JPH0313600B2 - - Google Patents
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- JPH0313600B2 JPH0313600B2 JP59058438A JP5843884A JPH0313600B2 JP H0313600 B2 JPH0313600 B2 JP H0313600B2 JP 59058438 A JP59058438 A JP 59058438A JP 5843884 A JP5843884 A JP 5843884A JP H0313600 B2 JPH0313600 B2 JP H0313600B2
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- Japan
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- audio
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- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
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- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 101100524646 Toxoplasma gondii ROM6 gene Proteins 0.000 description 1
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Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は音声認識方法に関し、具体的には単語
入力音声の終端の認識を待たないで、入力音声の
始端検出から認識動作を開始するようにした音声
認識方法に関する。
入力音声の終端の認識を待たないで、入力音声の
始端検出から認識動作を開始するようにした音声
認識方法に関する。
(背景技術)
音声認識方法の一形式として、各標準音声に対
応して周波数成分のフレーム時系列として標準パ
ターンを記憶しておき、入力音声から同じく周波
数成分のフレーム時系列として入力パターンを抽
出し、入力パターンと各標準パターンとの非類似
度を計算し、その非類似度に基づいて入力音声を
識別する方法が知られている。
応して周波数成分のフレーム時系列として標準パ
ターンを記憶しておき、入力音声から同じく周波
数成分のフレーム時系列として入力パターンを抽
出し、入力パターンと各標準パターンとの非類似
度を計算し、その非類似度に基づいて入力音声を
識別する方法が知られている。
一例として、沖研究開発第118号第53頁、昭和
57年12月、に開示されている。このような方法に
おける標準又は音声パターンは、通常、規則的に
フレームを設定して周波数分析し、対数変換と、
最小自乗近似直線を用いた声帯振動特性等の正規
化とを経て、周波数成分のフレーム時系列として
表現したものを用いる。
57年12月、に開示されている。このような方法に
おける標準又は音声パターンは、通常、規則的に
フレームを設定して周波数分析し、対数変換と、
最小自乗近似直線を用いた声帯振動特性等の正規
化とを経て、周波数成分のフレーム時系列として
表現したものを用いる。
また、入力パターンと各標準パターンとの非類
似度を計算するためにマツチングパスを設定する
方法としては、動的計画法を用いたDPマツチン
グ法と前記文献に見られるような本質的に線形な
マツチング法とが知られている。構成の簡易化の
観点からは、線形マツチング法が有利であるが、
第1図に例示した如く、単語の発声速度は変動が
きわめて大きく、個人差があると共に心理状態や
状況によつても変動し、標準という感覚のもとで
すら20%〜40%の発声長のばらつきが見られ、何
等かの工夫が必要である。線形マツチング法には
種々の形式が提案されているが、前記文献に限ら
ず、そこでは入力音声の終端を検出したのち、マ
ツチングパスを設定していて、認識応答の面では
問題があり、入力パターンも終端から終端を確認
するまで記憶しておく必要がある。
似度を計算するためにマツチングパスを設定する
方法としては、動的計画法を用いたDPマツチン
グ法と前記文献に見られるような本質的に線形な
マツチング法とが知られている。構成の簡易化の
観点からは、線形マツチング法が有利であるが、
第1図に例示した如く、単語の発声速度は変動が
きわめて大きく、個人差があると共に心理状態や
状況によつても変動し、標準という感覚のもとで
すら20%〜40%の発声長のばらつきが見られ、何
等かの工夫が必要である。線形マツチング法には
