JP5116440B2 - 音制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、音声認識システムとＡＮＣ（アクティブ・ノイズ・コントロール）システムを有する音制御装置に関する。

音検出手段１２が鉄道車両のデッキ内部の騒音とスピーカ１１からの制御音を収集し、演算制御手段２１が音検出手段１２から得られた音から元騒音を得て、適応フィルタ２４を制御することによってフィードバックされた制御音をスピーカから発生し、能動的に騒音を低減させるＡＮＣ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

車内の複数個所に配置されたエラーマイクにおいて不要音とキャンセル音との合成信号を検出し、合成信号と音楽再生装置から再生される音楽信号を用いて不要音をキャンセルするように適応フィルタを制御する音楽再生装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

マイク４からの音声信号の入力を解析し、乗員の発話音声で操作することを目的とする音声認識部１１０を有する車載ナビゲーション装置３００が知られている（例えば、特許文献３参照）。なお、車載ナビゲーション装置３００では、マイク４に侵入するノイズ成分を除去するためのノイズキャンセル部を有している。

特開２００５−９６４９８号公報（図３） 実開平２００５−９６４９８号公報（図３） 特開２００３−３４４０８３号公報（図２）

音声認識システムとＡＮＣシステムが併設される場合、ＡＮＣシステムでは、座席耳位置の騒音を低減させるべく騒音と逆位相の打消し音を出力するが、そうすると座席耳位置（エラーマイク付近）での騒音は低減されるが、それ以外（例えば音声認識用のマイク付近）ではかえって騒音レベルが増大してしまう。すなわち、音声認識用マイク近傍での騒音レベルが増大してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題点を解決することを可能とする音制御装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、ＡＮＣシステムと音声認識システムとの共存を図ることを可能とする音制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る音制御装置は、第１音検出部と、第１音検出部からの第１検出信号に基づいて音声認識を行うための音声認識部と、第２音検出部と、第１音検出部からの第１検出信号及び第２音検出部からの第２検出信号の何れか一つを出力する切換部と、切換部から出力される信号に応じて、第１検出信号に基づいた第１音検出部近傍のノイズをキャンセルさせるためのノイズキャンセル信号、又は第２検出信号に基づいた第２音検出部近傍のノイズをキャンセルさせるためのノイズキャンセル信号を出力するノイズ制御部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る音制御装置は、第１音検出部と第１音検出部からの第１検出信号に基づいて音声認識を行うための音声認識部と、第２音検出部と、第２検出信号に基づいて前記第２音検出部近傍のノイズをキャンセルさせるためのノイズキャンセル信号を出力するノイズ制御部と、第２検出信号又はノイズキャンセル信号を遮断する遮断部を有することを特徴とする。

さらに、本発明に係る音制御装置は、第１音検出部と第１音検出部からの第１検出信号に基づいて音声認識を行うための音声認識部と、第２音検出部と、第２検出信号に基づいて第２音検出部近傍のノイズをキャンセルさせるためのノイズキャンセル信号を出力するノイズ制御部と、ノイズ制御部の動作を停止させる動作停止部を有することを特徴とする。

本発明に係るに音制御装置によれば、ＡＮＣシステムのエラーマイクと音声認識用のマイクが異なる場合でも、音声認識にＡＮＣシステムが悪影響を与えることなく動作させることが可能となった。

また、本発明に係るに音制御装置によれば、音声認識用マイク付近のノイズレベルが低減されるため、Ｓ／Ｎ比が向上し、音声認識率を上げることが可能となった。

以下図面を参照して、本発明に係る音制御装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、本発明に係る音制御装置１の概略構成図である。

音制御装置１は、音源１０、音声認識システム２０、第１検出信号を出力する音声認識用マイク２１、乗員の近傍に配置され且つ第２検出信号を出力するエラーマイク３１、スピーカ３２、ＡＮＣ（アクティブ・ノイズ・キャンセル）部３３、合算部３８、操作部４０、スイッチング部４１等を含んで構成される。また、スピーカ３２からエラーマイク３１までの空間における空間伝達特性をＣとする。

音源１０は、ＣＤ、ＤＶＤ及びＭＤ等の再生装置、ラジオ、ＴＶ及びナビゲーションシステム等であり得る。

音声認識システム２０は、音声認識用マイク２１からの第１検出信号に基づいて、乗員の発話の内容の解析を行い、認識内容を、不図示のナビゲーション装置等に送信するように構成されている。

ＡＮＣ部３３は、車両のエンジン等のノイズ源５０の近傍に配置されたノイズセンサ３４、Ｃ回路３５、適応フィルタ演算部（ＬＭＳ）３６、適応フィルタ３７等を含んで構成されている。

