JP2001013990A - 音声入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロホンの周囲の状態によって音響特性
が変化した場合にも入力音声を確実に抽出することがで
きる音声入力装置を提供すること。 【解決手段】 サンバイザスイッチ２０は、サンバイザ
が使用されていない場合にオフ状態、使用されている場
合にオン状態となっており、このオンオフ状態に対応し
て切替スイッチ３６が切り替わる。サンバイザスイッチ
２０がオフ状態の場合には、フィルタ係数Ｗ１を有する
フィルタ３４ａが用いられ、サンバイザスイッチ２０が
オン状態の場合には、フィルタ係数Ｗ１′を有するフィ
ルタ３４ｂが用いられて雑音除去が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロホンによ
って集音した音声の中から各種の雑音を除去して出力す
る音声入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の車載用機器、例えばナビゲーショ
ン装置やオーディオ装置に各種の操作指示を与える方法
としては、利用者が操作パネルやリモートコントロール
（リモコン）ユニットに備わった各種のキーを押下する
方法の他に、利用者によって発せられた操作音声の内容
を音声認識によって判定する方法がある。音声認識装置
を用いて操作指示を行う場合には、操作キーの配置等を
覚える必要がなく、しかも走行中に車両が振動した状態
でキーの操作を行わないですむため、操作の簡略化が可
能であり、特に最近ではプロセッサの高速化等に伴って
車載用機器についても用いられることが多い。

【０００３】このような音声認識装置による認識率を低
下させる要因の代表的なものには、ロードノイズやエン
ジンノイズ等の走行に伴って生じる車室内自動車ノイズ
がある。利用者の音声にこれらのノイズが重畳すると、
音声認識装置では利用者の音声とこれらのノイズとを区
別して、利用者の音声に対してのみ音声認識処理を行う
ことができないため、精度の高い音声認識結果を得るこ
とが困難となる。

【０００４】このような不都合を回避するための従来技
術として、適応フィルタを用いて音声信号の伝達経路か
らノイズを除去する方法が知られている。この適応フィ
ルタの特性は、車両の走行状態に応じて時々刻々変化さ
せることが好ましいが、実際には、要求される演算量や
処理速度等の制約から、車両購入時等の所定のタイミン
グで測定された結果に基づいて設定された、あるいは車
種等に合わせて予め固定的に設定されたフィルタ係数を
有するものが用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した音
声認識装置に用いられる音声収集用のマイクロホンは、
車室内のＳ／Ｎ（音声／車室内騒音）比の観点からサン
バイザ付近に設置する場合が多い。しかし、サンバイザ
付近にマイクロホンを設置すると、サンバイザの使用状
態、すなわちサンバイザを上げた非使用状態なのかサン
バイザを下ろした使用状態なのかによって、マイクロホ
ン付近の音響特性が変化する。したがって、フィルタ係
数を固定していた従来の方法では、サンバイザの使用状
態によっては、その時点で設定されている適応フィルタ
のフィルタ係数が最適なものであるとはいえず、入力音
声に含まれる雑音を確実に除去することができない場合
もあった。また、上述したようにマイクロホンをサンバ
イザ付近に設置した場合には、サンバイザの使用状態に
よってはマイクロホンと利用者との間がサンバイザによ
って遮られてしまうことがあり、このような場合にはマ
イクロホンに入力される音声の音圧レベルが低下してし
まうために入力音声を確実に抽出することが難しくなる
という問題もあった。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、マイクロホンの周囲の状態
によって音響特性が変化した場合にも入力音声を確実に
抽出することができる音声入力装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の音声入力装置は、集音手段によって集
音された音声に含まれる雑音成分を除去する際に、上述
した集音手段の周辺に設置された遮蔽物の使用状態を状
態検出手段によって検出し、この検出結果に対応して雑
音除去手段の特性を変化させて雑音除去を行っている。
しがたって、利用者から発せられた音声が集音手段に到
達するまでの空間の音響特性が遮蔽物の使用状態によっ
て変化するような場合にも、この遮蔽物の使用状態に対
応して特性が変化した雑音除去手段を用いることにより
雑音成分を除去して利用者が発声した入力音声を確実に
抽出することができる。

