JPH0293861A

JPH0293861A - 動物との対話システム

Info

Publication number: JPH0293861A
Application number: JP63245909A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yahiro; 八尋　博司; Mutsuro Ohara; 大原　睦郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えばイルカ等の動物と対話が可能な動物
との対話システムに関する。

（従来の技術）従来の動物との対話システムでは、動物の声をＦＦＴ（
高速フーリエ変換）処理してその周波数スペクトラムを
分析し、個々の分析結果について意味との対応を調べて
色々の声の辞書を作り、動物の会話を理解する。また、
逆にそれらの分析された周波数スペクトルを逆ＦＦＴし
て音声合成信号を生成し、これをスピーカで再生するこ
とによって動物に所望の内容を伝達できるようにして動
物との会話を行う。現在では特にイルカとの会話を目標
として開発が進められている。

しかしながら、従来の対話システムでは、動物の声の理
解等の研究にパーソナルコンピュータを使っているため
、周波数スペクトラムの分析に１音で７分もかかる等、
極めて能率が悪く、また、逆ＦＦＴを高速で実行できな
いため、音声合成も実用的でなかった。すなわち、分析
／合成共にリアルタイム処理が出来なかった。一方、人
間の音声認識では周波数帯域が決まっているので複数個
のフィルタバンクを使って行い、音声合成ではもっと複
雑な方法、例えばＰＡＲＣＯＲ等を使って行っているが
、これらの方法を周波数帯域が定められない動物の声に
そのまま適用することはできず、その改良も極めて複雑
でリアルタイム処理することはやはり難しい。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように従来の動物との対話システムでは、構
成が複雑だけでなくリアルタイムで処理することができ
ないため、能率が悪く、「対話」とは程遠いものであっ
た。

この発明は上記の問題を解決するためになされたもので
、リアルタイムで動物の声の分析／合成を行うことがで
き、良好な対話が可能な動物との対話システムを提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］（：！１題を解決するための手段）上記目的を達成するためにこの発明に係る会話システム
は、動物の声を収録するマイクロフォンと、このマイク
ロフォンの出力信号を増幅するマイク増幅器と、このマ
イク増幅器の出力信号をデジタルデータ化しＦＦＴ処理
して周波数スペクトラム分析し、この分析結果を予め登
録された周波数スペクトラムと照合して対応する意味を
割出し、照合結果を出力すると共に、予め登録された周
波数スペクトラムから所望の意味に対応する周波数スペ
クトラムを取出して逆ＦＦＴ処理しさらにアナログ信号
に変換して音声信号を合成するデジタル・シグナル・プ
ロセッサと、前記デジタル・シグナル・プロセッサから
出力される照合結果を表示し、所望の意味を前記デジタ
ル・シグナルやプロセッサに入力するホスト演算処理装
置と、前記デジタル・シグナル・プロセッサで合成され
た音声信号を増幅する音声増幅器と、この増幅器から出
力される音声信号を再生する音響再生器とを具備して構
成される。

（作用）上記構成による動物との対話システムでは、動物のｈを
マイクロフォンで収録し、音声信号としてマイク増幅器
で増幅した後、デジタル・シグナル・プロセッサに送り
、ＦＦＴ処理して周波数スペクトラムを分析し、この分
析結果を予め登録された周波数スペクトラムと照合して
対応する意味を割出し、ホスト演算処理装置によって照
合結果を表示装置に表示する。一方、データ人力装置に
よって所望の意味のデータをデジタル・シグナル・プロ
セッサに送り、対応する周波数スペクトラムを選択し、
これを逆ＦＦＴ処理して音声合成信号とし、音声増幅器
で増幅した後、スピーカ音響再生して動物に聞かせる。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図はその構成を示すもので、１１は動物の声を収録
するためのマイクロフォンである。このマイクロフォン
１１で収録された音声信号はマイク増幅器１２で増幅さ
れた後、ＤＳＰ　（デジタル・シグナル・プロセッサ）
　１３に入力される。このＤ　Ｓ　Ｐ　１３は入力した
音声信号をＡ／Ｄ変換した後、ＦＦＴ（高速フーリエ変
換）処理することにより周波数スペクトラム分析し、こ
の分析結果を予め登録された周波数スペクトラムと照合
して対応する意味を割出し、ホストＣＰＵ　（演算処理
装置）１４に送る。

