JP2654942B2 - 音声通信装置及びその動作方法 - Google Patents

音声通信装置及びその動作方法

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JP2654942B2 JP60504028A JP50402885A JP2654942B2 JP 2654942 B2 JP2654942 B2 JP 2654942B2 JP 60504028 A JP60504028 A JP 60504028A JP 50402885 A JP50402885 A JP 50402885A JP 2654942 B2 JP2654942 B2 JP 2654942B2
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    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般的には音声認識制御システムに関する
ものであり、更に詳しく云うと自動車用無線電話機応用
例において出会うような雑音の多い環境下に用いるのに
特に適したハンドフリー電話機制御及びダイヤル呼出シ
ステムとしての音声通信装置及びその動作方法に関す
る。
［従来の技術］ 無線電話システムと陸線電話システムの両方におい
て、ユーザはユーザの耳の近くに置かれている一方の端
のスピーカとユーザの口の近くに保持されているもう一
方の端のマイクロホンを含む手持送受話機（hand−se
t）によつて一般に通信する。動作すると、ユーザの一
方の手は電話機の手持送受話機をその正しい方向に保持
することによつて占められ、ユーザの唯一の自由な手で
車の運転のような仕事をすることができるようにする。
ユーザにより高度な自由を与えるために、陸線電話シス
テムにはスピーカホンが一般に用いられてきた。最近乗
り物用スピーカホン（VSP）が自動車に用いるように開
発された。例えば、そのいずれもが本発明と同じ譲受人
に譲渡されているEastmondによる米国特許第4,378,603
号明細書およびVilmurによる米国特許第4,400,584号明
細書にはハンドフリー動作の乗り物用スピーカホンにつ
いて記載されている。
人間の声に応答するハンドフリー制御システムは多数
の米国特許に開示されている。Vander Molenによる米
国特許第4,520,576号明細書は衣類乾燥機のような家庭
用電気器具用の会話の音声指令制御システムを開示して
いる。この制御システムは音声指令を認識し、ユーザと
相互作用して合成された言語音を出し、動作パラメータ
をセツトするのに必要な情報を得る。音声認識及び音声
合成またはBrenigによる米国特許第4,426,733号明細書
における無線トランシーバ制御機能（オン／オフ，送信
／受信，音量及びスケルチ制御など）にも応用されてい
る。更に、Pirzらによる米国特許第4,348,550号明細書
はユーザが話した言語によつて制御される電話システム
用のレパートリーダイヤル呼出回路を開示している。
しかし、移動無線電話機のような乗り物用音声通信シ
ステムへのハンドフリー制御の応用はいくつかの重大な
障害を導入する。音声認識が乗り物の環境下において利
用される場合には、乗り物に固有な高度な周囲雑音が信
頼性の高い音声制御にとつて重要な問題を提示する。更
に、乗り物用のスピーカホンは、一般に、頭の上の自動
車の日よけに取付けられているマイクロホンのような、
ユーザの口から離れたところにあるマイクロホンを有す
る。この結果、必要とされる高いマイクロホン感度は、
陸線パーテイへ伝送されるとともに音声認識装置に印加
される環境によるバツクグラウンド（背景）ノイズの量
を大幅に増加させる。
この雑音の多い環境下にある音声通信の問題点を除去
するための数多くのアプローチが試みられてきたが限ら
れた成功しか得られなかつた。例えば、音声は航空機内
ではユーザの第１マイクロホンから離れたところに置か
れた別のマイクロホンの使用を介して強められるので、
それはバツクグラウンドノイズのみを拾うということが
よく知られている。そして、所望する信号からバツクグ
ラウンドノイズの推定値を減算することによつてバツク
グラウンドノイズの一般的特性を除去することができ
る。しかし、この技術は信号対雑音比（SNR）の限られ
た改善しかもたらさないことが証明されている。しか
も、音声源からの第２マイクロホンの必要とされる分離
を行う一方で同時に第１マイクロホンと同じバツクグラ
ウンドノイズ環境を拾おうと試みる事は非常に難しい。
低周波バツクグラウンドノイズを減らすために、多分
マイクロホン前置増幅器に簡単な高域フイルタがしばし
ば用いられる。これは一般的には音声品質の改善と考え
られるかもしれないが、音声認識プロセスは殆ど改善し
ない。もう１つのアプローチ、即ちスペクトル減算雑音
抑圧のアプローチは一般的には雑音プリプロセツサとし
て用いて、ボコーダ（vocoder）のような帯域幅圧縮シ
ステムによる追加処理に備えて雑音低下音声を強める。
上述した先行技術は公称のバツクグラウンドノイズ条
件下においては十分に性能を発揮するかもしれないが、
乗り物用スピーカホンのような特殊化された応用例にお
いては、これらのアプローチの性能は著しく制限される
ようになる。よる遠くに置かれたマイクロホンは道路お
よび風による雑音状態により遥かに劣つた信号対雑音レ
ベルを陸線パーテイに伝える。急速に変化する高雑音自
動車環境下においては、乗り物のバツクグラウンドノイ
ズは自動車の音声認識制御システムを誤動作させるかも
しれない。更に、そのような環境下においてはスピーカ
ホンオーデイオ切換回路の性能は著しく阻害されるかも
しれない。
従つて、高周囲雑音環境下において十分なバツクグラ
ウンドノイズ減衰を与える移動無線トランシーバ用の改
良されたハンドフリー制御システムに対する必要性が存
在する。
［発明が解決しようとする課題］ 従つて、本発明の一般的目的は、雑音の多い環境下に
