JP2003032382A - 字幕付き音声通信装置 - Google Patents

字幕付き音声通信装置

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JP2003032382A
JP2003032382A JP2001219458A JP2001219458A JP2003032382A JP 2003032382 A JP2003032382 A JP 2003032382A JP 2001219458 A JP2001219458 A JP 2001219458A JP 2001219458 A JP2001219458 A JP 2001219458A JP 2003032382 A JP2003032382 A JP 2003032382A
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Norimichi Sato
則道 佐藤
Keiji Kitagawa
恵司 北川
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数利用効率の低下を最小限に抑えて、回
線品質が劣化した場合でも送話者の通話内容を受話者に
明確に伝達可能な音声通信装置を提供する。 【解決手段】 マイク1からの入力音声を音声符号化部
2と音声認識部3に入力し、符号化音声データと文字列
データを生成する。これらのデータは、変調部6で変調
した後、送信機7から送信される。一方、受信機11の
出力は復調部12に入力され、符号化音声データと文字
列データが生成される。符号化音声データは、音声復号
化部15で元の音声信号に変換された後、スピーカ16
から出力され、文字列データは、字幕表示部17に字幕
として表示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声通信装置に関
し、特に、通話内容が確実に相手に伝わるように改良さ
れた音声通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、ディジタル携帯電話のように、
無線チャネルを使用する音声通信装置では、限られた周
波数帯域を有効に利用するために、音声情報を圧縮して
伝送し、受信側で復元して出力する伝送方式が採用され
る。音声情報を圧縮して送信すると、受信側で再生され
た音声の品質が元の音声の品質よりも劣化する。特に、
伝送路の一部を無線回線で構成すると、情報の圧縮/復
元に伴う音声品質の劣化以外に、回線品質による情報の
劣化が加わるため、送話者が発した会話内容の一部が受
話者に正確に伝わらない場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記問題は、例えば、
音声情報の圧縮率を下げ、誤り訂正符号化を強化して回
線品質劣化に対する耐性を高めることによって改善でき
るが、この方法では、各通話の伝送情報量が増えて所要
通信帯域が増大するため、限られた周波数帯域を有効利
用するという点において都合が悪い。
【0004】本発明の目的は、送話者の会話内容を受話
者に正確に伝達できる音声通信装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、無線チャネルにおける周波数
帯域の利用効率の低下を最小限に抑え、送話者の会話内
容を受話者に正確に伝達可能な音声通信装置を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】音声通信における伝達情
報には、送話者が発した言葉或いは会話内容の他に、声
の大小、高さ、声色、抑揚等、話者の識別や感情表現等
にとって極めて重要な情報が含まれる。送話者の意図し
た内容が受話者に伝わらない最大の要因は、言葉或いは
会話内容の一部が再生音質の劣化によって判別し難くな
ったり、一時的に欠落したりすることに起因する。
【0006】本発明は、再生時の音質劣化の軽減を図る
代わりに、送信側で送話者が発した言葉あるいは会話内
容を文字列データに変換し、圧縮された音声情報に文字
列データを付与して送信し、受信側で再生音声に合わせ
て文字列データを字幕として表示することを特徴とす
る。文字列データは、音声情報に比較して低い伝送速度
で伝送できるため、文字列データを付加したことによる
伝送情報量の増加は微量で済み、周波数の利用効率低下
への影響は極めて少ない。本発明によれば、受話者側で
は、再生音声を聞きながら字幕によって送話者の通話内
容を確認できるため、再生音声の一部に聞き取り難いと
ころがあっても、送話者の話した内容を目視によって正
