JPH0990991A - 音声判定装置 - Google Patents

音声判定装置

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JPH0990991A
JPH0990991A JP7249813A JP24981395A JPH0990991A JP H0990991 A JPH0990991 A JP H0990991A JP 7249813 A JP7249813 A JP 7249813A JP 24981395 A JP24981395 A JP 24981395A JP H0990991 A JPH0990991 A JP H0990991A
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JP
Japan
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microphone
voice
signal
low
pass filter
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JP7249813A
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English (en)
Inventor
Fumihiko Nakazawa
文彦 中沢
Hitoshi Okumura
仁 奥村
Satoshi Sano
聡 佐野
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人間の音声を判定する音声判定装置に関し、
構成が簡単で、男声と女声を精度よく判定することを課
題とする。 【解決手段】 マイクロホンと、マイクロホンの出力信
号を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力信号をろ波す
るローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号の
振幅を基準値と比較しその比較結果を出力する信号振幅
計測回路を備え、ローパスフィルタは125〜250H
zのカットオフ周波数を有し、信号振幅計測回路の出力
に基づいて、マイクロホンの受けた音声の高低を判定す
ることを特徴とする音声判定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、パーソナルコン
ピュータのヒューマンインタフェース技術に関わり、人
間の音声の高低(性別)を判定する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】この発明に関連する従来の技術として
は、2種類のバンドパスフィルタを用いて人の音声のピ
ッチを抽出する回路(例えば、特開昭58−62698
号公報参照)や、ピッチ周波数の変動量から人の音声を
識別するもの(例えば、特開昭61−27600号公報
参照)などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術は、構成が複雑である上に、ノイズ対策
等の配慮がなされてないという問題点があった。この発
明は、このような事情を考慮してなされたもので、構成
が簡単で、人の音声とノイズとを区別してその高低を容
易に判定することが可能な音声判定装置を提供するもの
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、マイクロホ
ンと、マイクロホンの出力信号を増幅する増幅回路と、
増幅回路の出力信号をろ波するローパスフィルタと、ロ
ーパスフィルタの出力信号の振幅を基準値と比較しその
比較結果を出力する信号振幅計測回路を備え、ローパス
フィルタは125〜250Hzのカットオフ周波数を有
し、信号振幅計測回路の出力に基づいて、マイクロホン
の受けた音声の高低を判定することを特徴とする音声判
定装置を提供するものである。
【0005】この発明のマイクロホンには、圧力形マイ
クロホンを用いることが好ましい。圧力形マイクロホン
は振動板の片面のみを音場にさらしており、その指向性
は無指向性である。この形式のマイクロホンは図14に
示すように低音域で一定の感度を持つが、高音共振周波
数より上の帯域ではオクターブ当たり12dB程度の傾斜で
感度が低下する。