種々の形式が提案されているが、前記文献に限ら
ず、そこでは入力音声の終端を検出したのち、マ
ツチングパスを設定していて、認識応答の面では
問題があり、入力パターンも終端から終端を確認
するまで記憶しておく必要がある。
(発明の目的)
本発明の目的は、入力音声の始端を検出して直
ちにマツチング動作を開始させることによつて認
識度を高め、且つ発声速度を予想してマツチング
パスを設定することによつて発声速度の変動を吸
収することにある。
ちにマツチング動作を開始させることによつて認
識度を高め、且つ発声速度を予想してマツチング
パスを設定することによつて発声速度の変動を吸
収することにある。
(発明の概要)
本発明の第1の特徴は、入力パターンの各フレ
ーム毎にマツチング処理を行ない、各フレーム毎
に各標準パターンの各マツチングパスに対応した
非類似度を更新記憶するようにしたことにある。
ーム毎にマツチング処理を行ない、各フレーム毎
に各標準パターンの各マツチングパスに対応した
非類似度を更新記憶するようにしたことにある。
まず、音声の有音状態の検出は音声パワーを用
いる方法を用いることができる。この場合音声の
始端検出はフレーム電力P(j)(但しjは入力パタ
ーンのフレーム番号)があらかじめ定められた閾
値を越えた時点を始端と考える。但し外部からの
雑音などにより音声入力が行なわれていなくとも
電力(j)が閾値を越えてしまい、誤つた始端とする
場合がある。そのため、ともかくフレーム電力
Pu(j)が閾値を越えたフレームを始端と考え認識
処理を開始するものの連続して3フレーム以上フ
レーム電力が閾値を越えなければその入力フレー
ムを音声の始端とは考えず認識処理を中断し始端
検出のための処理へともどる。但し、フレーム長
を16msecとしている。ここで音声の始端からフ
レーム電力が閾値を越えたフレームの番号付けを
定義しh番目の音声フレームと称し、単なる入力
フレーム番号とは区別する。すなわち、音声フレ
ーム番号hの音声フレームは、有音区間でh番目
の入力フレームに対応する。
いる方法を用いることができる。この場合音声の
始端検出はフレーム電力P(j)(但しjは入力パタ
ーンのフレーム番号)があらかじめ定められた閾
値を越えた時点を始端と考える。但し外部からの
雑音などにより音声入力が行なわれていなくとも
電力(j)が閾値を越えてしまい、誤つた始端とする
場合がある。そのため、ともかくフレーム電力
Pu(j)が閾値を越えたフレームを始端と考え認識
処理を開始するものの連続して3フレーム以上フ
レーム電力が閾値を越えなければその入力フレー
ムを音声の始端とは考えず認識処理を中断し始端
検出のための処理へともどる。但し、フレーム長
を16msecとしている。ここで音声の始端からフ
レーム電力が閾値を越えたフレームの番号付けを
定義しh番目の音声フレームと称し、単なる入力
フレーム番号とは区別する。すなわち、音声フレ
ーム番号hの音声フレームは、有音区間でh番目
の入力フレームに対応する。
発声速度の正規化を行なうマツチング処理を音
声の始端から開始し、音声分析部出力が得られる
周期(フレーム周期)ごとに行なえれば音声分析
部のデータを始端からすべて格納しておく必要も
なく、また、応答時間も速くなる。
声の始端から開始し、音声分析部出力が得られる
周期(フレーム周期)ごとに行なえれば音声分析
部のデータを始端からすべて格納しておく必要も
なく、また、応答時間も速くなる。
本発明の第2の特徴は発声がおそく行なわれた
場合、標準的に行なわれた場合、はやく行なわれ
た場合を想定したマツチングパスを設定しそれぞ
れのマツチングパス上でのマツチング処理を行な
うことにある。音声の始端検出時点では今から入
力される単語の発声速度は不明である。そこで発
声がおそく行なわれた場合、標準的に行なわれた
場合、はやく行なわれた場合を想定したマツチン
グパスを設定し、それぞれのマツチングパス上で
マツチング処理を行なえば終端検出前からでもマ
ツチング処理が開始可能となる。もちろん、この
場合、入力の終端と標準パターンの終端が一致す
るパスが存在する可能性は少ないが、入力の終端
の標準パターンの終端が最も一致しているパス上
での非類似度が最小となることが予想される。
場合、標準的に行なわれた場合、はやく行なわれ
た場合を想定したマツチングパスを設定しそれぞ
れのマツチングパス上でのマツチング処理を行な
うことにある。音声の始端検出時点では今から入
力される単語の発声速度は不明である。そこで発
声がおそく行なわれた場合、標準的に行なわれた
場合、はやく行なわれた場合を想定したマツチン
グパスを設定し、それぞれのマツチングパス上で
マツチング処理を行なえば終端検出前からでもマ
ツチング処理が開始可能となる。もちろん、この
場合、入力の終端と標準パターンの終端が一致す