おいて音声通信端末装置を制御するための音声通信装置
及びその動作方法を提供することである。
本発明の更に特殊な目的は、移動無線電話機用の改良
された、ユーザと相互作用するハンドフリー制御・ダイ
ヤル呼出システムとしての音声通信装置及びその動作方
法を提供することである。
本発明の更にもう１つの目的は、無線電話機の音声認
識制御システムの性能、送信されたオーデイオの音声品
質、及び乗り物用スピーカホンのオーデイオ切換動作を
改良した、音声通信装置及びその動作方法を提供するこ
とである。
［課題を解決するための手段］ 本発明によると、ユーザの両手が自由になつていて他
の仕事を行うことができるような音声通信端末装置用の
改良された、ユーザと相互作用する制御システムとして
の音声通信装置及びその動作方法が提供されている。本
発明の音声通信装置及びその動作方法は、入力音声信号
からのバツクグラウンドノイズを動的に抑圧する手段
と、雑音抑圧手段に応答してユーザが話した指令語を認
識する手段と、音声認識手段に応答して音声通信端末装
置の動作パラメータを制御しその端末装置の動作状態を
表す状態情報を発生させる手段と、そのような状態情報
に応答して音声通信端末装置の動作状態についてユーザ
に表示を与える手段とを含む。
好ましい実施例においては、ユーザと相互作用するハ
ンドフリー制御システムは、乗り物用スピーカホンを用
いる移動無線電話機とともに用いられる。ユーザが話し
た入力音声は先ず制御システムに音響的に結合され、次
にスペクトル減算雑音抑圧器によつて雑音処理される。
雑音処理された音声情報は次に音声認識装置に印加さ
れ、この音声認識装置はユーザが話した所定の指令語に
対応する動作パラメータ制御信号を与える。無線機イン
タフエーシング制御ユニツトはこれらの制御信号を用い
て、ユーザが話した、又は対応する指令語に応答して記
憶された電話番号帳から呼出された電話番号をダイヤル
し、この電話帳からの電話番号を記憶し、呼出し、無線
機の機能的動作を制御する。この制御ユニツトはまた状
態情報を音声合成装置に与え、この音声合成装置は無線
電話機の現在の動作状態についてユーザに可聴フイード
バツクを与える。更に、雑音抑圧音声は乗り物用スピー
カホンによつて用いられてその切換性能を改善し、無線
送信機によつて用いられて送信された音声の品質を改善
する。
従つて、本発明の構成は以下に示す通りである。即
ち、送信オーデイオ（417）を伝送する送信路と、受信
オーデイオ（455）を伝送する受信路と、音声通信端末
装置の動作パラメータを制御しユーザと相互作用する制
御システムとを有する音声通信装置であつて、 前記制御システムは、 入力音声信号（405）からバツクグラウンドノイズを
動的に抑圧して雑音抑圧データ（418）を発生し、かつ
前記雑音抑圧データ（418）に応答して雑音抑圧マイク
ロホンオーデイオ（415）を発生する雑音プロセツサブ
ロツク（410）と、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオ（415）を前記
音声通信端末装置の前記送信路に結合させるスピーカホ
ン（460）と、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオ（415）には応
答せず前記雑音抑圧データ（418）に応答してユーザの
言葉による指令語を認識して前記音声通信端末装置の制
御データを発生させる音声認識ブロツク（420）と、 前記音声通信端末装置の制御データに応答して前記音
声通信端末装置の動作パラメータを制御し、前記音声通
信端末装置の動作状態を表す音声通信端末装置の状態デ
ータを発生させるコントローラブロツク（430）と、 前記音声通信端末装置の状態データに応答し、前記音
声通信端末装置の動作状態に関してユーザに表示を与え
る音声合成装置ブロツク（440）とを有することを特徴
とする音声通信装置としての構成を有する。
或いはまた、前記雑音プロセツサブロツク（410）は
前記スピーカホン（460）および前記音声認識ブロツク
（420）に結合され、前記雑音抑圧マイクロホンオーデ
イオ（415）に応答してオーデイオ切換を与えることを
特徴とする音声通信装置としての構成を有する。
或いはまた、前記コントローラブロツク（430）は、 複数の電話番号を記憶する電話帳メモリ（432）と、 所定の言葉による指令語の認識に応答して前記電話帳
メモリ（432）から得られた電話番号をダイヤル呼出す
る制御ユニツト（434）とを具えることを特徴とする音
声通信装置としての構成を有する。
或いはまた、前記音声合成装置ブロツク（440）は前
記音声通信端末装置の状態データに基づいて言葉による
返答語を合成するチヤネルバンク音声合成装置（444）
であることを特徴とする音声通信装置としての構成を有
する。
或いはまた、前記雑音プロセツサブロツク（410）は
スペクトル利得変更により雑音を抑圧することを特徴と
する音声通信装置としての構成を有する。
或いはまた、送信機（260）と、受信機（280）と、ユ
ーザの言葉による指令語に基づいて複数のユーザにより
制御された音声通信端末装置の動作パラメータを制御
し、前記音声通信端末装置の動作状態についてユーザに
可聴フイードバツクを与えるハンドフリーユーザ制御手
段とを有する音声通信端末装置（350）用の音声通信装
置であつて、 前記制御手段は、 ユーザの言葉による入力音声を前記制御手段へハンド
フリー音響結合し、入力音声信号を与えるマイクロホン
（205）と、 スペクトル利得変更により前記入力音声信号からバツ
クグラウンドノイズを動的に抑圧し、雑音抑圧マイクロ
ホンオーデイオおよび雑音抑圧データを発生する雑音プ
ロセツサ（210）と、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオに応答して送信
する送信機（260）と、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオには応答せず、
