アナログ音信号503に変換される。更に、入力アナログ音信号503は、アナログディジタル変換器(以下、AD変換器略称する)504によって、入力ディジタル音データ505に変換される。入力ディジタル音データ505は、分析部506により分析されて、所定の特徴量507が抽出される。抽出された音信号の特徴量507は、判定部508に供給され、判定部508は、抽出された音信号の特徴量507に基づいて、入力音声の有為または無為を判定し、判定結果509を出力する。音データ処理部512は、この判定結果509に基づいて、入力ディジタル音データの有為区間を処理し、処理済の出力ディジタル音データ513を出力する。

0005

このような音処理装置において、判定部508が音信号の特徴量507から有為区間を判定する場合、その有為区間の判定手法としては、例えば、音の波形情報である振幅パワーを特徴量として用いる手法が、一般的には利用される。すなわち、この有為区間の判定手法に関しては、上述の文献[1]において「音声検出器の方式として、信号のパワー検出、信号のスペクトル分析と判定がある。さらにこの2つの方式を複合的に組合せたものや、入力信号に応じて、2つ方式を適応的に動作させるものもある」と記載されているように、音声検出により制御を行う場合の音声検出では、音の波形情報である振幅やパワーが特徴量として用いられる。

0006

つまり、図5に示した音処理装置の例で説明すると、分析部506で分析した特徴量507を振幅値やパワーとする場合、その特徴量507から有為区間の判定を行うため、判定部508で、その特徴量507を所定の値と比較して、その有為または無為を判定する。すなわち、ここでの所定の値をVthとすると、その判定式
「 IF (入力された特徴量の値)> Vth THEN (有為)
ELSE (無為)」
となる。ここでの判定部508により判定された判定結果509が「有為」である場合のみ、音データ処理部512において、入力ディジタル音データ505の中から処理済み出力ディジタル音データが出力される。

発明が解決しようとする課題

0007

ところで、音のデータ中の音声部分のうち、無声音子音促音の部分は、信号波形上で観測した場合、振幅が著しく小さい。実際、音信号の波形の振幅のダイナミックレンジが、30dBを越えることもありうることが知られている。

0008

従って、従来においては、例えば、音処理装置が図5に示したように構成されていると、無声音の子音部分や促音部分のように振幅の小さい信号区間は、無音区間と判定され、無為の区間であると判定されてしまうという問題があった。このため、音データ中の音声部分において、文や文節など本来的には一つの論理的なまとまりである考えられる音データの区間の中で、切れ目が生ずる可能性があり、音データ中の音声部分のうちから、意味のあるまとまりの区間を精度良く、抽出することが困難であるという問題があった。

0009

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、音信号をディジタル音データに変換して処理する場合に、音信号から所望の意味のあるまとまりの区間データを効率的にかつ正確に抽出することができる音処理装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

上述のような目的を達成するため、本発明による音処理装置(請求項1)は、音信号を入力する入力手段(102)と、入力された音信号をディジタル音データとするディジタル化手段(104)と、音信号が持つ特徴量を抽出する分析手段(106)と、前記分析手段により抽出された特徴量により、入力信号の有為区間および無為区間を判定する判定手段(108)と、前記判定手段による判別結果を有為区間または無為区間にの長さ応じて補正する補正手段(110)とを備えたことを特徴とする。

0011

また、本発明による音処理装置(請求項2)は、前記の構成において、前記判定手段(108)が、有為区間および無為区間の判定と共にその区間の長さを抽出し、抽出した区間情報を付加する処理手段(207)を有することを特徴とする。また、更に本発明による音処理装置(請求項3)は、前記の構成において、前記補正手段(110)が、有為区間および無為区間の長さを単一または複数の所定値と比較し、その比較結果に応じて有為区間および無為区間の判別結果を補正する処理手段(402)を有することを特徴とする。

0012

このような特徴を有する本発明の音処理装置(請求項1)においては、入力手段(102)が音信号を入力すると、ディジタル化手段(104)が、入力された音信号をディジタル音データとする。分析手段(106)は、ディジタル音データから、音信号が持つ特徴量を抽出する。判定手段(108)が、前記分析手段により抽出された特徴量により、入力信号の有為区間および無為区間を判定する。そして、補正手段(110)が、前記判定手段による判別結果を有為区間または無為区間の長さに応じて補正する。

