JP3917101B2 - Mobile phone terminal and voice level control program - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利用者による携帯電話からの音声入力を用いた情報サービス提供システムにおいて、音声認識機能を携帯電話内で行わず、ネットワークを介してセンタ側で行うシステムにおける入力音声レベルの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、音声認識システムにはその認識性能が最大となる適性な入力音声レベルの範囲が存在する。レベルが過大であれば音声に歪を生じ、逆に過小であれば雑音と音声の分離が困難となり、いずれの場合も音声の特徴量を正確に抽出できなくなり、音声認識率が悪化する。そのため、音声認識装置の入力段で発話のピークレベルを検出し、音声認識装置が扱える最大入力レベルを超えないよう動的に増幅利得を調整している装置が知られている(特許文献1)。また、音声認識装置の前段に音声を符合化して一時的に取り込む機能を設け、単位発話中は音声認識部に対して最適な一定の利得に調整している装置も知られている(特許文献2、3)。
【0003】
【特許文献1】
特開平05−265484号公報
【特許文献2】
特開2001−117585号公報
【特許文献3】
特開2002−091487号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に示す音声ピークレベル及びノイズレベル検出による動的な利得調整を行う装置にあっては、発話が行われている間もリアルタイムで利得調整を行うため、レベル自体はほぼ理想的な範囲に保たれる一方、信号振幅の直線性が保証されなくなり、必ずしも音声認識率の向上につながらないという問題がある。また、特許文献2、3に示す音声一時取り込みによる単位発話毎の利得調整を行う装置にあっては、発話単位で利得調整を行うため、単位発話内では音声振幅の直線性が確保されるが、音声信号を一時バッファリングすることによる音声伝達の遅れが生じ、音声認識システムを用いて自然な対話を行う際に重要であるレスポンスの悪化を避けられないという問題がある。さらに、これらの装置に共通する点として、いずれも音声認識処理の直前にレベル調整することを想定しており、レベル調整と音声認識が携帯電話ネットワークを通して接続されている場合を想定していない。携帯電話のコーデックでは、雑音がある一定レベル以下の場合はそれを雑音として扱い、SN比を向上させる仕組みがある。一方、雑音がそのレベルを超えた場合はそれを音声として扱うため、大きくても音声のSN比が非常に劣化した状態で伝送され、音声認識率が悪化するという問題もある。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、携帯電話端末を使用して、音声認識処理を行う場合に適正な音声レベル調整を行うこと可能な携帯電話端末及び音声レベル制御プログラムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マイクロホンからの音声信号を符号化して移動電話網へ送信するエンコード手段を備えた携帯電話端末であって、前記マイクロホンから出力される音声信号の所定時間内における最低レベル値を検出し、前記所定時間間隔毎に該最低レベル値を出力するレベル監視手段と、前記レベル監視手段が出力する最低レベル値に基づき、所定の計算式により適正利得を求め、この適正利得を用いて前記音声信号の利得を調整し、前記エンコード手段へ出力する利得調整手段とを備えたことを特徴とする。
【0007】
本発明は、前記利得調整手段は、想定される雑音レベルの変化量に応じたマージンを付加して前記適正利得を求めることを特徴とする。
【0008】
本発明は、マイクロホンからの音声信号を符号化して移動電話網へ送信するエンコード手段を備えた携帯電話端末において動作する音声レベル制御プログラムであって、前記マイクロホンから出力される音声信号の所定時間内における最低レベル値を検出し、前記所定時間間隔毎に該最低レベル値を出力するレベル監視処理と、前記レベル監視処理が出力する最低レベル値に基づき、所定の計算式により適正利得を求め、該適正利得を用いて前記音声信号の利得を調整し、前記エンコード手段へ出力する利得調整処理とをコンピュータに行わせることを特徴とする。
【0009】
本発明は、前記利得調整処理は、想定される雑音レベルの変化量に応じたマージンを付加して前記適正利得を求めることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による携帯電話端末を図面を参照して説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号1は、携帯電話端末である。符号2は、音声を集音して音声信号に変換するマイクロホンであり、通話を行うために携帯電話端末に備えられているマイクロホンである。符号3は、マイクロホン2から出力される音声信号のレベルを監視するレベル監視部である。符号4は、音声信号の利得を調整する利得調整部である。符号5は、音声信号を符号化して出力するエンコード部である。符号6は、移動電話のネットワークである。符号7は、ネットーワーク6内に設けられ、エンコード部5によって符号化された信号を復号化するデコード部である。符号8は、サービスを提供を提供するセンタシステムである。センタシステム8が提供するサービスは、例えば、携帯電話端末1を使用して、交通機関のチケット予約をするサービス等である。符号9は、センタシステム8をネットワーク6と接続するCTI(Computer Telephony Integration)部である。符号10は、マイクロホン2で集音した音声の認識を行う音声認識部である。符号11は、音声認識部10の出力に基づいて、チケット予約等の処理を行う処理部である。
【0011】
ここで、図3を参照して、図1に示す携帯電話端末1の動作の概要を説明する。まずレベル監視部3は、常に利得調整部4の入力レベルを監視する。そして、所定時間(例えば3〜5秒)毎にその時間区間での最低入力レベルを検出し、そのレベル情報を利得調整部4へ通知する。利得調整部4は、通知されたレベルに一定のマージンを付加したレベルをその時間区間での雑音レベルとする。マージンを付加する理由は、一般に周辺雑音レベルはある程度の幅で変動しており、雑音の最小値を抽出するだけでは雑音レベルの最大値を小さく見積り過ぎる恐れがあるからである。続いて、利得調整部5はこの雑音レベルの信号が入力された場合において、利得調整部4からエンコード部5へ出力される信号が、エンコード部5によって音声と判断される基準レベル以下になるよう調整する。そして、レベル監視部3は、レベル利得調整部4に対してレベル情報を送ると同時に、最低入力レベルの値をリセットする。このように所定時間(例えば3〜5秒)毎にレベル監視部3は雑音レベルを検出し、その都度利得調整部4が利得を調整する動作を繰り返す。