前記雑音抑圧データに応答し、前記複数の音声通信端末
装置の動作パラメータに対応するユオザの言葉による複
数の所定の指令語を認識して音声指令データを与える音
声認識装置（220）と、 前記音声指令データに応答し、前記音声通信端末装置
の動作パラメータを制御し、前記音声通信端末装置の現
在の動作状態を示す無線状態データを発生させる端末装
置コントローラ（230）と、 前記無線状態データから音声返答信号を合成する音声
合成装置（240）と、 前記制御手段から前記ユーザへ前記音声返答信号のハ
ンドフリー音響結合を与え、前記音声通信端末装置の現
在の動作状態についてユーザへ可聴フイードバツクを与
えるマルチプレクサ（290）およびスピーカ（295）とを
有することを特徴とする音声通信装置としての構成を有
する。
或いはまた、前記マイクロホン（205）および前記マ
ルチプレクサ（290）および前記スピーカ（295）はスピ
ーカホン（360）を具えることを特徴とする音声通信装
置としての構成を有する。
或いはまた、送信機と、受信機と、音声認識制御シス
テムとを有する無線通信端末装置用の音声通信装置の動
作方法であつて、 入力音声信号からバツクグラウンドノイズを動的に抑
圧して雑音抑圧マイクロホンオーデイオおよび雑音抑圧
データを発生させるステツプと、 前記無線通信端末装置の前記送信機に対して前記雑音
抑圧マイクロホンオーデイオを結合させるステツプと、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオには応答せず前
記雑音抑圧データに応答してユーザの言葉による指令語
を認識し音声指令データを発生させるステツプと、 前記音声指令データに応答して前記無線通信端末装置
の動作機能を制御し、前記無線通信端末装置の動作状態
を表す音声返答データを発生させるステツプと、 前記音声返答データから音声返答信号を合成し、前記
無線通信端末装置の動作状態に関してユーザに可聴表示
を与えるステツプとを含むことを特徴とする音声通信装
置の動作方法としての構成を有する。
或いはまた、前記雑音抑圧データに応答して雑音抑圧
マイクロホンオーデイオを発生させるステツプを含むこ
とを特徴とする音声通信装置の動作方法としての構成を
有する。
或いはまた、記憶された電話番号帳に複数の電話番号
を記憶するステツプと、 所定の音声指令の認識に応答して前記電話帳から得ら
れた電話番号をダイヤル呼出するステツプとを含むこと
を特徴とする音声通信装置の動作方法としての構成を有
する。
［図面の簡単な説明］ 新規と考えられる本発明の特徴が添付の請求の範囲に
詳細に述べられている。然し、本発明自体並びにその追
加の目的及び利点は、添付の図面とともに下記の説明を
参照することによつて最も良く理解される。
第１図は、本発明による音声通信端末装置制御システ
ムとしての音声通信装置の一般的なブロツク図である。
第２図は、音声通信端末装置に応用された本発明の制
御システムとしての音声通信装置のブロツク図である。
第３図は、ハンドフリースピーカホンを用いた本発明
による音声通信端末装置制御システムとしての音声通信
装置のブロツク図である。
第４図は、乗り物用スピーカホンとともに移動無線電
話機ハンドフリー制御システムを組入れた本発明の一実
施例としての音声通信装置の詳細なブロツク図である。
［実施例］ さて添付の図面を参照すると、第１図は本発明のユー
ザと相互作用する制御システムとしての音声通信装置10
0の一般的なブロツク図を示す。音声通信デバイス150
は、例えば２方向無線システム、電話システム、構内通
信システムなどのような任意の無線または陸線音声通信
システムを含んでもよい。ユーザが話した入力音声はマ
イクロホン105に印加され、このマイクロホン105は制御
システムのために入力音声電気信号を与える音響結合器
として動作する。雑音プロセツサ110は入力音声信号に
対して動的雑音抑圧を行い、音声認識装置120に雑音抑
圧情報を与える。ここに用いられている動的雑音抑圧と
は所望する信号からの準定常バツクグラウンドノイズ
（即ち、比較的一定の長期パワースペクトルを示す雑
音）を適合的にろ波するプロセスを言う。動的雑音抑圧
の一例は、技術上周知のスペクトル減算またはスペクト
ル利得変更技術である。雑音抑圧情報は雑音抑圧音声自
体または音声認識器に用いられるスペクトル減算雑音抑
制パラメータまたはその両方からなつていてもよい。雑
音プロセツサ110並びにスペクトル減算／スペクトル利
得変更技術のこれ以上の説明は第４図の雑音プロセツサ
410の説明のなかに見出すことができる。
音声認識装置120は雑音抑圧音声に対して直接に音声
認識を行うかまたは音声認識プロセスに音声認識パラメ
ータを利用することによつてこの雑音抑圧情報を利用す
る。従つて、音声信号の雑音内容を知ることによつて遥
かにより正確な音声認識性能が達成される。適当な音声
認識装置及び好ましい実施例が音声抑圧データを音声認
識器に組入れる方法についての更に詳しい説明は添付の
第４図の説明のなかに見出すことができる。
端末装置コントローラ130は制御システムと音声通信
端末装置150との間のインタフエースをとる。端末装置
コントローラ130は音声認識装置120によつて与えられた
端末装置制御データを、特定の音声通信端末装置150に
よつて認識できる制御信号に翻訳する。これらの制御信
号は音声通信端末装置150に指令してユーザによつて命
じられた特定の動作機能を行わせる。技術上周知であ
り、本発明とともに用いるのに適した端末装置コントロ
ーラ130の一例はマイクロプロセツサである。
端末装置コントローラ130は音声通信端末装置150の動
作状態を表す端末装置状態データもまた与える。このデ
ータは音声合成装置140に印加され、スピーカ145を介し
て出力されるとユーザが認識できる音声に翻訳される。
当業者には周知なように、音声通信端末装置150の動作
状態についてユーザに表示を与えるその他の手段を用い
