JP4531916B2 - 情報提供システム及び発声人形 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声等により情報を提供する情報提供システムに係り、特に、情報提供機能に改良を施して、情報提供時以外においてもシステムを活用できるようにした情報提供システム及び発声人形に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車載用のナビゲーション装置やパーソナルコンピュータを用いた双方向対話型の情報提供技術としては、ユーザが発した音声を、車内や机上の所定の場所に設置したマイク等の入力手段から入力し、入力された音声を音声認識装置によって所定の情報形式に変換して認識し、その認識結果に応じて、モニターに表示されたキャラクターが所定の反応をする技術が提供されている。
【０００３】
このようなキャラクターを使用したナビゲーション用の表示画面の一例を、図５に示す。これは、モニター左隅に描画されたキャラクターが案内役となり、このキャラクターと対話するようにしてユーザが発声する対話型の検索機能によって、ユーザの所望の目的地を絞り込んで行くものである。例えば、ユーザが「周辺のファミレス」と喋ると、マイクから入力された音声をシステム内の音声認識装置が認識し、これに応じてキャラクターが「周辺のファミレスですね」と復唱確認する。そして、周辺のファミリーレストランの検索が行われ、検索結果としての複数のファミリーレストランの名称が項目表示される。なお、この時、ユーザへの音声出力は、車載若しくは机上の所定のスピーカを利用して行われるのが一般的である。
【０００４】
ところで、かかる情報提供技術は、あくまでも画面に表示されたキャラクターによるものであるため、ユーザがそのキャラクターに対して現実感を持つことはほとんどない。これに対処するため、特表平１１−５０５０５４号に示すように、人形に通信装置やマイク、アンプ、スピーカを内蔵させ、パソコン等と通信しながら、ユーザと会話によるやり取りができるようにした対話型の情報提供システムが提案されている。このシステムによれば、ユーザは実際に手で触れることができる独立した物体である人形と対話することができるので、画面表示されたキャラクターよりも、現実に近い形で対話しているように感じることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の情報提供システムにおいては、単にユーザとパソコン等との双方向の情報のやり取りができるだけであり、ユーザが使用する際に感情移入できるほどの親近感や楽しさを提供するという点では、必ずしも十分とはいえない。また、従来の情報提供システムにおける人形は、双方向の情報のやり取りをする以外に用途がなかったので、対話をしていない時には人形は休止している状態にあり、利用効率が良くない。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである、その目的は、ユーザが感情移入できるまでの親近感や楽しさを与えることができるとともに、利用効率の良い情報提供システム及び発声人形を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、少なくとも音声出力手段を有する情報提供システムにおいて、音響信号を再生する再生手段と、前記再生手段から入力された音響信号の中から音声信号を抽出し、抽出した音声信号を前記音声出力手段から出力させる音声信号抽出手段と、前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号を、あらかじめ定められた基準に基づいて声質が変化するように変換して、前記音声出力手段から出力させる音声変換手段と、前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号の性別が、あらかじめ設定された性別と一致するか否かを判定し、その判定結果に応じて前記音声変換手段に音声信号を変換させる判定手段と、を有することを特徴とする。
以上のような請求項１記載の発明では、音響信号から音声信号を抽出して、これを音声出力手段から出力させることができるので、例えば、音声出力手段を人形等に設けた場合に、人形等に単に情報を喋らせるだけでなく、再生手段から再生される音楽を伴奏として歌わせることができる。従って、ユーザの親近感や楽しさが高まって感情移入がし易くなり、対話をしていないときであっても、有効活用することができる。
【０００８】
また、音声出力手段から出力される音声が、あらかじめ定められた声質に変換されるので、例えば、音声出力手段を人形等に設けた場合に、そのキャラクターに合わせた歌声で歌わせることができ、より一層親近感や楽しさが高まる。
【０００９】
また、音声出力手段にあらかじめ設定された性別に応じて、声質を変えることができるので、例えば、音声出力手段を人形等に設けた場合に、その人形等が自己の性別に合った声で歌っているように見えるので、より一層の現実感が得られ、娯楽性が増す。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の情報提供システムにおいて、前記音声出力手段とその他の手段との間の情報の伝達を、無線を介して行う通信手段を有することを特徴とする。
以上のような請求項２記載の発明では、音声出力手段との情報伝達を無線によって行うので、音声出力手段の設置場所が限定されず、ユーザが車内や室内等における最も利用したい場所に置いて使用することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の情報提供システムにおいて、音声入力手段が、前記音声出力手段と同一体に設けられることにより、対話型のシステムとして構成されていることを特徴とする。
以上のような請求項３記載の発明では、ユーザが、例えば、音声出力手段及び音声入力手段を人形等の同一体に設けた場合に、人形に話しかけると、その音声が音声入力手段から入力され、これに応じて、あらかじめ記憶された情報や音響信号から抽出された音声が音声出力手段から出力される。従って、人形がユーザの要求に応じて反応する印象を与えることができ、親近感がより一層高まる。
【００１２】