【０００８】上述した遮蔽物が車両に備えられたサンバ
イザである場合に、このサンバイザの使用状態を検出す
る方法としては、サンバイザの設置状態に応じてオンオ
フ状態が切り替わるスイッチを用いて検出する方法と、
サンバイザの設置角度を角度センサを用いて検出する方
法とが考えられる。サンバイザの使用状態をスイッチに
よって検出する場合には、スイッチのオンオフ状態でサ
ンバイザの使用状態を検出することができるので簡単な
構成により本発明を実現することができる。また、角度
センサを用いてサンバイザの傾斜角度を検出する場合に
は、サンバイザの使用状態を多段階に検出することがで
きるので、サンバイザの各使用状態ごとに最適な雑音成
分の除去を行うことができる。

【０００９】また、上述したサンバイザは、使用状態に
おいて利用者と集音手段とを結ぶ位置に所定の切り欠き
部を有することが望ましい。サンバイザにこのような切
り欠き部を設けることにより、サンバイザを使用中であ
っても利用者から発せられた音声がサンバイザに遮られ
ることなく集音手段に到達するようになる。

【００１０】また、上述した切り欠き部を有するサンバ
イザは、雑音除去手段と組み合わせずに、単独で用いる
ようにしてもよい。この場合にも、利用者から発せられ
た音声がサンバイザに遮られずに集音手段に到達するた
め、サンバイザの使用状態に応じて変化する集音手段周
辺の音響特性の変化の程度を少なくすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の音声入力装置について、図面を参照しながら説明す
る。図１は、本実施形態の音声入力装置１の構成を示す
図である。図１に示す本実施形態の音声入力装置１は、
２つのマイクロホン１０、１２、サンバイザスイッチ２
０、周辺雑音除去部３０を含んで構成されており、利用
者がマイクロホン１０、１２に向かって車載用のナビゲ
ーション装置（図示せず）等に対する操作音声を発声し
たときに、マイクロホン１０から出力される音声信号に
含まれる各種の雑音を除去して音声認識装置８０に入力
する。マイクロホン１０から出力される音声信号に含ま
れる各種の雑音としては、エンジンの回転音や道路上を
走行するために生じる走行雑音等からなる周辺雑音を考
慮するものとする。

【００１２】マイクロホン１０、１２は、利用者が発声
した操作音声を集音するためのものであり、良好な集音
が可能な車室内の所定位置に設置されている。具体的に
は、本実施形態では主に運転者が操作音声を発声すると
想定し、運転席前方のサンバイザ付近に所定間隔（例え
ば１５ｃｍ間隔）でマイクロホン１０、１２が設置され
ているものとする。

【００１３】サンバイザスイッチ２０は、サンバイザの
使用状態によってオン状態とオフ状態が切り替わるスイ
ッチである。本実施形態では、サンバイザスイッチ２０
は、サンバイザを使用している場合（サンバイザを下げ
ている場合）にオン状態、サンバイザを使用していない
場合（サンバイザを上げている場合）にオフ状態となる
ように設定されている。

【００１４】周辺雑音除去部３０は、マイクロホン１０
から出力される音声信号に含まれる周辺雑音を除去する
ためのものであり、遅延素子３２、２つのフィルタ３４
ａ、３４ｂ、切替スイッチ３６、演算部３８を含んで構
成されている。

【００１５】遅延素子３２は、一方のマイクロホン１０
から出力される音声信号ｄ１を所定時間遅延した信号Ｙ
１を出力する。例えば、伝達特性Ｚ^-mを有するＦＩＲ
（Finite Impulse Response ）型のデジタルフィルタで
あり、遅延時間ｔに対応するタップ係数を１に設定し、
それ以外のタップ係数を０に設定することにより実現さ
れる。

【００１６】フィルタ３４ａ、３４ｂは、フィルタ係数
（タップ係数）Ｗ１またはＷ１′を有するＦＩＲ型のデ
ジタルフィルタであり、他方のマイクロホン１２から出
力される音声信号ｄ２に対して所定の処理を行う。フィ
ルタ３４ａは、サンバイザを使用していない場合に対応
して設定されたフィルタ係数Ｗ１を有しており、フィル
タ３４ｂは、サンバイザを使用している場合に対応して
設定されたフィルタ係数Ｗ１′を有している。

