JPH0117159B2 - - Google Patents
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- JPH0117159B2 JPH0117159B2 JP8500481A JP8500481A JPH0117159B2 JP H0117159 B2 JPH0117159 B2 JP H0117159B2 JP 8500481 A JP8500481 A JP 8500481A JP 8500481 A JP8500481 A JP 8500481A JP H0117159 B2 JPH0117159 B2 JP H0117159B2
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- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、音声信号を音韻記号系列へ変換する
過程を有する音韻形の音声認識装置に関する。
過程を有する音韻形の音声認識装置に関する。
具体的には、音声信号を周波数分析してｎ個の
帯域振幅値を出力する周波数分析器を備え、その
帯域振幅値に周波数の低い順、若しくは高い順に
帯域番号をつけておき、前記帯域振幅値の周波数
軸に沿つた極大値を帯域番号で出力するホルマン
ト検出器を備え、その帯域番号の最も離れたもの
から２個ずつ選択して各対の中央値と差分値を検
出する手段を備え、これら中央値と差分値とを要
素として音声信号を音韻記号系列へ変換する手段
を備えたものである。
帯域振幅値を出力する周波数分析器を備え、その
帯域振幅値に周波数の低い順、若しくは高い順に
帯域番号をつけておき、前記帯域振幅値の周波数
軸に沿つた極大値を帯域番号で出力するホルマン
ト検出器を備え、その帯域番号の最も離れたもの
から２個ずつ選択して各対の中央値と差分値を検
出する手段を備え、これら中央値と差分値とを要
素として音声信号を音韻記号系列へ変換する手段
を備えたものである。
音韻の認識は、一般に、第１ホルマント周波数
と第２ホルマント周波数とによる平面領域面を主
な判定要素として、複数のホルマントとによる多
次元領域によつて行われている。
と第２ホルマント周波数とによる平面領域面を主
な判定要素として、複数のホルマントとによる多
次元領域によつて行われている。
しかし、ホルマント周波数は声道長の影響を受
けて変移し、また第２ホルマントや第３ホルマン
トは、電話機やマイクロホン等の非線形歪に基づ
く第１ホルマントのスプリアスピークの影響を受
け易く、極大値周波数とホルマント周波数とは一
致しない場合が起こり、従つて、音韻判定の領域
を広く取る必要があつた。
けて変移し、また第２ホルマントや第３ホルマン
トは、電話機やマイクロホン等の非線形歪に基づ
く第１ホルマントのスプリアスピークの影響を受
け易く、極大値周波数とホルマント周波数とは一
致しない場合が起こり、従つて、音韻判定の領域
を広く取る必要があつた。
本発明は、このような難点を軽減することを目
的とし、対の極大値帯域番号（対のホルマント周
波数対応）の中央値（中心周波数に対応）と差分
値（周波数間隔に対応）による平面領域で音韻判
定を行うことによつて、声道長の相違に基づく影
響を軽減し、また外側の帯域番号から順に対を構
成することにより、スプリアスピークの影響を軽
減したものであり、以下詳細に説明する。
的とし、対の極大値帯域番号（対のホルマント周
波数対応）の中央値（中心周波数に対応）と差分
値（周波数間隔に対応）による平面領域で音韻判
定を行うことによつて、声道長の相違に基づく影
響を軽減し、また外側の帯域番号から順に対を構
成することにより、スプリアスピークの影響を軽
減したものであり、以下詳細に説明する。
第１図は、本発明の第１の実施例であつて、１
は音声信号入力端子、１０は周波数分析部、２０
は音声区間抽出・スペクトル正規化部、３０はス
ペクトル特徴抽出部、４０は音韻特徴変換部、５
０は単語辞書、６０はマツチング部、７０は認識
結果の出力信号線である。
は音声信号入力端子、１０は周波数分析部、２０
は音声区間抽出・スペクトル正規化部、３０はス
ペクトル特徴抽出部、４０は音韻特徴変換部、５
０は単語辞書、６０はマツチング部、７０は認識
結果の出力信号線である。
これを動作するには、マイク等により電気信号
に変換された音声は音声信号入力端子１を通して
周波数分析部１０にて周波数成分の抽出が行われ
る。周波数分析部１０の構成を第２図に示す。１