るパスが存在する可能性は少ないが、入力の終端
の標準パターンの終端が最も一致しているパス上
での非類似度が最小となることが予想される。
一方、単語には「イチ」の「イ」と「チ」の間
のように単語内にフレーム電力が閾値に満たない
部分すなわち無音状態のフレームを持つ単語があ
る。このような部分を「パワーデイツプ」と称す
る。このパワーデイツプの長さは単語によつて異
なるが通常30フレーム長を越えることはほとんど
ない。音声の始端を検出後、あるフレーム時間点
においてそのフレーム電力が閾値未満すなわち無
音状態となつた場合、そのフレーム時間点はパワ
ーデイツプの始まりなのか、音声の終端なのかは
判断がつかない。この判定は通常、その時点から
30フレームの間に音声の始端条件(3フレーム以
上連続してフレーム電力が閾値以上)を満足する
フレームが存在するかしないかによつて行なうた
め最大30フレーム後でなければ判断が下されな
い。従つて、フレーム電力が閾値未満となつた場
合のマツチング結果は何らかの形で保留されなけ
ればならない。本発明では、発声フレーム番号の
更新を停止して、フレーム電力が閾値未満すなわ
ち無音状態となつたフレームに対してはマツチン
グ処理を停止することによりこの問題を解決す
る。
のように単語内にフレーム電力が閾値に満たない
部分すなわち無音状態のフレームを持つ単語があ
る。このような部分を「パワーデイツプ」と称す
る。このパワーデイツプの長さは単語によつて異
なるが通常30フレーム長を越えることはほとんど
ない。音声の始端を検出後、あるフレーム時間点
においてそのフレーム電力が閾値未満すなわち無
音状態となつた場合、そのフレーム時間点はパワ
ーデイツプの始まりなのか、音声の終端なのかは
判断がつかない。この判定は通常、その時点から
30フレームの間に音声の始端条件(3フレーム以
上連続してフレーム電力が閾値以上)を満足する
フレームが存在するかしないかによつて行なうた
め最大30フレーム後でなければ判断が下されな
い。従つて、フレーム電力が閾値未満となつた場
合のマツチング結果は何らかの形で保留されなけ
ればならない。本発明では、発声フレーム番号の
更新を停止して、フレーム電力が閾値未満すなわ
ち無音状態となつたフレームに対してはマツチン
グ処理を停止することによりこの問題を解決す
る。
第2図aは本発明による音声認識方法における
入力パターンと標準パターンとのマツチングを行
なう複数のマツチングパス例を示した図、第2図
bは入力パターンのフレーム電力例を示した図、
第2図cは入力パターンと標準パターンとの各マ
ツチングパスにおける非類似度Dn(j)、D′n(j)、
D″n(j)の例を示した図である。
入力パターンと標準パターンとのマツチングを行
なう複数のマツチングパス例を示した図、第2図
bは入力パターンのフレーム電力例を示した図、
第2図cは入力パターンと標準パターンとの各マ
ツチングパスにおける非類似度Dn(j)、D′n(j)、
D″n(j)の例を示した図である。
第2図aにおいては発声速度の範囲を例えば±
20%と考え、マツチングパスをを3本設定した場
合を示している。第2図aにおいて、横軸は入力
パターンのフレーム番号を表わす。また、縦軸は
標準パターンのフレーム番号を表をわしn番目の
標準パターンSnを例として考えそのフレーム長
をSL(n)とする。101は発声を20%遅く発声
した場合を想定したパス、102は標準的な発声
を想定したパス、103は発声を20%速く想定し
た場合のパスを示す。j番目の入力フレーム電力
が閾値以上の場合、3本のパス上での標準パター
ンSnとの距離を次式によつて与える。但し、h
はj番目の入力フレーム番号に対応した音声フレ
ーム番号であり、W(i、j)は入力フレーム番
号がjでチヤンネル番号がi(但し、i=1〜8)
の入力パターンの成分であり、Sn(i、k)はフ
レーム番号がkでチヤンネル番号がiの標準パタ
ーンの成分である。
20%と考え、マツチングパスをを3本設定した場
合を示している。第2図aにおいて、横軸は入力
パターンのフレーム番号を表わす。また、縦軸は
標準パターンのフレーム番号を表をわしn番目の
標準パターンSnを例として考えそのフレーム長
をSL(n)とする。101は発声を20%遅く発声
した場合を想定したパス、102は標準的な発声
を想定したパス、103は発声を20%速く想定し
た場合のパスを示す。j番目の入力フレーム電力
が閾値以上の場合、3本のパス上での標準パター
ンSnとの距離を次式によつて与える。但し、h
はj番目の入力フレーム番号に対応した音声フレ
ーム番号であり、W(i、j)は入力フレーム番
号がjでチヤンネル番号がi(但し、i=1〜8)
の入力パターンの成分であり、Sn(i、k)はフ
レーム番号がkでチヤンネル番号がiの標準パタ
ーンの成分である。
パス101に対する距離
dn(j)=8