【0012】
次に、図3を参照して、レベル監視部3、利得調整部4の動作の詳細を説明する。まず、レベル監視部3は、所定時間内(例えば3〜5秒)における音声信号レベルの最低レベルを検出する(ステップS1、S2)。そして、レベル監視部3は、所定時間内の最低レベル値を利得調整部4へ通知する(ステップS3)。このレベル監視部3における動作(ステップS1〜S3)は繰り返し実行する。これにより、所定時間(例えば3〜5秒)毎にレベル監視部3から利得調整部4に対して、所定時間区間の最低レベル値が通知されることとなる。
【0013】
一方、利得調整部4は、レベル監視部3より最低レベル値の通知を受けて、適正利得を計算する(ステップS4)。適正利得は、(3)式によって計算する。ここで、適正利得の計算方法について説明する。
所定時間内の最低入力レベルをLn[dB]、マージンをM[dB]、初期利得をG0[dB]、適正最大雑音入力レベル(利得G0においてSN比が急に悪化する直前のレベル監視部3入力レベル)をLin[dB]、適正最大雑音出力レベル(利得G0においてSN比が急に悪化する直前の利得調整部4出力レベル)をLout[dB]、適正利得をGan[dB]とすると、初期状態では、(1)式が成り立つ。
Lin+G0=Lout・・・(1)
【0014】
所定時間区間毎に、その区間での最低入力レベル時において、出力がLoutを超えないようにする必要がある。直前の区間の最低入力レベルと現区間の最小入力レベルは多少変化するため、所定のマージンMを設定する。マージンMがあまり大きくない場合、出力レベルが大きすぎる(Loutを超える)よりは小さい方がS/Nの劣化が少ないため、マージンMは正の値に設定する。このマージンMは、想定される雑音レベルの変化量に応じて予め決定しておけばよい。以上のことから各区間では、(2)式が成り立つ。
Ln+Gan+M=Lout・・・(2)
従って、適正利得Ganは、(3)式によって計算する。
Gan=Lout−Ln−M=G0−(Ln−Lin)−M・・・(3)
【0015】
次に、利得調整部4は、利得を計算によって求めた適正利得Ganに変更する(ステップS5)。これにより、マイクロホン2から出力される音声信号の利得が適正利得Ganとなるように調整されてエンコード部5に対して出力される。
【0016】
このように、エンコード部5に入力される音声信号レベルは、発話がない状態において常に基準レベル以下とすることができる。従って、急激な周辺雑音レベルの変化がない限り、発話中も雑音レベルはエンコード部5の基準レベルよりも常に小さく保たれることが期待でき、ネットワークを通して音声認識処理に入力される音声にSN比の低下が起こることがなく、常に音声認識処理の性能が最大限に発揮することができる。また、レベル監視部3の最低レベル検出間隔を音声対話サービスにおける1発話の長さと同等以上に設定することにより、1発話中に頻繁に増幅率が変化することがなく、エンコード部5への出力の直線性が確保され、音声認識処理の性能を最大に発揮させることができる。また、マイクロホン2からの音声信号をバッファリングすることなくレベル調整が行えるため、信号に遅延が生じず、レスポンスの良い音声対話が実現できる。また、レベル監視部3は最小値を更新する処理のみを行えばよく、利得調整は概ね数秒(発話語彙の長さに応じて変わる)に1度レベル監視部3から利得を取り出して利得調整を行う処理のみを行えば良い。従って処理能力の高い部品を用いる必要がない。
【0017】
なお、図1における携帯電話端末1の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより利得調整処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。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、CD−ROM等の可搬媒体、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が送信された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(RAM)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。
【0018】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。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い。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、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、エンコード部に入力される音声信号レベルは、発話がない状態において常に基準レベル以下とすることができるという効果が得られる。従って、急激な周辺雑音レベルの変化がない限り、発話中も雑音レベルはエンコード部の基準レベルよりも常に小さく保たれることが期待でき、ネットワークを通して音声認識処理に入力される音声にSN比の低下が起こることがなく、常に音声認識処理の性能が最大限に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図2】 レベル調整動作の概要を示す説明図である。
【図3】 図1に示す携帯電話端末1の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1・・・携帯電話端末
2・・・マイクロホン
3・・・レベル監視部
4・・・利得調整部
5・・・エンコード部
6・・・ネットワーク
7・・・デコード部
8・・・センタシステム
9・・・CTI部
10・・・音声認識部
11・・・処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for controlling an input voice level in a system in which a voice recognition function is not performed in a mobile phone but performed on the center side via a network in an information service providing system using voice input from a mobile phone by a user. .
[0002]
[Prior art]
