JPH06342365A - 線型音声制御方法及び装置 - Google Patents

線型音声制御方法及び装置

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JPH06342365A
JPH06342365A JP3263204A JP26320491A JPH06342365A JP H06342365 A JPH06342365 A JP H06342365A JP 3263204 A JP3263204 A JP 3263204A JP 26320491 A JP26320491 A JP 26320491A JP H06342365 A JPH06342365 A JP H06342365A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータディスプレイシステム内でカー
ソル位置を線型音声制御する。 【構成】 コンピュータシステムと共にマイクロフォン
２６を利用して音声発生を検出する。検出された各音声
は次に分析回路３４で有声音及び無声音の発生が検出さ
れる。次に、各有声音発生のピッチ及び各無声音発生の
仮想周波数の変動を利用して、コンピュータディスプレ
イシステムにおいてカーソル位置を２つの軸で独立的に
線型変化させる。分析回路３４は、有効な制御信号が発
生したことを保証するために短い遅延を含む。そして、
ピッチ又は仮想周波数の初期値からの増加又は減少を利
用して、２つの軸の正又は負の方向にカーソルの移動を
開始する。ピッチ又は仮想周波数が初期値に戻るまで、
又は発声が終わるまで、カーソルの動きは持続する。カ
ーソルの外観を図形的に変えて有効制御信号の存在を示
すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に改良型データ処理
システムに係り、特にデータ処理システムにおけるカー
ソル制御のための方法及び装置に係る。さらにより詳細
には、本発明は、データ処理システムのカーソル位置の
線型音声制御のための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】種々の機械的及び／又は電気的装置の音
声制御は、当該技術においてよく知られている。手がふ
さがった状況において又は身障者の間で、このような装
置の正確な制御は非常に所望されるテクノロジーであ
る。
【０００３】既知の電気器具用制御装置は、口笛又は手
をたたく音に応答して器具へ電力を供給したり又は取り
除いたりする簡単な電力継電器から、複雑なコマンドが
口頭で入力される高性能コンピュータ制御装置へわたっ
ている。例えば、所望の個人を識別する口頭コマンドに
応答して出力テレフォンコールを自動的にダイアルする
テレフォンシステムがある。
【０００４】最新のコンピュータシステムは、いわゆ
る”グラフィック・ユーザー・インターフェース”すな
わち”ＧＵＩ”をしばしば利用して、図的表現又はアイ
コンを図形的に指定しこれらのアイコンを当該技術で周
知の方法で操作することによって、コンピュータユーザ
ーがコンピュータアプリケーションにアクセスするこ
と、及び固有のもっともな方法でコンピュータファイル
を操作することを可能にする。このような図形指定は、
マウス又はライトペンのような図形ポインティング装置
を利用して行われ、所望のコンピュータアプリケーショ
ンを選択する”カーソル”を再配置するのが典型的であ
る。
【０００５】カーソルの音声制御は、”ＵＰ”、”ＤＯ
ＷＮ”、”ＬＥＦＴ”、”ＲＩＧＨＴ”及び”ＳＴＯ
Ｐ”のようなあるコマンド音声の発生を認識することに
よって、ある最新式コンピュータシステムで達成されて
いる。このアプローチは、所望の位置でカーソルを位置
決めするのに典型的に必要な繰り返しが多数であるため
に、精密なカーソル制御が厄介であることが判明した。
他のシステムは、選択された母音の音に応答してカーソ
ルをディスプレイスクリーンの種々の領域へマッピング
することによって、カーソルの大まかな位置決めを可能
にした。しかしながら、上記のように、このシステムは
精密なカーソル位置決めが厄介である。
【０００６】従って、口頭のコマンドによってコンピュ