００は前置増幅器、１０１−１〜１０１−ｎはバ
ンドパスフイルタ群、１０２−１〜１０２−ｎは
全波整流器群、１０３−１〜１０３−ｎはローパ
スフイルタ群、１０４はアナログマルチプレクサ
回路、１０５はAD変換器、１０６は対数変換部
である。バンドパスフイルタ群１０１−１〜１０
１−ｎは中心周波数が対数目盛で等間隔に周波数
の低い方から配置してある。
に変換された音声は音声信号入力端子１を通して
周波数分析部１０にて周波数成分の抽出が行われ
る。周波数分析部１０の構成を第２図に示す。１
００は前置増幅器、１０１−１〜１０１−ｎはバ
ンドパスフイルタ群、１０２−１〜１０２−ｎは
全波整流器群、１０３−１〜１０３−ｎはローパ
スフイルタ群、１０４はアナログマルチプレクサ
回路、１０５はAD変換器、１０６は対数変換部
である。バンドパスフイルタ群１０１−１〜１０
１−ｎは中心周波数が対数目盛で等間隔に周波数
の低い方から配置してある。
ローパスフイルタ群１０３−１〜１０３−ｎの
出力はAD変換器１０５でデイジタル量に変換さ
れ、標本化周期10ms程度でサンプリングされ、
又、対数変換部１０６はROMで構成されてい
て、そこで対数に変換され音声区間抽出・スペク
トル正規化部２０に送出される。音声のｋ番号の
フレームにおいて、バンドパスフイルタ群１０１
−１〜１０１−ｎに対応して、対数変換部１０６
から出力される帯域振幅値、即ち周波数分析出力
データをX1(k)〜Xo(k)とし、フレーム情報という。
音声区間抽出・スペクトル正規化部２０では、第
１に、各フレーム毎に平均値(k)を第１式で計算
して(k)の時系列に対して音声区間の始端と終端
を決める。
出力はAD変換器１０５でデイジタル量に変換さ
れ、標本化周期10ms程度でサンプリングされ、
又、対数変換部１０６はROMで構成されてい
て、そこで対数に変換され音声区間抽出・スペク
トル正規化部２０に送出される。音声のｋ番号の
フレームにおいて、バンドパスフイルタ群１０１
−１〜１０１−ｎに対応して、対数変換部１０６
から出力される帯域振幅値、即ち周波数分析出力
データをX1(k)〜Xo(k)とし、フレーム情報という。
音声区間抽出・スペクトル正規化部２０では、第
１に、各フレーム毎に平均値(k)を第１式で計算
して(k)の時系列に対して音声区間の始端と終端
を決める。
(k)＝o
〓i=1
Xi／ｎ ……第１式
始端、終端の検出は簡単には(k)があらかじめ
設定された閾値を最初に越える点ｋ＝l1を始端と
して、次に他の閾値以下に最後になつた点ｋ＝l2
を終端とすればよい。音声区間抽出・スペクトル
正規化部２０は第２式に従つて音声音源特性に関
してスペクトルの正規化を行い、フレーム情報Xi
(k)（但し、ｉ＝１〜ｎ）に対応したフレーム情報
Xi(k)を出力する。
設定された閾値を最初に越える点ｋ＝l1を始端と
して、次に他の閾値以下に最後になつた点ｋ＝l2
を終端とすればよい。音声区間抽出・スペクトル
正規化部２０は第２式に従つて音声音源特性に関
してスペクトルの正規化を行い、フレーム情報Xi
(k)（但し、ｉ＝１〜ｎ）に対応したフレーム情報
Xi(k)を出力する。
xi(k)＝Xi(k)−yi、yi＞０
xi(k)＝Xi(k) yi０ 第２式
なお、yiはフレーム情報X1(k)〜Xo(k)の最小誤
差近似直線であり、詳しくは、電子通信学会、信
学技報、Vol、79、No.141、「非線形スペクトルマ
ツチングによる単語音声認識の一方式」を参照さ
れたい。
差近似直線であり、詳しくは、電子通信学会、信
学技報、Vol、79、No.141、「非線形スペクトルマ
ツチングによる単語音声認識の一方式」を参照さ
れたい。
次に、音声区間について、特徴抽出部３０にて
始端から終端までの各フレーム情報を１フレーム
毎に順次処理する。
始端から終端までの各フレーム情報を１フレーム
毎に順次処理する。
特徴抽出部３０の詳細構成を第３図に示す。第
３図において、３００は音声区間格納メモリ、３
０１はピーク検出部、３０２はピーク格納メモ
リ、３０３は特徴計算部である。音声区間格納メ
モリ３００は始端から終端までの各フレーム情報
が格納されていて、ピーク検出部３０１以降は１
フレーム情報毎に順次全音声区間に対して処理を
行う。ピーク検出部３０１では１フレーム情報を
x1(l)、x2(l)、…、xn(l)（但し、l1ｌl2であ