In general, a speech recognition system has an appropriate input speech level range that maximizes recognition performance. If the level is too high, the voice will be distorted. If the level is too low, it will be difficult to separate the noise and the voice. In either case, it will not be possible to accurately extract the voice feature amount, and the voice recognition rate will deteriorate. Therefore, a device is known in which the peak level of speech is detected at the input stage of the speech recognition device, and the amplification gain is dynamically adjusted so as not to exceed the maximum input level that can be handled by the speech recognition device (Patent Document 1). . In addition, there is also known an apparatus in which a function for encoding and temporarily capturing voice is provided in the front stage of the voice recognition apparatus, and the unit is set to an optimum constant gain for the voice recognition unit during the unit utterance (Patent Document). 2, 3).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 05-265484 A [Patent Document 2]
JP 2001-117585 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-091487
[Problems to be solved by the invention]
However, in the apparatus that performs dynamic gain adjustment by detecting the voice peak level and noise level shown in
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a mobile phone terminal and a voice level control program capable of performing appropriate voice level adjustment when performing voice recognition processing using a mobile phone terminal. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a mobile phone terminal including an encoding unit that encodes a voice signal from a microphone and transmits the encoded signal to a mobile telephone network, and detects a minimum level value within a predetermined time of the voice signal output from the microphone. A level monitoring unit that outputs the minimum level value at each predetermined time interval, and an appropriate gain is obtained by a predetermined calculation formula based on the minimum level value output by the level monitoring unit, and the sound is obtained using the appropriate gain. And a gain adjusting means for adjusting the gain of the signal and outputting it to the encoding means.
[0007]
The present invention is characterized in that the gain adjusting means obtains the appropriate gain by adding a margin according to an assumed amount of change in noise level.
[0008]
The present invention relates to an audio level control program that operates in a mobile phone terminal provided with an encoding means for encoding an audio signal from a microphone and transmitting it to a mobile telephone network, and within a predetermined time of the audio signal output from the microphone A level monitoring process for detecting the lowest level value at each predetermined time interval and outputting the lowest level value at each predetermined time interval; and, based on the lowest level value output by the level monitoring process, obtaining an appropriate gain by a predetermined calculation formula, The gain of the audio signal is adjusted using an appropriate gain, and the computer performs gain adjustment processing to output to the encoding means.