操作部４０は、乗員の近傍に配置されたスイッチボタン等により構成される。操作部４０がＯＮされると、音声認識システム２０による音声認識が開始される。また、操作部４０がＯＮされると、スイッチング回路４１の切換によって、音声認識用マイク２１からの第１検出信号がＡＮＣ部３３に入力されるように構成されている。スイッチング回路４１は、半導体素子、接点切換型スイッチ等によって構成することが可能である。

次に、ＡＮＣ部３３の動作について説明する。

ＡＮＣ部３３は、操作部４０がＯＦＦとされ、スイッチング回路４１が、エラーマイク３１からの第２検出信号をＡＮＣ部３３へ入力する場合、エラーマイク３１近傍における、ノイズ源５０からのノイズｘ（ｎ）をキャンセルするためのノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）を生成する。

エラーマイク３１で検出される第２検出信号をｅ（ｎ）、Ｃ回路３５の出力をｒ（ｎ）、適応フィルタ３７の係数をｗ（ｎ）とすると以下の式が成立する。

ここで、スピーカ３２からエラーマイク３１までの間の空間における空間伝達関数をＣ、適応フィルタ３７のステップサイズパラメータをμとする。

即ち、式（３）に示すフィルタ更新式を満たすように、適応フィルタ演算部３６が適応フィルタ３７を制御することによって、エラーマイク３１の近傍におけるノイズ源５０からのノイズｘ（ｎ）をキャンセルするためのノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）を出力することが可能となる。

合算部３８は、音源１０からの音信号ａ（ｎ）及び適応フィルタ３７から出力されるノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）を加算してスピーカ３２に出力する。したがって、乗員は、ノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）によってノイズ源５０からのノイズがキャンセルされるので、音源１０からの音信号ａ（ｎ）に基づく音のみを視聴することが可能となる。

このようにして、音制御装置１では、ノイズ源５０からの漏れ音をキャンセルすることができる、良好な音響環境を実現することが可能である。

ＡＮＣ部３３は、操作部４０がＯＮとされ、スイッチング回路４１が、音声認識システム用マイク２１からの第１検出信号をＡＮＣ部３３へ入力する場合、音声認識システム用マイク２１近傍における、ノイズ源５０からのノイズｘ（ｎ）をキャンセルするためのノイズキャンセル信号ｙ´（ｎ）を生成する。

音声認識システム用マイク２１で検出される第１検出信号をｅ´（ｎ）、Ｃ回路３５の出力をｒ（ｎ）、適応フィルタ３７の係数をｗ（ｎ）とすると以下の式が成立する。

ここで、スピーカ３２から音声認識システム用マイク２１までの間の空間における空間伝達関数もＣと仮定し、適応フィルタ３７のステップサイズパラメータをμとする。

即ち、式（６）に示すフィルタ更新式を満たすように、適応フィルタ演算部３６が適応フィルタ３７を制御することによって、音声認識システム用マイク２１の近傍におけるノイズ源５０からのノイズをキャンセルするためのノイズキャンセル信号ｙ´（ｎ）を出力することが可能となる。

合算部３８は、音源１０からの音信号ａ（ｎ）及び適応フィルタ３７から出力されるノイズキャンセル信号ｙ´（ｎ）を加算してスピーカ３２に出力する。したがって、ノイズキャンセル信号ｙ´（ｎ）によって音声認識システム用マイク２１の近傍では、ノイズ源５０からのノイズがキャンセルされ、音声認識用マイク２１付近のノイズレベルが低減されるため、Ｓ／Ｎ比が向上し、音声認識システム２０における音声認識率を上げることが可能となる。即ち、ＡＮＣ部３３が悪影響を与えることなく音声認識システム２０を動作させることが可能となった。

図２は、本発明に係る他の音制御装置１００の概略構成図である。

図２に示す音制御装置１００と図１に示す音制御装置１との差異は、音制御装置１００が遮断回路１０１を有しており、操作部４０の操作に応じて、合算部３８へ出力されるノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）の出力を遮断する点である。図２に示す音制御装置１００において、図１に示す音制御装置１と同じ構成には同じ番号を付して、説明を省略する。

図２に示す音制御装置１００では、操作部４０がＯＮとされると、合算部３８へ出力されるノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）が遮断回路１０１によって遮断されるので、実質的にＡＮＣ部３３が動作していない状態となる。即ち、音声認識システム２０における音声認識にＡＮＣ部３３が悪影響を与えることがなくなる。

また、図２に示す音制御装置１００において、操作部４０がＯＦＦとされ、遮断回路１０１が合算部３８へ出力されるノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）を遮断しない場合、図１に示す音制御装置１と同様に、音制御装置１００では、ノイズ源５０からの漏れ音をキャンセルすることができる、良好な音響環境を実現することが可能である。

