JP2874176B2 - 音声信号処理装置 - Google Patents

音声信号処理装置

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JP2874176B2 JP1064578A JP6457889A JP2874176B2 JP 2874176 B2 JP2874176 B2 JP 2874176B2 JP 1064578 A JP1064578 A JP 1064578A JP 6457889 A JP6457889 A JP 6457889A JP 2874176 B2 JP2874176 B2 JP 2874176B2
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【発明の詳細な説明】 (発明の目的) (産業上の利用分野) 本発明は騒音環境下でも音声指令語が高S/N比で抽出
できる音声信号処理装置に関する。
(従来の技術) 最近の傾向として、走行体、例えば乗用車等にラジオ
やカーステレオ、エアコン等といった多彩な機器が載せ
られるようになってきた。これらの機器の操作は従来ス
イッチの切換え操作により行われていたが、最近は音声
指令によって機器を操作しようとする試みがなされてい
る。
ところで、これらの機器は、音声周波数と同じ周波数
帯域の騒音を発生し得る。特に、ラジオやカーステレオ
等の音響機器は音声周波数帯域の騒音をかなり大きなレ
ベルで発生し得る。従って、音声指令によって機器を操
作しようとすると、音響機器が発生した騒音と音声指令
語が重なり、正確な音声認識が実行し得ないという問題
点が発生する。
このような問題を解決するため、例えば特公昭63−29
755号公報には、音声認識を実行する際には、音声認識
に悪影響を与える全ての機器に対して騒音レベルを下げ
る動作を行わせる装置が提案されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来装置では、音響機器の
機能が低下するので、一時的に人が不快感を覚える問題
点がある。
本発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、音響機器の機能を低下させることなく、音響
機器が発生する騒音の中から音声指令語を高S/N比で抽
出することを技術的な課題とする。
(発明の構成) (課題を解決するための手段) 前述した技術的課題を達成するために講じた技術的手
段は、所定の空間に音波を放射する第1のスピーカと、
前記所定の空間に音波を放射する第2のスピーカと、前
記第1のスピーカを駆動する第1の駆動ユニットと、前
記第2のスピーカを駆動する第2の駆動ユニットと、前
記所定の空間を伝播する音波を電気信号に変換するマイ
クロホンと、前記第1、第2の駆動ユニットにそれぞれ
接続され、各々の駆動ユニットから出力された電気信号
を混合し、その混合比を変化させるバランサを備えるミ
キシングユニットと、前記ミキシングユニット及び前記
マイクロホンに接続され、前記マイクロホンによって変
換された電気信号から前記ミキシングユニットの出力信
号を減算するノイズキャンセルユニットと、を備える音
声信号処理装置としたことである。
(作用) 前述した技術的手段によれば、ノイズキャンセルユニ
ットがマイクロホンによって変換された電気信号からミ
キシングユニットの出力信号を減算する。このミキシン
グユニットは2つの駆動ユニットの出力信号を混合した
後にノイズキャンセルユニットに供給する。従って、マ
イクロホンによって変換された電気信号の中に2つのス
ピーカから放射された騒音が混じっていても、これらの
騒音はミキシングユニットの出力信号によって相殺さ
れ、消去される。この結果、マイクロホンによって変換
された電気信号の中から音声信号のみが抽出されること
になり、所期の技術的課題が達成される。
また、このミキシングユニットには、2つの駆動ユニ
ットから出力された電気信号の混合比を可変にするバラ
ンサが備えてある。これは、以下の理由による。
すなわち、一般に所定の空間に設置されるマイクロホ
ンの設置場所は、2つのスピーカ(駆動ユニット)の設
置場所に対して対称の位置にないので、マイクロホンに
は2つのスピーカから発せられる騒音が互いに異なるレ
ベルで入力される。このようなアンバランスを調整する
ため、バランサにより2つの駆動ユニットから出力され
た電気信号の混合比を変化させることにより、ミキシン
グユニットの出力信号における両駆動ユニットからの出
力信号のレベル比とマイクロホンに入力される2つのス
ピーカからの騒音のレベル比とを同一にすることができ
る。これにより、ノイズキャンセルユニットがマイクロ
ホンによって変換された電気信号からミキシングユニッ
トの出力信号を減算する際に、マイクロホンによって変
換された電気信号の中の2つのスピーカから放射された
騒音は、ミキシングユニットの出力信号によって効率よ