【0006】これに対して音圧傾度形マイクロホンは振
動板の両面を音場にさらしており、その指向特性は単一
指向性となる。この形式のマイクロホンは図15に示す
ように高音域で一定の感度を持つが、低音共振周波数よ
り下の帯域ではオクターブ当たり12dB程度の傾斜で感度
が低下する。
【0007】また、実際に上記2種類のマイクロホンに
ついて音圧傾度形マイクロホンを基準として測定した相
対感度の一例を表1に示すが、測定周波数125Hz、
測定距離50〜150cmにおいて、音圧傾度形(単一
指向性)マイクロホンよりも、圧力形(無指向性)マイ
クロホンの方が7.1〜13.4dB感度が高い。
【0008】
【表1】
【0009】そこで、この発明のように、音声の高低の
検出、特に音声から男/女(子供)を判別する場合に
は、低音域で感度の高い圧力形マイクロホンを使用すれ
ば、その認識率を高くすることができる。
【0010】マイクロホンの出力信号を増幅する増幅回
路には、上記低周波領域の信号を増幅するものであれば
よいので、例えば、市販のオペアンプを用いて構成でき
る。増幅回路の出力信号をろ波するローパスフィルタに
は次の理由により125〜250Hzのカットオフ周波
数を有するものが用いられる。
【0011】周知のように、男声の基本周波数(ピッ
チ)の平均は125Hzであり、女声の平均は250H
zである。従って前記の2つの周波数の間にローパスフ
ィルタのカットオフ周波数を設定し、音声が入力された
時にローパスフィルタの出力の有無を検出して、男声と
女声の判別が可能となる。
【0012】ローパスフィルタのカットオフ周波数が下
限の125Hzに設定された場合、男性の声は平均より
も低い音声を発生する人の声のみが、男声と判定される
のに対して、女性の声は殆どすべてが女声と判定され
る。これは女声の判定確率を高くしたい場合に適用され
る。
【0013】ローパスフィルタのカットオフ周波数が上
限の250Hzに設定された場合、男性の声は殆どが男
声と判定されるのに対して、女性の声は平均よりも高い
周波数を発声する人の声のみが女声と判定される。こち
らは男声の判定確率を高くしたい場合に適用される。従
って、この発明のローパスフィルタのカットオフ周波数
は125〜250Hzに設定される。このようなローパ
スフィルタは、例えば、市販のオペアンプ、抵抗および
コンデンサを組合せて容易に構成できる。
【0014】また、ローパスフィルタの出力信号の振幅
の大きさを識別しその識別結果を出力するろ波信号識別
回路には、例えば、ローパスフィルタの出力信号の波高
値をサンプリングするピークホールド回路と、サンプリ
ング値を所定値と比較する比較回路とを組合せて、サン
プリング値が所定値より大きいときにマイクロフォンが
受けた音声を男声と判定するものを用いるが、この場
合、比較回路はMPUで構成してもよい。
【0015】この発明において、増幅回路の出力信号の
振幅を第2基準値と比較してその比較結果を出力する第
2信号振幅計測回路をさらに備え、信号振幅計測回路と
第2信号振幅計測回路の出力信号に基づいて、マイクロ
ホンの受けた音声の高低を判定するようにしてもよい。
【0016】さらに、この発明は、マイクロホンと、マ
イクロホンの出力信号を増幅する増幅回路と、増幅回路
の出力信号をろ波するローパスフィルタと、ローパスフ
ィルタの出力信号の周期の変動分を設定値と比較してそ
の比較結果を出力する周期計測回路を備え、ローパスフ
ィルタは125〜250Hzのカットオフ周波数を有
し、周期計測回路の出力に基づいて、マイクロホンの受
けた音声の高低を判定することを特徴とする音声判定装
置を提供するものである。
【0017】ここで、ローパスフィルタの出力信号の周
期の変動分を設定値と比較してその比較結果を出力する
周期計測回路には、例えば、ローパスフィルタの出力信
号の周期を検出するゼロクロスコンパレータと、検出さ
れた周期からその変動分を算出して設定値と比較する演
算回路が用いられるが、この場合、この演算回路はMP
Uで構成することができる。
【0018】なお、ローパスフィルタは、125〜25
0Hzのカットオフ周波数を有するため、主に男声の基
本周波数成分又は同等周波数のノイズを通過させるが、
男声の基本周波数成分の周期はほぼ一定であるのに対
し、ノイズの周期は一定でないため、周期のバラツキの
大きさから男声であるかノイズであるかが判定されるの