なお、図２に示す音制御装置１００では、遮断回路１０１が、合算部３８へ出力されるノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）を遮断したが、遮断回路１０１が操作部４０の操作に応じてエラーマイク３１からの第２検出信号を遮断するよう構成しても良い。エラーマイク３１からの第２検出信号を遮断しても、実質的にＡＮＣ部３３が動作していない状態となり、音声認識システム２０における音声認識にＡＮＣ部３３が悪影響を与えることがなくなる。

図３は、本発明に係る更に他の音制御装置１１０の概略構成図である。

図３に示す音制御装置１１０と図１に示す音制御装置１との差異は、音制御装置１１０では、操作部４０の操作に応じて、ＡＮＣ部３３の動作が停止されるように構成されている点である。図３に示す音制御装置１１０において、図１に示す音制御装置１と同じ構成には同じ番号を付して、説明を省略する。

図３に示す音制御装置１１０では、操作部４０がＯＮとされると、操作部４０から適応フィルタ演算部３６に停止信号が送信され、ＡＮＣ部３３の動作が停止される。したがって、合算部３８へノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）が出力されなくなり、音声認識システム２０における音声認識にＡＮＣ部３３が悪影響を与えることがなくなる。

また、図３に示す音制御装置１１０において、操作部４０がＯＦＦとされ、適応フィルタ演算部３６に停止信号が送信されない場合、図１に示す音制御装置１と同様に、音制御装置１１０では、ノイズ源５０からの漏れ音をキャンセルすることができる、良好な音響環境を実現することが可能である。

図４は、本発明に係る更に他の音制御装置１２０の概略構成図である。

図４に示す音制御装置１２０と図１に示す音制御装置１との差異は、音制御装置１２０では、操作部４０の操作に応じて、切替部１２１がＣ／Ｃ´回路１２２の切替を行うように構成されている点のみである。図４に示す音制御装置１２０において、図１に示す音制御装置１と同じ構成には同じ番号を付して、説明を省略する。

前述した音制御装置１では、スピーカ３２から音声認識用マイク２１までの空間における空間伝達関数と、スピーカ３２からエラーマイク３１までの空間における空間伝達関数とが、ほぼ同じであると考えて処理を行っている。しかしながら、音声制御装置１２０では、スピーカ３２から音声認識用マイク２１までの空間における空間伝達関数をＣ´、スピーカ３２からエラーマイク３１までの空間における空間伝達関数をＣとして、操作部４０の操作に応じて、切替部１２１がＣ／Ｃ´回路１２２の切替を行うように構成した。なお、空間伝達関数Ｃ´及び空間伝達関数Ｃは、予め測定等によって、その値を特定してＣ／Ｃ´回路１２２に設定した。

操作部４０をＯＦＦしてＡＮＣ部を動作させる場合には、切替部１２１によってＣ／Ｃ´回路１２２は、空間伝達関数Ｃに対応した値を設定する。また、操作部４０をＯＦＦしてＡＮＣ部を動作させる場合には、スイッチング回路４１が、エラーマイク３１からの第２検出信号をＡＮＣ部に入力するように動作する。この時のエラーマイク３１で検出される第２検出信号をｅ（ｎ）、Ｃ／Ｃ´回路１２２の空間伝達関数Ｃに対応した出力をｒ（ｎ）、適用フィルタ３７の係数をｗ（ｎ）、エラーマイク３１近傍におけるノイズ源５０からのノイズｘ（ｎ）をキャンセルするためのノイズキャンセル信号をｙ（ｎ）とすると、それらの関係は、前述した式（１）〜（３）となる。

即ち、式（３）に示すフィルタ更新式を満たすように、適応フィルタ演算部３６が適応フィルタ３７を制御することによって、エラーマイク３１の近傍におけるノイズ源５０からのノイズをキャンセルするためのノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）を出力することが可能となる。

合算部３８は、音源１０からの音信号ａ（ｎ）及び適応フィルタ３７から出力されるノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）を加算してスピーカ３２に出力する。したがって、乗員は、ノイズキャンセル信号ｙ（ｎ）によってノイズ源５０からのノイズがキャンセルされるので、音源１０からの音信号ａ（ｎ）に基づく音のみを視聴することが可能となる。

このようにして、音制御装置１２０では、ノイズ源５０からの漏れ音をキャンセルすることができる、良好な音響環境を実現することが可能である。

一方、操作部４０をＯＮして音声認識が開始される場合には、切替部１２１によってＣ／Ｃ´回路１２２は、空間伝達関数Ｃ´に対応した値を設定する。また、操作部４０をＯＮして音声認識が開始される場合には、スイッチング回路４１が、音声認識システム用マイク２１からの第１検出信号をＡＮＣ部に入力するように動作する。この時の音声認識システム用マイク２１で検出される第１検出信号をｅ´（ｎ）、Ｃ／Ｃ´回路１２２の空間伝達関数Ｃに対応した出力をｒ´（ｎ）、適用フィルタ３７の係数をｗ（ｎ）、音声認識システム用マイク２１近傍におけるノイズ源５０からのノイズｘ（ｎ）をキャンセルするためのノイズキャンセル信号をｙ´（ｎ）とすると、以下の式が成立する。