〓i=1
|W(i、j)−Sn(i、k)| …(1)
パス102に対する距離
d′n(j)=8
〓i=1
|W(i、j)−Sn(i、k′)| …(2)
但しk′=h h≦SL(n)
SL(n)h>SL(n)
パス103に対する距離
d″n(j)=8
〓i=1
|W(i、j)−Sn(i、k″)| …(3)
尚、〔 〕はガウス記号を示す。
前記の式によればパス101においては入力パ
ターンのj番目の入力音声フレームと標準パター
ンのk番目のフレームの間の距離計算を行なう。
パス102においては入力パターンj番目の入力
フレームと標準パターンのk′番目のフレームの間
の距離計算を行ない、パス103においては入力
パターンのj番目の入力フレームと標準パターン
のk″番目のフレームの間の距離計算が行なわれ
る。但し、標準パターンのフレーム番号を示す
k、k′、k″はその標準パターンの長さSL(n)よ
り大きくなる場合にはSL(n)に制限される。
ターンのj番目の入力音声フレームと標準パター
ンのk番目のフレームの間の距離計算を行なう。
パス102においては入力パターンj番目の入力
フレームと標準パターンのk′番目のフレームの間
の距離計算を行ない、パス103においては入力
パターンのj番目の入力フレームと標準パターン
のk″番目のフレームの間の距離計算が行なわれ
る。但し、標準パターンのフレーム番号を示す
k、k′、k″はその標準パターンの長さSL(n)よ
り大きくなる場合にはSL(n)に制限される。
一方、j番目の入力フレームの電力が閾値未満
の場合、それぞれのパス上での距離dn(j)、d′n
(j)、d″n(j)を強制的に dn(j)=0 …(4) d′n(j)=0 …(5) d″n(j)=0 …(6) とすることによりフレーム電力が閾値以下の場合
の非類似度計算を事実上加算しない処理を行な
う。またこのために、標準パターンもパワーデイ
ツプ対応のフレームすなわたち無音状態に対応す
るフレームを除いた形で蓄積する。
の場合、それぞれのパス上での距離dn(j)、d′n
(j)、d″n(j)を強制的に dn(j)=0 …(4) d′n(j)=0 …(5) d″n(j)=0 …(6) とすることによりフレーム電力が閾値以下の場合
の非類似度計算を事実上加算しない処理を行な
う。またこのために、標準パターンもパワーデイ
ツプ対応のフレームすなわたち無音状態に対応す
るフレームを除いた形で蓄積する。
このように、パワーデイツプや標準パターンの
終端以後でのマツチングのように、非類似度とし
て重要でないフレームでは距離を0としているけ
れども、本発明では本質的に線形なマツチングで
ある。
終端以後でのマツチングのように、非類似度とし
て重要でないフレームでは距離を0としているけ
れども、本発明では本質的に線形なマツチングで
ある。
次に入力パターンのj番目の入力フレームまで
の非類似度Dn(j)、D′n(j)、D″n(j)が計算される。
の非類似度Dn(j)、D′n(j)、D″n(j)が計算される。
パス101の非類似度
Dn(j)=dn(j)+Dn(j−1) …(7)
パス102の非類似度
D′n(j)=d′n(j)+D′n(j−1) …(8)
パス103の非類似度
D″n(j)=d″n(j)+D″n(j−1) …(9)
すなわち、それぞれのパス上でのj番目のフレー
ムの非類似度の算出は各チヤンネルごとの距離
(例えば|W(i、j)−Sn(i、k)|)をチヤン
ネル分、j−1番目のフレームに対する非類似度
値(たとえばDn(j−1))に加えることによつ
て得られる。これらの演算はj番目のフレームの
入力がなされた時点で行なわれる。j番目の入力
フレームに対する非類似度の算出にあたつてはj
番目のフレームの入力パターンデータとそれぞれ
のパスに相当する標準パターンのデータおよび1
フレーム前のj−1番目の入力フレームの非類似
度データのみが必要であつて2フレーム以上前の
入力パターンデータは不必要である。そのため、
終端を検出するまでの入力パターンを格納してお
かなければならない線形伸縮マツチング法に比較
しても前記領域が小さくなる効果が生じる。
ムの非類似度の算出は各チヤンネルごとの距離
(例えば|W(i、j)−Sn(i、k)|)をチヤン
ネル分、j−1番目のフレームに対する非類似度
値(たとえばDn(j−1))に加えることによつ
て得られる。これらの演算はj番目のフレームの
入力がなされた時点で行なわれる。j番目の入力
フレームに対する非類似度の算出にあたつてはj
番目のフレームの入力パターンデータとそれぞれ
のパスに相当する標準パターンのデータおよび1
フレーム前のj−1番目の入力フレームの非類似
度データのみが必要であつて2フレーム以上前の
入力パターンデータは不必要である。そのため、
終端を検出するまでの入力パターンを格納してお
かなければならない線形伸縮マツチング法に比較