0013

また、本発明の音処理装置(請求項2)においては、判定手段(108)が入力信号の有為区間および無為区間を判定する場合に、その中で、処理手段(207)が、有為区間および無為区間の判定と共にその区間の長さを抽出し、抽出した区間情報を付加する。そして、本発明の音処理装置(請求項3)においては、前記補正手段(110)が判別結果を有為区間または無為区間の長さに応じて補正する場合に、上述のようにして付加された区間情報を用いて、その中で、処理手段(402)が、有為区間および無為区間の長さを単一または複数の所定値と比較し、その比較結果に応じて有為区間および無為区間の判別結果を補正する。

0014

これにより、音信号をディジタル音データに変換して処理する場合、音信号から所望の意味のあるまとまりを1つの区間として、その音データを正確に抽出することができる。このため、音処理を行う場合にも、意味のあるまとまりの区間データは、1つのデータとして処理することができ、全体的にも音信号の処理を効率よく行うことができる。具体的な数値例で説明すると、例えば、日本語音声中の子音部の時間長は5〜130ms程度であり、子音と母音からなる音節でも最大200ms程度である。文あるいは文節は複数の音節から構成されるので、これに対応する音データ区間は、子音に対応する音データ区間よりも長い。したがって、文,文節を取り出したい場合には、130ms以下の区間で区切られることは無いので、このような判定がなされた区間データが存在する場合、初期には無為区間と判定されていても、その区間データを有為区間の判定結果に補正する。

0015

つまり、本発明による音処理装置においては、判定部で判定された有為区間あるいは無為区間の継続長を抽出し、その継続長を所定値と比較して判定結果の補正を行う。このような継続長の比較による有為区間あるいは無為区間の区間の補正により、文や文節などに代表される音データ区間、つまり、本来は一つの論理的なまとまりであるとされる音データの区間データを、必要な情報を欠落させることなく、対応する一つの区間として、音データの中から抽出することができることになる。このため、音情報の編集や利用を効率よく行うことが可能となる。

0016

以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。図1は、本発明の一実施例にかかる音処理装置の全体構成を示すブロック図である。図1において、102はマイクロフォン、104はAD変換器、106は分析部、108は判定部、110は補正部、112は音データ処理部の各々の処理ブロックである。

0017

次に、これらの処理ブロックの動作を音信号処理の流れに沿って説明する。音情報101は、マイクロフォン102によって、アナログ音信号103になり、更に、アナログ音信号103は、AD変換器104によりアナログ・ディタル変換の処理が行われ、入力ディジタル音データ105に変換される。入力ディジタル音データ105は、音データ処理部112に供給されて、音データ処理が行なわれる。その際、音データ処理の前処理として、分析部106で分析され、音情報の特徴量107が抽出される。そして、次に、判定部108において、この特徴量107から有為区関または無為区間の判定が行なわれる。この結果、判定部108から判定結果109が出力される。判定結果109は、補正部110に入力され、判定結果の補正がなされて、補正済判定結果111が出力される。補正済判定結果111は、音データ処理部112に入力され、補正済判定結果111の内容に基づいて、音データ処理部112が音信号の処理を効率よく行う。

0018

次に、判定部について詳細に説明する。図2は、判定部の要部の構成を示すブロック図である。図2において、201は閾値処理部、203は比較部、205は記憶部、207は制御処理部、209はカウンタである。この判定部108において、閾値処理部201は、前述の分析部106から入力された特徴量107を所定の値と比較し、閾値処理結果202を出力する。閾値処理部201から出力された閾値処理結果202は、比較部203と記憶部205に入力される。記憶部205は閾値処理結果202を一時的に記憶し、次回の閾値処理結果202の入力時に、記憶していた前回の閾値処理結果を過去の閾値処理結果204として、比較部203に供給する。比較部203は、閾値処理部201から入力された今回の閾値処理結果202と、記憶部205に記憶されている過去の閾値処理結果204とを比較する。そして、比較結果206は、制御処理部207に出力する。制御処理部207は、比較部203からの比較結果206により、カウンタ209の制御を行い、比較結果206が同じである区間長(継続長)を判定して、判定結果109として出力する。