てもよい。そのような表示は可視表示（LED,LCD,CRTな
ど）または音声トランスジユーサ（トーン発生器または
その他の可聴信号）を含んでもよい。従つて、第１図
は、どのようにして本発明がユーザと相互作用する制御
システムとしての音声通信装置を提供して、雑音抑圧、
音声認識及び音声合成を利用して音声通信端末装置の動
作パラメータを制御するかの方法をも示している。
第２図は例えば電話端末装置、通信コンソール、２方
向無線機などのような音声通信端末装置へ応用されたユ
ーザと相互作用する制御システムとしての音声通信装置
のブロツク図をしめす。雑音プロセツサ210、音声認識
装置220、端末装置コントローラ230及び音声合成装置24
0はその構造及び動作が第１図の対応するブロツクと同
じである。然し、制御システムとしての音声通信装置20
0は更に音声通信端末装置250の内部構造を示す。この実
施例では、マイクロホン205及びスピーカ295は音声通信
端末装置250自体に組込まれている。このマイクロホン
／スピーカ配置の代表的な例は電話の手持送受話機であ
ろう。音声通信端末装置250はまた送信路265に結合され
た送信機260のブロツク、受信路285に結合された受信機
280のブロツク及び送信機ブロツクと受信機ブロツクと
の両方を制御する端末（装置）論理回路270のブロツク
を有する。端末（装置）論理回路270のブロツクは一般
に音声通信端末装置250の動作状態情報へのアクセスを
有し、端末装置インタフエースパス235を介してこの情
報と端末装置コントローラ230との間のインタフエース
をとる。
記憶された電話番号帳からの音声制御ダイヤル呼出を
用いる“利口な（smart）”電話端末装置の例はここで
本発明の制御システムの動作を説明するのに用いられて
いる。まず最初に、ユーザは指令語（ワード）“呼出
（recall）”というような言葉による指令をマイクロホ
ン205に話す。この言葉はまず最初に雑音プロセツサ210
によつて雑音処理が行われ、それから音声認識装置220
によつて有効なユーザ指令として認識される。この例に
おいては、次に端末装置コントローラ230が音声合成装
置240に指示して、マルチプレクサ290を通つてスピーカ
295に至る音声合成出力線245を介して言葉による返答
“お名前は?"を発生させる（マルチプレクサ290の詳細
については第４図のマルチプレクサ470の説明参照）。
次にユーザは彼が呼出したいと思う電話番号に対応する
電話帳インデツスク中の名前、例えば“事務所”といつ
たような言葉を話すことによつて応答する。この語（ワ
ード）が端末装置コントローラ230の電話番号帳に記憶
された所定の名前インデツクスに対応すると、この語
（ワード）は有効な指令語（ワード）として認識され
る。もし有効であれば、コントローラ230は音声合成装
置240に指示して“事務所”と返答させ、それにより認
識された指令語（ワード）を確認する。
次にユーザは指令語（ワード）“送れ”と言うが、こ
の語（ワード）は制御システムとしての音声通信装置20
0によつて確認されると端末装置コントローラ230に指示
して名前“事務所”に対応する電話番号を得させ、電話
番号ダイヤル呼出情報を端末装置インタフエースパス23
5を介して端末（装置）論理回路270のブロツクへ送らせ
る。端末（装置）論理回路270のブロツクはこのダイヤ
ル呼出情報を送信機260を介して送信路265に沿つて出力
する。電話接続が行われると、端末装置受信機280はマ
ルチプレクサ290を介して受信路285からスピーカ295へ
オーデイオを与える。適当な電話接続を行うことができ
ないと、端末装置コントローラ230は端末（装置）論理
回路270のブロツクの状態を読出し、返答語（ワード）
“話し中”といつたような状態情報を発生させ、音声合
成装置240を介してユーザへ出力させる。この方法によ
り、ユーザと相互作用する音声制御電話帳ダイヤル呼出
が行われる。
雑音処理動作指令に加えて、ユーザの音声はまたそれ
が送信オーデイオ線215を介して送信路265に結合される
前に雑音処理される。従つて、雑音プロセツサ210は音
声認識装置220のための雑音抑圧情報を与えるととも
に、送信機オーデイオのための雑音を抑圧した音声信号
を与える。従つて、制御システムの音声認識プロセスの
性能並びに送信されたオーデイオ信号の品質が著しく改
善される。
音声認識及び音声合成により乗り物の運転者は両目を
道路から離さないようにしていることができるが、従来
の手持送受話機または手持マイクロホンでは運転者は両
手をかじ取りハンドルから離したり、または適当な手動
（または自動）変速機切換をおこなつたりすることがで
きない。この理由により、第３図の制御システムとして
の音声通信装置300はスピーカホン360を組入れていて音
声通信端末装置350のハンドフリー制御を行う。このス
ピーカホン360は送信／受信オーデイオ切換機能並びに
受信／返答オーデイオ多重化機能を行う。
さて第３図を参照すると、制御システムとしての音声
通信装置300は第２図の対応するブロツクと同じ雑音プ
ロセツサブロツク310、音声認識装置320のブロツク、端
末装置コントローラ330のブロツク、音声合成装置340の
ブロツク及び音声通信端末装置350を用いている。しか
し、マイクロホン305及びスピーカ375は音声通信端末装
置350の不可欠の部分ではない。その代わりに、スピー
カホン360はマイクロホン305からの入力音声信号を入力
信号線を介して雑音プロセツサ310へ向ける。この入力
信号線は単向通信スピーカホンの場合には切換えてもよ
く、或いは２重スピーカホンの場合には直接に接続して
もよい。スピーカホン360はまた音声返答線345及び受信
オーデイオ線355のスピーカ375への多重化を制御する。
スピーカホン360の切換／多重化構成についての更に詳
しい説明は第４図に関連して後述する。
従つて第３図はユーザの両手を自由にするためにスピ
ーカホン360を用いた音声通信端末装置350への本発明の