しても前記領域が小さくなる効果が生じる。
第2図cは入力パターンと標準パターンとの各
マツチングパターンでの非類似度Dn(j)、D′n(j)、
D″n(j)を示したものがあるが、第2図cに見られ
るようにフレーム電力が閾値以下となつたとき距
離値を強制的に0にすることにより非類似度Dn
(j)、D′n(j)、D″n(j)は保持される。従つて、終端
における非類似度と終端から30フレームへだてた
入力フレーム(この時点で初めて終端が検出され
る)における非類似度は等しい。
マツチングパターンでの非類似度Dn(j)、D′n(j)、
D″n(j)を示したものがあるが、第2図cに見られ
るようにフレーム電力が閾値以下となつたとき距
離値を強制的に0にすることにより非類似度Dn
(j)、D′n(j)、D″n(j)は保持される。従つて、終端
における非類似度と終端から30フレームへだてた
入力フレーム(この時点で初めて終端が検出され
る)における非類似度は等しい。
次に、音声の終端を検出した時点(音声の終端
から30フレーム後)から各標準パターンごとに得
られた非類似度によつてカテゴリーの判定が行な
われる。終端検出時点の入力フレーム番号J、音
声フレーム番号をHとするn番目の標準パターン
に対する各パスの非類似度はDn(j)、D′n(j)、D″n
(j)で与えられる。これらの非類似度の組が標準パ
ターンの数(Nとする)だけ存在する。これらの
非類似度を用いてカテゴリー判定を行なう手法に
ついて述べる。判定第1ステツプは次のように行
なわれる。まず、n番目の標準パターンに対する
各パスごとの非類似度Dn(j)、D′n(j)、D″n(j)のう
ち重複するもしくは異なる2つの非類似度が選択
される。これが本発明の第3の特徴である。この
選択にあたつては音声終端検出時の音声フレーム
番号Hに対して次式で与えられるL、L′、L″が
用いられる。
から30フレーム後)から各標準パターンごとに得
られた非類似度によつてカテゴリーの判定が行な
われる。終端検出時点の入力フレーム番号J、音
声フレーム番号をHとするn番目の標準パターン
に対する各パスの非類似度はDn(j)、D′n(j)、D″n
(j)で与えられる。これらの非類似度の組が標準パ
ターンの数(Nとする)だけ存在する。これらの
非類似度を用いてカテゴリー判定を行なう手法に
ついて述べる。判定第1ステツプは次のように行
なわれる。まず、n番目の標準パターンに対する
各パスごとの非類似度Dn(j)、D′n(j)、D″n(j)のう
ち重複するもしくは異なる2つの非類似度が選択
される。これが本発明の第3の特徴である。この
選択にあたつては音声終端検出時の音声フレーム
番号Hに対して次式で与えられるL、L′、L″が
用いられる。
パス101 L=〔1/1.2H〕 …(10)
パス102 L′=H …(11)
パス103 L″=〔1/0.8H〕…(12)
これらの値L、L′、L″は音声フレームに対応
する標準パターンのフレーム数を与える式に類似
しているが、標準パターンの長さSL(n)によつ
て制限されることはない。
する標準パターンのフレーム数を与える式に類似
しているが、標準パターンの長さSL(n)によつ
て制限されることはない。
第3図a,bに終端の音声フレーム番号がHの
場合、各3本のパスに対する前記(10)〜(12)式内
のL、L′、L″と標準パターンの長さSL(n)との
関係を示す。第3図aは音声の終端と標準パター
ンの終端(長さ)が3本のパスのうち1本のパス
上で一致した場合であつてこのような場合には3
本のパスのうち一致した1本のパスが判定第1ス
テツプ時に選択される。第3図aのように入力パ
ターンと標準パターンの終端がいずれか1本のパ
ス上で一致することはまれであるが数フレーム程
度しかずれていない場合は比較的多く起こり得る
と考えられる。この場合は終端の一致が最も大き
なパス(前記(10)〜(12)式によるL、L′L″とSL
(n)が最も近いパスを選択する。
場合、各3本のパスに対する前記(10)〜(12)式内
のL、L′、L″と標準パターンの長さSL(n)との
関係を示す。第3図aは音声の終端と標準パター
ンの終端(長さ)が3本のパスのうち1本のパス
上で一致した場合であつてこのような場合には3
本のパスのうち一致した1本のパスが判定第1ス
テツプ時に選択される。第3図aのように入力パ
ターンと標準パターンの終端がいずれか1本のパ
ス上で一致することはまれであるが数フレーム程
度しかずれていない場合は比較的多く起こり得る
と考えられる。この場合は終端の一致が最も大き
なパス(前記(10)〜(12)式によるL、L′L″とSL
(n)が最も近いパスを選択する。
第3図bは発声の終端と標準パターンの終端が
一致しているパスの選択が難しい場合である。こ
のように選択が容易でない場合無理に1本のパス