[0009]
The present invention is characterized in that the gain adjustment processing obtains the appropriate gain by adding a margin according to an assumed amount of change in noise level.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a mobile phone terminal according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure,
[0011]
Here, with reference to FIG. 3, the outline | summary of operation | movement of the
[0012]
Next, details of the operations of the
[0013]
On the other hand, the
The minimum input level within a predetermined time is Ln [dB], the margin is M [dB], the initial gain is G0 [dB], the appropriate maximum noise input level (the
Lin + G0 = Lout (1)
[0014]
Every predetermined time interval, it is necessary to prevent the output from exceeding Lout at the minimum input level in that interval. Since the minimum input level of the immediately preceding section and the minimum input level of the current section slightly change, a predetermined margin M is set. When the margin M is not so large, since the S / N degradation is less when the output level is smaller than when the output level is too large (exceeding Lout), the margin M is set to a positive value. The margin M may be determined in advance according to the assumed amount of change in the noise level. From the above, equation (2) is established in each section.
Ln + Gan + M = Lout (2)
Therefore, the appropriate gain Gan is calculated by the equation (3).
Gan = Lout-Ln-M = G0- (Ln-Lin) -M (3)
[0015]
Next, the
[0016]
As described above, the audio signal level input to the
[0017]
1 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed to adjust the gain. Processing may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.
[0018]
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an effect that the audio signal level input to the encoding unit can always be equal to or lower than the reference level when there is no utterance. Therefore, as long as there is no sudden change in the ambient noise level, it can be expected that the noise level is always kept lower than the reference level of the encoding unit even during speech, and the S / N ratio of the voice input to the voice recognition process through the network is No degradation occurs, and the performance of the speech recognition process can always be maximized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of a level adjustment operation.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記マイクロホンから出力される音声信号の所定時間内における最低レベル値L nを検出し、前記所定時間間隔毎に該最低レベル値L nを出力するレベル監視手段と、
前記レベル監視手段が出力する最低レベル値L nに基づき、計算式
G an =G 0 −(L n −L in )
(ただし、G 0 は、予め決められた初期利得、L in は、予め決められた適正最大雑音レベルである)
により適正利得G anを求め、この適正利得G anを用いて前記音声信号の利得を前記所定時間間隔毎に調整し、前記エンコード手段へ出力する利得調整手段と
を備えたことを特徴とする携帯電話端末。A cellular phone for transmitting a voice signal from a microphone to a mobile telephone network via an encoding means for encoding , and causing a voice recognition device connected to the mobile telephone network to perform voice recognition of the voice collected by the microphone. A terminal,
A level monitoring means for detecting a minimum level value L n at a predetermined time of the audio signal, and outputs the outermost low-level value L n for each said predetermined time interval which is output from the microphone,
Based on the minimum level value L n output from said level monitoring means, a total of formula
G an = G 0 − (L n −L in )
(Where G 0 is a predetermined initial gain, and L in is a predetermined appropriate maximum noise level)
Seek a proper gain G an, makes the appropriate gain using a G an, to adjust the gain of the audio signal for each said predetermined time interval, characterized by comprising a gain adjusting means for outputting to said encoding means mobile Phone terminal.
前記マイクロホンから出力される音声信号の所定時間内における最低レベル値L nを検出し、前記所定時間間隔毎に該最低レベル値L nを出力するレベル監視処理と、
前記レベル監視処理によって出力される最低レベル値L nに基づき、計算式
G an =G 0 −(L n −L in )
(ただし、G 0 は、予め決められた初期利得、L in は、予め決められた適正最大雑音レベルである)
により適正利得G anを求め、この適正利得G anを用いて前記音声信号の利得を前記所定時間間隔毎に調整し、前記エンコード手段へ出力する利得調整処理と
をコンピュータに行わせることを特徴とする音声レベル制御プログラム。A cellular phone for transmitting a voice signal from a microphone to a mobile telephone network via an encoding means for encoding , and causing a voice recognition device connected to the mobile telephone network to perform voice recognition of the voice collected by the microphone. An audio level control program that runs on a terminal,
A level monitoring process detects the minimum level value L n, and outputs the outermost low-level value L n for each of the predetermined time intervals in a predetermined time period of the audio signal output from the microphone,
Based on the minimum level value L n output by the level monitoring process, total formula
G an = G 0 − (L n −L in )
(Where G 0 is a predetermined initial gain, and L in is a predetermined appropriate maximum noise level)
Seek a proper gain G an, by the feature that the proper gain with reference to G an, to adjust the gain of the audio signal for each said predetermined time interval, to perform a gain adjustment processing to be output to the encoding unit to the computer Voice level control program.
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