ータシステムのカーソル位置を正確に制御できるシステ
ムが必要であることは明らかである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、改良型コンピュータシステムを提供することであ
る。
【０００８】本発明のもう１つの目的は、コンピュータ
システムにおけるカーソル制御のために改良された方法
及び装置を提供することである。
【０００９】更に本発明の目的は、コンピュータシステ
ムにおける線型音声カーソル制御のために改良された方
法及び装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的は、以
下に記載するようにして達成される。音声発生を検出す
るためにコンピュータシステムと共にマイクロフォンが
利用され、各音声発生は次に分析回路へ連結されて有声
音及び無声音の発生を検出する。次に、各有声音発生の
ピッチ及び各無声音発生の仮想周波数の変動は、コンピ
ュータディスプレイシステムにおいてカーソル位置を２
つの軸で独立的に線型変化させるために利用される。本
発明の記載された実施例では、有効な制御信号が発生し
たことを保証するために、分析回路は短い遅延を含む。
その後、ピッチ又は仮想周波数の初期値からの増加又は
減少を利用して、２つの軸の正又は負の方向にカーソル
の移動を開始する。ピッチ又は仮想周波数が初期値に戻
るまで、又は発声が終わるまで、カーソルの動きは持続
する。本発明の一実施例において、カーソルの外観は、
図形的に変えられて有効制御信号の存在を示す。
【００１１】
【実施例】本発明の特徴であると信じられる新規性は、
特許請求の範囲に明示されている。しかしながら、好ま
しい使用モードと共に本発明自身、更なる目的、及びそ
の利点は、添付図面と共に実施例の以下の詳細な記載を
読むことによって最もよく理解されるであろう。
【００１２】図面、特に図１を参照すると、本発明の方
法及び装置を実行するために利用されるコンピュータシ
ステム１０の一部略図及び一部絵画図が示されている。
示されるように、コンピュータシステム１０は、当該技
術で周知の方法でディスプレイスクリーン１４を提供す
るために利用されるディスプレイ装置１２を備えてい
る。ディスプレイスクリーン１４内には、カーソル１６
が示されている。カーソル１６は矢印型態様で示されて
いるが、多数の異なる形でカーソルを表示し得ること
は、当業者によって認識されるであろう。ディスプレイ
装置１２にはプロセッサ１８が連結される。プロセッサ
１８は、コンピュータシステム１０の中央処理装置を含
み、キーボード２０へも連結されている。キーボード２
０はコンピュータ技術の当業者に周知の方法で利用され
て、コンピュータユーザーが種々のコマンドシーケンス
をキーボード入力するのを可能にすると共に、データエ
ントリーのために種々のコンピュータアプリケーション
との対話を可能にする。
【００１３】当業者は、本明細書を参照して、ニューヨ
ーク、アーモンクのインターナショナル・ビジネス・マ
シーンズ・コーポレイションによって製造される PS/2
IBMパーソナルコンピュータのような先行技術で周知の
パーソナルコンピュータシステムを利用してコンピュー
タシステム１０が実行され得ることがわかるであろう。
プロセッサ１８へは、図形ポインティング装置２２が連
結される。本発明の記載された実施例では、図形ポイン
ティング装置２２はマウスを含む。図形ポインティング
装置２２は、次にプロセッサ１８内のマウスドライバ２
４へコンピュータ技術で周知の方法で連結される。当然
ながら、マウスドライバ２４はハードウェア又はソフト
ウェアの何れにおいても実行できる。
【００１４】本発明の重要な特徴によると、マイクロフ
ォン２６もプロセッサ１８へ連結される。本発明の記載
された実施例によると、マイクロフォン２６は、以下に
より詳細に示される方法でディスプレイスクリーン１４
内のカーソル１６の位置決めを制御するために、音声発
生が利用されることを可能にする。本発明の記載された
実施例によると、マイクロフォン２６のアナログ出力
は、インターフェース回路２８へ連結される。インター
フェース回路２８は、図２に関してより詳細に開示され