、：（７）ＣＰＵ１４ハ表示装置（例えばＣＲＴ）１５
及びデータ入力装置（例えばキーボード）１Ｂを備え、
ＤＳＰ１３からの照合結果を表示装置１５に表示し、デ
ータ入力装置１Ｂによって入力される所望の意味のデー
タをＤ　Ｓ　Ｐ　１３に送る。Ｄ　Ｓ　Ｐ　１３は入力
データから対応する周波数スペクトラムを再生し、逆Ｆ
ＦＴ処理した後、これをＤ／Ａ変換して出力する。この
ＤＳＰ１３の出力信号は音声増幅器１７で増幅された後
、スピーカ１８に送られ、このスピーカ１８によって音
響再生される。

上記Ｄ　Ｓ　Ｐ　１３は、第２図に示すように、マルチ
制御バス１３１　、高速データバス１３２を備える。各
バス１３１　、１３２にはＡ／Ｄ変換ボード１３３、蓄
積ボード１３４、プロセッサボード１３５、メモリボー
ド１３Ｂ　、Ｄ／Ａ変換ボード１３７が接続される。マ
ルチハス（制ｉＪ　！＜ス）１３１はインターフェース
１３８人出力端子Ｈ９を介してホストＣＰ　Ｕ　１４に
接続される。

Ａ／Ｄ変換ボード１３３は入力端子１３ａを介してマイ
ク増幅器１２から送られてくる音声信号をデジタル信号
に変換するもので、ここで変換されたデジタル信号は蓄
積ボードＨ４に送られる。この蓄積ボード１３４はＡ／
Ｄ変換ボード１３３からのデジタル信号を一定期間蓄え
てプロセッサボード１３５に送るものである。

このプロセッサボード１３５はＦＦＴ処理機能、相関、
差分等によるスペクトル照合機能を備え、＃積ボード１
３４からのデータについてはＦＦＴ処理して周波数スペ
クトラム分析し、分析した周波数スペクトルのパターン
をメモリボード［３６に登録する。この際、ホストＣＰ
Ｕ１４の支援によって分析結果毎に意味付けしておき、
順次収録された音声信号の周波数スペクトラムを登録し
たスペクトルと照合して対応する意味を識別し、ホスト
ＣＰＵ１４によって表示装置６に声の意味を表示する。

また、プロセッサボード１３５は逆ＦＦＴ機能も備え、
ホストＣＰ　Ｕ　１４を通じてデータ入力装置１Ｂから
の所望の意味を入力すると、メモリボード１３Ｂから対
応する意味の周波数スペクトラムを読出して逆ＦＦＴ処
理して音声合成データを生成する。この音声合成データ
はＤ／Ａ変換ボード１３７によってアナログ信号に変換
され、出力端子１３ｂを介して音声増幅器１７に送られ
る。

上記プロセッサボードｉ３５は、第３図に示すように、
信号処理部ａにより、マルチパス（制御バス）１３１か
らの制御指令をインターフェースｂを通じて受取ると、
オートローダ（ＲＡＭ）ｃから必要なプログラムを取出
し、そのプログラムに従い、データメモリｄｉ−ｄ３°
を用いて、他のボードからのデータを取込み、取込んだ
データを高速演算処理し、演算結果を高速データバス１
３２へ高速転送するようになっている。但し、ＦＦＴと
逆ＦＦＴの処理速度は１６ビツトパーソナルコンピユー
タの１００倍以上である事が必要である。特に、ＦＦＴ
処理について１０２４点で２ｍｓの超高速処理が＝１能
であるものとする上記構成において、以下その運用手段について説明する
。

