DE19905076C2 - Sprachsteuerungsmodul - Google Patents

Sprachsteuerungsmodul

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Description

Die Erfindung betrifft ein Sprachsteuerungsmodul, insbesondere zum Steuern ei­ ner Spielsteuerung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Benutzerschnittstelle eines Computerspieles, wie beispielsweise ein Compu­ ter-Joystick, umfaßt üblicherweise einen beweglichen Steuerknüppel und mehrere Steuerknöpfe. Der Vorteil des Steuerknüppels und der Steuerknöpfe liegt in einem einfachen Betrieb und einfacher Bedienung. Die Voreinstellungen und Funktionen der Steuerknöpfe variieren jedoch von Spiel zu Spiel. Dies ist offensichtlich nicht benutzerfreundlich, da sich der Benutzer abhängig vom gerade verwendeten Pro­ gramm an die jeweiligen unterschiedlichen Funktionen für jeden Steuerknopf erin­ nern muß. Wenn der Benutzer ferner in das Spiel vertieft ist, kann es passieren, daß er unbeabsichtigt den falschen Knopf drückt, da er nicht in der Lage ist, gleichzeitig die Tastatur und den Bildschirm zu betrachten. Dies stört den Spiel­ ablauf und führt zur Frustration beim Benutzer.
Mit dem Vorteil der Spracherkennungstechnologie sind die vorerwähnten Nachteile lösbar. Es gibt derzeit verschiedene Spracherkennungsmodule auf dem Markt, einschließlich Spracherkennung für kontinuierliches Sprechen und Sprach­ erkennungseinrichtungen für einzelne Befehle. Wie die Namen bereits implizieren, erkennt die Spracherkennung für kontinuierliches Sprechen kontinuierlich gespro­ chene Sprache und die Spracherkennung für einzelne Kommandos nur einzeln, mit Zwischenpausen gesprochene Worte.
Im kontinuierlichen Erkennungsmodus wird ein Sprachsignal ständig über das Mi­ krofon eingegeben und der Signalerkennungsprozeß läuft sofort ab. In diesem Vorgang werden die eingehenden Sprachsignale mit bereits existierenden, im Speicher gespeicherten Befehlen verglichen. Wenn ein eingehendes Sprachsignal identisch mit einem der gespeicherten Befehle ist, dann wird der entsprechende Befehl ausgeführt. Wenn es jedoch zu viele vorbestimmte Befehle gibt, dauert es zu lange Zeit, um jeden einzelnen individuell zu vergleichen. Wenn das Zeitinter­ vall zwischen zwei eingehenden Sprachsignalen nicht lange genug ist, dann wird der Befehl nicht sofort ausgeführt.
Im Kommandomodus für einzeln mit Zwischenpausen gesprochene Worte wird bevorzugt zunächst ein Knopf gedrückt, bevor der Sprachbefehl eingegeben wird. Dies setzt die Steuerung in Bereitschaft, so daß diese ein eingehendes Sprachsi­ gnal erwartet. Wenn der eingegebene Sprachbefehl identisch mit einem vorbe­ stimmten Befehl ist, dann wird dieser ausgeführt. Hierbei erfolgt eine Erkennung nur dann, wenn ein Knopf gedrückt wird, so daß die Speicherkapazität von vorbe­ stimmten Befehlen höher ist. Dies ist für einen Benutzer jedoch nicht vollständig befriedigend.
Aus der US PS 4 704 696 ist ein Verfahren mit einer Vorrichtung zur Sprachsteue­ rung eines Computers bekannt. Hierbei ist lediglich eine einzige Spracherken­ nungseinrichtung vorgesehen, welche dazu dient, ein kontinuierliches Sprachsi­ gnal in Spielbefehle umzusetzen, welche üblicherweise von einer Eingabevorrich­ tung an den Computer übergeben werden, wie Spielbefehle "links", "rechts", "Feu­ er" o. ä. Diese Befehle werden sonst üblicherweise mit einem Joystick eingegeben.
Aus der Druckschrift DE 38 53 294 T2 ist ein Verfahren zur Beendigung eines Te­ lefonanrufes durch Sprachsteuerung bekannt. Auch bei diesem System ist ledig­ lich eine einzige Spracherkennungsvorrichtung bekannt. Die weiterhin erwähnten "Vorrichtungen zum Erkennen der vom Benutzer ausgesprochenen Äußerungen" bearbeiten nicht eine Spracheingabe vom Mikrofon, sondern lediglich den Aus­ gang der Spracherkennungsvorrichtung. Somit handelt es sich bei diesen Vor­ richtungen nicht um jeweilige "Spracherkennungsvorrichtungen" im eigentlichen Sinne. Es wird im wesentlichen lediglich eine zusätzliche Funktionen zur Verfü­ gung gestellt, welche eine irrtümliche Beendigung des Gesprächs aufgrund der Sprachsteuerung verhindern sollen.