るようなインターフェース回路であることが好ましく、
ここに開示される型の音声発生をマウスドライバ２４に
次に連結される制御信号へ変換するために利用され、且
つディスプレイスクリーン１４内でカーソル１６を線型
に再配置するために利用される。
【００１５】本発明の方法及び装置は、”ＵＰ”、”Ｒ
ＩＧＨＴ”、”ＳＴＯＰ”等の音声コマンドを利用する
よりは、音声の線型且つ独立的な２つの音響特性を利用
して、どんな程度の分解能においてもカーソルの位置決
めを実行する。更に、利用する音響特性は、カーソルの
選択された位置決めを達成するために必要とされる音が
容易に予測できるように選択される。
【００１６】カーソル制御のために候補として利用され
る１つの音響特性はピッチである。多くの人間は、不変
ピッチを持続する又は少なくとも１オクターブに渡って
連続的に音声発生のピッチを上昇させること及び降下さ
せることができる。ピッチは、母音発生を考えないで、
すなわちフォルマント又は周波数シフトを無視して、容
易に持続され得る。ピッチの連続性及び独立性によっ
て、これは本発明の方法及び装置の優れた音響特性とさ
れる。
【００１７】振幅もまた多くの話し手によって連続的に
変えられるが、話し手の声道共鳴及び放射特性、並びに
室内音響のため、振幅はピッチの関数として変化する。
更に、高振幅の出力は、話し手の息をより急速に使い尽
くすと共に、恐らく同一の物理的場所にいる他のユーザ
ーの邪魔をする。
【００１８】従って、本発明の好ましい実施例では、音
声の摩擦性又は歯擦性のような無声音の発生を利用す
る。無声音は、口蓋に対して舌が形成するような声道の
収縮部分を通過する乱気流によって物理的に造りだされ
る。”Ｓ”サウンドのような歯擦音は、”仮想”又は”
見かけの”周波数に大まかに中心が置かれたランダムノ
イズ周波数バンドから成る”ノイズ円錐”を造りだす。
このノイズ円錐は、声道の気流の乱れによってつくられ
るホワイトノイズが、舌と歯の空洞及び歯と唇の空洞に
よって再生的にフィルタリングされるときにもたらされ
る。
【００１９】話し手が声道の形を物理的に変えることに
よる空洞共鳴の制御を利用して、ノイズ出力の仮想周波
数をシフトさせる。無声歯擦音発生の仮想周波数のこの
制御は、歯を介して口笛をふくようにして訓練される。
【００２０】当業者は、ピッチを補足するために軸制御
入力として歯擦音声のような無声発生の仮想周波数を利
用することが多数の利点を有することがわかるであろ
う。広範囲に渡って仮想周波数を連続的に変えられると
いう本質的な性質に加えて、その非反復性及びスペクト
ル分離によってこの音響特性はピッチから容易に分離さ
れる。歯擦性は、その形成においてでさえもピッチから
完全に独立している。
【００２１】本発明の方法及び装置での実験は、経験の
あるユーザーは”Ｓ”サウンドを利用して無声音を発生
させることができ、それによって、他方の軸に影響を及
ぼさずに一方の軸でのカーソル移動を制御することがで
きるということが判明した。同様に、ユーザーはまった
く歯擦音でない”Ｍ”サウンドをハミングして、ピッチ
関連軸のみを制御することができる。最後に、経験のあ
るユーザーは、”Ｚ”サウンドを利用して、両方の軸を
同時に制御することができる。
【００２２】さて図２を参照すると、本発明の方法及び
装置を実行するために利用される図１のインターフェー
ス回路構成２８の略図が示されている。図示されるよう
に、マイクロフォン２６の出力は、ハイパスフィルタ３
０及びローパスフィルタ５２へ同時に連結されている。
本発明の記載された実施例では、ハイパスフィルタ３０
及びローパスフィルタ５２はいずれも、約５００ヘルツ
のカットオフ周波数を有し、有声音発生と無声音又は歯
擦音発生との間のクロストーク効果を最小限にするよう
作用する。
【００２３】まずハイパスフィルタ３０を参照して、無
声音又は歯擦音発生の処理について説明する。本発明の
記載された実施例では、ハイパスフィルタ３０の出力
は、アナログ−デジタル変換器３２へ連結されるのが好
ましい。その後、この信号は、デジタルコンピュータ技
術において周知の方法でデジタル領域で処理される。ア
ナログ−デジタル変換器３２の出力は、次にスペクトル
分析回路３４へ連結される。