請求項４記載の発明である発声人形は、音響信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された音響信号の中から、音声信号を抽出する音声信号抽出手段と、前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号を、あらかじめ定められた基準に基づいて声質が変化するように変換する音声変換手段と、前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号の性別が、あらかじめ設定された性別と一致するか否かを判定し、その判定結果に応じて前記音声変換手段に音声信号を変換させる判定手段と、前記音声変換手段によって変換された音声信号を、音声として出力する音声出力手段と、が人形に設けられていることを特徴とする。
以上のような請求項４記載の発明では、音響信号から抽出された音声信号を音声出力手段から出力するので、ユーザは人形が歌っているような感じを受け、親近感や楽しさが高まって感情移入がし易くなる。特に、既存の様々な記録媒体若しくは放送からの音響信号を受信させて歌わせることができるので、利用範囲が非常に広く、あらゆる年齢層が楽しむことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
〔１．第１の実施の形態〕
〔１−１．構成〕
本発明の実施の形態を、図１〜４を参照して以下に説明する。まず、図１に示すように、人形１には、無線受信機２、アンテナ３、スピーカ４、電池及びアンプ部５が設けられ、アンテナ３を介して無線受信機２が受信した音声信号を、電池及びアンプ部５内のアンプにおいて増幅し、スピーカ４から音声として出力できるように構成されている。
【００１４】
一方、ナビゲーション装置等の車載ユニットには、図２に示すように、音源部６、減算処理部７、アンプ８、スピーカ９ａ，９ｂ、音声信号抽出部１０、判定部１１、音声信号変換部１２、制御部１４、切替部１３、変換部１６、送信部１７、アンテナ１８等が設けられている。音源部６は、処理対象となる音響信号を提供する手段であり、車載用のＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、カセットテーププレーヤ、ＦＭ・ＡＭ放送受信機、デジタルオーディオ放送受信機等の音源部に該当する。
【００１５】
減算処理部７は、音源部６からのステレオ音響信号から、音声信号の成分を減算する手段である。音声信号抽出部１０は、音源部６からの音響信号の中から、音声信号を抽出する手段である。この音声信号の抽出方法には、種々のアルゴリズムがある。例えば、特開平６−９０５００号公報に示すように、左右の信号の相関度から、中央に音像が定位する音声成分を抽出する方法がある。また、音声信号抽出部１０は、減算処理部７に、減算すべき音声成分の情報を提供する機能を有する。
【００１６】
判定部１１は、音声信号抽出部１０によって抽出された音声信号から基音周波数を解析して、その性別を判定する手段である。周波数解析法としては、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による方法がある。音声信号変換部１２は、判定部１１による判定結果とあらかじめ設定された人形１のキャラクター（性別、年齢、性格等の個性）に応じて、音声信号抽出部１０によって抽出した音声信号の声質を、その情報内容を失わせることなく変換する手段である。この人形１のキャラクターに関する情報は、車載ユニットにおけるメモリ等の記憶手段（図示せず）にあらかじめ記憶されている。なお、このキャラクターに関する情報には、人形１の性別に関するデータの他、個々の人形１のキャラクターに対応した声の調波構造に関するデータ等が含まれており、上記の音声信号変換部１２による声質の変換処理には、ピッチシフトによる男声若しくは女声への変換の他に、年齢や性格等のキャラクター設定に応じた調波構造によるフィルタをかける処理も含まれる。
【００１７】
変換部１６は、音声信号変換部１２からの音声信号を、無線通信データフォーマットに変換する手段である。送信部１７は、アンテナ１８を介して、音声信号を人形１の無線受信機２に送信する手段である。なお、本実施の形態は、マイク１５から入力されるユーザの音声を、車載ユニットのＣＰＵ及びその周辺回路部に設定された制御部１４において音声認識し、その認識結果に応じて、あらかじめ定められた情報を音声信号として変換部１６に出力するという通常の対話型システムとしての機能も有している。
【００１８】
切替部１３は、人形１に送信する信号を、通常の対話型システムにおけるシステム側の反応としての音声信号とするか、本実施の形態の特徴である音響信号から抽出した音声信号とするかを切り替える手段である。なお、音声信号抽出部１０には、切替部１３が通常の対話へ切り替えられた場合に、音声信号抽出機能を解除するスイッチが設定されている。
【００１９】
〔１−２．作用〕
以上のような本実施の形態の作用を、図３のフローチャートを参照して説明する。まず、音源部６から出力された音響信号は、音声信号抽出部１０に入力され（ステップ３０１）、この音響信号から音声信号が抽出される（ステップ３０２）。そして、判定部１１によって、抽出された音声信号が解析されて基音周波数が検知され（ステップ３０３）、その基音周波数に基づいて音声の性別が判定される（ステップ３０４）。
【００２０】
例えば、一般に人が歌う声の基音周波数帯域は通常８０Ｈｚ〜１ＫＨｚと言われているので、その範囲の周波数特性で最もレベルの高い周波数を基音とみなす。そして、この基音周波数が男声の最高基音周波数（約５００Ｈｚ）よりも高いかどうか、または女声の最低基音周波数（約１８０Ｈｚ）よりも低いかどうかを一定時間観察して、観察時間内に男声の最高基音周波数よりも高い音があった場合は女声と判断し、女声の最低基音周波数よりも低い音があった場合は男声と判断する。観察時間内にかかる範囲の音が存在しない場合は、女声最低基音と男声最高基音との間における周波数帯のどちら寄りの音がより多いかによって、確率的に女声、男声を判定する。すなわち、女声の最低基音周波数に近い音の方が多ければ男声、男声の最高基音周波数に近い音が多ければ女声と判定する。
【００２１】
次に、基音周波数が男声と判定された場合には、あらかじめ設定された人形の性別に関する情報が参照され（ステップ３０５）、設定が女性の場合には、入力された音声信号と相違するので、音声信号変換部１２が入力音声信号全体を２倍の周波数にピッチシフト、すなわちオクターブ上の高さの音に変換して（ステップ３０６）、設定キャラクターの調波構造によるフィルタをかけることによって（ステップ３０７）、音声信号の情報内容はそのままに、あらかじめ設定された声質に変換する。
【００２２】