Die Druckschrift DE 690 26 474 T2 offenbart ein System mit nur einer Spracher­ kennungseinrichtung in Form einer Spracherkennungseinheit. Die mit "Spracher­ kennungseinrichtung" bezeichneten Teile sind tatsächlich "Musteranpaßabschnit­ te", d. h. diese vergleichen Sprachmuster aus dem Mikrofon mit Sprachmustern in einem Wörterbuch. Diese "Musteranpaßabschnitte" arbeiten nicht zeitlich versetzt sondern parallel und analysieren ein und dieselbe Spracheingabe mit unterschied­ lichen Analysemethoden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Sprachsteuermodul der o. g. Art zur Verfügung zu stellen, welches die vorgenannten Nachteile besei­ tigt und eine Spielsteuerung zur Verfügung stellt, welche eine kontinuierliche Spracherkennung und eine Spracherkennung einzelner Befehle kombiniert.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Sprachsteuermodul zum Steuern einer Spielsteuerung zur Verfügung gestellt, welche folgendes aufweist, ein Mikrofon zur Eingabe von Sprachsignalen; eine erste Spracherkennungseinrichtung zum Konvertieren des vom Mikrofon innerhalb einer vorbestimmten Zeit kommenden Sprachsignals in einen entsprechenden Spielbefehl; und eine zweite Spracherkennungseinrichtung zum Konvertieren der von dem Mikrofon kommenden, kontinuierlichen Sprachsi­ gnale in einen entsprechenden Schaltbefehl; wobei das Sprachsteuerungsmodul derart ausgebildet ist, daß dieses nach Konvertierung des kontinuierlichen Sprachsignals durch die zweite Spracherkennungseinrichtung in einen Schaltbe­ fehl die erste Spracherkennungseinrichtung für die vorbestimmte Zeit aktiviert und das Sprachsignal für die vorbestimmte Zeit ausschließlich der ersten Spracher­ kennungseinrichtung zuführt.
Dies hat den Vorteil, daß das Sprachsteuerungsmodul automatisch jedes Sprach­ signal unterscheidet, ohne die Notwendigkeit einen Knopf zu drücken, wodurch sich eine einfache Bedienung und ein flüssigerer Spielablauf ergibt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sprach­ steuermoduls zur Verwendung mit einem Computerspielsystem, in schematischer, perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines in Fig. 1 dargestellten Computer-Joysticks,
Fig. 3 ein Blockschaltbild des in Fig. 2 dargestellten Sprachsteuerungsmo­ duls,
Fig. 4 ein Flußdiagramm der Spracherkennungseinrichtung für kontinuierli­ ches Sprechen und
Fig. 5 eine bevorzugte Ausführungsform für verschiedene in Fig. 3 darge­ stellte Befehldateien.
Die in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sprachsteuerungsmodules 12 zur Verwendung mit einem Computerspielsystem 10 umfaßt einen Computer-Joystick 18. Das Computerspielsystem 10 umfaßt eine Spielsteuerung 16, das Sprachsteuerungsmodul 12 zum Auswerten von eingehenden Sprachsignalen zum Steuern der Spielsteuerung 16, eine Anzeigeein­ richtung 14 zum Darstellen eines Bildes auf einem Bildschirm, und den Computer- Joystick 18 zum Erzeugen von Cursorsignalen, wie auch zum Erzeugen von Ein­ gangssignalen von der Tastatur zum Steuern der Spielsteuerung 16. Die Spiel­ steuerung 16 ist beispielsweise ein PC oder eine PC-Spielebox. Das Sprachsteue­ rungsmodul 12 umfaßt ein Mikrofon 28 zur Eingabe von Sprachsignalen und einen Lautsprecher, um einem Benutzer das Resultat einer jeden Konvertierung von der Spracherkennungseinrichtung mitzuteilen.