【００２４】スペクトル分析回路３４は、多数の高速フ
ーリエ変換を平均することによって無声音発生でのスペ
クトル分析を実行することが好ましい。歯擦エネルギの
存在表示も、好ましくはスペクトル分析回路３４で発生
され、ロックオンヒステリシス回路３８へ連結されて無
声音発生の存在又は不在を表示する。無声音発生の平均
スペクトルを表示するスペクトル分析回路３４の出力
は、次に仮想周波数計算回路３６へ連結される。無声音
発生の仮想周波数は、無声発生の平均スペクトルから、
スペクトル下方の全体の面積を得るために各周波数区間
のレベルを総計することによって計算される。その後、
スペクトルは線型関数でたたみ込まれ積算されて、線型
たたみ込み面積を提供する。これは、簡単な面積で比を
形成するのに利用され、無声発生の中心すなわち仮想周
波数の線型インジケータを提供する。
【００２５】無声発生の中心すなわち仮想周波数を表示
するブロック３６の出力は、次に時間重み付け平均回路
４０へ連結される。時間重み付け平均回路４０は、ロッ
クオンヒステリシス回路３８によって発生された存在又
は不在信号と共に利用されてより平滑な操作を提供す
る。有声及び無声音のための存在又は不在インジケータ
は、一時的ノイズ又はドロップアウトが一般に制御の活
動化又は非活動化を引き起こさないように、ヒステリシ
ス処理を施されるのが好ましい。
【００２６】時間重み付け平均回路４０の出力は、次に
増幅され、制御信号として利用するために出力増幅器５
０へ連結される。制御信号は、マウスドライバ２４へ連
結されて（図１参照）、第１軸でのカーソル１６の動き
を制御する。本発明の記載された実施例では、増幅器５
０の第２出力は、以下に詳細に記載される方法でカーソ
ル１６の図形的外観を変更するために利用されるのが好
ましい。カーソル１６の外観のこの図形的変更は、１つ
の軸における有効な制御信号の存在を容易に示すために
利用される。
【００２７】ローパスフィルタ５２へ戻って参照して、
有声発生の処理について説明する。上記のように、ロー
パスフィルタ５２の出力は、アナログ−デジタル変換回
路５４へ連結される。その後、そこで発生されたデジタ
ル信号は、デジタルコンピュータ技術において当業者に
よく知られた方法で処理される。アナログ−デジタル変
換器５４の出力は、ピッチ抽出回路５６へ連結されるの
が好ましい。ピッチ抽出回路５６は、当該技術で周知の
どんなピッチ抽出回路を利用しても実行され得るが、本
発明の記載された実施例は、当該技術で周知のタイプの
付加的な自己相関ピッチ抽出器を有効に利用する。上記
のように、ピッチ抽出回路５６から存在又は不在信号が
発生されて、ロックオンヒステリシス回路５８へ連結さ
れて、上記のように利用されて、一時的性質のノイズ信
号又はドロップアウトが制御信号を活動化又は非活動化
するのを妨げる。
【００２８】再びピッチ抽出回路５６を参照して、有声
発生のピッチを表示する出力は、次に時間重み付け平均
回路６０へ連結されて、無声発生に関して上記に記載し
たように処理される。上記のように、存在又は不在表示
のヒステリシス処理は、有効制御信号が存在することを
保証するために利用される。本発明の記載された実施例
では、制御信号の存在又は不在と見なすために、約１０
０ミリ秒の遅延を利用する。
【００２９】認定期間を持ちこたえることにより無声制
御信号が一度有効と考えられると、ロックオンヒステリ
シス回路３８の出力は活動中になり、そしてすぐ、リー
ディングエッジ検出器４２がロックオン状態の入手を認
め、時間重み付け平均回路４０をブロック３６からの入
力時に存在した値へ初期化する。リーディングエッジ検
出器４２の出力はまた信号ゲート４４を活動化し、平均
回路４０からの初期値出力をメモリ４６に記憶する。そ
の後、全ての連続読み取りがメモリ４６に記憶されたリ
ファレンス値と差動比較器４８によって比較され、発声
の始まりから生じた相対的な増加又は減少を計算する。
従って、もしユーザーが制御を開始して、歯擦仮想周波
数を増大させると、カーソルの速度は正の方向に増大す
る。更に、ロックオンヒステリシス回路３８は、ロック
オン状態の間のみ信号がマウスドライバへ通過されるよ
うに出力増幅器５０を可能にする働きをする。