0019

更に続いて、判定部の動作を具体例で詳細に説明する。分析部106で抽出された特徴量107に対し、閾値処理部201では、閾値処理を行う。すなわち、入力される特徴量をparaとし、閾値処理を行う場合の所定の閾値をthとし、更に閾値処理の結果をoutとすると、
「 IF ( para > th ) THEN ( out = 1 ; 有為を表わす)
ELSE ( out = 0 ;無為を表わす)」
となる。この閾値処理の結果のoutの値“1”または“0”が、比較部203および記憶部205に入力されることになる。

0020

比較部203では、入力された今回の閾値処理結果202と過去の閾値処理結果204とを比較し、相違を判定して、比較結果206として出力する。この比較結果206に基づき、制御処理部207では、カウンタ209の制御と判定結果の処理を行う。つまり、ここでは比較結果206が同じ場合には、その間、カウンタ209をインクリメントし続ける。今回と過去の比較結果206が異なる場合を検出すると、その時には、カウンタ209の値と、その時の過去の閾値処理結果204を合わせて、判定結果109として出力する。

0021

ここでの判定で、有為を“1”として、無為を“0”として表記すると、判定部108から出力される判定結果109は(“0”または“1”,区間の長さ)というデータ形式のデータにより表現され、これが1つの判定結果のデータとなり、順次に系列データとして出力される。例えば、
ID=000003HE=035 WI=036 LX=0420 LY=2350
のように、有為また無為の判定結果の“0”または“1”と、その判定結果が続く継続長(区間)とのデータとなる。

0022

図3は、判定部における比較部および制御処理部の一連の動作例を示すフローチャートである。次に、図3を参照して、比較部203および制御処理部207の一連の動作を説明する。処理を開始すると、まず、ステップ31において、カウンタリセットを行い、次に、ステップ32において、カウンタをインクリメントする。次に、ステップ33において、今回に入力された特徴量の閾値処理結果は、前回の特徴量の閾値処理結果と同じである否かを判定する。今回と前回の閾値処理結果が同じである場合には、ステップ32に戻り、カウンタのインクリメントを継続して行う。また、今回の特徴量の閾値処理結果が、前回の閾値処理結果と異なる場合、ステップ34に進み、カウンタの値と、比較部による閾値処理結果を出力する。これにより、前述たようなデータ形式の「閾値処理結果とその継続長」の組の区間データが出力される。そして、次にステップ35において、特徴量の入力が続いているか否かを判定し、次の入力がある場合には、ステップ31に戻り、ステップ31からの処理を繰り返す。また、入力がない場合には、処理を終了する。

0023

次に、補正部の構成について説明する。図4は、本発明の要部の補正部の構成の一例を示すブロック図である。図4において、401は補正記憶部、402は補正処理部、403は補正制御部である。補正記憶部401は、先に説明した判定部108からの判定結果109を一時的に記憶する。補正処理部402は、この判定結果109のデータ(「閾値処理結果とその継続長」の組の区間データ)に対して補正処理を行う。また、補正制御部403は、補正制御信号に従って補正処理の制御を行う。

0024

続いて、このような構成の補正部110の動作を説明する。補正処理部402では、判定部108から入力された判定結果109のデータ(区間データ)に対して、その継続長を所定の値と比較する。その比較の結果、所定の値よりも継続長が大きければ、そのまま出力するが、そうでない場合、つまり継続長が所定の値よりも小さい場合は、判定結果の有為または無為の判定結果を反転して、その継続長を直前のデータの継続長および直後のデータの継続長と合せ、1つの判定結果のデータ(区間データ)に補正して出力する。これが補正済判定結果111となる。すなわち、短かい継続長の区間データは、その前後の区間データ(有為または無為の判定結果が共に同じ)の判定結果に合せて、更に前後の区間データに含ませて、前後の区間データと共に1つの区間データとする補正を行い、補正済判定結果111として出力する。

0025

例えば、判定結果のある時点のデータと、その直前のデータと、その直後のデータとが、それぞれに次のようであったとすると、
(“0”,Lf )
(“1”,Lc )
(“0”,Ll )
このとき、所定の値をVとすると「Lc < V」の場合に補正がなされ、補正済判定結果のデータは、その前後のデータの有為または無為の判定の結果に合せるための反転を行い、更に、3つのデータの継続長を加算して、補正済判定結果のデータは、
(“0”,Lf +Lc +Ll )
となる。以下、このような補正の処理を入力がなくなるまで処理を続ける。