である。
【0019】この発明においては、増幅回路の出力信号
の振幅を基準値と比較してその比較結果を出力する信号
振幅計測回路をさらに備え、周期計測回路と信号振幅計
測回路の出力信号に基づいて、マイクロホンの受けた音
声の高低を判定するようにしてもよい。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例1〜4に
基づいて、この発明の実施の形態を説明する。これによ
って、この発明が限定されるものではない。図1は実施
例1を示すブロック図である。図1において、マイクロ
ホン1の出力信号S1は、アンプ2で増幅されて信号S
2となり、ローパスフィルタ3に入力される。ローパス
フィルタ3の出力信号S3は信号振幅計測回路4のピー
クホールド回路10に入力される。
【0021】ピークホールド回路10で保持された信号
S3のピーク値S4はA/Dコンバータ11でA/D変
換され、信号S5としてMPU12に入力される。MP
U12は、信号S5と基準値とを比較し、信号S5が基
準値よりも大きいときに、マイクロホン1に低い音(男
声)の入力があったものと判定する。
【0022】図2は、実施例2を示すブロック図であ
る。実施例2は、実施例1の信号振幅計測回路4の代り
に周期計測回路5を適用したものであり、その他の構成
は実施例1と同等である。この実施例では、ローパスフ
ィルタの出力信号S3は、ゼロクロスコンパレータ13
に入力され、その信号波形の各々の周期が信号S6とし
て検出される。
【0023】MPU12は、信号S6の周期のバラツキ
(変換分)を設定値と比較し、そのバラツキが設定値よ
り小さいときには、マイクロホン1に低い声(男声)の
入力があったものと判定し、設定値より大きいときには
マイクロホン1に低音のノイズの入力があったものと判
定する。
【0024】図3は、実施例3を示すブロック図であ
る。実施例3は実施例1に第2信号振幅計測回路6を追
加したものであり、その他の構成は実施例1と同等であ
る。第2信号振幅計測回路6は、ピークホールド回路1
0aと、A/Dコンバータ11aと、信号振幅計測回路
4と共通のMPU12を備える。
【0025】この実施例では、アンプ2の出力信号S2
が第2信号振幅計測回路6のピークホールド回路10a
に入力されると、ピークホールド回路10aで保持され
た信号S2のピーク値S7はA/DコンバータでA/D
変換され信号S8としてMPU12に入力される。MP
U12は、信号S8と第2基準値とを比較し、信号S8
が第2基準値よりも大きいときにマイクロホン1に音声
の入力があったものと判定する。
【0026】従って、信号S3のピーク値S4が基準値
より小さくても、信号S8が第2基準値よりも大きいと
きには、MPU12は、マイクロホン1に高い声(女声
又は子供の声)の入力があったものと判定する。
【0027】図4は、実施例4を示すブロック図であ
る。実施例4は、実施例2に、実施例3の第2信号振幅
計測回路6を追加したものであり、その他の構成は実施
例2と同等である。
【0028】この実施例では、アンプ2の出力信号S2
が第2信号振幅計測回路6のピークホールド回路10a
に入力されると、ピークホールド回路10aで保持され
た信号S2のピーク値はA/DコンバータでA/D変換
されMPU12に入力される。MPU12は、信号S2
のピーク値と第2基準値とを比較し、信号S2のピーク
値が第2基準値よりも大きいときにマイクロホン1に音
声の入力があったものと判定する。
【0029】従って、ゼロクロスコンパレータ13の出
力信号S6の周期のバラツキが設定値より大きい場合で
も、信号S2のピーク値が第2基準値より大きいときに
は、MPU12は、マイクロホン1に高い声(女声又は
子供の声)の入力があったものと判定する。
【0030】次に、実施例1〜4について、さらに具体
的に説明する。図5は、実施例1〜4に用いる電源回路
を示す回路図である。この回路は、レギュレータ素子M
1、コンデンサC1〜C3および抵抗R1、R2から構
成され、電圧VCCが供給されたとき定電圧VEEとV
DD(<VEE)を出力するようになっている。レギュレー
タ素子M1には、例えば、5−81240PG−PJ−
X(セイコー電子(株)製)を用いる。
【0031】図6は、実施例1〜4に用いるアンプ2と
ローパスフィルタ3の詳細回路図である。マイクロホン