る）とすると xi-2(l)＜xi(l) ……第３式 xi-1(l)＜xi(l) ……第４式 xi+1(l)＜xi(l) ……第５式 xi+2(l)＜xi(l) ……第６式 第３式〜第６式の条件をxi(l)が全て満たし、且
つ(l)がある閾値以上の場合、xi(l)はスペクトル
の極大値を示し、添字ｉは極大値となつた帯域番
号（周波数）を示していることになる。(l)は前
記の第１式の計算による。ｉ＝１からｎまでxiに
ついて第３式〜第６式を満たすか否か順次調べて
条件を全て満足する場合は、その帯域番号ｉをピ
ーク格納メモリ３０２に格納すると共に、格納個
数（以下、極大値個数と称す）を記憶する。
３図において、３００は音声区間格納メモリ、３
０１はピーク検出部、３０２はピーク格納メモ
リ、３０３は特徴計算部である。音声区間格納メ
モリ３００は始端から終端までの各フレーム情報
が格納されていて、ピーク検出部３０１以降は１
フレーム情報毎に順次全音声区間に対して処理を
行う。ピーク検出部３０１では１フレーム情報を
x1(l)、x2(l)、…、xn(l)（但し、l1ｌl2であ
る）とすると xi-2(l)＜xi(l) ……第３式 xi-1(l)＜xi(l) ……第４式 xi+1(l)＜xi(l) ……第５式 xi+2(l)＜xi(l) ……第６式 第３式〜第６式の条件をxi(l)が全て満たし、且
つ(l)がある閾値以上の場合、xi(l)はスペクトル
の極大値を示し、添字ｉは極大値となつた帯域番
号（周波数）を示していることになる。(l)は前
記の第１式の計算による。ｉ＝１からｎまでxiに
ついて第３式〜第６式を満たすか否か順次調べて
条件を全て満足する場合は、その帯域番号ｉをピ
ーク格納メモリ３０２に格納すると共に、格納個
数（以下、極大値個数と称す）を記憶する。
但し、第３式〜第６式において、xi-2(l)やxi-1
(l)等が音声区間外となる場合には、それらは零の
振幅値を取るものと設定しておく。
(l)等が音声区間外となる場合には、それらは零の
振幅値を取るものと設定しておく。
今、検出された極大値個数をｓとし、極大値帯
域番号をpr（但し、ｒ＝１、２、…、ｓ）とした
場合、特徴計算部３０３は、P1とPsの如く帯域
番号が最も離れたもの（外側のもの）から順に対
を設定し、その対の番号をｖとした場合、各対に
ついて第７式及び第８式に示す如く中心値CVと
差分値WVを計算する。
域番号をpr（但し、ｒ＝１、２、…、ｓ）とした
場合、特徴計算部３０３は、P1とPsの如く帯域
番号が最も離れたもの（外側のもの）から順に対
を設定し、その対の番号をｖとした場合、各対に
ついて第７式及び第８式に示す如く中心値CVと
差分値WVを計算する。
なお、極大値個数が奇数の場合は、中央の帯域
番号P(s+1)/2のものが２個あるものとして取扱つて
いる。
番号P(s+1)/2のものが２個あるものとして取扱つて
いる。
CV＝（Ps-v+1＋PV）／２ ……第７式
WV＝PS-V+1−PV ……第８式
極大値個数ｓによりｖの値は変化するが、あま
り沢山のピークは音声においては検出されず、む
しろ電話系等の非線形歪の影響を受けてピーク個
数が増加する場合が多いので、実際上はｖ＝２程
度、即ち４個までの極大値について計算するよう
限定しておくとよい。又、ｖ＝０はそのフレーム
の平均パワー（(l)）がある閾値以下の場合で無
音を示す。無音とは、例えばイチの発声でイとチ
の間の一瞬の音声のとぎれの様な箇所である。こ
うして１フレームの特徴が計算されるとその特徴
（CV、WV）が音韻特徴変換部４０に送出される。
り沢山のピークは音声においては検出されず、む
しろ電話系等の非線形歪の影響を受けてピーク個
数が増加する場合が多いので、実際上はｖ＝２程
度、即ち４個までの極大値について計算するよう
限定しておくとよい。又、ｖ＝０はそのフレーム
の平均パワー（(l)）がある閾値以下の場合で無
音を示す。無音とは、例えばイチの発声でイとチ
の間の一瞬の音声のとぎれの様な箇所である。こ
うして１フレームの特徴が計算されるとその特徴
（CV、WV）が音韻特徴変換部４０に送出される。
音韻特徴変換部４０の構成を第４図に示す。４
００，…４０４は特徴格納メモリ、４０５は音韻
変換テーブル、４０６は音韻変化率計算部であ
る。特徴格納メモリ４００に１フレームの特徴が
格納されると、それまで格納されていた１フレー
ム前の特徴は特徴格納メモリ４０１へというよう
に４０１→４０２→４０３→４０４に順次シフト
される。音韻変換テーブル４０５ではCv、Wvの
組み合わせにて統計的に決められたCv，Wvに対