制御システムとしての音声通信装置の応用を示す。好ま
しい実施例においては、音声認識並びに送信されたオー
デイオ通路のために入力音声を処理するのにスペクトル
減算雑音抑圧が用いられている。これ以上の制御システ
ムとしての音声通信装置300の改良はスピーカホン360の
オーデイオ切換のための雑音抑圧音声を用いることによ
つて実現されるかもしれない。高雑音環境下において
は、この技術は単向通信乗り物用スピーカホンの性能を
著しく高める。従つて、雑音処理ブロツクは次に３つの
機能、即ち音声認識性能の改善、送信された音声品質の
改善及びスピーカホン360のオーデイオ切換の改善を行
う。
第４図は乗り物用スピーカホンとともに移動無線電話
機ハンドフリー制御システムを組入れた本発明の一実施
例としての音声通信装置の詳細なブロツク図である。一
般的に、この制御システムとしての音声通信装置400の
配置は、マイクロホンからの入力音声信号がスピーカホ
ンに印加される前にまず雑音処理されるという例外点を
除けば上記第３図の制御システムとしての音声通信装置
300の配置と同じである。一般的にはユーザの口から或
いは距離をおいて離れて（即ち自動車の日よけの上に）
取付けられているマイクロホン402はユーザの音声を音
響的に制御システムとしての音声通信装置400に結合す
る。この音声信号は一般に前置増幅器404によつて増幅
されて入力音声信号405を与える。
雑音プロセツサブロツク410はまずアナログ入力音声
信号をＡ−Ｄ変換器412においてデジタル形式に変換す
る。このデジタルデータは次にスペクトル減算雑音抑圧
装置414に印加され、このスペクトル減算雑音抑圧装置4
14は実際の動的雑音抑圧機能を行う。任意の動的雑音抑
圧の実施をスペクトル減算雑音抑圧装置414のブロツク
に用いてもよいが、本実施例は特殊な形のスペクトル減
算雑音抑圧、即ちチヤネルフイルタバンク（channel fi
lter−bank）技術を用いている。この方法では、オーデ
イオ入力信号スペクトルは一列の帯域フイルタによつて
個々のスペクトルバンドに分けられ、特定のスペクトル
バンドがそれらの雑音エネルギー成分によつて減衰され
る。
この減衰値は検出された信号の信号対雑音比（SNR）
に依存する。このSNRはそのチヤネルに対するバツクグ
ラウンドノイズ推定値及びチヤネルエネルギー推定値か
ら計算される。音声が個々の単一のチヤネルに存在する
と、そのチヤネルの信号対雑音比は高くなる。従つて、
雑音抑圧装置はその特定のチヤネルに対する利得を増大
させる。利得増大量は推定されたSNRの関数であり、SNR
が大であればあるほどその個々の単一のチヤネルの利得
は基礎利得（base gain）（全雑音）から増大する。雑
音だけがその個々の単一のチヤネルに存在すると、SNR
は低くなり、そのチヤネルに対する利得は基礎利得にま
で減少する。音声エネルギーは同時にはすべてのチヤネ
ルに現われないので、低音声エネルギーレベル（大部分
はバツクグラウンドノイズ）を含むチヤネルは音声エネ
ルギースペクトルから抑圧（減算）される。この種類の
スペクトル減算雑音抑圧前置フイルタは、R.J.McAulay
＆ M.L.Malpassによる論文“ソフトデシジヨン雑音抑圧
フイルタを用いた音声強化"IEEE Trans.Acoust.,Speec
h,Signal Processing,Vol.ASSP−28,No.2,（April198
0）,pp.137−145に記載されている。
スペクトル減算雑音抑圧装置414は音声認識ブロツク4
20が用いる雑音抑圧データ418を与える。この雑音抑圧
データ418は実際の雑音抑圧音声からなつていてもよ
く、或いはその代わりに音声認識アルゴリズムに組込ま
れるスペクトル減算雑音抑圧パラメータを表してもよ
い。前者の場合には、音声認識装置424は雑音抑圧が行
われた音声そのものについて音声認識を行う。後者の場
合には、音声認識装置424は音声認識プロセスにおいて
バツクグラウンドノイズ補償するために雑音抑圧データ
418を利用するにすぎない。本実施例においては、この
雑音抑圧データ418はチヤネルフイルタバンクデータ
（信号情報）、入力音声信号のチヤネルごとのバツクグ
ラウンドノイズ推定値（雑音情報）、及び現在のバツク
グラウンドノイズエネルギーレベルを有する雑音処理信
号エネルギー（語（ワード）の境界情報）を含む。この
信号、雑音及び語（ワード）の境界情報は音声認識の期
間中に利用され、語整合（word−matching）プロセスを
調整して高バツクグラウンドノイズレベルを補償する。
J.Peckham,J.Green,J.Canning ＆ P.Stevensによる“リ
アルタイムハードウエア連続音声認識システム",IEEE I
nternational Conference on Acoustics,Speech,and Si
gnal Processing,May3−5,1982,Vol.2,pp.863−866と題
する論文及びここに参考のために述べてあるような音声
認識のためのその他のバツクグラウンドノイズ補償アル
ゴリズムを用いてもよい、いずれの場合でも、雑音処理
により音声認識性能は著しく改善される。
本実施例においては、８ビツトマイクロコンピユータ
が音声認識装置424の機能を行い、EEPROMがテンプレー
トメモリ422として機能する。更に、第４図の他のいく
つかの制御システムブロツクがCODEC/フイルタ及びDSP
（デジタル信号プロセツサ）の助けをかりて同じマイク
ロコンピユータによつて部分的に実施されている。上記
に参照した論文は更に別のマイクロプロセツサアーキテ
クチユアを記載している。従つて、本発明は何らかの特
定のハードウエアまたは何らかの特定の型の音声認識に
限定されるものではない。更に詳しくいうと、本発明は
スピーカに依存する、またはスピーカに依存しない音声
認識、分離されたまたは連続的な語（ワード）認識、及
びソフトウエアをベースにした、またはハードウエアを