確に理解することが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図1は、本発明の音声通信装置
の基本的な構成を示すブロック図である。
【0008】本発明による音声通信装置は、送信系に、
マイク1から入力された音声情報を一定の割合で圧縮し
て符号化音声データを生成する音声符号化部2と、上記
マイク1からの入力音声を自動的に認識して文字列デー
タに変換する音声認識部3とを有し、音声符号化部2で
符号化された音声データと、音声認識部3で自動生成さ
れた文字列データとを変調部6で多重化して変調し、音
声情報と文字情報とを含む変調波を送信機7から送出す
る。一方、受信系には、符号化音声データを復号化して
元の音声信号を再生する音声復号化部15と、文字デー
タを字幕として表示する字幕表示部17とを有し、受信
機11からの入力変調波を復調部12で符号化音声デー
タと文字列データに復調し、符号化音声データは、音声
復号化部15で元の音声信号に復号化してスピーカ16
から出力し、文字列データは字幕表示部17に字幕とし
て表示する。
【0009】図2は、本発明による音声通信装置の別の
実施形態を示すブロック図であり、送信系において、音
声符号化部2から出力された符号化音声データと音声認
識部3から出力された文字列データを暗号化部5で暗号
化した後、変調部6に入力し、受信系において、復調部
12から出力される暗号化された符号化音声データと文
字列データを暗号復号化部13で復号化し、音声復号化
部15と字幕表示部17のにそれぞれ入力するようにし
たことを特徴としている。
【0010】図3は、本発明による音声通信装置の更に
他の実施形態を示すブロック図であり、送信系の音声符
号化部2と変調部6との間に、符号化音声データを誤り
訂正符号化するための誤り訂正符号化部4Aを備え、音
声認識部3と変調部6との間に、文字列データを誤り訂
正符号化するための誤り訂正符号化部4Bを備え、受信
系の復調部12と音声復号化部15との間に、誤り訂正
符号化された符号化音声データを誤り訂正復号化するた
めの誤り訂正復号化部14Aを備え、復調部12と字幕
表示部17との間に、誤り訂正符号化された文字列デー
タを誤り訂正復号化するための誤り訂正復号化部14B
を備えたことを特徴としている。尚、文字列データ用の
誤り訂正符号化部4Bには、音声データ用の誤り訂正符
号化部4Aよりも誤り訂正強度の高いものを適用するこ
とが望ましい。
【0011】以下、本発明の1実施例として、図4を参
照して、航空機と地上局との間の秘話通信に適用される
無線の暗号化音声通信装置について説明する。本実施例
では、無線機の送信周波数帯はUHF帯、無線送受信機
Tx、Rxの変調方式はAM方式、占有帯域幅は6kH
zとする。本実施例の暗号化音声装置は、送信系が、マ
イク1に接続された入力アンプ8と、上記入力アンプ8
に接続された音声符号化部2および音声認識部3と、圧
縮音声データ用の誤り訂正符号化部4Aと、文字列デー
タ用の誤り訂正符号化部4Bと、上記誤り訂正符号化部
4Aと4Bに接続された暗号化部5と、変調部6と無線
送信機Txとの間に挿入された送信フィルタ9および送
信アンプ10とから構成されている。
【0012】マイク1に入力された送話者の音声信号
は、入力アンプ8で適正な入力レベルにレベル調整され
た後、音声符号化部2と音声認識部3に入力される。音
声符号化部2は、例えば、CELP方式の音声符号化を
行うものであり、入力音声信号を情報圧縮して3350
bit/s相当の音声データに変換する。音声認識部3
は、入力音声を自動認識して、例えば、100bit/
s相当の文字列データとして出力する。1文字当たり8
bitとすると、1秒間に12.5文字分の情報を伝送
でき、送話者の通話内容を文字列として十分に伝送可能
である。
【0013】誤り訂正符号化部4Aは、音声符号化部2
から出力された圧縮音声データを誤り訂正符号化し、4
800bit/s相当のデータに変換して暗号化部5に
入力する。一方、誤り訂正符号化部4Bは、音声認識部
3から出力された文字列データを誤り訂正符号化し、3
00bit/s相当のデータに変換して暗号化部5に入
力する。誤り訂正符号化部4Aにおける符号化率を、例
えば、3350/4800とし、誤り訂正符号化部4B
での符号化率を100/300として、誤り訂正符号化
部4Bの誤り訂正強度の方を高くする。
【0014】暗号化部5は、誤り訂正符号化された圧縮
音声データと字幕データを暗号化して変調部6に出力す
る。変調部6は、暗号化された音声データと文字列デー
タを変調し、変調波として出力する。変調方式として
は、例えば、300〜3000Hz帯域内で、周波数の
異なる45種類の正弦波に対して8値APSK方式の変
調を施し、周波数の異なる4種類の正弦波に対してQP