Der Computer-Joystick 18 umfaßt ein Gehäuse 22, eine Steuerschaltung 20, wel­ che innerhalb des Gehäuses 22 zum Steuern der Spielsteuerung 16 angeordnet ist, einen beweglichen Griff 24, welcher auf dem Gehäuse 22 angeordnet und mit der Steuerschaltung 20 zum Erzeugen von Verschiebungssignalen zum Steuern der Verschiebung von Objekten des Spieles verbunden ist, mehrere Funktionsta­ sten 26, welche auf dem Gehäuse 22 angeordnet und mit der Steuerschaltung 20 zum Erzeugen mehrerer Tastendrucksignale verbunden sind, und ein Sprach­ steuerungsmodul 12, welches elektrisch mit der Steuerschaltung 20 zum Verar­ beiten von eingehenden Sprachsignalen verbunden ist. Das in Fig. 3 dargestellte Sprachsteuerungsmodul 12 umfaßt eine Spracherkennungseinrichtung 32 für ei­ nen Befehlsmodus zum Ausführen einer Erkennung im Befehlsmodus, eine Spra­ cherkennungseinrichtung 34 für einen kontinuierlichen Sprechmodus zum Ausfüh­ ren einer Spracherkennung von kontinuierlicher Sprache, und einen Schalter 36 zum Senden von eingegangenen Sprachsignalen von dem Mikrofon 28 zur Spra­ cherkennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen oder zur Spracherken­ nungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus.
Die Spracherkennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen umfaßt einen Speicher 35 zum Speichern einer Steuerbefehldatei 38, welche ausgeführt wird, wenn das eingegebene Sprachsignal identisch mit dem in der Steuerbefehldatei 38 abgespeicherten, vorbestimmten Befehl ist. Die in der Steuerbefehldatei 38 gespeicherten, vorbestimmten Befehle sind in zwei Kategorien unterteilbar, näm­ lich einerseits Ausführungsbefehle zum direkten Ausführen oder andererseits Schaltbefehle zum Umschalten des Erkennungsmodus. Die Spracherkennungs­ einrichtung 32 für den Befehlsmodus umfaßt ebenfalls einen Speicher 33 zum Speichern mehrerer Spielbefehldateien 40, wobei jede Spielbefehldatei 40 einem Schaltbefehl der Steuerbefehldatei 38 entspricht. Die Spracherkennungseinrich­ tung 34 für kontinuierliches Sprechen konvertiert das vom Mikrofon 28 eingegebe­ ne Sprachsignal in einen entsprechenden Schaltbefehl gemäß der Steuerbe­ fehldatei 38 und triggert bzw. aktiviert daraufhin die Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus zum Konvertieren des Sprachsignals in einen entspre­ chenden Spielbefehl gemäß der Spielbefehldatei 40 entsprechend dem konver­ tierten Schaltbefehl der Steuerbefehldatei 38, so daß die Spielsteuerung 16 ge­ steuert wird.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist eine Steuerleitung, welche von der Spracherken­ nungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen zum Steuern des Schalters 36 verwendet wird, durch eine Verbindungsleitung 44 im Sprachsteuerungsmodul 12 dargestellt. Die von der Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus verwendete Steuerleitung zum Steuern des Schalters 36 ist als eine Verbin­ dungsleitung 46 dargestellt. Eine Sprache übertragende Leitung zwischen der Spracherkennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen und dem Schalter 36 ist als eine Verbindungsleitung 41 dargestellt. Eine Sprache übertragende Lei­ tung zwischen der Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus und dem Schalter 36 ist als Verbindungsleitung 42 dargestellt. Eine von der Spracher­ kennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen zum Steuern der Spracher­ kennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus verwendete Steuerleitung ist als Verbindungsleitung 48 dargestellt.
Während der Spracherkennung durch das Sprachsteuerungsmodul 12 ist der Schalter 36 zuerst derart eingestellt, daß das vom Mikrofon 28 kommende Sprachsignal der Spracherkennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen zugeführt wird. Wenn dieses Sprachsignal identisch mit einem der Ausführbefehle der Steuerbefehldatei 38 ist, dann überträgt die Spracherkennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen diesen Ausführbefehl an die Spielsteuerung 16 zum direkten Ausführen über die Steuerschaltung 20. Wenn das von der Spracherken­ nungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen empfangene Sprachsignal identisch mit einem Schaltkommando in der Steuerbefehldatei 38 ist, dann akti­ viert die Spracherkennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen die Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus und schaltet gleichzeitig den Schalter 36 über die Steuerleitung 44 derart um, daß das vom Mikrofon 28 kom­ mende Sprachsignal der Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus für 3 Sekunden zugeführt wird.