まず、マイクロフォン１１を対象とする動物に近付けて
その鳴声を多数収録する。収録された鳴声は音声信号と
なってＤ　Ｓ　Ｐ　１３に入力され、ＦＦＴ処理によっ
て周波数スペクトラム分析される。ここで、各鳴声の分
析結果について動物の状況から判断してその鳴声の意味
を識別し、各周波数スペクトラムを意味付けすることに
より辞書として登録しておく。動物との対話はこの辞書
に基づいて行われる。

今、動物の鳴声をひとつを収録すると、ＤＳＰ１３にて
ＦＦＴ処理され、周波数スペクトラム分析されて予め登
録したスペクトラムと照合され、その意味が表示装置１
５に表示される。対話者は表示装置１５をみて鳴声の意
味を識別すると、そのその返事に相当する言葉をデータ
人力装置１Ｂを通じてＤ　Ｓ　Ｐ　＋３に人力する。Ｄ
　Ｓ　Ｐ　１３ではその言葉の意味に相当する周波数ス
ペクトルが登録データの中から選び出され、逆ＦＦＴ処
理されて音声合成信号が生成される。この音声合成信号
をスピーカ１９によって動物の近傍で再生することによ
り、その動物との対話が実現できる。

したがって、上記構成による動物との対話システムは、
従来のシステムで使用していたパーソナルコンピュータ
より格段に処理速度の早いＤＳＰを用いて、ＦＦＴ処理
、逆ＦＦＴ処理、相関、差分等による照合処理を高速処
理することができるので、リアルタイムで動物の声の意
味を理解し、返事を音声信号としてスピーカから出すこ
とが可能になる。特にイルカとの会話が可能となるので
、海の安全のチエツクや安全の確保に役立てることがで
きる。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、リアルタイムで動物の
声の分析／合成を行うことができ、良好な対話が可能な
動物との対話システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る動物との対話システムの一実施
例を示すブロック図、第２図は同実施例のＤＳＰの構成
を示すブロック図、第３図は同実施例のプロセッサ・ボ
ードの構成を示すブロック図である。１１・・・マイクロフォン、１２・・・マイク増幅器、
１３・・・ＤＳＰ、１４・・・ホストＣＰＵ、１５・・
・表示装置、１Ｂ・・・データ入力装置、１７・・・音
声増幅器、１８・・・スピーカ、１３１・・・マルチパ
ス（制御バス）１３２・・・高速データバス、１３３・
・・Ａ／Ｄ変換ボード、１３４・・・蓄積ボード、１３
５・・・プロセッサボード、１３６・・・メモリボード
、１３７・・・Ｄ／Ａ変換ボード、１３８・・・ホスト
ＣＰＵインターフェース、ａ・・・信号処理部、ｂ・・
・インターフェース、Ｃ・・・オートローダ、ｄｌ−ｄ
３・・・データメモリ。

Claims

【特許請求の範囲】

動物の声を収録するマイクロフォンと、このマイクロフ
ォンの出力信号を増幅するマイク増幅器と、このマイク
増幅器の出力信号をデジタルデータ化しＦＦＴ（高速フ
ーリエ変換）処理して周波数スペクトラム分析し、この
分析結果を予め登録された周波数スペクトラムと照合し
て対応する意味を割出し、照合結果を出力すると共に、
予め登録された周波数スペクトラムから所望の意味に対
応する周波数スペクトラムを取出して逆ＦＦＴ処理しさ
らにアナログ信号に変換して音声信号を合成するデジタ
ル・シグナル・プロセッサと、前記デジタル・シグナル
・プロセッサから出力される照合結果を表示し、所望の
意味を前記デジタル・シグナル・プロセッサに入力する
ホスト演算処理装置と、前記デジタル・シグナル・プロ
セッサで合成された音声信号を増幅する音声増幅器と、
この増幅器から出力される音声信号を再生する音響再生
器とを具備する動物との対話システム。