そして、このように変換された音声信号は、変換部１６において無線通信データフォーマットに変換されて、送信部１７からアンテナ１８を介して送信される。さらに、送信された音声信号は、アンテナ３を介して、人形１における無線受信機２によって受信され、電池及びアンプ部５におけるアンプによって増幅されてスピーカ４から音声として出力される（ステップ３０８）。
【００２３】
また、ステップ３０３において検知された基音周波数が、女声と判定された場合には（ステップ３０４）、あらかじめ設定された人形の性別に関する情報が参照され（ステップ３０９）、設定が男性の場合には、入力された音声信号と相違するので、音声信号変換部１２が入力音声信号全体を１／２倍の周波数にピッチシフト、すなわちオクターブ下の高さの音に変換して（ステップ３１０）、ステップ３０７以降の処理が行われる。
【００２４】
さらに、ステップ３０５において設定キャラクターが男性の場合若しくはステップ３０９において設定キャラクターが女性の場合には、いずれもピッチシフトは行われず、設定キャラクターの調波構造によるフィルタをかけるのみで（ステップ３０７）、以降の処理が行われる。
【００２５】
一方、上記の処理と並行して、減算処理部７においては、音声信号抽出部１０によって抽出された音声信号に基づいて、左右の音響信号から中央に定位する音声信号の成分がそれぞれ減算される。そして、減算された左右の音響信号（図中Ｌ−ＣＬ、Ｒ−ＣＲで示す）は、アンプ８によって増幅されて、スピーカ９ａ，９ｂから出力される。このとき、スピーカ９ａ，９ｂからの出力される音は、いわゆるカラオケと同様に、人間の音声が除去された音として再生される。
【００２６】
以上の処理によって、例えば、音響信号が伴奏と歌から成る音楽であった場合、伴奏等の音声以外の音については、車内に設置されたスピーカ９ａ，９ｂから鳴り、歌声等の音声については、人形１のスピーカ４から鳴る。そして、人形１から成る音声は、あらかじめその人形１に設定されたキャラクターの声質に合わせた音声となる。例えば、女声で、子供で、おとなしい性格であれば、そのようなキャラクターに応じた歌声が流れる。これにより、ユーザは、スピーカ９ａ，９ｂから流れる音楽の伴奏に合わせて、人形１が歌っているような感覚を得ることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態は、通常の対話型の人形としての機能も有しているので、マイク１５からのユーザの音声入力に応じた切替部１３の選択的切り替えによって、制御部１４で生成された対話時における反応音声と、上述の手順で生成された人形１の音声とが、選択的に人形１のスピーカ４から出力される。
【００２８】
また、切替部１３が、通常の対話へ切り替えられた場合には、これに連動して音声信号抽出部１０におけるスイッチが音声信号抽出機能を解除するので、抽出された音声信号に基づく減算処理部７の減算処理も行われない。従って、この場合には、音声信号が含まれたままの音響信号がアンプ８に入力されてスピーカ９ａ，９ｂから出力されるので、通常のステレオ音楽等を楽しむことができる。
【００２９】
〔１−３．効果〕
以上のような本実施の形態によれば、単にユーザとパソコン等との双方向の情報のやり取りができるだけではなく、音源部６からの音響信号における音声部分を抽出して、これを人形１に歌わせることができるので、人形１をより擬人化させることができ、ユーザの親近感や楽しさが高まって感情移入がし易くなる。
【００３０】
また、対話をしていない時に、人形に歌わせることができるので、利用効率が良い。そして、あらかじめ設定されたキャラクターに応じた声質で歌わせることができるので、より一層の現実感が得られ、娯楽性が増す。
【００３１】
また、人形１はその置き場所が限定されないので、様々な場所及びユーザによって利用することができる。特に、人形１は、情報の送受信を無線で行うので、設置場所の自由度が高い。例えば、上記の実施の形態のように車載用のものであれば、インストパネル上面に置いて面と向かって対話したり、助手席やセンターコンソールに置いて同乗者感覚で対話したり、センターコンソール後端やリアパーセルに置いて後席乗員が利用できるようにしたりすることができる。
【００３２】
〔２．第２の実施の形態〕
〔２−１．構成〕
本発明の第２の実施の形態を、図４を参照して以下に説明する。なお、上述の第１の実施の形態と同様の構成部については、同様の符号を付して、説明は省略する。すなわち、本実施の形態においては、犬型ロボット２９に、第１の実施の形態における人形と同様に、アンテナ（尻尾部）、スピーカ、電池及びアンプ部が設けられている。さらに、犬型ロボット２９には、ユーザの音声を入力するマイク、入力された音声を認識する音声認識装置、情報の送受信を行う無線送受信機が設けられている。
【００３３】
一方、家庭用のオーディオ装置２７には、音源部６、減算処理部７、アンプ８、スピーカ９ａ，９ｂ、音声信号抽出部１０が構成されている。減算処理部７、音声信号抽出部１０は、オーディオ装置２７におけるボーカルキャンセリング機能を有するＤＳＰ等の信号処理部を用いることできる。
【００３４】
そして、オーディオ装置２７に接続された送受信ユニット２８には、判定部１１、音声信号変換部１２、変換部１６及び送信部１７が構成され、犬型ロボット２９からの信号をアンテナ１８を介して受信する受信部３１、受信した信号を処理に適した形式に変換してオーディオ装置２７へ出力する変換部３２が構成されている。さらに、送受信ユニット２８には、犬型ロボット２９とユーザとの音声でのやり取りに応じて、送受信を切り替えるアンテナ切替スイッチ３０が設けられている。
【００３５】
〔２−２．作用〕
以上のような本実施の形態の作用を説明する。なお、上記の第１の実施の形態で示した処理と同様の手順は説明を省略する。すなわち、ユーザが、犬型ロボット２９に向かって、例えば「歌って」という音声を発すると、犬型ロボット２９に内蔵されたマイクからその音声が入力される。入力された音声は、音声認識装置によって認識されて、オーディオ装置２７への作動信号として出力される。この作動信号は、アンテナを介して無線送受信機によって発信される。
【００３６】
発信された作動信号は、送受信ユニット２８におけるアンテナ１８、アンテナ切替スイッチ３０を経て受信部３１において受信される。そして、変換部３２によってオーディオ装置２７において処理可能な情報形式に変換され、オーディオ装置２７に出力される。この作動信号を受けた音源部２６は作動を開始して、上記の第１の実施の形態と同様の手順によって、音源部２６からの音響信号から抽出された音声信号が、犬型ロボット２９にあらかじめ設定された声質に変換される。
【００３７】