【００１７】具体的には、フィルタ係数Ｗ１は、周辺雑
音がその発生源（エンジンやタイヤ等）から一方のマイ
クロホン１０および遅延素子３２を介して演算部３８に
至るまでの伝達特性と、周辺雑音がその発生源から他方
のマイクロホン１２およびフィルタ３４ａを介して演算
部３８に至るまでの伝達特性とが同じになるように設定
されている。また、フィルタ係数Ｗ１′は、サンバイザ
を使用している場合において、周辺雑音がその発生源か
ら一方のマイクロホン１０および遅延素子３２を経由し
て演算部３８に至るまでの伝達特性と、周辺雑音がその
発生源から他方のマイクロホン１２およびフィルタ３４
ａを経由して演算部３８に至るまでの伝達特性とが同じ
になるように設定されている。

【００１８】また、切替スイッチ３６は、サンバイザス
イッチ２０がオン状態であるかオフ状態であるかに対応
して、マイクロホン１２から出力される音声信号がフィ
ルタ３４ａおよびフィルタ３４ｂのどちらに入力される
かを切り替える。具体的には、切替スイッチ３６は、サ
ンバイザスイッチ２０がオフ状態、すなわちサンバイザ
が使用されていない場合にはマイクロホン１２から出力
される音声信号がフィルタ３４ａに入力され、サンバイ
ザスイッチ２０がオン状態、すなわちサンバイザが使用
されている場合にはマイクロホン１２から出力される音
声信号がフィルタ３４ｂに入力されるように接続状態を
切り替える。

【００１９】また、演算部３８は、遅延素子３２から出
力される信号Ｙ１とフィルタ３４ａまたはフィルタ３４
ｂのいずれかから出力される信号Ｙ２との差分を計算し
て、差分信号Ｙ３を出力する。演算部３８から出力され
る差分信号Ｙ３は、周辺雑音除去部３０の出力信号とし
て後段の音声認識装置８０に入力される。

【００２０】本実施形態の音声入力装置１は上述したよ
うな構成を有しており、次にその動作を説明する。初め
に、サンバイザが使用されていない場合における音声認
識装置１の動作について説明する。この場合には、サン
バイザスイッチ２０はオフ状態となっており、これに対
応して切替スイッチ３６の接続状態が設定されることに
より、マイクロホン１２から出力される音声信号ｄ２が
フィルタ３４ａに入力される。

【００２１】周辺雑音除去部３０では、一方のマイクロ
ホン１０および遅延素子３２を経由して演算部３８に到
達する信号Ｙ１と他方のマイクロホン１２およびフィル
タ３４ａを経由して演算部３８に到達する信号Ｙ２の差
分が演算部３８によって求められ、差分信号Ｙ３が出力
される。一方のマイクロホン１０および遅延素子３２を
経由して演算部３８に到達する周辺雑音と他方のマイク
ロホン１２およびフィルタ３４ａを経由して演算部３８
に到達する周辺雑音は位相および振幅が同じになってい
るため、演算部３８によって２つの入力信号Ｙ１、Ｙ２
の差分を求めることにより周辺雑音が除去される。

【００２２】また、サンバイザを使用している場合に
は、サンバイザスイッチ２０はオン状態となっており、
これに対応して切替スイッチ３６の接続状態が設定され
ることにより、マイクロホン１２から出力される音声信
号ｄ２がフィルタ３４ｂに入力される。

【００２３】周辺雑音除去部３０では、一方のマイクロ
ホン１０および遅延素子３２を経由して演算部３８に到
達する信号Ｙ１と他方のマイクロホン１２およびフィル
タ３４ｂを経由して演算部３８に到達する信号Ｙ２の差
分が演算部３８によって求められ、差分信号Ｙ３が出力
される。上述したように、この差分信号Ｙ３は、周辺雑
音が除去された信号となっている。

【００２４】このように、本実施形態の音声入力装置１
は、利用者から発声された音声をマイクロホン１０、１
２によって集音し、この音声に含まれる周辺雑音を周辺
雑音除去部３０によって除去することにより、利用者か
ら発声された入力音声のみを抽出している。特に、サン
バイザスイッチ２０によってサンバイザの使用状態を検
出し、検出された使用状態に対応したフィルタ係数を有
するフィルタを選択して雑音除去を行っているため、サ
ンバイザの使用状態によりマイクロホン１０、１２の周
囲の音響特性が変化した場合にも入力音声を確実に抽出
することができる。したがって、マイクロホン１０、１
２をサンバイザの上部前方位置に設定した場合のよう
に、サンバイザ使用時に利用者から見てマイクロホン１
０、１２が遮蔽されるような場合であっても、良好に利
用者による入力音声を抽出することができる。