Nach Aktivierung der Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus wählt diese eine entsprechende Spielbefehldatei 40 gemäß dem von der Spra­ cherkennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen konvertierten Schalt­ befehl und konvertiert daraufhin die Sprachsignale in einen entsprechenden Spiel­ befehl gemäß der gewählten Spielbefehldatei 40. Nach 3 Sekunden schaltet die Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus den Schalter 36 über die Steuerleitung 46 um, so daß die Sprachsignale wieder der Spracherkennungsein­ richtung 34 für kontinuierliches Sprechen zugeführt werden. Wenn das Sprachsi­ gnal des Benutzers erfolgreich in einen Befehl konvertiert wurde, dann sendet das Sprachsteuerungsmodul 12 über die Lautsprecher 30 ein Signal an den Benutzer, wie beispielsweise zwei hohe Pieptöne, so daß der Benutzer erfährt, daß seine Eingabe erfolgreich war. Wenn die Sprachsignale nicht in einem Befehl konvertiert werden können, dann sendet das Sprachsteuerungsmodul 12 über den Lautspre­ cher 30 ein Signal, wie beispielsweise einen niedrigen Piepton, aus, so daß der Benutzer erfährt, daß seine Eingabe nicht erfolgreich war.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 die Spracherkennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen erläutert:
Schritt 52 Empfange vom Schalter 36 zugeführte Sprachsignale;
Schritt 54 Erkenne, ob das Sprachsignal ein Steuerbefehl gemäß der Steuer­ befehldatei 38 ist oder nicht; wenn nicht, gehe zurück zu Schritt 52 und warte auf eine neue Eingabe;
Schritt 56 Konvertieren das eingegebene Sprachsignal in ein entsprechendes Steuerkommando und stelle fest, ob dieses ein Schaltbefehl ist oder nicht; wenn ja, gehe zu Schritt 60;
Schritt 58 Zuführen des Befehls an die Spielsteuerung 16 über Steuerschaltung 20, so daß die Spielsteuerung 16 den Befehl ausführt, Informieren des Benutzers über den Lautsprecher 30, daß die Eingabe korrekt ist, Zurückgehen zu Schritt 52 und warten auf eine neue Eingabe;
Schritt 60 Aktivieren der Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmo­ dus über die Steuerleitung 45 und Steuern des Schalters 36 zum Zuführen des vom Mikrofon 28 kommenden Sprachsignals für drei Sekunden an die Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehls­ modus; nach drei Sekunden, Zurückgehen zu Schritt 52 und warten auf eine weitere Eingabe.
Die in Fig. 5 dargestellte Steuerbefehldatei 62 umfaßt zwei Ausführbefehle und zwei Schaltbefehle. "Start" und "verlasse" sind Ausführbefehle und "ändere Waf­ fen" und "ändere Fahrzeug" sind Schaltbefehle 64, 66. Jeder Schaftbefehl ent­ spricht einer Spielbefehldatei. Beispielsweise entspricht der Schaltbefehl 64 "än­ dere Waffen" der Spielbefehldatei 68, welche zwei Befehle, wie beispielsweise "Rakete" und "Maschinengewehr" umfaßt, und der Schaltbefehl 66 "ändere Fahr­ zeug" entspricht beispielsweise einer Spielbefehldatei 70, welche Spielbefehle umfaßt, wie beispielsweise "Motorboot" und "Helikopter". Bei Eingabe des Sprach­ signals "ändere Waffen" wird dieses erfolgreich in einen Schaltbefehl 64 über die Spracherkennungseinrichtung 34 für kontinuierliches Sprechen konvertiert. Bei Eingabe des Sprachsignals "Rakete" innerhalb von drei Sekunden, konvertiert die Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus diese Eingabe in einen Spielbefehl gemäß der Spielbefehldatei 68. Dieser Spielbefehl wird dann an die Spielsteuerung 16 zur direkten Ausführung übertragen. Wenn jedoch nach "ände­ re Waffen" "Motorboot" eingegeben wird, dann erzeugt die Spracherkennungsein­ richtung 32 für den Befehlsmodus ein niedriges Piepsignal über den Lautsprecher 30, weil "Motorboot" nicht in der Spielbefehldatei 68 vorhanden ist. Dieses Signal informiert den Benutzer darüber, sein Sprachkommando erneut einzugeben.