【００３０】上記と同一の相互作用は、リーディングエ
ッジ検出器６０、信号ゲート６４、リファレンスメモリ
６６、差動比較器６８及び増幅器７０の機能によって、
発声の有声様相の初期ロックオンに適合する。同様に、
もしユーザーが制御を開始して、ピッチを増大したら、
カーソルの速度は所定軸にそって正方向に増大する。
【００３１】本発明の記載された実施例では、上昇ピッ
チが持続される限りは、カーソルは動き続ける。制御発
声開始に利用された初期ピッチへ戻るか、又は発声を全
く停止するかによって、カーソルの動きは停止する。当
業者は勿論、制御発声のピッチ又は仮想周波数の値をこ
の初期値より低くすることによって、カーソルがそれぞ
れの軸に沿って反対方向に移動させられることがわかる
であろう。上記のように、増幅器７０の出力は、マウス
ドライバ２４（図１参照）へ連結されて、第２軸でのカ
ーソル１６の動きを制御するのが好ましい。また、増幅
器７０の第２出力は、カーソル１６の外観を以下により
詳細に説明されるようにして図形的に変更するために利
用される。
【００３２】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を参照すると、本
発明の方法及び装置に従って造られた、図形的に変更さ
れたカーソル１６の絵画図が示されている。図示される
ように、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）では、カーソル１６は
コンピュータシステム１０のディスプレイスクリーン１
４（図１参照）内に示されている。図３（Ａ）中では、
カーソル１６は、カーソル１６を形成する矢じりの左半
分に暗部７２を含む。本発明の記載された実施例では、
矢じり１６の左半分の暗部７２の存在は、水平軸の有効
制御信号の存在を示す。従って、カーソル１６を口頭で
再配置しようとするコンピュータシステム１０のユーザ
ーは、カーソル１６の表示を参照することによって、有
効制御信号が口頭で発生されたことを視覚的に確認でき
る。
【００３３】勿論、第２暗部領域７４は、図３（Ｂ）に
示されるように、鉛直軸の有効制御信号の存在を示すた
めに利用される。この方法で、ユーザーは、彼又は彼女
がカーソル１６を鉛直方向に再配置するために適切な口
頭コマンドを正確に発生したことを確認するであろう。
【００３４】最後に、オペレータが有声及び無声制御発
声を同時に発生して、カーソル１６を図３（Ｃ）に示さ
れるように斜めに移動させる場合には、カーソル１６内
で暗部７２及び７４は図３（Ｃ）に示されるように図形
的に表示される。
【００３５】以上を参照して、当業者は、音声発生を利
用して精密な移動でカーソルを線型制御する新規な方法
を本発明の出願人が提供したことを理解するであろう。
ディスプレイスクリーン１４内でカーソル１６を線型に
再配置するためにこれらの音声発生の選択された線型可
変音響特性を利用することによって、及びユーザーが選
択された範囲に渡って音響特性を線型に容易に変えられ
るようにこれらの音響特性を注意深く選択することによ
って、本発明の方法及び装置は、ディスプレイスクリー
ン１４内でカーソル１６の配置を急速且つ正確に制御す
る技法を提供する。
【００３６】本発明は、好ましい態様を参照して特に示
され記載されたが、本発明の精神及び範囲から逸脱する
ことなく、形式及び詳細に種々の変化が成され得ること
は、当業者によって理解されるであろう。
【００３７】
【発明の効果】上記に説明したように、本発明の方法及
び装置によって、コンピュータシステム内のカーソル位
置を口頭のコマンドによって精密に制御することが可能
になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法及び装置を実行するために利用さ
れるコンピュータシステムの一部略図及び一部絵画図で
ある。
【図２】図１のインターフェース回路の略図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明の方法及
び装置に従って形成された図形的に変更されたカーソル
の絵画図である。
【符号の説明】
