JP2011232691A - 残響抑圧装置、及び残響抑圧方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】音声信号を取得する音声取得部111と、取得された音声信号から残響データを演算する残響データ演算部112と、演算された残響データに基づき残響特性を推定する残響特性推定部と、推定された残響特性に基づき残響抑圧を行うフィルタのフィルタ長を推定するフィルタ長推定部116と、推定されたフィルタ長に基づき残響抑圧を行う残響抑圧部とを備える。
【選択図】図2
Description
図1は、本実施形態における残響抑圧装置を組み込んだロボットが取得する音声信号の一例を説明する図である。ロボット1は、図1に示すように、基体部11と、基体部11にそれぞれ可動連結される頭部12(可動部)と、脚部13(可動部)と、腕部14(可動部)とを備えている。また、ロボット1は、背負う格好で基体部11に収納部15を装着している。なお、基体部11には、スピーカ20(音声出力部140)が収納され、頭部12にはマイク30が収納されている。なお、図1は、ロボット1を側面から見た図であり、マイク30およびスピーカ20はそれぞれ複数収納されている。
図1のように、ロボット1のスピーカ20から出力される音声信号を、ロボット1の発話Srとして説明する。
ロボット1が発話している時に、ヒト2が割り込んで発話することをバージ・イン(Barge−in)と呼ぶ。バージ・インが発生しているとき、ロボット1には、当該ロボット1の発話のために、割り込んできたヒト2の発話を聞き分けることが困難である。
そして、ヒト2およびロボット1が発話している場合、ロボット1のマイク30には、ヒト2の発話Suが空間を経由して伝達する残響音を含むヒト2の音声信号huと、ロボット1の発話Srが空間を経由して伝達する残響音を含むロボット1の音声信号hrとが入力される。
また、I2とIrは、それぞれに対応した大きさの単位行列である。そして、式(5)には、ヒト2の発話の直接発話信号といくつかの反射音信号とを含んでいる。
まず、図6のように、ロボット1は、当該ロボット1が現在いる環境で、制御部101は、残響強度を測定するための所定の音声信号を生成する指示を音声生成部102に出力する。音声生成部102には、所定の音声信号を生成する指示が入力され、入力された生成指示に基づき所定の音声信号を生成し、生成した所定の音声信号を音声出力部103に出力する。音声出力部103には、生成された所定の音声信号が入力され、入力された所定の音声信号を所定のレベルに増幅してスピーカ20に出力する。なお、残響強度を測定するための所定の音声信号は、例えば、1つの母音または1つの子音であってもよい。図6は、ロボットのみが発話してマイクから音声信号を取得している状態を説明する図である。
ステップS2では、ステップS1で算出されたWrを使って、フィルタ長を推定するための残響強度のグラフを生成する。
まず、フィルタ長推定部116は、記憶部115に記憶されている反響音キャンセル分離行列Wrを読み出す。フィルタ長推定部116は、読み出した反響音キャンセル分離行列Wrを、パラメータWrを式(12)のような行列に置き直す。
次に、平均化された周波数のパワー関数と平均化されたマイクのパワー関数Pと、関数Pの対数値Lは、次式(15)と式(16)のように残響時間のための基準として定義する。
ステップS3では、図7のプロットされた残響強度のグラフを用いて、フィルタ長Mを検定する。
まず、図7のように、フィルタ長推定部116は、フィルタ長の推定のため式(17)を用いて線形回帰解析を行う。
次に、フィルタ長推定部116は、残響除去のフィルタ長を、次式(18)において、mがL(m)=Ldの値を満足するように算出し、算出した残響除去のフィルタ長をICA部221に出力する。
ヒト2の発話が発声した場合、このステップS4を行い、式(4)を用いて式(5)を求めることで、マイク30から取得された音声信号からヒト2の残響成分除去した音声信号を算出する。
さらに、MCSB−ICA部114の分散正規化部212には、変換された信号sr(ω,t)が周波数ωごとに入力され、周波数ωをインデックスとして順次、次式(21)を用いてスケールの正規化を行う。
次に、ICA部221は、式(4)、式(6)〜式(9)のxに式(19)を代入し、srに式(21)を代入して、W1uとW2uを算出し、すでにステップS1で算出されたWrを用いて、MCSB−ICA部114が式(5)のデータを算出する。
図13のように、残響時間が短い部屋(場所1)且つバージ・インが発生していない場合、推定されたフィルタ長(N=14)301より不適切なフィルタ長(N=35)の方が認識率(正答率)は低くかつブロックサイズIbを変えると認識率の差が大きくなる。ルタ長(N=35)302の場合はブロックサイズIbにより認識率に差が生じている。一方、残響時間が長い部屋(場所2)且つバージ・インが発生していない場合、推定されたフィルタ長(N=35)で認識率は60%以上である。そして、図13と図14のように、残響時間が短い場合のフィルタ長はN=14で短く、残響時間が長い場合のフィルタ長はN=36で長い。このように、ロボット1が取得した環境の残響特性に基づき、適切なフィルタ長(フレーム長)を推定することで、音声認識率を改善できる。