そして、このように変換された音声信号が、変換部１６において無線通信データフォーマットに変換されて送信部１７から出力されると、アンテナ切替スイッチ３０が送信側に切り替わり、アンテナ１８から信号が送信される。さらに、送信された音声信号は、犬型ロボット２９のアンテナを介して無線送受信機によって受信され、アンプによって増幅されてスピーカから音声として出力される。一方、第１の実施の形態と同様に、音声信号が減算された音響信号は、人間の音声が除去された音としてスピーカ９ａ，９ｂから出力される。
【００３８】
〔２−３．効果〕
以上のような本実施の形態によれば、犬型ロボット２９が、ユーザの要求に従って反応し、オーディオ装置２７側のスピーカ９ａ，９ｂから流れる伴奏に合わせて、歌を歌ってくれるので、ユーザはペットに対するのと同様の親近感を感じることができる。
【００３９】
〔３．他の実施の形態〕
本発明は上記のような実施の形態に限定されるものではない。例えば、請求項に記載の「人形」には、動物、植物、建築物、乗り物、家具、家電製品、日用品、室内や野外に設置される設備等の形を模したものやこれらを擬人化したもの、空想の人物、生物、ロボットを模したもの等、あらゆる形象具が含まれる。また、これらの形象具は必ずしも立体的である必要はなく、平面状のものであってもよい。
【００４０】
また、音響信号の音源としては、上記の実施の形態で示したものには限定されず、ＨＤＤ、各種フラッシュメモリーカード等の記録媒体に記録されたもの、テレビジョン放送等を含めたあらゆる音源を利用することができる。また、音声信号は人間の肉声を電気的に変換した信号ばかりでなく、コンピュータ合成された人工の音声である擬似音声信号も含まれる
【００４１】
また、音声信号の抽出、減算、変換、音声認識等の手法は、上記の実施の形態で例示したものには限定されない。例えば、音声信号の変換は、単に設定調波構造のフィルターを通すだけでなく、設定調波構造と入力周波数特性とを比較し、入力信号の高調波成分のうち、設定調波構造成分の近いものと置換しレベル調整するような、原信号と出力信号の近似度を任意に制御する音声モーフィングの技術を適用することも可能である。このような音声モーフィングの技術によって、例えば、元の音声から変換後の音声へ徐々に変化させるような、様々な声質変化のバリエーションを与えることができる。
【００４２】
また、本発明における情報処理に関する部分は、その全部若しくは一部を、ソフトウェアで制御されるコンピュータによって実現することもできる。この場合のソフトウェアは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで本発明の作用効果を実現するものである。但し、この場合のハードウェアやソフトウェアの種類や構成、ソフトウェアで処理する範囲などは各種変更可能である。
【００４３】
例えば、本発明を、上述の実施の形態で示したような処理手順で対話システムを実現する方法や、これをコンピュータによって実現するためのソフトウェアを記録した記録媒体として把握することもできる。かかる場合には、ユーザは人形とソフトウェアを購入し、手持ちのパーソナルコンピュータにソフトウェアをインストールすることによって、室内に置いた人形を上述のように使用して楽しむことができる。
【００４４】
また、無線による送受信には、電波によるものと赤外線等の光線によるものが含まれる。このように情報の送受信を無線によって行うことによって、人形の設置場所の自由度が増し、車内、室内及び野外等の様々な場所において本発明を楽しむことができる。但し、接続コードや光ファイバを用いた有線による送受信を行う構成としてもよい。
【００４５】
また、本発明における再生手段以外の手段を、別のユニットに構成することによって、例えば、既存の音響機器の音声出力端子に接続するだけで、本発明の作用効果が得られるシステムを構成することができる。さらに、本発明における再生手段以外の手段の全部若しくは一部を、人形側に設けることも可能である。例えば、人形だけで、既存の音響機器からの音響信号を受信して、上述の処理を行うことができる構成とすることも可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザが感情移入できるまでの親近感や楽しさを与えることができるとともに、利用効率の良い情報提供システム及び発声人形を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における人形の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の実施の形態における情報提供システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図１の実施の形態における音声信号の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態における情報提供システムの構成を示すブロック図である。
【図５】従来の情報提供システムにおける表示画面の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…人形
２…無線受信部
３，１８…アンテナ
４…スピーカ
５…電池及びアンプ部
６…音源部
７…減算処理部
８…アンプ
９ａ，９ｂ…スピーカ
１０…音声信号抽出部
１１…判定部
１２…音声信号変換部
１３…切替部
１４…制御部
１５…マイク
１６，３２…変換部
１７…送信部
２６…音源部
２７…オーディオ装置
２８…送受信ユニット
２９…犬型ロボット
３０…アンテナ切替スイッチ
３１…受信部
３０１以降…手順の各ステップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声等により情報を提供する情報提供システムに係り、特に、情報提供機能に改良を施して、情報提供時以外においてもシステムを活用できるようにした情報提供システム及び発声人形に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車載用のナビゲーション装置やパーソナルコンピュータを用いた双方向対話型の情報提供技術としては、ユーザが発した音声を、車内や机上の所定の場所に設置したマイク等の入力手段から入力し、入力された音声を音声認識装置によって所定の情報形式に変換して認識し、その認識結果に応じて、モニターに表示されたキャラクターが所定の反応をする技術が提供されている。
【０００３】