【００２５】ところで、上述した本発明の音声入力装置
１を実際に車両に搭載する際には、対象となる車両の車
種に適したフィルタ係数を設定する必要がある。このフ
ィルタ係数の設定は、予め車種別に求められて用意され
たフィルタ係数の中から車種に合わせて利用者が選択し
て設定するようにしてもよいし、上述した音声入力装置
１内にフィルタ係数を設定する手段を備えておいて、こ
のフィルタ係数設定手段を用いて利用者が任意に設定す
るようにしてもよい。

【００２６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものはでなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、上述した実施形態では、サンバ
イザを使用している場合と使用していない場合のそれぞ
れに対応して設定されたフィルタ係数を有するフィルタ
を周辺雑音除去部３０に備えておいて、サンバイザの使
用状態に対応してこれらのフィルタを使い分けていた
が、このように異なるフィルタ係数を有するフィルタを
複数個用意しておくのではなく、フィルタ係数を可変す
ることが可能なフィルタを周辺雑音除去部に用意してお
き、このフィルタのフィルタ係数をサンバイザの使用状
態に対応して変更するようにしてもよい。

【００２７】図２は、上述した実施形態の変形例を示す
図である。図２に示す音声入力装置１ｂは、図１に示し
た音声入力装置１の構成と比べて、フィルタ係数設定部
４６が追加された点と、フィルタ３４ａ、３４ｂがフィ
ルタ係数を少なくとも２段階変更可能なフィルタ４０ａ
に変更された点と、切替スイッチ３６が省略された点と
が異なっている。フィルタ係数設定部４６は、上述した
方法により予め求められたフィルタ係数Ｗ１、Ｗ１′を
格納しており、サンバイザスイッチ２０から出力される
信号に基づいてサンバイザの使用状態を判断し、対応す
るフィルタ係数をフィルタ４０ａおよびフィルタ５８ａ
に設定する。具体的には、フィルタ係数設定部４６は、
サンバイザスイッチ２０がオフ状態であればフィルタ係
数Ｗ１をフィルタ４０ａに設定し、サンバイザスイッチ
がオフ状態であればフィルタ係数Ｗ１′をフィルタ４０
ａに設定する。なお、図２に示した変形例では、周辺雑
音除去部３０ｂ、フィルタ係数設定部４６が雑音除去手
段に対応している。

【００２８】また、上述した実施形態では、サンバイザ
の使用状態を、使用している場合と使用していない場合
の２段階で検出していたが、サンバイザ周辺の所定位置
に角度センサを設置してサンバイザの使用時の傾斜角度
を検出することにより、サンバイザの使用状態をより多
段階に検出するようにしてもよい。例えば、角度センサ
を設けることによりサンバイザの使用状態がｎ段階に検
出されるものとすると、周辺雑音除去部において、ｎ段
階の使用状態のそれぞれに対応して予め求められたフィ
ルタ係数を有するｎ個のフィルタを用意しておいて、サ
ンバイザの使用状態に応じてこれらのフィルタを使い分
けるようにすればよい。また、図２に示した変形例にお
いてサンバイザの使用状態がｎ段階に検出される場合
に、ｎ段階の使用状態のそれぞれに対応して予め求めら
れたフィルタ係数をフィルタ係数設定部４６に格納して
おき、サンバイザの使用状態に応じてこれらのフィルタ
係数を選択して設定すればよい。

【００２９】また、サンバイザの使用状態をサンバイザ
スイッチあるいは角度センサ等により検出するのではな
く、マイクロホンに入力される音声の音圧レベルがサン
バイザの使用状態により変化することを利用して、この
音圧レベルの変化を検出することによりサンバイザの使
用状態を検出してもよい。この場合には、サンバイザ付
近に上述したようなサンバイザスイッチや角度センサ等
を設置する必要がないため、音声入力装置を車両等に搭
載する際の作業が軽減されるとともに、部品点数の低減
によるコストダウンが可能となる。

【００３０】また、音声入力装置に備えられた操作ボタ
ン等を用いることにより、利用者が手動でサンバイザの
使用状態を入力するようにしてもよい。この場合にも、
サンバイザスイッチまたは角度センサ等の部品を省略す
ることができるため、音声入力装置を車両等に搭載する
際の作業が軽減されるとともに、部品点数の低減による
コストダウンを図ることができる。