に選択してしまうよりは候補となり得るパス(必
ず2本)を両方とも選択し次の判定第2ステツプ
によつて最終判定を行なつた方がよい。第3図b
の場合にはパス102とパス103が選択され
る。たとえばL′、L″がSL(n)に近いとするとパ
ス102,103が対応しそれに対する非類似度
D′n(j)、D″n(j)が選択される。これらの選択は標
準パターンごとに行なわれる。
一致しているパスの選択が難しい場合である。こ
のように選択が容易でない場合無理に1本のパス
に選択してしまうよりは候補となり得るパス(必
ず2本)を両方とも選択し次の判定第2ステツプ
によつて最終判定を行なつた方がよい。第3図b
の場合にはパス102とパス103が選択され
る。たとえばL′、L″がSL(n)に近いとするとパ
ス102,103が対応しそれに対する非類似度
D′n(j)、D″n(j)が選択される。これらの選択は標
準パターンごとに行なわれる。
次に判定の第2ステツプが行なわれる。前記判
定第1ステツプによつて得られた標準パターンご
との非類似度に対して最小値を求める。この最小
値を与える標準パターンに付加されたカテゴリが
認識結果となる。
定第1ステツプによつて得られた標準パターンご
との非類似度に対して最小値を求める。この最小
値を与える標準パターンに付加されたカテゴリが
認識結果となる。
(実施例)
第4図は本発明におけるマツチング処理と判定
処理を行なう回路構成を示した一実施例である。
以下、その動作について詳細に説明する。
処理を行なう回路構成を示した一実施例である。
以下、その動作について詳細に説明する。
第4図において、52は始端からの音声フレー
ム数をカウントする音声フレームカウンタで始端
検出時はリセツトパルス50によつてその内容は
0となり以後入力フレームの電力が閾値を越えた
ときに入力されるカウントパルス51によつてカ
ウントアツプ動作を行なう。入力フレームの電力
が閾値未満の場合にはカウントパルス51は付加
されず、音声フレームカウンタ52の出力は保持
される。音声フレームカウンタ52の出力である
音声フレーム番号をhとする。53はマツチング
の際の数本のパスの種類を表わす信号でパスの数
は3本なので0〜2の値をとる。54はh番目の
音声フレームにおいて各パス上で対応する標準パ
ターンのフレーム番号を与えるROMである。
ROM54には〔1/0.8h〕、h、〔1/1.2h〕に相当 する値が格納されている。ROM54出力をlと
する。55は標準パターンの番号を与える標準パ
ターン便号信号であつてnとする。標準パターン
の総数がNのとき0〜N−1の値をとる。56は
n番目の標準パターンに対してその標準パターン
の長さSL(n)を格納するROMである。57は
標準パターンフレーム番号lを出力する54の出
力と標準パターンの長さSL(n)を出力する
ROM56の内容を比較してl≦SL(n)ならば
“1”を、l>SL(n)ならば“0”を出力する
コンパレータである。58はコンパレータ57の
出力が“1”のときはROM54の出力を、コン
パレータ57の出力が“0”のときはROM56
の出力を選択するセレクタである。コンパレータ
57とセレクタ58によつてl≦SL(n)ならば
lが、l>SL(n)ならばSL(n)がセレクタ5
8より出力される動作が行なわれる。セレクタ5
8の出力をkとする。59はチヤンネル番号iを
与える信号である。60はチヤンネル番号iとセ
レクタ58の出力例えばkと標準パターン番号信
号nによつてアドレツシングされ標準パターン
Sn(i、k)を出力する標準パターンのメモリで
ある。61はスペクトル正規化を行なつた1フレ
ーム分の入力パターンW(i、j)を格納してお
くメモリでチヤンネル番号信号59によつてアド
レスが与えられる。62はメモリ61の入力端子
であり、図示しないスペクトル正規化部でスペク
トル正規化された入力データW(i、j)が入力
される。63はメモリ61の出力W(i、j)と
標準パターンROM60の出力Sn(i、k)の間
でコントロール信号CONTによつて以下の値を
出力する演算器である。
ム数をカウントする音声フレームカウンタで始端
検出時はリセツトパルス50によつてその内容は
0となり以後入力フレームの電力が閾値を越えた
ときに入力されるカウントパルス51によつてカ
ウントアツプ動作を行なう。入力フレームの電力
が閾値未満の場合にはカウントパルス51は付加
されず、音声フレームカウンタ52の出力は保持
される。音声フレームカウンタ52の出力である
音声フレーム番号をhとする。53はマツチング
の際の数本のパスの種類を表わす信号でパスの数
は3本なので0〜2の値をとる。54はh番目の
音声フレームにおいて各パス上で対応する標準パ
ターンのフレーム番号を与えるROMである。
ROM54には〔1/0.8h〕、h、〔1/1.2h〕に相当 する値が格納されている。ROM54出力をlと