このようなキャラクターを使用したナビゲーション用の表示画面の一例を、図５に示す。これは、モニター左隅に描画されたキャラクターが案内役となり、このキャラクターと対話するようにしてユーザが発声する対話型の検索機能によって、ユーザの所望の目的地を絞り込んで行くものである。例えば、ユーザが「周辺のファミレス」と喋ると、マイクから入力された音声をシステム内の音声認識装置が認識し、これに応じてキャラクターが「周辺のファミレスですね」と復唱確認する。そして、周辺のファミリーレストランの検索が行われ、検索結果としての複数のファミリーレストランの名称が項目表示される。なお、この時、ユーザへの音声出力は、車載若しくは机上の所定のスピーカを利用して行われるのが一般的である。
【０００４】
ところで、かかる情報提供技術は、あくまでも画面に表示されたキャラクターによるものであるため、ユーザがそのキャラクターに対して現実感を持つことはほとんどない。これに対処するため、特表平１１−５０５０５４号に示すように、人形に通信装置やマイク、アンプ、スピーカを内蔵させ、パソコン等と通信しながら、ユーザと会話によるやり取りができるようにした対話型の情報提供システムが提案されている。このシステムによれば、ユーザは実際に手で触れることができる独立した物体である人形と対話することができるので、画面表示されたキャラクターよりも、現実に近い形で対話しているように感じることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の情報提供システムにおいては、単にユーザとパソコン等との双方向の情報のやり取りができるだけであり、ユーザが使用する際に感情移入できるほどの親近感や楽しさを提供するという点では、必ずしも十分とはいえない。また、従来の情報提供システムにおける人形は、双方向の情報のやり取りをする以外に用途がなかったので、対話をしていない時には人形は休止している状態にあり、利用効率が良くない。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである、その目的は、ユーザが感情移入できるまでの親近感や楽しさを与えることができるとともに、利用効率の良い情報提供システム及び発声人形を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、少なくとも音声出力手段を有する情報提供システムにおいて、音響信号を再生する再生手段と、前記再生手段から入力された音響信号の中から音声信号を抽出し、抽出した音声信号を前記音声出力手段から出力させる音声信号抽出手段と、前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号を、あらかじめ定められた基準に基づいて声質が変化するように変換して、前記音声出力手段から出力させる音声変換手段と、前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号の性別が、あらかじめ設定された性別と一致するか否かを判定し、その判定結果に応じて前記音声変換手段に音声信号を変換させる判定手段と、を有することを特徴とする。
以上のような請求項１記載の発明では、音響信号から音声信号を抽出して、これを音声出力手段から出力させることができるので、例えば、音声出力手段を人形等に設けた場合に、人形等に単に情報を喋らせるだけでなく、再生手段から再生される音楽を伴奏として歌わせることができる。従って、ユーザの親近感や楽しさが高まって感情移入がし易くなり、対話をしていないときであっても、有効活用することができる。
【０００８】
また、音声出力手段から出力される音声が、あらかじめ定められた声質に変換されるので、例えば、音声出力手段を人形等に設けた場合に、そのキャラクターに合わせた歌声で歌わせることができ、より一層親近感や楽しさが高まる。
【０００９】
また、音声出力手段にあらかじめ設定された性別に応じて、声質を変えることができるので、例えば、音声出力手段を人形等に設けた場合に、その人形等が自己の性別に合った声で歌っているように見えるので、より一層の現実感が得られ、娯楽性が増す。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の情報提供システムにおいて、前記音声出力手段とその他の手段との間の情報の伝達を、無線を介して行う通信手段を有することを特徴とする。
以上のような請求項２記載の発明では、音声出力手段との情報伝達を無線によって行うので、音声出力手段の設置場所が限定されず、ユーザが車内や室内等における最も利用したい場所に置いて使用することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の情報提供システムにおいて、音声入力手段が、前記音声出力手段と同一体に設けられることにより、対話型のシステムとして構成されていることを特徴とする。
以上のような請求項３記載の発明では、ユーザが、例えば、音声出力手段及び音声入力手段を人形等の同一体に設けた場合に、人形に話しかけると、その音声が音声入力手段から入力され、これに応じて、あらかじめ記憶された情報や音響信号から抽出された音声が音声出力手段から出力される。従って、人形がユーザの要求に応じて反応する印象を与えることができ、親近感がより一層高まる。
【００１２】
請求項４記載の発明である発声人形は、音響信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された音響信号の中から、音声信号を抽出する音声信号抽出手段と、前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号を、あらかじめ定められた基準に基づいて声質が変化するように変換する音声変換手段と、前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号の性別が、あらかじめ設定された性別と一致するか否かを判定し、その判定結果に応じて前記音声変換手段に音声信号を変換させる判定手段と、前記音声変換手段によって変換された音声信号を、音声として出力する音声出力手段と、が人形に設けられていることを特徴とする。
以上のような請求項４記載の発明では、音響信号から抽出された音声信号を音声出力手段から出力するので、ユーザは人形が歌っているような感じを受け、親近感や楽しさが高まって感情移入がし易くなる。特に、既存の様々な記録媒体若しくは放送からの音響信号を受信させて歌わせることができるので、利用範囲が非常に広く、あらゆる年齢層が楽しむことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
〔１．第１の実施の形態〕
〔１−１．構成〕