ベースにした実施例の使用を意図している。
テンプレートメモリ422は音声認識装置424における到
来する音声に整合する語（ワード）テンプレートを記憶
する。訓練（training）の期間中、音声認識装置424は
制御ユニツトによつて語（ワード）テンプレートをメモ
リバス426を介してテンプレートメモリ422へ送るように
命じられる。認識期間中に、音声認識装置424はメモリ4
22からの以前に記憶されたテンプレートと、雑音処理音
声情報とを比較する。本実施例の認識アルゴリズムはほ
ぼ連続した音声認識、動的時間ワーピング（warpin
g）、エネルギー正常化、及びテンプレート整合を決定
するチエビシエフ距離（Chebyshev distance）を取入れ
ている。J.S.Bridle,M.D.Brown ＆ R.M.Chamberlainの
論文、“接続語（ワード）認識用アルゴリズム"IEEE In
ternational Conference on Acoustics,Speech,and Sig
nal Processing,May3−5,1982,Vol.2,PP.899−902に述
べられているような先行技術の音声認識アルゴリズムを
用いてもよい。全体的にみて、音声認識ブロツク420は
雑音プロセツサブロツク410からのバツクグラウンドノ
イズ情報を用いて高バツクグラウンドノイズ環境下にお
ける音声認識装置424の性能を高める。
制御ユニツト434及び電話帳メモリ432からなるコント
ローラブロツク430は、それぞれインタフエースバス42
8,438及び458を介して音声認識ブロツク420及び音声合
成ブロツク440と無線電話機450との間のインタフエース
をとる役目をする。制御ユニツト434は一般的には無線
論理回路452からのデータとその他のブロツクとの間の
インタフエースをとることができる制御用マイクロプロ
セツサである。制御ユニツト434はまた制御ヘツドをア
ンロツクし、電話呼出を行い、電話呼出を終了させると
いつたような無線電話機450の動作制御を行う。無線機
に対する特定のハードウエアインタフエース構造に応じ
て、制御ユニツト434はDTMFダイヤル呼出、インタフエ
ースバス多重化及び制御機能意思決定のような特定の制
御機能を行うために他のサブブロツクを組込んでいても
よい。電話帳メモリ432、EEPROM、は複数の電話番号及
び名前を記憶し、それにより電話帳ダイヤル呼出を可能
にする。メモリバス436は電話番号及び名前を入れるプ
ロセスの期間中に情報を電話帳メモリ432へ送り、有効
な電話帳ダイヤル呼出指令に応答してこの記憶された電
話帳情報を制御ユニツト434へ送る。用いられる特定の
無線電話機450によつては、電話帳メモリ432を無線電話
機450自体に組込む方がより経済的かもしれない。しか
し、一般的には、コントローラブロツク430は電話番号
帳記憶機能、電話番号ダイヤル呼出機能及び無線機動作
制御機能を行う。
コントローラブロツク430はまた無線電話機の動作状
態を表す状態情報を与える。この状態情報は電話帳メモ
リ432内に記憶された名前及び電話番号に関する情報
（“事務所",“555−1234"など）、電話帳状態情報
（“電話帳満杯",“名前は?"など）、音声認識状態情報
（“準備完了",“ユーザ番号は?"など）または無線電話
機状態情報（“呼出中止",“システム使用中”など）を
含んでいてもよい。従つて、コントローラブロツク430
は無線機のユーザと相互作用する音声認識／音声返答制
御システムの心臓部である。
音声合成ブロツク440は音声返答機能を行う。音声返
答データはインタフエースバス438を介してチヤネルバ
ンク音声合成装置444に与えられる。この情報を用い
て、音声合成装置444は返答メモリ442から返答語（ワー
ド）を呼出し、これらの返答語（ワード）を合成し、そ
れらをＤ−Ａ変換器446へ出力する。音声返答は次にユ
ーザへ送られる。本実施例においては、チヤネルバンク
合成装置444は19チヤネルボコーダの音声合成部分であ
る。そのようなボコーダの一例はJ.N.Holmesの“JSRU
チヤネルボコーダ”、IEE PROC.,Vol.127,pt.F,No.1,
（February,1980）、pp.53−60に見出される。返答メモ
リ442によつてあたえられる情報または入力音声フレー
ムを声に出すべきかまたは出すべきではないかを含み、
ピツチ速度があればそれを含み、19個のフイルタの各々
の利得を含む、しかし、当業者には明らかなように、任
意の音声合成装置を用いてもよい。更に、本発明は、ユ
ーザへ返答を与える任意の手段が音声合成ブロツク440
の基本的返答機能を行うことを意図している。例えば、
（表示灯のような）視覚表示又は（返答トーンのよう
な）可聴表示を代用してもよい。
上記において見てきたように、本発明は音声認識及び
音声合成による雑音抑圧を実施し、音声通信端末装置用
のユーザと相互作用する制御システムとしての音声通信
装置及びその動作方法を備えることを教示している。本
実施例においては、音声通信端末装置はセルラ（cellul
ar）移動無線電話機のような無線トランシーバである。
しかし、雑音の多い環境下においてユーザと相互作用す
るハンドフリー動作を保証する任意の音声通信端末装置
を用いてもよい。例えば、ハンドフリー制御を要するい
かなる単向通信無線トランシーバも本発明の改良された
制御システムとしての音声通信装置及びその動作方法を
利用している。
さて第４図の無線電話機ブロツク450を参照すると、
無線論理回路452は実際の無線動作制御機能を行う。特
に、それは周波数合成装置456に指示してチヤネル情報
を送信機453及び受信機457へ与えさせる。周波数合成装
置456の機能は水晶制御チヤネル発振器が行つてもよ
い。送受切換装置454はアンテナ459を介して送信機453
及び受信機457と無線周波（RF）チヤネルとの間のイン
タフエースをとる。単向通信無線トランシーバの場合に
は、送受切換装置454の機能はRFスイツチが行つてもよ