即ち、式（９）に示すフィルタ更新式を満たすように、適応フィルタ演算部３６が適応フィルタ３７を制御することによって、音声認識システム用マイク２１の近傍におけるノイズ源５０からのノイズをキャンセルするためのノイズキャンセル信号ｙ´（ｎ）を出力することが可能となる。

合算部３８は、音源１０からの音信号ａ（ｎ）及び適応フィルタ３７から出力されるノイズキャンセル信号ｙ´（ｎ）を加算してスピーカ３２に出力する。したがって、ノイズキャンセル信号ｙ´（ｎ）によって音声認識システム用マイク２１の近傍では、ノイズ源５０からのノイズがキャンセルされ、音声認識用マイク２１付近のノイズレベルが低減されるため、Ｓ／Ｎ比が向上し、音声認識システム２０における音声認識率を上げることが可能となる。即ち、ＡＮＣ部３３が悪影響を与えることなく音声認識システム２０を動作させることが可能となった。特に、音制御装置１２０では、スピーカ３２からエラーマイク３１までの空間における空間伝達関数Ｃと、スピーカ３２から音声認識システム用マイク２１までの空間における空間伝達関数Ｃ´と、を区別して制御を行っているので、より正確な制御を行うことが可能となった。

上述した音制御装置１、１００、１１０及び１２０では、操作部４０の操作によって、音声認識システム２０における音声認識にＡＮＣ部３３が悪影響を与えないように音制御装置の動作切換を行ったが、他の方式によって、音制御装置の動作切換を行うようにしても良い。例えば、音声認識用マイク２１の近傍に風圧センサを配置し、風圧センサが閾値以上の出力を検出した場合には、乗員が音声認識用マイク２１に対して発話を行っていると判断して、音声認識システム２０における音声認識にＡＮＣ部３３が悪影響を与えないように音制御装置の動作切換を行うように構成しても良い。また、音声認識用マイク２１からの第１検出信号の出力を検出する検出部を設け、検出部が閾値以上の出力を検出した場合には、乗員が音声認識用マイク２１に対して発話を行っていると判断して、音声認識システム２０における音声認識にＡＮＣ部３３が悪影響を与えないように音制御装置の動作切換を行うように構成しても良い。

また、上述した音制御装置１、１００、１１０及び１２０におけるＡＮＣ部３３の構成は一例であって、他のＡＮＣ構成を用いて、音声認識を行わない場合におけるエラーマイク近傍のノイズの低減を図るように構成しても良い。

本発明に係る音制御装置１の概略構成図である。 本発明に係る音制御装置１００の概略構成図である。 本発明に係る音制御装置１１０の概略構成図である。 本発明に係る音制御装置１２０の概略構成図である。

符号の説明

１、１００、１１０、１２０ 音制御装置
１０ 音源
２０ 音声認識システム
２１ 音声認識用マイク
３１ エラーマイク
３２ スピーカ
３３ ＡＮＣ部
４０ 操作部
４１ スイッチング回路
５０ ノイズ源
１０１ 遮断回路
１２１ 切替部

Claims (3)

1. 第１音検出部と
   前記第１音検出部からの第１検出信号に基づいて音声認識を行うための音声認識部と、
   第２音検出部と、
   前記第１音検出部からの第１検出信号及び前記第２音検出部からの第２検出信号の何れか一つを出力する切換部と、
   前記切換部から出力される信号に応じて、前記第１検出信号に基づいた前記第１音検出部近傍のノイズをキャンセルさせるためのノイズキャンセル信号、又は前記第２検出信号に基づいた前記第２音検出部近傍のノイズをキャンセルさせるためのノイズキャンセル信号を出力するノイズ制御部と、
   音源と、
   前記音源からの信号及び前記ノイズキャンセル信号を出力するための出力部と、
   前記ノイズ制御部において利用される、前記第１音検出部と前記出力部との間の第１伝達特性と、前記第２音検出部と前記出力部との間の第２伝達特性との切換を行う伝達特性切換部と、
   を有することを特徴とする音制御装置。
2. 切換信号を発生するための切換信号発生部を更に有し、
   前記切換部は、前記切換信号に応じて、前記第１検出信号と前記第２検出信号との出力切換を行う、請求項１に記載の音制御装置。
3. 前記切換信号発生部は、操作スイッチ、風圧センサ、又は前記第１検出信号の出力検出部である、請求項２に記載の音制御装置。

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