SK方式の変調を施し、更に、1つの正弦波に対してB
PSK方式の変調を施すことによって、全部で50種類
の変調波を周波数分割多重化する。
【0015】8値APSK方式における振幅方向の変調
は、合計5種類のQPSKおよびBPSK変調波の振幅
を基準振幅とし、位相方向の変調は直前の位相を基準位
相とした差動位相変調、変調速度は37.5ボーとす
る。これにより、情報伝送速度が5400bit/sと
なり、その内、4800bit/sが音声データ用、3
00bit/sが文字列データ用、37.5bit/s
が同期用として使用され、262.5bit/sは拡張
用となる。尚、文字列データ用の300bit/sに
は、例えば、4種類のQPSK変調波を使用し、同期用
の37.5bit/sには1種類のBPSK変調波を使
用し、音声データ用の4800bit/sと拡張用の2
62.5bit/sには、45種類の8値APSKを使
用する。変調部6から出力された変調波は、300〜3
000Hzを通過帯域とする送信フィルタ9に入力して
帯域制限した後、送信アンプ10で無線送信機Txの適
正入力レベルにレベル調整する。
【0016】本実施例の暗号化音声通信装置の受信系
は、無線受信機Rxと復調部12との間に受信アンプ1
8と受信フィルタ19を有し、復調部12の出力を暗号
復号化部13で復号化し、圧縮音声データは誤り訂正復
号化部14A、文字列データは誤り訂正復号化部14B
を介して、それぞれ音声復号化部15と字幕表示部17
に入力する。音声復号化部15で復号化された音声信号
は、出力アンプ20を介してスピーカ16に出力され
る。
【0017】無線受信機Rxで受信された変調波は、受
信アンプ18で復調部12の適正レベルにレベル調整さ
れた後、受信フィルタ19に入力される。受信フィルタ
19は、例えば、300〜3000Hzを通過域とする
フィルタであり、帯域外の不要な信号成分が除去され
る。受信フィルタ19から出力された変調波は、復調部
12において全50種類の変調波のそれぞれについて復
調され、復調部12からは、4800bit/s相当の
音声データと、300bit/s相当の文字列データが
それぞれ暗号化された状態で出力される。暗号復号化部
13は、復調部12から出力された音声データと文字列
データを復号化し、暗号復号化された4800bit/
s相当の音声データを誤り訂正復号化部14Aに、暗号
復号化された300bit/s相当の文字列データを誤
り訂正復号化部14にそれぞれ出力する。
【0018】誤り訂正復号化部14Aは、誤り訂正符号
化状態の4800bit/s相当の音声データを復号化
し、3350bit/s相当の圧縮音声データを生成す
る。誤り訂正復号化部14Bは、誤り訂正符号化状態の
300bit/s相当の文字列データを復号化し、10
0bit/s相当の文字列データを生成する。誤り訂正
復号化部14Aから出力された圧縮音声データは、音声
復号化部15で復号化され、再生された音声信号のレベ
ルが出力アンプ20でスピーカの適正入力レベルにレベ
ル調整された後、スピーカ16に出力される。
【0019】字幕表示部17は、例えば、文字列表示が
可能な液晶表示装置で構成され、誤り訂正復号化部14
Bから出力された100bit/s相当の文字列データ
を字幕として表示する。尚、表示画面上での文字列デー
タの表示は、例えば、出力文字が画面の右から左に順次
に流れるように表示する順次表示方式や、先頭文字を画
面の左に固定し、その右側に後続する文字を順次にずら
して表示し、1行分の文字列が表示された時点で字幕文
字列を消去し、次の文字を先頭文字として同様の表示動
作を繰り返す行単位表示方式など、種々の表示形式を採
用できる。
【0020】上記実施例によれば、変調部6において、
固定振幅をもつ4種類のQPSK変調波と1つのBPS
K変調波を、45種類の8値APSK変調波の振幅方向
変調における基準振幅とすることによって、受信信号レ
ベルが変動し易い無線通信において極めて良好な復調精
度が得られる。また、300bit/sの文字列データ
用として4種類のQPSK変調波を使用することによ
り、8値APSK変調波を使用する4800bit/s
の音声データの誤り率と比較して、文字列データの誤り
率を低くすることができるため、受信音声の一部に支障
があった場合でも、送話者の通話内容を字幕表示によっ
て正しく相手に伝えることができる。上記実施例によれ
ば、無線機の入出力変調波の周波数帯域が300〜30
00Hzとなっているため、変復調部6、12をアナロ
グ音声通信用の汎用の無線機(送信機Txと受信機R
x)にそのまま接続して、秘匿化ディジタル音声通信を
実現できる。
【0021】
【発明の効果】発明によれば、送信側で入力音声を自動
認識して文字列データを生成し、音声データと文字列デ