い。代表的な無線トランシーバ回路の更に詳しい説明に
ついては、“DYNA T.A.C.セルラ移動電話機”と題する
モトローラ社の取扱説明書に記載されている。
本応用例においてVSP（乗り物用スピーカホン）とも
いわれるスピーカホン460はユーザが話したオーデイオ
の制御システムへの、合成された返答信号のユーザへ
の、無線電話機から受信したオーデイオのユーザへの音
響的ハンドフリー結合を行う。上述したように、雑音プ
ロセツサ410のブロツクは入力音声信号405に対してスペ
クトル減算雑音抑圧を行い、音声認識のための雑音抑圧
情報を発生させる。この情報はまた雑音抑圧マイクロホ
ンオーデイオ415を発生させるＤ−Ａ変換器416によつて
用いられる。雑音抑圧信号はVSP送信オーデイオスイツ
チ462へ印加され、このVSP送信オーデイオスイツチ462
は雑音抑圧マイクロホンオーデイオ415を送信オーデイ
オ417を介して無線送信機453へ送る。VSP送信スイツチ4
62はVSP信号検出器464によつて制御される。VSP信号検
出器464は雑音抑圧マイクロホンオーデイオ415と受信オ
ーデイオ455とを比較しVSP切換機能を行う。
移動無線機ユーザが話している時には、VSP信号検出
器464は検出器出力461を介して正の制御信号を与えて送
信オーデイオスイツチ462を閉じ、検出器出力463を介し
て負の制御信号を与えて受信オーデイオスイツチ468を
開く。これとは逆に、陸線パーテイが話している時に
は、信号検出器464は反対の極性の信号を与えて受信オ
ーデイオスイツチ468を閉じる一方で送信オーデイオス
イツチ462を開く。受信オーデイオスイツチが閉じる
と、無線電話機受信機457からの受信オーデイオ455は受
信オーデイオスイツチ468を通り切換えられた受信オー
デイオ出力467を介してマルチプレクサ470へ送られる。
一部の通信システムでは、信号検出器464からの制御信
号に応答して相等しいが反対の減衰を与える可変利得装
置を送信オーデイオスイツチ462及び受信オーデイオス
イツチ468の代わりに用いることが有利であることが証
明されるかもしれない。いずれの場合にも、入力音声信
号405とは対照的に雑音抑圧マイクロホンオーデイオ415
を用いることは、信号検出器464が正確なオーデイオパ
ス制御決定を行うのを助ける。従つて、第４図の音声抑
圧／スピーカホン構成は乗り物用スピーカホンの雑音フ
オールシング（falsing）及び減感（desensitization）
性能を著しく改善する。
マルチプレクサ470は制御ユニツト434からのマルチプ
レクサ信号435に応答して音声返答オーデイオ445と切換
られた受信オーデイオ出力467との間で切換わる。制御
ユニツト434が状態情報をチヤネルバンク音声合成装置4
44へ送ると、マルチプレクサ信号435がマルチプレクサ4
70に指示して音声返答オーデイオ445をスピーカへ送ら
せる。VSPオーデイオ465は通常はスピーカ475に印加さ
れる前にオーデイオ増幅器472によつて増幅される。こ
こに説明した乗り物用スピーカホンの実施例は多数の可
能な構成のうちの１つに過ぎない。しかし、ここで強調
しておかなければならない点は、本発明はVSPオーデイ
オ切換のために雑音抑圧マイクロホンオーデイオ445を
利用する技術を教示するものであるということである。
この技術はスピーカホン性能を著しく改善する。
要約すると、第４図はユーザと相互作用するハンドフ
リー音声認識制御システムとしての音声通信装置を有し
ユーザが話した指令により無線電話機動作パラメータを
制御する無線電話機を示す。この制御システムとしての
音声通信装置は無線電話機動作状態に関して音声合成に
よりユーザに可聴フイードバツクを与える。乗り物用ス
ピーカホンはユーザが話した入力音声の音声通信装置へ
の、音声通信装置からの音声返答信号のユーザへの、そ
して受信機オーデイオのユーザへのハンドフリー音響結
合を行う。制御システムとしての音声通信装置に雑音処
理を実施すると、無線電話機の音声認識、送信されたオ
ーデイオの音声品質及び乗り物用スピーカホンのオーデ
イオ切換動作が改善される。雑音抑圧、音声認識及び音
声合成の組合せは先行技術の音声通信装置を著しく改善
する。
本発明の特定の実施例を上記に示し説明したが、更に
変形及び改良を当業者が行つてもよい。ここに開示され
た請求されている根本的原理を保持しているすべてのそ
のような変形は本発明の範囲内にある。
フロントページの続き (72)発明者 ビルマー，リチャード ジョセフ アメリカ合衆国イリノイ州60067，パラ タイン，エス・カーウッド・ストリー ト，45番 (56)参考文献 特開 昭55−158726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−59497（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】送信オーデイオ（417）を伝送する送信路
    と、受信オーデイオ（455）を伝送する受信路と、音声
    通信端末装置の動作パラメータを制御しユーザと相互作
    用する制御システムとを有する音声通信装置であって、 前記制御システムは、 入力音声信号（405）からバツクグラウンドノイズを動
    的に抑圧して雑音抑圧データ（418）を発生し、かつ前
    記雑音抑圧データ（418）に応答して雑音抑圧マイクロ
    ホンオーデイオ（415）を発生する雑音プロセツサブロ
    ツク（410）と、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオ（415）を前記音
    声通信端末装置の前記送信路に結合させるスピーカホン
    （460）と、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオ（415）には応答
    せず前記雑音抑圧データ（418）に応答してユーザの言
