JPH03274600A

JPH03274600A - ２値化パターン生成方式

Info

Publication number: JPH03274600A
Application number: JP2076465A
Authority: JP
Inventors: Harutake Yasuda; 安田　晴剛
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1991-12-05
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JP3027389B2

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】技先立互本発明は、２値化パターン生戊方式、より詳細には、音
声認識装置における特徴抽出方式に関する。

従」むＬ４一般に、音声波のスペクトルを時間−周波数パターン（
Ｔｉｍｅ　−Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　−Ｐａｔｔｅｒｎ＝　
Ｔ　Ｓ　Ｐ　）で表わし、これを音声認識のための特徴
量とすることが行われているが、更に、このＴＳＰを２
値化し、音声の特徴量を「０」、「１」の２値で表わす
Ｂｉｎａｙ−ＴＳＰ　（ＢＴＳＰ）が提案されている。

而して、従来においては、２値化パターンをうるために
は、得られたある音声のスペクトルパターンの最小２乗
近似直線を求め、スペクトルパターンから差し引いて得
られる音声のローカルピークに基づいて２値化していた
（リコーテクニカルレポート１９８４　ＮＱＩＩ参照）
。又、直線位相型Ｃ，１，Ｃフィルタを用いて同様の効
果をうる方式（音響学会講演論文集（ｓ、５９．１０）
ｒディジタルフィルタを用いたＢＴＳＰ方式のシュミレ
ーション」田中他電気学会論文誌Ｃ１０ｇ巻１０号、昭
６３参照）により提案されている。

しかしながら、最小２乗近似直線の演算処理はその処理
量が多くハードウェア量も大きくなる欠点があった。又
、直線位相Ｃ，１，Ｃフィルタは最小２乗近似直線演算
よりは演算処理が小さいが、最低数１０回の加減算処理
が必要になる等の欠点があった。

且−一並本発明は、上述のごとき従来技術の欠点に鑑みてなされ
たもので、簡易な演算で上記従来技術とほぼ同様の効果
を得ることを目的としてなされたものである。

璽−一」炙本発明は、上記目的を達成するために、（１）入力され
た音声を増幅し、適正なレベル処理や不要な周波数成分
を取り除く処理を行う前処理部と、得られた音声信号を
周波数分析するバンドパスフィルタ群、各フィルタ群の
各々の信号を整流し高域成分を取り除くローパスフィル
タとより成りパワースペクトラムをうるスペクトル解析
部と、ある時間周期で入力したこれらのパワースペクト
ルを時系列信号に変換するマルチプレクサを有する音声
特徴抽出方式において、スペクトル包絡の極大点と隣り
合う極小点の値、又は両側の極小点の平均値との差を正
規化し、その値の第１の閾値以上を「１」とし、それ以
外の点をｒＱＪとすることを特徴としたものであり、更
には、（２）周波数のチャンネルに対応した正規化係数
を有し、チャンネルによって異なる値の第１の閾値を有
すること、或いは、（３）極大点とその両側の隣り合う
極小点が隣り合う周波数チャンネルの場合、極大点を「
１」としないこと、或いは、（４）隣り合う極大点と極
小点の差が第２の閾値以下の場合は極大点の値を「１」
にしないこと、或いは、（５）スペクトル包絡の極小点
の隣り合う両側の周波数チャンネルが極大点の場合、極
小点の設定をとり消すこと、或いは、（６）周波数チャ
ンネルが高域周波数の場合は、上記処理を中止すること
を特徴したものである。以下１本発明の実施例に基いて
説明する。

前述のように、ＢＴＳＰ方式においては音声信号から得
られたパワースペクトラムを用いて２値化コードを生成
する。第５図は、ＴＳＰがらＢＴＳＰを得る一例を説明
するための図で、上記リコーテクニカルリポートに開示
されているように、上段のＴ　Ｓ　Ｐ　（Ｔ　ｉｍｅ　
−Ｓ　ｐｅｃｔｒｕｍ　−Ｐ　ａｔｔｅｒｎ）周波数軸
上に最小２乗近似直線（Ｌ　ｅａｓｔ　−Ｓ　ｑｕａｒ
ｅ−Ｆｉｔ−Ｌｉｎｅ＝Ｌ、Ｓ、Ｆ、Ｌ、）を引いた後
、各ローカルピークを検出し、その近傍を「１」、他を
「０」として２値化パターンを生成する。しかし、最小
２乗近似直線の演算処理はその処理量が多い欠点がある
。又、その演算処理を軽減する方法として前述のように
、直線位相型Ｃ，Ｉ　、Ｃ，フィルタを用いて簡易化す
る方法があるが、この場合もフィルタ演算に多少の処理
量がある。

この様な背景から簡易な２値化パターンの生成処理方式
が望まれていた。本発明は、以上の点に鑑み簡易な方法
で比較的正確に２値化パターンを得ようとするものであ
る。

第２図は、ある時点での音声のタイムスペクトラムで、
このタイムスペクトラムは、第１図に示した構成の周波
数解析部３で生成される。すなわち第１図において、入
力された音声は前処理部２において増幅、整形され１周
波数解析部３においてエルＮチャンネル（図示例ではＮ
＝１５）のバントパスフィルタ群で周波数解析され各チ
ャンネルごとに整流されローパスフィルタをとうしてパ
ワースペクトラムに変換され、これをマルチプレクサ４
で時系列変換してタイムスペクトラムを得る。