1の出力端子には電圧VEEとVDDが抵抗R3を介して印
加されると共に出力端子の一方がアンプ2に入力され
る。アンプ2は、オペアンプM2(富士通(株)製MB
3614)と、抵抗R4、R5から構成される。ローパ
スフィルタ3は、オペアンプM3、M4(MB361
4)と、抵抗R6〜R10と、コンデンサC5〜C10
から構成され、カットオフ周波数は190Hzに設定さ
れている。ここで、マイクロホン1には、圧力形マイク
ロホン(松下通信工業(株)製WM−034D)を用い
ている。
【0032】図7は、実施例1、3および4に用いるピ
ークホールド回路10、10aの詳細回路図である。ピ
ークホールド回路10、10aは、オペアンプM5(M
B3614)、アナログスイッチM6(74HC405
9)、抵抗R11、R12、ダイオードD1およびコン
デンサC11から構成され、信号S2又はS3はオペア
ンプM5で増幅され、そのピーク値がコンデンサC11
に蓄えられると共に、アナログスイッチM6によりリセ
ットされるようになっている。
【0033】図8は実施例2と4に用いるゼロクロスコ
ンパレータ13の詳細回路図であり、オペアンプM7
(MB3614)、コンデンサC12および抵抗R13
〜R16から構成される。
【0034】図9は男声がマイクロホン1に入力された
ときの信号S2、S3およびS6の関係を示す波形図で
ある。図10は、女声がマイクロホン1に入力されたと
きの信号S2、S3およびS6の関係を示す波形図であ
る。
【0035】図11は、低音のノイズがマイクロホン1
に入力されたときの信号S3およびS6の関係を示す波
形図である。図9と図10に示すように、ローパスフィ
ルタ3の出力信号S3の波高値は、マイクロホン1に男
声が入力されたときの方が女声が入力されたときに比べ
て十分に大きくなる。従って、実施例1および3のよう
に信号S3の波高値の大きさを調べることにより、マイ
クロホン1に入力される音声が男声か女声かを判定でき
る。
【0036】また、図9と図11に示すように、ローパ
スフィルタの出力信号S3の周期は、マイクロホン1に
男声が入力されたときには規則的であるが、低音ノイズ
が入力されたときには不規則的になる。従って、実施例
2および4のように、信号S3の周期のバラツキの大き
さを調べることにより、マイクロホン1に入力される音
声が男声かノイズかを判定できる。
【0037】次に、実施例1と3におけるMPU12の
主動作を図12のフローチャートを用いて説明する。判
定動作開始後、まず、MPU12は図7に示すようにリ
セット信号S0によりアナログスイッチM6を作動し
て、コンデンサC11に蓄えられている電荷、つまりピ
ークホールド値を一旦リセット(放電)させる(ステッ
プS0)。そして、コンデンサC11にホールドされた
信号S2のピーク値を所定時間(10msec)後に取
込み(ステップS1、S2)、そのピーク値を基準値と
比較する(ステップS3)。
【0038】MPU12は、ピーク値が基準値以上であ
るときには、低い音(男声)がマイクロホン1に入力さ
れたものと判定し(ステップS4)、基準値以上でない
ときには、マイクロホン1に低い音が入力されなかった
(又は高い音が入力された)ものと判定する。
【0039】次に、実施例2と4におけるMPU12の
主動作を図13のフローチャートを用いて説明する。な
お、計時用カウンタC1、計数カウンタC2、メモリ
A、メモリBは、MPU12に内蔵された機能である。
【0040】判定動作開始後、まず、メモリBに0を格
納し、カウンタC2をリセットし、信号S6の立上りを
検出すると(ステップS10、S11)、カウンタC1
の計時による時刻C1をメモリAに格納した後、カウン
タC1をリセットする(ステップS12、S13)。
【0041】そして、メモリAの値とメモリBの値の差
が設定値ΔT以下であるか否かを判定する(ステップ1
4)。設定値ΔT以下であるときには、カウンタC2の
カウント値に1を加え(ステップS15)、そうでない
ときには、何も加えない(ステップS16)。次に、メ
モリAの記憶内容をBに格納し、カウンタC2のカウン
ト値が1以上であるか否かを判定する(ステップ1
8)。
【0042】1以上であれば、マイクロホン1に低い声
(男声)が入力されたものと判定してカウンタC2をリ
セットし(ステップS19、S20)、1未満であれば
ルーチンをステップS11へ戻す。 これによって、信