Erfindungsgemäß steuert das Sprachsteuerungsmodul 12 die Sprachsteuerung 16 über vom Mikrofon 28 kommende Sprachbefehle. Die Spracherkennungseinrich­ tung 34 für kontinuierliches Sprechen erkennt, ob die Spracheingabe ein Schaltbefehl ist oder nicht. Ist dies der Fall, dann aktiviert die Spracherkennungseinrich­ tung 34 für kontinuierliches Sprechen die Spracherkennungseinrichtung 32 für den Befehlsmodus zum Konvertieren des vom Mikrofon 28 kommenden Sprachsignals innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne in einen entsprechenden Spielbefehl zum Steuern der Spielsteuerung 16. Daher ist es nicht notwendig, irgendwelche Knöpfe zu drücken, und das Sprachsteuerungsmodul 12 unterscheidet automa­ tisch entsprechende Signale. Dies vereinfacht die Verwendung des Sprachsteue­ rungsmoduls 12 und macht den Spielablauf flüssiger.

Claims (6)

1. Sprachsteuerungsmodul (12) zum Steuern einer Spielsteuerung (16) gekennzeichnet durch,
ein Mikrofon (28) zur Eingabe von Sprachsignalen;
eine erste Spracherkennungseinrichtung (32) zum Konvertieren des vom Mikrofon (28) innerhalb einer vorbestimmten Zeit kommenden Sprachsi­ gnals in einen entsprechenden Spielbefehl; und
eine zweite Spracherkennungseinrichtung (34) zum Konvertieren der von dem Mikrofon (28) kommenden, kontinuierlichen Sprachsignale in einen entsprechenden Schaltbefehl;
wobei das Sprachsteuerungsmodul (12) derart ausgebildet ist, daß dieses nach Konvertierung des kontinuierlichen Sprachsignals durch die zweite Spracherkennungseinrichtung (34) in einen Schaltbefehl die erste Spra­ cherkennungseinrichtung (32) für die vorbestimmte Zeit (16) aktiviert und das Sprachsignal für die vorbestimmte Zeit ausschließlich der ersten Spra­ cherkennungseinrichtung (32) zuführt.
2. Sprachsteuerungsmodul (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (36) zum wahlweise Zuführen der von dem Mikrofon (28) kommenden Sprachsignale an die erste oder zweite Spracherkennungsein­ richtung (32, 34) vorgesehen ist, wobei nach der Konvertierung des Schalt­ befehls die zweite Spracherkennungseinrichtung (34) den Schalter (36) derart steuert, daß dieser die vom Mikrofon (28) kommenden Sprachsignale der ersten Spracherkennungseinrichtung (32) zuführt, so daß die erste Spracherkennungseinrichtung (32) die Sprachsignale in einen entspre­ chenden Spielbefehl konvertiert.
3. Sprachsteuerungsmodul (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Spracherkennungseinrichtung (34) einen Speicher (35) zum Abspeichern einer Steuerbefehldatei (38) aufweist, welche Sprachsignale von mehreren Schaltbefehlen umfaßt, und daß die erste Spracherkennungseinrichtung (32) ebenfalls einen Speicher (33) zum Spei­ chern mehrerer Spielbefehldateien (40) umfaßt, wobei jede Spielbefehldatei (40) einem Schaftkommando der Steuerbefehldatei (38) entspricht und Sprachsignale von mehreren Spielbefehlen enthält, wobei ferner nach Kon­ vertierung der vom Mikrofon (28) kommenden Sprachsignale in einen ent­ sprechenden Sprachbefehl gemäß der Steuerbefehldatei (38) die zweite Spracherkennungseinrichtung (34) die erste Spracherkennungseinrichtung (32) zum Konvertieren der vom Mikrofon (28) kommenden Sprachsignale in einen entsprechenden Spielbefehl gemäß der Spielbefehldatei (40) ent­ sprechend dem konvertierten Schaltbefehl, aktiviert.
4. Sprachsteuerungsmodul (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgabeeinrichtung (30) vorgesehen ist, zum Bestätigen jeder von der ersten oder zweiten Spracherkennungsein­ richtung (32, 34) durchgeführten Konvertierung.
5. Sprachsteuerungsmodul (12) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher (30) ist.
6. Sprachsteuerungsmodul (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Spracherkennungsein­ richtung (32, 34) in einem Computer-Joystick (18) angeordnet sind, welcher zum Erzeugen von Zeiger- und Tastenbefehlsignalen zum Steuern der Spielsteuerung (16) dient.
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