【００３１】また、サンバイザの一部に切り欠き部を設
けることにより、マイクロホンに入力される音声の音圧
レベルの低下を防止するようにしてもよい。図３は、サ
ンバイザに設けられる切り欠き部の一例を示す図であ
り、サンバイザを使用している状態を車両の運転席から
見た場合について模式的に表している。図３に示すよう
に、切り欠き部３１０は、運転席に搭乗した利用者とマ
イクロホン１０、１２とを結ぶ直線と、使用時のサンバ
イザ３００とが交わる位置を含むように、サンバイザ３
００の上辺のほぼ中央付近に設けられている。このよう
な切り欠き部分３１０が設けられたサンバイザ３００を
用いることにより、サンバイザ３００の使用状態に関わ
らずマイクロホン１０、１２と利用者との間がサンバイ
ザ３００によって直接的に遮蔽されてしまうことがなく
なるため、マイクロホン１０、１２に入力される音声の
音圧レベルの低下を防止することができる。

【００３２】また、上述した実施形態では、マイクロホ
ン１０、１２がサンバイザ付近に設置されている場合を
例にとって説明したが、他にも、例えば、表示画面が使
用状態に応じてスライドするようなナビゲーション装置
において、マイクロホンが表示画面付近に設置されてお
り、表示画面の状態によっては利用者とマイクロホンと
の間が表示装置によって遮蔽されてしまうような場合な
ど、マイクロホン付近に設置された遮蔽物の使用状態に
よってマイクロホン周辺の音響特性が変化する場合に本
発明を適用することができる。

【００３３】また、上述した実施形態では、図３に示し
たような切り欠き部３１０を有するサンバイザ３００
は、周辺雑音除去部３０と組み合わせて用いたが、これ
を単独で用いるようにしてもよい。すなわち、一方のマ
イクロホン１０から出力される音声信号ｄ１を音声認識
装置８０に直接入力する。また、周辺雑音除去部３０を
用いないため、他方のマイクロホン１２は不要であっ
て、図３に示した切り欠き部３１０の大きさを半分程度
に小さくすることができる。このように、切り欠き部を
有するサンバイザを用いることにより、利用者から発せ
られた音声がサンバイザに遮られずにマイクロホン１０
に到達するため、サンバイザの使用状態に応じて変化す
るマイクロホン１０周辺の音響特性の変化の程度を少な
くすることができ、結果的に音声認識装置８０にＳ／Ｎ
比等の良好な音声信号を入力することができる。

【００３４】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、利用
者から発せられた音声が集音手段に到達するまでの空間
の音響特性が遮蔽物の使用状態によって変化するような
場合に、この遮蔽物の使用状態に対応して特性が変化し
た雑音除去手段を用いることにより、遮蔽物の使用状態
にかかわらず良好に雑音成分を除去することができ、利
用者が発声した入力音声を確実に抽出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の音声入力装置の構成を示す図であ
る。

【図２】実施形態の変形例を示す図である。

【図３】サンバイザに設けられる切り欠き部の一例を示
す図である。

【符号の説明】

１ 音声入力装置 １０、１２ マイクロホン ２０ サンバイザスイッチ ３０ 周辺雑音除去部 ３２ 遅延素子 ３４ａ、３４ｂ フィルタ ３６ 切替スイッチ ３８ 演算部 ８０ 音声認識装置 ９０ オーディオ機器 ９２ スピーカ ３００ サンバイザ ３１０ 切り欠き部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 利用者から発せられる音声を集音する集
   音手段と、 前記集音手段の周辺に設置された遮蔽物の使用状態を検
   出する状態検出手段と、 前記状態検出手段によって検出された前記遮蔽物の使用
   状態に応じて特性が変化する雑音除去手段と、 を備えることを特徴とする音声入力装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記遮蔽物は車両に備えられたサンバイザであり、前記
   状態検出手段は、前記サンバイザの使用状態に応じてオ
   ンオフ状態が切り替わるスイッチであることを特徴とす
   る音声入力装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記遮蔽物は車両に備えられたサンバイザであり、前記
   状態検出手段は、前記サンバイザの傾斜角度を検出する
   角度センサであることを特徴とする音声入力装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３において、 前記サンバイザは、使用状態において利用者と前記集音
   手段とを結ぶ位置に所定の切り欠き部を有することを特
   徴とする音声入力装置。
5. 【請求項５】 車両に備えられたサンバイザの周辺に、
   利用者の音声を集音する集音手段を備えた音声入力装置
   において、 前記サンバイザは、使用状態において利用者と前記集音
   手段とを結ぶ位置に所定の切り欠き部を設けたことを特
   徴とする音声入力装置。