本発明の実施の形態を、図１〜４を参照して以下に説明する。まず、図１に示すように、人形１には、無線受信機２、アンテナ３、スピーカ４、電池及びアンプ部５が設けられ、アンテナ３を介して無線受信機２が受信した音声信号を、電池及びアンプ部５内のアンプにおいて増幅し、スピーカ４から音声として出力できるように構成されている。
【００１４】
一方、ナビゲーション装置等の車載ユニットには、図２に示すように、音源部６、減算処理部７、アンプ８、スピーカ９ａ，９ｂ、音声信号抽出部１０、判定部１１、音声信号変換部１２、制御部１４、切替部１３、変換部１６、送信部１７、アンテナ１８等が設けられている。音源部６は、処理対象となる音響信号を提供する手段であり、車載用のＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、カセットテーププレーヤ、ＦＭ・ＡＭ放送受信機、デジタルオーディオ放送受信機等の音源部に該当する。
【００１５】
減算処理部７は、音源部６からのステレオ音響信号から、音声信号の成分を減算する手段である。音声信号抽出部１０は、音源部６からの音響信号の中から、音声信号を抽出する手段である。この音声信号の抽出方法には、種々のアルゴリズムがある。例えば、特開平６−９０５００号公報に示すように、左右の信号の相関度から、中央に音像が定位する音声成分を抽出する方法がある。また、音声信号抽出部１０は、減算処理部７に、減算すべき音声成分の情報を提供する機能を有する。
【００１６】
判定部１１は、音声信号抽出部１０によって抽出された音声信号から基音周波数を解析して、その性別を判定する手段である。周波数解析法としては、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による方法がある。音声信号変換部１２は、判定部１１による判定結果とあらかじめ設定された人形１のキャラクター（性別、年齢、性格等の個性）に応じて、音声信号抽出部１０によって抽出した音声信号の声質を、その情報内容を失わせることなく変換する手段である。この人形１のキャラクターに関する情報は、車載ユニットにおけるメモリ等の記憶手段（図示せず）にあらかじめ記憶されている。なお、このキャラクターに関する情報には、人形１の性別に関するデータの他、個々の人形１のキャラクターに対応した声の調波構造に関するデータ等が含まれており、上記の音声信号変換部１２による声質の変換処理には、ピッチシフトによる男声若しくは女声への変換の他に、年齢や性格等のキャラクター設定に応じた調波構造によるフィルタをかける処理も含まれる。
【００１７】
変換部１６は、音声信号変換部１２からの音声信号を、無線通信データフォーマットに変換する手段である。送信部１７は、アンテナ１８を介して、音声信号を人形１の無線受信機２に送信する手段である。なお、本実施の形態は、マイク１５から入力されるユーザの音声を、車載ユニットのＣＰＵ及びその周辺回路部に設定された制御部１４において音声認識し、その認識結果に応じて、あらかじめ定められた情報を音声信号として変換部１６に出力するという通常の対話型システムとしての機能も有している。
【００１８】
切替部１３は、人形１に送信する信号を、通常の対話型システムにおけるシステム側の反応としての音声信号とするか、本実施の形態の特徴である音響信号から抽出した音声信号とするかを切り替える手段である。なお、音声信号抽出部１０には、切替部１３が通常の対話へ切り替えられた場合に、音声信号抽出機能を解除するスイッチが設定されている。
【００１９】
〔１−２．作用〕
以上のような本実施の形態の作用を、図３のフローチャートを参照して説明する。まず、音源部６から出力された音響信号は、音声信号抽出部１０に入力され（ステップ３０１）、この音響信号から音声信号が抽出される（ステップ３０２）。そして、判定部１１によって、抽出された音声信号が解析されて基音周波数が検知され（ステップ３０３）、その基音周波数に基づいて音声の性別が判定される（ステップ３０４）。
【００２０】
例えば、一般に人が歌う声の基音周波数帯域は通常８０Ｈｚ〜１ＫＨｚと言われているので、その範囲の周波数特性で最もレベルの高い周波数を基音とみなす。そして、この基音周波数が男声の最高基音周波数（約５００Ｈｚ）よりも高いかどうか、または女声の最低基音周波数（約１８０Ｈｚ）よりも低いかどうかを一定時間観察して、観察時間内に男声の最高基音周波数よりも高い音があった場合は女声と判断し、女声の最低基音周波数よりも低い音があった場合は男声と判断する。観察時間内にかかる範囲の音が存在しない場合は、女声最低基音と男声最高基音との間における周波数帯のどちら寄りの音がより多いかによって、確率的に女声、男声を判定する。すなわち、女声の最低基音周波数に近い音の方が多ければ男声、男声の最高基音周波数に近い音が多ければ女声と判定する。
【００２１】
次に、基音周波数が男声と判定された場合には、あらかじめ設定された人形の性別に関する情報が参照され（ステップ３０５）、設定が女性の場合には、入力された音声信号と相違するので、音声信号変換部１２が入力音声信号全体を２倍の周波数にピッチシフト、すなわちオクターブ上の高さの音に変換して（ステップ３０６）、設定キャラクターの調波構造によるフィルタをかけることによって（ステップ３０７）、音声信号の情報内容はそのままに、あらかじめ設定された声質に変換する。
【００２２】
そして、このように変換された音声信号は、変換部１６において無線通信データフォーマットに変換されて、送信部１７からアンテナ１８を介して送信される。さらに、送信された音声信号は、アンテナ３を介して、人形１における無線受信機２によって受信され、電池及びアンプ部５におけるアンプによって増幅されてスピーカ４から音声として出力される（ステップ３０８）。
【００２３】
また、ステップ３０３において検知された基音周波数が、女声と判定された場合には（ステップ３０４）、あらかじめ設定された人形の性別に関する情報が参照され（ステップ３０９）、設定が男性の場合には、入力された音声信号と相違するので、音声信号変換部１２が入力音声信号全体を１／２倍の周波数にピッチシフト、すなわちオクターブ下の高さの音に変換して（ステップ３１０）、ステップ３０７以降の処理が行われる。
【００２４】
さらに、ステップ３０５において設定キャラクターが男性の場合若しくはステップ３０９において設定キャラクターが女性の場合には、いずれもピッチシフトは行われず、設定キャラクターの調波構造によるフィルタをかけるのみで（ステップ３０７）、以降の処理が行われる。
【００２５】