図15のように、残響時間が短い部屋(場所1)且つバージ・インが発生している場合、推定されたフィルタ長(N=14)より不適切なフィルタ長(N=35)の方が認識率(正答率)は低くかつブロックサイズIbを変えると認識率の差が大きくなる。一方、残響時間が長い部屋(場所2)且つバージ・インが発生している場合、推定されたフィルタ長(N=35)で認識率は40%以上である。
次に、第2実施形態について、図17を用いて説明する。図17は、本実施形態における残響抑圧装置100aのブロック図の一例を示す図である。第1実施形態では、ロボット1は、環境が変った場合に、発話を行い、当該ロボット1がいる環境の残響特性を測定する例を説明した。残響特性の測定は、例えば、ロボット1が移動する部屋毎に例えばマークが設置され、設置されているマークをロボット1のカメラ40が撮像して公知の画像認識の手法を用いて、マークを検出して環境、例えば部屋を移動したことを検出した場合に行う。あるいは、ロボット1の記憶部114に予めマップを書き込んで記憶させておき、マップに基づき環境変化を検出した場合に行う。
そして、ロボット1aが、環境が変ったことを検出した場合、制御部101aは、残響特性を測定するとともに、各パラメータのセットを記憶部114aから読み出して切り替えるようにしても良い。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD−ROM等の可搬媒体、USB(Universal Serial Bus) I/F(インタフェース)を介して接続されるUSBメモリー、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
20・・・スピーカ
30、31、32・・・マイク
100・・・残響抑圧装置
101・・・制御部
102・・・音声生成部
111・・・音声取得部
112・・・残響データ演算部
113・・・STFT部
114・・・MCSB−ICA部
115・・・記憶部
116・・・フィルタ長推定部
117・・・分離データ出力部
302・・・環境変化検出部
Claims (7)
- 音声信号を取得する音声取得部と、
前記取得された音声信号から残響データを演算する残響データ演算部と、
前記演算された残響データに基づき残響特性を推定する残響特性推定部と、
前記推定された残響特性に基づき残響抑圧を行うフィルタのフィルタ長を推定するフィルタ長推定部と、
前記推定されたフィルタ長に基づき残響抑圧を行う残響抑圧部と、
を備えることを特徴とする残響抑圧装置。 - 前記残響特性推定部は、
前記演算された残響データに基づき残響時間を推定し、
前記フィルタ長推定部は、
前記推定された残響時間に基づき前記フィルタ長を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の残響抑圧装置。 - 前記フィルタ長推定部は、
直接音と間接音との比率に基づき前記フィルタ長を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の残響抑圧装置。 - 当該残響抑圧装置が設置されている位置が変化したことを検出する環境検出部、
を更に備え、
残響データ演算部は、
前記環境が変化したことを検出した場合に残響データを演算する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の残響抑圧装置。 - 前記環境検出部は、
前記環境が変化したことを検出した場合に、前記残響抑圧部が残響抑圧に用いるパラメータ、あるいは、前記フィルタ長推定部がフィルタ長推定に用いるパラメータの少なくとも一方のパラメータを前記検出した環境に基づき切り替える
ことを特徴とする請求項4に記載の残響抑圧装置。 - テスト音声信号を出力する音声出力部、
を更に備え、
前記音声取得部は、前記出力されたテスト音声信号を取得し、残響データ演算部は、前記取得されたテスト音声信号から残響データを演算する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の残響抑圧装置。 - 残響抑圧装置の残響抑圧方法において、
音声取得部は、音声信号を取得する音声取得工程と、
残響データ演算部が、前記取得された音声信号から残響データを演算する残響データ演算工程と、
残響特性推定部が、前記演算された残響データに基づき残響特性を推定する残響特性推定工程と、
フィルタ長推定部が、前記推定された残響特性に基づき残響抑圧を行うフィルタのフィルタ長を推定するフィルタ長推定工程と、
残響抑圧部が、前記推定されたフィルタ長に基づき残響抑圧を行う残響抑圧工程と、
を備えることを特徴とする残響抑圧方法。
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