く相殺され、消去されるものである。
よって、このバランサを調整することにより、マイク
ロホンを2つのスピーカに対して任意の位置に取り付け
ることが可能となるものである。
(実施例) 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説
明する。
第1図は、乗用車30のナビゲーション装置34を操作す
るために音声入力装置35を用いた例を示す。
マイクロホン33は、運転者の声が入りやすいように運
転席31の近傍に固定され、音声入力装置35に接続されて
いる。音声入力装置35は助手席32の足下に目に触れない
ように収納され、ナビゲーション装置34に接続されてい
る。
また、車室36内には2つのスピーカ37R、37Lが設置さ
れている。スピーカ37R、37Lは車載オーディオ機器38に
接続されており、このスピーカ37R、37Lから音楽やラジ
オ放送等が流される。
スピーカ37R、37Lから流れる音楽やラジオ放送等は音
声周波数帯域の騒音となって音声認識ユニット23の動作
を妨げる。このような騒音の影響を排除し、正確な音声
認識を行うために、この音声入力装置35は本発明を適用
したノイズキャンセルユニット22を備えている。
以下、図2を参照して音声入力装置35の電気回路につ
いて説明する。音声入力装置35はノイズキャンセルユニ
ット22と音声認識ユニット23、モニタスピーカ27に加え
てミキシングユニット39を備えている。ノイズキャンセ
ルユニット22は、さらに、第1音声入力回路24と第2音
声入力回路25と、デジタル信号処理回路26を備えてい
る。
第1入力回路24は、ローパスフィルタ241、増幅回路2
42、A/Dコンバータ243を備える。第1音声入力回路24
は、マイクロホン33が接続されている。マイクロホン33
によって変換された電気信号は、ローパスフィルタ241
によって高い周波数成分が取り除かれた後、増幅回路24
2によって増幅される。増幅回路242によって増幅された
電気信号は、A/Dコンバータ243によって量子化され、バ
イナリコードに変換される。
全く同様に、第2音声入力回路25は、ローパスフィル
タ251、増幅回路252、A/Dコンバータ253を備える。ここ
で、本実施例装置は、2つのスピーカ37R,37Lを備えて
いるので、マイクロホン33には2つのスピーカ37R,37L
から発せられた騒音が互いに異なるレベルで入力され
る。例えば、第1図に示した例では、マイクロホン33が
車室36の右側に偏った位置に配置されているので、マイ
クロホン33によって変換された電気信号には、スピーカ
37Lから放射された騒音に比してスピーカ37Rから放射さ
れた騒音のほうが大きなレベルで含まれている。このよ
うなアンバランスを調整するため、ミキシングユニット
39は、さらにバランサ391と加算器392を備えている。バ
ランサ391と加算器392は車載オーディオ機器38の右チャ
ンネルと左チャンネルにそれぞれ接続されており、両チ
ャンネルから入力された電気信号の音量の混合比を、車
室36内におけるマイクロホン33の位置に応じて調整す
る。調整された電気信号は加算器392で混合された後に
ノイズキャンセルユニット22の第2音声入力回路25へ印
加される。第2音声入力回路25へ印加されたミキシング
ユニット39の出力信号は、ローパスフィルタ251によっ
て高い周波数成分が取り除かれた後、増幅回路252によ
って、増幅される。増幅回路252によって増幅された電
気信号は、A/Dコンバータ253によって量子化され、バイ
ナリコードに変換される。
ところで、A/Dコンバータ243、253は、アナログ信号
を量子化する過程で「折り返し波」と呼ばれる電気雑音
を発生することがある。A/Dコンバータ243、253が「折
り返し波」を発生すると、後述するデジタル信号処理回
路26が正しく動作しなくなる。この「折り返し波」は、
アナログ信号中にサンプリング周波数の1/2以上の高い
周波数を有する電気信号が含まれていると発生する。そ
こで、本実施例では、ローパスフィルタ241、251を用い
て高い周波数を有する電気信号を除去し、A/Dコンバー
タ243、253から「折り返し波」が発生しないようにして
いる。
A/Dコンバータ243、253によって量子化されたバイナ
リコードはデジタル信号処理回路26に送られる。デジタ
ル信号処理回路26は、遅延器261と適応フィルタ262、及
び加算器263を備えている。
遅延器261は第1音声入力回路24から出力されたバイ
ナリコードを時間的に遅らせ、適応フィルタ262の因果
性を確保する。
適応フィルタ262は、加算器263の出力信号を監視し
て、第2音声入力回路25からの出力信号の位相や時間遅
れ、振幅の方向や大きさ等を調整する。この結果、スピ
ーカ37R,37Lからマイクロホン33までの車室36内を音波
が伝播することによって発生する時間遅れや、音波が車
室36内で反射したことによって発生する反射波の影響等