する。55は標準パターンの番号を与える標準パ
ターン便号信号であつてnとする。標準パターン
の総数がNのとき0〜N−1の値をとる。56は
n番目の標準パターンに対してその標準パターン
の長さSL(n)を格納するROMである。57は
標準パターンフレーム番号lを出力する54の出
力と標準パターンの長さSL(n)を出力する
ROM56の内容を比較してl≦SL(n)ならば
“1”を、l>SL(n)ならば“0”を出力する
コンパレータである。58はコンパレータ57の
出力が“1”のときはROM54の出力を、コン
パレータ57の出力が“0”のときはROM56
の出力を選択するセレクタである。コンパレータ
57とセレクタ58によつてl≦SL(n)ならば
lが、l>SL(n)ならばSL(n)がセレクタ5
8より出力される動作が行なわれる。セレクタ5
8の出力をkとする。59はチヤンネル番号iを
与える信号である。60はチヤンネル番号iとセ
レクタ58の出力例えばkと標準パターン番号信
号nによつてアドレツシングされ標準パターン
Sn(i、k)を出力する標準パターンのメモリで
ある。61はスペクトル正規化を行なつた1フレ
ーム分の入力パターンW(i、j)を格納してお
くメモリでチヤンネル番号信号59によつてアド
レスが与えられる。62はメモリ61の入力端子
であり、図示しないスペクトル正規化部でスペク
トル正規化された入力データW(i、j)が入力
される。63はメモリ61の出力W(i、j)と
標準パターンROM60の出力Sn(i、k)の間
でコントロール信号CONTによつて以下の値を
出力する演算器である。
CONT=1のとき
|W(i、j)−Sn(i、k)|
CONT=0のとき 0 …(13)
CONT信号はフレーム電力が閾値以上のとき
は“1”を、閾値未満のときは“0”となる信号
である。64は加算器、65はパス信号53と標
準パターン番目信号55の値をアドレスとする
RAMであり非類似度Dn(j)、D′n(j)、D″n(j)が格
納される。67は音声フレーム長hに対して判定
第1ステツプにおける選択すべきパス番号を与え
るROMである。但し、選択すべきパス番号はパ
ターンごとに与えられるためROM67は音声フ
レーム番号hと標準パターン番号nをアドレスと
して入力しそのとき選択すべきパス番号を出力す
る。この出力に際して、選択すべきパス番号が1
つのときは、2つの出力とも同じパス番号を出力
し、選択すべきパス番号が2つのときには、2つ
の出力のそれぞれから該当するパス番号を出力す
る。
は“1”を、閾値未満のときは“0”となる信号
である。64は加算器、65はパス信号53と標
準パターン番目信号55の値をアドレスとする
RAMであり非類似度Dn(j)、D′n(j)、D″n(j)が格
納される。67は音声フレーム長hに対して判定
第1ステツプにおける選択すべきパス番号を与え
るROMである。但し、選択すべきパス番号はパ
ターンごとに与えられるためROM67は音声フ
レーム番号hと標準パターン番号nをアドレスと
して入力しそのとき選択すべきパス番号を出力す
る。この出力に際して、選択すべきパス番号が1
つのときは、2つの出力とも同じパス番号を出力
し、選択すべきパス番号が2つのときには、2つ
の出力のそれぞれから該当するパス番号を出力す
る。
68および73は、ROM67の出力の1つと
パス信号53とを比較して一致すると“1”を出
力するコンパレータである。
パス信号53とを比較して一致すると“1”を出
力するコンパレータである。
69は後で述べるOR回路74の信号にしたが
いOR回路74の出力が“1”のときはRAM6
5の出力をそのまま、またOR回路74の出力が
“0”のときはRAM65の出力を非類似度の最
大値に変換するためのコンバータである。70は
コンバータ69の出力と後で述べるレジスタ71
の出力を比較して小さい方の値を出力する最小値
選択回路であり、2つの信号を出力する。1つは
比較した結果のうち小さい方の値を与える信号で
あり、この信号はレジスタ71に格納される。も
う一方の信号は比較の結果コンバータ69の値の
方が小さければ発するクロツクでありレジスタ7
2の入力クロツクとなる。レジスタ71は非類似
度の最小値を与えるレジスタでありフレーム周期
の始めに非類似度の最大値がセツトされる。レジ
スタ72は最小値選択回路70の出力パルスによ
つて標準パターン番号信号を格納するレジスタで
非類似度最小値を与える標準パターンの番号が格
納されている。
いOR回路74の出力が“1”のときはRAM6
5の出力をそのまま、またOR回路74の出力が
“0”のときはRAM65の出力を非類似度の最
大値に変換するためのコンバータである。70は
コンバータ69の出力と後で述べるレジスタ71
の出力を比較して小さい方の値を出力する最小値