一方、上記の処理と並行して、減算処理部７においては、音声信号抽出部１０によって抽出された音声信号に基づいて、左右の音響信号から中央に定位する音声信号の成分がそれぞれ減算される。そして、減算された左右の音響信号（図中Ｌ−ＣＬ、Ｒ−ＣＲで示す）は、アンプ８によって増幅されて、スピーカ９ａ，９ｂから出力される。このとき、スピーカ９ａ，９ｂからの出力される音は、いわゆるカラオケと同様に、人間の音声が除去された音として再生される。
【００２６】
以上の処理によって、例えば、音響信号が伴奏と歌から成る音楽であった場合、伴奏等の音声以外の音については、車内に設置されたスピーカ９ａ，９ｂから鳴り、歌声等の音声については、人形１のスピーカ４から鳴る。そして、人形１から成る音声は、あらかじめその人形１に設定されたキャラクターの声質に合わせた音声となる。例えば、女声で、子供で、おとなしい性格であれば、そのようなキャラクターに応じた歌声が流れる。これにより、ユーザは、スピーカ９ａ，９ｂから流れる音楽の伴奏に合わせて、人形１が歌っているような感覚を得ることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態は、通常の対話型の人形としての機能も有しているので、マイク１５からのユーザの音声入力に応じた切替部１３の選択的切り替えによって、制御部１４で生成された対話時における反応音声と、上述の手順で生成された人形１の音声とが、選択的に人形１のスピーカ４から出力される。
【００２８】
また、切替部１３が、通常の対話へ切り替えられた場合には、これに連動して音声信号抽出部１０におけるスイッチが音声信号抽出機能を解除するので、抽出された音声信号に基づく減算処理部７の減算処理も行われない。従って、この場合には、音声信号が含まれたままの音響信号がアンプ８に入力されてスピーカ９ａ，９ｂから出力されるので、通常のステレオ音楽等を楽しむことができる。
【００２９】
〔１−３．効果〕
以上のような本実施の形態によれば、単にユーザとパソコン等との双方向の情報のやり取りができるだけではなく、音源部６からの音響信号における音声部分を抽出して、これを人形１に歌わせることができるので、人形１をより擬人化させることができ、ユーザの親近感や楽しさが高まって感情移入がし易くなる。
【００３０】
また、対話をしていない時に、人形に歌わせることができるので、利用効率が良い。そして、あらかじめ設定されたキャラクターに応じた声質で歌わせることができるので、より一層の現実感が得られ、娯楽性が増す。
【００３１】
また、人形１はその置き場所が限定されないので、様々な場所及びユーザによって利用することができる。特に、人形１は、情報の送受信を無線で行うので、設置場所の自由度が高い。例えば、上記の実施の形態のように車載用のものであれば、インストパネル上面に置いて面と向かって対話したり、助手席やセンターコンソールに置いて同乗者感覚で対話したり、センターコンソール後端やリアパーセルに置いて後席乗員が利用できるようにしたりすることができる。
【００３２】
〔２．第２の実施の形態〕
〔２−１．構成〕
本発明の第２の実施の形態を、図４を参照して以下に説明する。なお、上述の第１の実施の形態と同様の構成部については、同様の符号を付して、説明は省略する。すなわち、本実施の形態においては、犬型ロボット２９に、第１の実施の形態における人形と同様に、アンテナ（尻尾部）、スピーカ、電池及びアンプ部が設けられている。さらに、犬型ロボット２９には、ユーザの音声を入力するマイク、入力された音声を認識する音声認識装置、情報の送受信を行う無線送受信機が設けられている。
【００３３】
一方、家庭用のオーディオ装置２７には、音源部６、減算処理部７、アンプ８、スピーカ９ａ，９ｂ、音声信号抽出部１０が構成されている。減算処理部７、音声信号抽出部１０は、オーディオ装置２７におけるボーカルキャンセリング機能を有するＤＳＰ等の信号処理部を用いることできる。
【００３４】
そして、オーディオ装置２７に接続された送受信ユニット２８には、判定部１１、音声信号変換部１２、変換部１６及び送信部１７が構成され、犬型ロボット２９からの信号をアンテナ１８を介して受信する受信部３１、受信した信号を処理に適した形式に変換してオーディオ装置２７へ出力する変換部３２が構成されている。さらに、送受信ユニット２８には、犬型ロボット２９とユーザとの音声でのやり取りに応じて、送受信を切り替えるアンテナ切替スイッチ３０が設けられている。
【００３５】
〔２−２．作用〕
以上のような本実施の形態の作用を説明する。なお、上記の第１の実施の形態で示した処理と同様の手順は説明を省略する。すなわち、ユーザが、犬型ロボット２９に向かって、例えば「歌って」という音声を発すると、犬型ロボット２９に内蔵されたマイクからその音声が入力される。入力された音声は、音声認識装置によって認識されて、オーディオ装置２７への作動信号として出力される。この作動信号は、アンテナを介して無線送受信機によって発信される。
【００３６】
発信された作動信号は、送受信ユニット２８におけるアンテナ１８、アンテナ切替スイッチ３０を経て受信部３１において受信される。そして、変換部３２によってオーディオ装置２７において処理可能な情報形式に変換され、オーディオ装置２７に出力される。この作動信号を受けた音源部２６は作動を開始して、上記の第１の実施の形態と同様の手順によって、音源部２６からの音響信号から抽出された音声信号が、犬型ロボット２９にあらかじめ設定された声質に変換される。
【００３７】
そして、このように変換された音声信号が、変換部１６において無線通信データフォーマットに変換されて送信部１７から出力されると、アンテナ切替スイッチ３０が送信側に切り替わり、アンテナ１８から信号が送信される。さらに、送信された音声信号は、犬型ロボット２９のアンテナを介して無線送受信機によって受信され、アンプによって増幅されてスピーカから音声として出力される。一方、第１の実施の形態と同様に、音声信号が減算された音響信号は、人間の音声が除去された音としてスピーカ９ａ，９ｂから出力される。
【００３８】
〔２−３．効果〕
以上のような本実施の形態によれば、犬型ロボット２９が、ユーザの要求に従って反応し、オーディオ装置２７側のスピーカ９ａ，９ｂから流れる伴奏に合わせて、歌を歌ってくれるので、ユーザはペットに対するのと同様の親近感を感じることができる。
【００３９】
〔３．他の実施の形態〕
本発明は上記のような実施の形態に限定されるものではない。例えば、請求項に記載の「人形」には、動物、植物、建築物、乗り物、家具、家電製品、日用品、室内や野外に設置される設備等の形を模したものやこれらを擬人化したもの、空想の人物、生物、ロボットを模したもの等、あらゆる形象具が含まれる。また、これらの形象具は必ずしも立体的である必要はなく、平面状のものであってもよい。