号S6の立上り周期の連続する2つ以上の周期の差(バ
ラツキ)が設定値ΔT以下であるとマイクロホン1に低
い声が入力されたものと判定する。
【0043】
【発明の効果】この発明によれば、入力される音声が、
簡単な構成で、しかもノイズにわずらわされることな
く、男声であるか否かを精度よく判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施例2を示すブロック図である。
【図3】この発明の実施例3を示すブロック図である。
【図4】この発明の実施例4を示すブロック図である。
【図5】実施例1〜4の要部詳細回路図である。
【図6】実施例1〜4の要部詳細回路図である。
【図7】実施例1〜4の要部詳細回路図である。
【図8】実施例1〜4の要部詳細回路図である。
【図9】実施例1〜4の要部の信号の波形図である。
【図10】実施例1〜4の要部の信号の波形図である。
【図11】実施例2と4の要部の信号の波形図である。
【図12】実施例1の要部の動作を示すフローチャート
である。
【図13】実施例2の要部の動作を示すフローチャート
である。
【図14】この発明の用いるマイクロホンの周波特性図
である。
【図15】比較例のマイクロホンの周波特性図である。
【符号の説明】
1 マイクロホン 2 アンプ 3 ローパスフィルタ 4 信号振幅計測回路 5 周期計測回路 6 第2信号振幅計測回路 10 ピークホールド 10a ピークホールド 11 A/Dコンバータ 11a A/Dコンバータ 12 MPU 13 ゼロクロスコンパレータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロホンと、マイクロホンの出力信
    号を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力信号をろ波す
    るローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号の
    振幅を基準値と比較しその比較結果を出力する信号振幅
    計測回路を備え、ローパスフィルタは125〜250H
    zのカットオフ周波数を有し、信号振幅計測回路の出力
    に基づいて、マイクロホンの受けた音声の高低を判定す
    ることを特徴とする音声判定装置。
  2. 【請求項2】 マイクロホンと、マイクロホンの出力信
    号を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力信号をろ波す
    るローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号の
    周期の変動分を設定値と比較してその比較結果を出力す
    る周期計測回路を備え、ローパスフィルタは125〜2
    50Hzのカットオフ周波数を有し、周期計測回路の出
    力に基づいて、マイクロホンの受けた音声の高低を判定
    することを特徴とする音声判定装置。
  3. 【請求項3】 増幅回路の出力信号の振幅を第2基準値
    と比較してその比較結果を出力する第2信号振幅計測回
    路をさらに備え、信号振幅計測回路と第2信号振幅計測
    回路の出力信号に基づいて、マイクロホンの受けた音声
    の高低を判定することを特徴とする請求項1記載の音声
    判定装置。
  4. 【請求項4】 増幅回路の出力信号の振幅を基準値と比
    較してその比較結果を出力する信号振幅計測回路をさら
    に備え、周期計測回路と信号振幅計測回路の出力信号に
    基づいて、マイクロホンの受けた音声の高低を判定する
    ことを特徴とする請求項2記載の音声判定装置。
  5. 【請求項5】 マイクロホンが圧力形マイクロホンから
    なる請求項1,2,3又は4記載の音声判定装置。
JP7249813A 1995-09-27 1995-09-27 音声判定装置 Withdrawn JPH0990991A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108181486A (zh) * 2018-01-25 2018-06-19 中国科学院电子学研究所 加速度信号的处理方法及装置
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