する音韻名が格納されており、ROM構成になつ
ていて、Cv、Wvをアドレスとして格納データを
参照する方法をとつている。音韻変化率計算部４
０６では特徴格納メモリ４００の出力であるla番
目のフレームのCv、WvをC1（la）、C2（la）、W1
（la）、W2（la）、lb番目のフレームのCv、WvをC1
（lb）、C2（lb）、W1（lb）、W2（lb）とすると８式の
計算を行い、その結果を音韻変化率として出力す
る。
００，…４０４は特徴格納メモリ、４０５は音韻
変換テーブル、４０６は音韻変化率計算部であ
る。特徴格納メモリ４００に１フレームの特徴が
格納されると、それまで格納されていた１フレー
ム前の特徴は特徴格納メモリ４０１へというよう
に４０１→４０２→４０３→４０４に順次シフト
される。音韻変換テーブル４０５ではCv、Wvの
組み合わせにて統計的に決められたCv，Wvに対
する音韻名が格納されており、ROM構成になつ
ていて、Cv、Wvをアドレスとして格納データを
参照する方法をとつている。音韻変化率計算部４
０６では特徴格納メモリ４００の出力であるla番
目のフレームのCv、WvをC1（la）、C2（la）、W1
（la）、W2（la）、lb番目のフレームのCv、WvをC1
（lb）、C2（lb）、W1（lb）、W2（lb）とすると８式の
計算を行い、その結果を音韻変化率として出力す
る。
ΔC1＝C1（la）−C1（lb）
ΔC2＝C2（la）−C2（lb）
ΔW1＝W1（la）−W1（lb）
ΔW2＝W2（la）−W2（lb） 第９式
単語辞書５０では認識対象となる各単語を音韻
変換テーブル４０５に格納されている類似度を参
照できるように音韻名の時系列と音韻名の変わる
時点での音韻変化率の形式で表現してある。
変換テーブル４０５に格納されている類似度を参
照できるように音韻名の時系列と音韻名の変わる
時点での音韻変化率の形式で表現してある。
その一例を第５図に示す。即ち、単語名「イイ
エ」は音韻名でＩ→Ｉ→Ｅと記述されていて、そ
の音韻名変化点Ｉ→Ｉ、Ｉ→Ｅにおいて、Ｉ→Ｉ
はΔC、ΔWがほとんど変化せず、Ｉ→Ｅにおい
てΔW1が減少する事を示している。マツチング
部６０では入力音声に対して計算された音韻名の
時系列、及び音韻変化率の時系列と単語辞書に記
述された音韻名、音韻変化率とのマツチングを行
い、最大類以度の単語を決定して、結果を出力信
号線７０を通して外部に出力するマツチング方法
は種種考えられ、ダイナミツクプログラミングの
手法を用いるのが一般的であるが、マツチング方
法は本発明の主目的でないので詳細な説明は省略
する。
エ」は音韻名でＩ→Ｉ→Ｅと記述されていて、そ
の音韻名変化点Ｉ→Ｉ、Ｉ→Ｅにおいて、Ｉ→Ｉ
はΔC、ΔWがほとんど変化せず、Ｉ→Ｅにおい
てΔW1が減少する事を示している。マツチング
部６０では入力音声に対して計算された音韻名の
時系列、及び音韻変化率の時系列と単語辞書に記
述された音韻名、音韻変化率とのマツチングを行
い、最大類以度の単語を決定して、結果を出力信
号線７０を通して外部に出力するマツチング方法
は種種考えられ、ダイナミツクプログラミングの
手法を用いるのが一般的であるが、マツチング方
法は本発明の主目的でないので詳細な説明は省略
する。
以上説明したように、スペクトル上極大値とな
る周波数に対応する番号を求め、その番号を周波
数の一番低いものと一番高いものから順次組み合
わせ、その中心（Cv）と距離（Cv）で表現して
いるため、中心（Vv）については声道長の影響
がそのまま残るが、距離（Wv）については正規
化効果があり、それだけ判定領域を小さく設定す
ることができ、認識率を高めることが期待でき
る。
る周波数に対応する番号を求め、その番号を周波
数の一番低いものと一番高いものから順次組み合
わせ、その中心（Cv）と距離（Cv）で表現して
いるため、中心（Vv）については声道長の影響
がそのまま残るが、距離（Wv）については正規
化効果があり、それだけ判定領域を小さく設定す
ることができ、認識率を高めることが期待でき
る。
第１図は、本発明の一実施例のブロツク図、第
２図は、第１図における周波数分析部の詳細ブロ
ツク図、第３図は、第１図における特徴抽出部の
詳細ブロツク図、第４図は、第１図における音韻
特徴変換部の詳細ブロツク図、第５図は、単語辞
書の説明図である。 １……音声信号入力端子、１０……周波数分析
部、２０……音声区間抽出部、３０……スペクト
ル特徴抽出部、４０……音韻特徴変換部、５０…