【００４０】
また、音響信号の音源としては、上記の実施の形態で示したものには限定されず、ＨＤＤ、各種フラッシュメモリーカード等の記録媒体に記録されたもの、テレビジョン放送等を含めたあらゆる音源を利用することができる。また、音声信号は人間の肉声を電気的に変換した信号ばかりでなく、コンピュータ合成された人工の音声である擬似音声信号も含まれる
【００４１】
また、音声信号の抽出、減算、変換、音声認識等の手法は、上記の実施の形態で例示したものには限定されない。例えば、音声信号の変換は、単に設定調波構造のフィルターを通すだけでなく、設定調波構造と入力周波数特性とを比較し、入力信号の高調波成分のうち、設定調波構造成分の近いものと置換しレベル調整するような、原信号と出力信号の近似度を任意に制御する音声モーフィングの技術を適用することも可能である。このような音声モーフィングの技術によって、例えば、元の音声から変換後の音声へ徐々に変化させるような、様々な声質変化のバリエーションを与えることができる。
【００４２】
また、本発明における情報処理に関する部分は、その全部若しくは一部を、ソフトウェアで制御されるコンピュータによって実現することもできる。この場合のソフトウェアは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで本発明の作用効果を実現するものである。但し、この場合のハードウェアやソフトウェアの種類や構成、ソフトウェアで処理する範囲などは各種変更可能である。
【００４３】
例えば、本発明を、上述の実施の形態で示したような処理手順で対話システムを実現する方法や、これをコンピュータによって実現するためのソフトウェアを記録した記録媒体として把握することもできる。かかる場合には、ユーザは人形とソフトウェアを購入し、手持ちのパーソナルコンピュータにソフトウェアをインストールすることによって、室内に置いた人形を上述のように使用して楽しむことができる。
【００４４】
また、無線による送受信には、電波によるものと赤外線等の光線によるものが含まれる。このように情報の送受信を無線によって行うことによって、人形の設置場所の自由度が増し、車内、室内及び野外等の様々な場所において本発明を楽しむことができる。但し、接続コードや光ファイバを用いた有線による送受信を行う構成としてもよい。
【００４５】
また、本発明における再生手段以外の手段を、別のユニットに構成することによって、例えば、既存の音響機器の音声出力端子に接続するだけで、本発明の作用効果が得られるシステムを構成することができる。さらに、本発明における再生手段以外の手段の全部若しくは一部を、人形側に設けることも可能である。例えば、人形だけで、既存の音響機器からの音響信号を受信して、上述の処理を行うことができる構成とすることも可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザが感情移入できるまでの親近感や楽しさを与えることができるとともに、利用効率の良い情報提供システム及び発声人形を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における人形の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の実施の形態における情報提供システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図１の実施の形態における音声信号の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態における情報提供システムの構成を示すブロック図である。
【図５】従来の情報提供システムにおける表示画面の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…人形
２…無線受信部
３，１８…アンテナ
４…スピーカ
５…電池及びアンプ部
６…音源部
７…減算処理部
８…アンプ
９ａ，９ｂ…スピーカ
１０…音声信号抽出部
１１…判定部
１２…音声信号変換部
１３…切替部
１４…制御部
１５…マイク
１６，３２…変換部
１７…送信部
２６…音源部
２７…オーディオ装置
２８…送受信ユニット
２９…犬型ロボット
３０…アンテナ切替スイッチ
３１…受信部
３０１以降…手順の各ステップ
Claims (4)
- 少なくとも音声出力手段を有する情報提供システムにおいて、
音響信号を再生する再生手段と、
前記再生手段から入力された音響信号の中から音声信号を抽出し、
抽出した音声信号を前記音声出力手段から出力させる音声信号抽出手段と、
前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号を、あらかじめ定められた基準に基づいて声質が変化するように変換して、前記音声出力手段から出力させる音声変換手段と、
前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号の性別が、あらかじめ設定された性別と一致するか否かを判定し、その判定結果に応じて前記音声変換手段に音声信号を変換させる判定手段と、
を有することを特徴とする情報提供システム。 - 前記音声出力手段とその他の手段との間の情報の伝達を、無線を介して行う通信手段を有することを特徴とする請求項１記載の情報提供システム。
- 音声入力手段が、前記音声出力手段と同一体に設けられることにより、対話型のシステムとして構成されていることを特徴とする請求項１記載の情報提供システム。
- 音響信号を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された音響信号の中から、音声信号を抽出する音声信号抽出手段と、
前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号を、あらかじめ定められた基準に基づいて声質が変化するように変換する音声変換手段と、
前記音声信号抽出手段によって抽出された音声信号の性別が、あらかじめ設定された性別と一致するか否かを判定し、その判定結果に応じて前記音声変換手段に音声信号を変換させる判定手段と、
前記音声変換手段によって変換された音声信号を、音声として出力する音声出力手段と、
が人形に設けられていることを特徴とする発声人形。
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