0026

つまり、有為“1”または無為“0”と判定された各々の区間のデータに対して、その区間(継続長)の長さが、特に短いような部分の区間のデータに対しては、その有為または無為の判定の結果を誤判定と見なし、その前後の判定結果の区間に含めてしまう補正処理を行う。これにより、ノイズ等の影響を除外して、論理的にまとまりのある音信号の有為“1”または無為“0”と判定される区間が得られることになる。

0027

図6音声波形パワー値による判定結果の一例を示す信号波形図である。図6においては、時間軸に対して、音号波形と、その音号波形の短時間パワー値の閾値処理による判定結果と、特徴量として抽出した音号波形の短時間パワー値の波形とを示している。図6に示した例は、音信号処理の有為区間または無為区間を判定するための特徴量として、音号波形の短時間パワー値を用いる場合の一例である。この場合、音号波形から順次に短時間パワー値が求められ、この短時間パワー値が、判定部において閾値処理され、その判定結果が出力される。

0028

このように判定結果が出力された場合、その判定結果は、図6に示すように、本来的には有為区間(有音区間)と判定されるベき区間でありながら、非常に短時間の区間で無為区間(無音区間)と判定され、補正が行われるベき区間(補正1,補正2,補正3)が生じている。したがって、前述のように、この補正が行われるベき区間(補正1,補正2,補正3)は、その継続長が、通常の場合に無為区間と判定される無音区間に比ベて、著しく短い区間となっているので、ここでは、補正部によって、これを判断して有音区間とする補正を行う。

0029

また、逆に、本来的には無為区間(無音区間)と判定されるベき区間でありながら、非常に短時間の区間で有為区間(有音区間)と判定され、逆の補正が行われるベき区間(補正4)も生じている。この場合にも、同様に、その継続長が他に比ベて著しく短い区間となっており、補正部によりこれを判定して、この区間(補正4)に対しては、無音区間とする補正を行う。

0030

ここでの図6に示した音信号波形の処理の例では、特徴量として音号波形の短時間パワー値を用いる場合を示したが、このような特徴量として、音声波形の零交差数自己相間係数などの波形パラメータLPC係数ケプストラム係数LPCケプストラム係数などの周波数パラメータなどが、同様に用いられる。あるいは、分析部の前段階において、フィルターバンクによって、帯域分割処理を行ってから、特徴量の抽出による有為区間および無為区間の判定を行うようにしても良い。

0031

また、ここでの補正部における閾値(区間の継続長を判定する閾値)は、判定部における閾値(特徴量による有為または無為を判定する閾値)に対応させて、変化させるように構成しても良い。例えば、判定部での閾値を高くすると、補正部における閾値も高くするように構成する。あるいは、単一または複数の最適な閾値の組合せを記憶しておき、適宜に読み出して使用するようにしても良い。これにより、それぞれの特徴量によ応じて適切に補正処理を行うことができる。

発明の効果

0032

以上に述べたように、本発明の音処理装置によれば、音データの中から所定のデータ区切りを精度よく効率的に抽出することができ、音情報の再利用が容易になる。また、音声認識の前処理として用いれば、処理の負荷低減や精度の向上が可能となる。

図面の簡単な説明

0033

図1図1は本発明の一実施例にかかる音処理装置の全体構成を示すブロック図、
図2図2は判定部の要部の構成を示すブロック図、
図3図3は判定部における比較部および制御処理部の一連の動作例を示すフローチャート、
図4図4は本発明の要部の補正部の一構成例を示すブロック図、
図5図5は従来の音処理装置の構成を示すブロック図である。
図6図6は音声波形のパワー値による判定結果の一例を示す信号波形図である。

--

0034

101…入力音信号、102…マイク、103…入力アナログ音信号、104…アナログ・ディジタル変換器(AD変換器)、105…入力ディジタル音データ、106…分析部、107…特徴量、108…判定部、109…判定結果、110…補正部、111…補正済判定結果、112…音処理部、113…処理済の出力ディジタル音データ、201…閾値処理部、203…比較部、205…記憶部、207…制御処理部、209…カウンタ、401…補正記憶部、402…補正処理部、403…補正制御部。

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