第２図においてＸ軸は周波数軸、Ｙ軸はレベルである。

本発明においては、まず時系列化されたパワースペクト
ルの各ローカルピーク（極大点）Ｐｌ、Ｐ２．、、、、
とローカルミニマム（極小点）Ｍｌ、Ｍ２．、、、、を
求める。ここで生成される２値化コードについてまず極
大点Ｐｎのチャンネルに対するビットは「１」とし極小
点Ｍｎに対するピントは「Ｏ」とする。

次に、第２図においてＰｌは周波数軸上の第一の極大点
になり隣り合う極小点はＭｌのみである。

この場合、しきい（閾）値Ｔ１は以下の様に決定される
。

Ｔ１＝　（ＰＬ−Ｍｌ）ＸＫ（Ｋは正規係数０＜Ｋ＜１）この様にして得られたしきい値Ｔ１を用いＰｌを極大値
に持つローカルピーク部の範囲チャンネル１〜Ｍｌの各
チャンネルの値を比較し、このＴ１より大なるチャンネ
ルは「１」、「０」とする。

次に同様に、第２図においてＰ２は両側に極小点Ｍ１と
Ｍ２を持つ、この場合のしきい値Ｔ２は（Ｋは正規係数
Ｑ（Ｋ＜１）となり、前記と同様にＰ２を極大点に持つローカルピー
クの範囲Ｍ１〜Ｍ２での各チャンネルの値を生成する。

この様にすることにより音声のスペクトルからそのロー
カルピーク近傍を「１」、その部分を「Ｏ」として２値
化パターンを生成可能である。

第１図は、これを実現するブロック図で、前述のように
してマルチプレクサ４より得られ時系列化されたパワー
スペクトラムをＬｏｇ変換器１０によりＬｏｇ変換し、
ピーク検出器１１、ミニマム検出器１２においてローカ
ルピークとローカルミニマムを検出し、各々のメモリ１
３．１４に記憶する。順序制御回路１５においては得ら
れた各ピーク点と隣り合うミニマム点を順次読み出し差
分回路工６により差分を求め、正規化回路エフにより正
規化を行い、しきい値決定回路１８でしきい値を決定し
て、原信号を遅延回路１９で遅延したものと比較器２０
で比較して２値化パターンを生成する。

而して、この様にして二値化パターンを得る方式におい
て、−殻内に低域チャンネルはパワースペクトルのエネ
ルギーレベルが大きく、高域チャンネルはレベルが小さ
い。従って、低域チャンネルと高域チャンネルの正規化
係数の値が同一であると、高域チャンネルの特徴量が出
にくくなる。

従って、高域チャンネルのしきい値は比較的低くなる様
、又、低域チャンネルは比較的高くなる様設定するため
、各周波チャンネル毎に予め、その正規化係数を可変す
る。つまり、周波数チャンネル毎にその閾値の値を異な
らしめる。

次に、第３図の場合について説明すると、この場合は小
さなピークＰ２があり、Ｐ２の周波数チャンネルが「１
」となる。しかしながら、この様な小ピークはそのチャ
ンネルの変動雑音により出る可能性もあり、その特徴パ
ターンとして「１」にする必要はない。従って、この様
な場合は、Ｐ２を「１」とせず、無視することにより生
成される２値パターンのノイズが減りパターンが安定す
る。逆に、第４図に示す様に極小点Ｍ１の両側の隣り合
うチャンネル（ＰＬ、Ｐ２）がローカルピークを有する
場合も同様にＭｌの極小点をｒＱＪとしない。

次に上述の場合において極大点と極小点の差がある値（
Ｈ）より小なる場合も同様に変動雑音の可能性があり、
その場合も前記と同様にその極大点を無視する。

羞−一果以上の説明から明らかなように１本発明によると、従来
、演算処理に時間を要していた又はハードウェア規模が
大きかったものが、簡易にしかも小規模で処理できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための構成図、
第２図乃至第４図は、本発明の動作説明をするための図
、第５図は、ＴＳＰからＢＴＳＰを得るための動作原理
を説明するための図である。１・・・マイク、２・・・前処理部、３・・・周波数解
析部、４・・・マルチプレクサ、５・・・Ａ／Ｄ変換器
、１０・・Ｌｏｇ変換器、１１・・・ピーク検出器、１
２・・・ミニマム検出器、１３・　ピーク記憶メモリ、
１４　ミニマム記憶メモリ、１５・・・順序制御回路、
１６・・・差分回路、↓７・・正規化回路、工８・・し
きい値決定回路、１９・・遅延回路、２０・・比較器。第１図第図　３４６７８９１０１１１２１３１４１５０１００１００１００第図０５ ○ １００００１ｏｏｏｏ。

Claims

【特許請求の範囲】

１、入力された音声を増幅し、適正なレベル処理や不要
な周波数成分を取り除く処理を行う前処理部と、得られ
た音声信号を周波数分析してパワースペクトラムをうる
周波数解析部と、ある時間周期で入力したこれらのパワ
ースペクトルを時系列信号に変換するマルチプレクサを
有する音声特徴抽出方式において、スペクトル包絡の極
大点と隣り合う極小点の値、又は両側の極小点の平均値
との差を正規化し、その値の第１の閾値以上を「１」と
し、それ以外の点を「０」とすることを特徴とする２値
化パターン生成方式。