が推定され、第2音声入力回路25の出力信号が第1音声
入力回路24の出力信号とできるだけ同一になるよう補正
される。
加算器263は遅延器261の出力信号から適応フィルタ26
2の出力信号を減算する。加算器263において、遅延器26
1の出力信号から適応フィルタ262の出力信号が減算され
ると、マイクロホン33によって変換された電気信号の中
に2つのスピーカ37R,37Lから放射された騒音が混じっ
ていても。これらの騒音はミキシングユニット39の出力
信号によって相殺され、消去される。この結果、マイク
ロホン33によって変換された電気信号の中から音声指令
語のみが抽出されることになる。
抽出された音声指令語、すなわち加算器263の出力信
号は、音声認識ユニット23に印加される。音声認識ユニ
ット23は、不特定話者の限定された言語を認識可能な装
置である。音声認識ユニット23には、「オン」、「オ
フ」、「ドウサチュウ」等の音声パターンが予め登録さ
れており、モニタスピーカ27を用いて話者との間でハン
ドシェークしながら次段のナビゲーションユニット34を
制御する。
音声認識ユニット23に2つのスピーカ37R,37Lが発生
した音楽やラジオ放送等と音声指令語が重なって印加さ
れると、音声指令語の認識が不可能になることがある。
しかしながら、本実施例においては、スピーカ37R,37L
が発生した音楽やラジオ放送等はデジタル信号処理回路
26によって消去され、音声指令語のみが音声認識ユニッ
ト23に印加されるので、音声指令語がより確実に認識さ
れる。
また、本実施例では、バランサ391を備えているの
で、2つのスピーカ37R,37Lが配設された車室36内の任
意の位置にマイクロホン33を取り付けることが可能にな
る。
以上に述べた本実施例では、第1音声入力回路24にの
みマイクロホン33が接続されているので、話者が発生し
た音声指令語は第1音声入力回路24にのみ入力され、第
2音声入力回路25に入力されることはない。それ故に、
デジタル信号処理回路26の信号処理によって音声指令語
が消去されたり、弱められたりすることがない。
また、マイクロホン33が1つでよいので、音声処理装
置の価格を低減し得る。
(発明の効果) 請求項1に記載の発明によれば、音響機器の機能を低
下させることなく、2つの音響機器が発生する騒音の中
から音声指令語を高S/N比で抽出できる。
また、ミキシングユニットにバランサを設けたことに
より、2つのスピーカ取付位置に対して任意の位置にマ
イクロホンを取り付けることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例である車室を描いた斜視図
である。 第2図は、本発明の一実施例である電気的構成を描いた
ブロック図である。 22……ノイズキャンセルユニット(ノイズキャンセルユ
ニット)、 23……音声認識ユニット、 24……第1音声入力回路、 25……第2音声入力回路、 26……デジタル信号処理回路、 27……モニタスピーカ、30……乗用車、 31……運転席、32……助手席、 33……マイクロホン(マイクロホン)、 34……ナビゲーションユニット、35……音声入力装置、 36……車室(所定の空間)、 37R……スピーカ(第1のスピーカ) 37L……スピーカ(第2のスピーカ) 38……車載オーディオ機器(第1の駆動ユニット、第2
の駆動ユニット)、 39……ミキシングユニット(ミキシングユニット)、 391……バランサ(バランサ)。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−103400(JP,A) 谷萩「ディジタル信号処理の理論3 推定・適応信号処理」コロナ社(昭和61 年)P.190〜192 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G10L 3/00 551 G10L 3/02 301 JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の空間に音波を放射する第1のスピー
    カと、 前記所定の空間に音波を放射する第2のスピーカと、 前記第1のスピーカを駆動する第1の駆動ユニットと、 前記第2のスピーカを駆動する第2の駆動ユニットと、 前記所定の空間を伝播する音波を電気信号に変換するマ
    イクロホンと、 前記第1、第2の駆動ユニットにそれぞれ接続され、各
    々の駆動ユニットから出力された電気信号を混合し、そ
    の混合比を変化させるバランサを備えるミキシングユニ
    ットと、 前記ミキシングユニット及び前記マイクロホンに接続さ
    れ、前記マイクロホンによって変換された電気信号から
    前記ミキシングユニットの出力信号を減算するノイズキ
    ャンセルユニットと、 を備える音声信号処理装置。
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