…単語辞書、６０……マツチング部、７０……出
力信号線、１００……前置増幅器、１０１−１〜
１０１−ｎ……バンドパスフイルタ群、１０２−
１〜１０２−ｎ……全波整流器群、１０３−１〜
１０３−ｎ……ローパスフイルタ群、１０４……
アナログマルチプレクサ回路、１０５……AD変
換器、１０６……対数変換部、３００……音声区
間格納メモリ、３０１……ピーク検出部、３０２
……ピーク格納メモリ、３０３……特徴計算部、
４００，４０１，４０２，４０３，４０４……特
徴格納メモリ、４０５……音韻変換テーブル、４
０６……音韻変化率計算部。
２図は、第１図における周波数分析部の詳細ブロ
ツク図、第３図は、第１図における特徴抽出部の
詳細ブロツク図、第４図は、第１図における音韻
特徴変換部の詳細ブロツク図、第５図は、単語辞
書の説明図である。 １……音声信号入力端子、１０……周波数分析
部、２０……音声区間抽出部、３０……スペクト
ル特徴抽出部、４０……音韻特徴変換部、５０…
…単語辞書、６０……マツチング部、７０……出
力信号線、１００……前置増幅器、１０１−１〜
１０１−ｎ……バンドパスフイルタ群、１０２−
１〜１０２−ｎ……全波整流器群、１０３−１〜
１０３−ｎ……ローパスフイルタ群、１０４……
アナログマルチプレクサ回路、１０５……AD変
換器、１０６……対数変換部、３００……音声区
間格納メモリ、３０１……ピーク検出部、３０２
……ピーク格納メモリ、３０３……特徴計算部、
４００，４０１，４０２，４０３，４０４……特
徴格納メモリ、４０５……音韻変換テーブル、４
０６……音韻変化率計算部。
Claims (1)
- １ 音声信号を周波数分析して予め定められた個
数の帯域振幅値を出力する周波数分析器と、前記
帯域振幅値には所定の周波数軸方向に沿つた順に
順次番号が付されていて、前記帯域振幅値の周波
数軸方向に沿つた極大値を検出してその極大値が
存在する帯域の前記番号を出力するホルマント検
出器と、前記極大値が存在する帯域の番号のうち
の周波数の最も低い側からのものと周波数の最も
高い側からのものとをそれぞれ１個ずつ取り出し
て成る対を順次抽出し、各対毎に中央値と差分値
とを検出する手段と、当該中心値及び差分値とに
基づいて音韻記号を判定する音韻判定手段とを備
えていることを特徴とした音声認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8500481A JPS57200098A (en) | 1981-06-04 | 1981-06-04 | Voice recognizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8500481A JPS57200098A (en) | 1981-06-04 | 1981-06-04 | Voice recognizer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57200098A JPS57200098A (en) | 1982-12-08 |
| JPH0117159B2 true JPH0117159B2 (ja) | 1989-03-29 |
Family
ID=13846555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8500481A Granted JPS57200098A (en) | 1981-06-04 | 1981-06-04 | Voice recognizer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57200098A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023180911A (ja) | 2022-06-10 | 2023-12-21 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 音声信号処理装置 |
-
1981
- 1981-06-04 JP JP8500481A patent/JPS57200098A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57200098A (en) | 1982-12-08 |
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