１０ コンピュータシステム １２ ディスプレイ装置 １４ ディスプレイスクリーン １６ カーソル １８ プロセッサ ２０ キーボード ２２ 図形ポインティング装置 ２４ マウスドライバ ２６ マイクロフォン ２８ インターフェース回路

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 選択された位置に表示されたカーソルを
    有するディスプレイスクリーンを含むコンピュータシス
    テムにおいて精密なカーソル動作を線型音声制御するた
    めの方法であって、 音声発生を検出するステップと、 前記音声発生の少なくとも１つの線型可変音響特性を決
    定するステップと、 前記少なくとも１つの音響特性の変動に応答して前記カ
    ーソルの位置を線型に変えるステップと、 を含む線型音声制御方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つの線型可変音響特性を決
    定する前記ステップは、前記音声発生のピッチを決定す
    るステップを含む請求項１記載の線型音声制御方法。
  3. 【請求項３】 更に、前記ディスプレイスクリーン内に
    前記音声発生の検出の図形的表示を提供するステップを
    含む請求項１記載の線型音声制御方法。
  4. 【請求項４】 前記ディスプレイスクリーン内に前記音
    声発生の検出の図形的表示を提供する前記ステップは、
    前記カーソルの外観を図形的に変えるステップを含む請
    求項３記載の線型音声制御方法。
  5. 【請求項５】 前記音声発生の少なくとも１つの線型可
    変音響特性を決定する前記ステップは、前記音声発生の
    第１の線型可変音響特性と第２の線型可変音響特性を決
    定するステップを含むと共に、前記カーソルの位置は、
    前記第１の音響特性の変動に応答して第１の軸で線型に
    変えられ、且つ前記第２の音響特性の変動に応答して第
    ２の軸で線型に変えられる請求項１記載の線型音声制御
    方法。
  6. 【請求項６】 前記第２の線型可変音響特性を決定する
    前記ステップは、無声音発生の仮想周波数を決定するス
    テップを含む請求項５記載の線型音声制御方法。
  7. 【請求項７】 選択された位置に表示されたカーソルを
    有するコンピュータディスプレイシステムにおいてカー
    ソル位置を線型音声制御するための装置であって、 音声発生を検出するための音響入力手段と、 前記音声発生の少なくとも１つの線型可変音響特性を決
    定するための、前記音響入力手段に連結された発声分析
    手段と、 前記少なくとも１つの音響特性の変動に応答して前記カ
    ーソルの位置を線型に変えるための、前記発声分析手段
    へ連結されたカーソル位置決め手段と、 を備える線型音声制御装置。
  8. 【請求項８】 前記少なくとも１つの線型可変音響特性
    がピッチを含む請求項７記載の線型音声制御装置。
  9. 【請求項９】 前記音響入力手段は、マイクロフォンを
    含む請求項７記載の線型音声制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記発声分析手段は、有声音発生及び
    無声音発生を検出するための手段を含む請求項７記載の
    線型音声制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記発声分析手段が有声音発生のピッ
    チを検出すると共に、前記カーソル位置決め手段が前記
    ピッチの変動に応答して第１軸での前記カーソル位置を
    線型に変える請求項１０記載の線型音声制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記発声分析手段が無声音発生の仮想
    周波数を決定するための手段を含むと共に、前記カーソ
    ル位置決め手段が前記仮想周波数の変動に応答して第２
    軸での前記カーソル位置を線型に変える請求項１１記載
    の線型音声制御装置。
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