ータとを同時に送信し、受信側で文字列データを字幕表
示することによって、従来の音声通信に比べて僅かに伝
送情報量を増加するだけで、通信途中で音声情報の品質
が劣化した場合でも、送話者が伝えたい内容を受話者に
正確に伝えることができる。従って、本発明は、回線品
質が劣化し易い無線を利用した音声通信において特に有
効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による音声通信装置の基本的な構成を示
すブロック図。
【図2】本発明による音声通信装置の他の実施形態を示
すブロック図。
【図3】本発明による音声通信装置の更に他の実施形態
を示すブロック図。
【図4】無線を利用した暗号化音声通信装置の1実施例
を示すブロック図。
【符号の説明】
1:マイク、2:音声符号化部、3:音声認識部、4
A:音声データ用の誤り訂正符号化部、4B:文字列デ
ータ用の誤り訂正符号化部、5:暗号化部、6:変調
部、7:送信機、Tx:無線送信機、8:入力アンプ、
9:送信フィルタ、10:送信アンプ、11:受信機、
Rx:無線受信機、12:復調部、13:暗号復号化
部、14A:音声データ用の誤り訂正復号化部A、14
B:文字列データ用の誤り訂正復号化部、15:音声復
号化部、16:スピーカ、17:字幕表示部、18:受
信アンプ、19:受信フィルタ、20:出力アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G10L 3/00 F (72)発明者 北川 恵司 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所ディフェンスシステム事 業部内 Fターム(参考) 5D015 KK02 5D045 AA00 5K101 KK03 NN08 NN15 NN18

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクからの入力音声を符号化音声データ
    に変換する音声符号化部と、上記入力音声を自動認識し
    て文字列データに変換する音声認識部と、上記符号化音
    声データと文字列データを並列的に送出する送信機とを
    備えた送信系と、 受信機と、上記受信機で受信した符号化音声データを復
    号化する音声復号化部と、復号化された音声信号を出力
    するためのスピーカと、上記受信機で受信した文字列デ
    ータを字幕として表示するための表示装置とを備えた受
    信系とからなることを特徴とする音声通信装置。
  2. 【請求項2】前記送信系が、前記符号化音声データと文
    字列データを誤り訂正符号化するための誤り訂正符号化
    手段を備え、前記受信系が、前記受信機で受信した誤り
    訂正符号化された符号化音声データと文字列データを復
    号化するための誤り訂正復号化手段を備えたことを特徴
    とする請求項1に記載の音声通信装置。
  3. 【請求項3】前記送信系が、前記符号化音声データと文
    字列データを暗号化するための暗号化手段を備え、前記
    受信系が、前記受信機で受信した暗号化された符号化音
    声データと文字列データを復号化するための暗号復号化
    手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の音声通
    信装置。
  4. 【請求項4】前記送信系が、前記誤り訂正符号化された
    符号化音声データと文字列データを暗号化するための暗
    号化手段を備え、前記受信系が、前記受信機で受信した
    暗号化された符号化音声データと文字列データを復号化
    するための暗号復号化手段を備え、上記暗号復号化手段
    の出力が前記誤り訂正復号化手段に入力されることを特
    徴とする請求項2に記載の音声通信装置。
  5. 【請求項5】前記誤り訂正符号化手段が、前記符号化音
    声データを誤り訂正符号化するための第1の誤り訂正符
    号化部と、前記文字列データを誤り訂正符号化するため
    の第2の誤り訂正符号化部とからなり、前記誤り訂正復
    号化手段が、前記誤り訂正符号化された符号化音声デー
    タを復号化するための第1の誤り訂正復号化部と、前記
    誤り訂正符号化された文字列データを復号化するため第
    2の誤り訂正復号化部とからなり、上記第2の誤り訂正
    符号化部が上記第1の誤り訂正符号化部よりも強度の誤
    り訂正符号化機能を備えたことを特徴とする請求項2ま
    たは請求項4に記載の音声通信装置。
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