    葉による指令語を認識して前記音声通信端末装置の制御
    データを発生させる音声認識ブロツク（420）と、 前記音声通信端末装置の制御データに応答して前記音声
    通信端末装置の動作パラメータを制御し、前記音声通信
    端末装置の動作状態を表す音声通信端末装置の状態デー
    タを発生させるコントローラブロツク（430）と、 前記音声通信端末装置の状態データに応答し、前記音声
    通信端末装置の動作状態に関してユーザに表示を与える
    音声合成装置ブロツク（440）とを有することを特徴と
    する音声通信装置。
  2. 【請求項２】前記雑音プロセツサブロツク（410）は前
    記スピーカホン（460）および前記音声認識ブロツク（4
    20）に結合され、前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオ
    （415）に応答してオーデイオ切換を与えることを特徴
    とする請求の範囲第１項記載の音声通信装置。
  3. 【請求項３】前記コントローラブロツク（430）は、 複数の電話番号を記憶する電話帳メモリ（432）と、 所定の言葉による指令語の認識に応答して前記電話帳メ
    モリ（432）から得られた電話番号をダイヤル呼出する
    制御ユニツト（434）とを具えることを特徴とする請求
    の範囲第１項記載の音声通信装置。
  4. 【請求項４】前記音声合成装置ブロツク（440）は前記
    音声通信端末装置の状態データに基づいて言葉による返
    答語を合成するチヤネルバンク音声合成装置（444）で
    あることを特徴とする請求の範囲第１項記載の音声通信
    装置。
  5. 【請求項５】前記雑音プロセツサブロツク（410）はス
    ペクトル利得変更により雑音を抑圧することを特徴とす
    る請求の範囲第１項記載の音声通信装置。
  6. 【請求項６】送信機（260）と、受信機（280）と、ユー
    ザの言葉による指令語に基づいて複数のユーザにより制
    御された音声通信端末装置の動作パラメータを制御し、
    音声通信端末装置の動作状態についてユーザに可聴フイ
    ードバツクを与えるハンドフリーユーザ制御手段とを有
    する音声通信端末装置（350）用の音声通信装置であつ
    て、 前記制御手段は、 ユーザの言葉による入力音声を前記制御手段へハンドフ
    リー音響結合し、入力音声信号を与えるマイクロホン
    （205）と、 スペクトル利得変更により前記入力音声信号からバツク
    グラウンドノイズを動的に抑圧し、雑音抑圧マイクロホ
    ンオーデイオおよび雑音抑圧データを発生する雑音プロ
    セツサ（210）と、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオに応答して送信す
    る送信機（260）と、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオには応答せず、前
    記雑音抑圧データに応答し、前記複数の音声通信端末装
    置の動作パラメータに対応するユーザの言葉による複数
    の所定の指令語を認識して音声指令データを与える音声
    認識装置（220）と、 前記音声指令データに応答し、前記音声通信端末装置の
    動作パラメータを制御し、前記音声通信端末装置の現在
    の動作状態を表す無線状態データを発生させる端末装置
    コントローラ（230）と、 前記無線状態データから音声返答信号を合成する音声合
    成装置（240）と、 前記制御手段から前記ユーザへ前記音声返答信号のハン
    ドフリー音響結合を与え、前記音声通信端末装置の現在
    の動作状態についてユーザへ可聴フイードバツクを与え
    るマルチプレクサ（290）およびスピーカ（295）とを有
    することを特徴とする音声通信装置。
  7. 【請求項７】前記マイクロホン（205）および前記マル
    チプレクサ（290）および前記スピーカ（295）はスピー
    カホン（360）を具えることを特徴とする請求の範囲第
    ６項記載の音声通信装置。
  8. 【請求項８】送信機と、受信機と、音声認識制御システ
    ムとを有する無線通信端末装置用の音声通信装置の動作
    方法であつて、 入力音声信号からバツクグラウンドノイズを動的に抑圧
    して雑音抑圧マイクロホンオーデイオおよび雑音抑圧デ
    ータを発生させるステツプと、 前記無線通信端末装置の前記送信機に対して前記雑音抑
    圧マイクロホンオーデイオを結合させるステツプと、 前記雑音抑圧マイクロホンオーデイオには応答せず前記
    雑音抑圧データに応答してユーザの言葉による指令語を
    認識し音声指令データを発生させるステツプと、 前記音声指令データに応答して前記無線通信端末装置の
    動作機能を制御し、前記無線通信端末装置の動作状態を
    表す音声返答データを発生させるステツプと、 前記音声返答データから音声返答信号を合成し、前記無
    線通信端末装置の動作状態に関してユーザに可聴表示を
    与えるステツプとを含むことを特徴とする音声通信装置
    の動作方法。
  9. 【請求項９】前記雑音抑圧データに応答して雑音抑圧マ
    イクロホンオーデイオを発生させるステツプを含むこと
    を特徴とする請求の範囲第８項記載の音声通信装置の動
    作方法。
  10. 【請求項１０】記憶された電話番号帳に複数の電話番号
    を記憶するステツプと、 所定の音声指令の認識に応答して前記電話帳から得られ
    た電話番号をダイヤル呼出するステツプとを含むことを
    特徴とする請求の範囲第８項記載の音声通信装置の動作
    方法。
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