選択回路であり、2つの信号を出力する。1つは
比較した結果のうち小さい方の値を与える信号で
あり、この信号はレジスタ71に格納される。も
う一方の信号は比較の結果コンバータ69の値の
方が小さければ発するクロツクでありレジスタ7
2の入力クロツクとなる。レジスタ71は非類似
度の最小値を与えるレジスタでありフレーム周期
の始めに非類似度の最大値がセツトされる。レジ
スタ72は最小値選択回路70の出力パルスによ
つて標準パターン番号信号を格納するレジスタで
非類似度最小値を与える標準パターンの番号が格
納されている。
74は、コンパレータ68およびコンパレータ
73の出力を入力とする2入力のOR回路であ
る。コンパレータ68およびコンパレータ73の
出力のすくなくともどちらか一方が“1”のとき
は“1”をコンバータ69へ出力し、そうでない
ときは“0”をコンバータ69へ出力する。
73の出力を入力とする2入力のOR回路であ
る。コンパレータ68およびコンパレータ73の
出力のすくなくともどちらか一方が“1”のとき
は“1”をコンバータ69へ出力し、そうでない
ときは“0”をコンバータ69へ出力する。
第4図は以上の如く構成されており、以下動作
について説明する。
について説明する。
各処理はフレーム電力P(j)が閾値以上となつた
時点から開始されるが、3フレーム以上連続して
フレーム電力P(j)が閾値以上でなければ処理はリ
セツトされる。音声の始端フレーム前はカウンタ
52はリセツトパルス50によつてリセツト状態
にある。また、メモリ65の値はすべてリセツト
されている。以後、始端検出後の1フレーム周期
内の処理を順次に説明する。但し、説明のため入
力フレーム番号はjとする。j番目の入力フレー
ムのフレーム電力が閾値を越えた場合、カウント
パルス51がカウンタ52に印加され、カウンタ
52はカウントアツプし音声フレーム番号hを出
力する。音声フレーム番号hに対応する標準パタ
ーンのフレーム番号はROM54とROM56と
コンパレータ57とセレクタ58によつて出力さ
れる。n番目の標準パターンのk番目のフレーム
のiチヤンネルのデータSn(i、k)はROM6
0によつて出力される。一方、メモリ61には前
段のスペクトル正規化部(図示せず)より出力さ
れる。j番目の入力フレームのスペクトル正規化
後の入力データW(i、j)が入力端子62より
入力され格納されている。ROM60の出力Sn
(i、k)とメモリ61の出力W(i、j)はチヤ
ンネル番号信号59に同期して出力され演算器6
3において(13)式に与えられる演算を行なう。
演算器63の出力とメモリ65の間で(1)式〜(9)式
に相当する演算が実行される。実際は(1)式〜(9)式
の演算は統合された次の形式で行なわれる。
時点から開始されるが、3フレーム以上連続して
フレーム電力P(j)が閾値以上でなければ処理はリ
セツトされる。音声の始端フレーム前はカウンタ
52はリセツトパルス50によつてリセツト状態
にある。また、メモリ65の値はすべてリセツト
されている。以後、始端検出後の1フレーム周期
内の処理を順次に説明する。但し、説明のため入
力フレーム番号はjとする。j番目の入力フレー
ムのフレーム電力が閾値を越えた場合、カウント
パルス51がカウンタ52に印加され、カウンタ
52はカウントアツプし音声フレーム番号hを出
力する。音声フレーム番号hに対応する標準パタ
ーンのフレーム番号はROM54とROM56と
コンパレータ57とセレクタ58によつて出力さ
れる。n番目の標準パターンのk番目のフレーム
のiチヤンネルのデータSn(i、k)はROM6
0によつて出力される。一方、メモリ61には前
段のスペクトル正規化部(図示せず)より出力さ
れる。j番目の入力フレームのスペクトル正規化
後の入力データW(i、j)が入力端子62より
入力され格納されている。ROM60の出力Sn
(i、k)とメモリ61の出力W(i、j)はチヤ
ンネル番号信号59に同期して出力され演算器6
3において(13)式に与えられる演算を行なう。
演算器63の出力とメモリ65の間で(1)式〜(9)式
に相当する演算が実行される。実際は(1)式〜(9)式
の演算は統合された次の形式で行なわれる。
(メモリ65)←(メモリ65)+|W(i、j)−Sn
(i、k)| 0 次に判定第1ステツプの動作について説明す
る。
(i、k)| 0 次に判定第1ステツプの動作について説明す
る。
判定第1ステツプに必要なパスの選択はROM
67とコンパレータ68およびコンパレータ73
とOR回路74とコンバータ69によつて行なわ
れる。
67とコンパレータ68およびコンパレータ73
とOR回路74とコンバータ69によつて行なわ
れる。
ROM67にはn番目の標準パターンにおいて
音フレーム長hの場合に選択されるべきパス番号
が格納されておりその設定基準はパスごとの音声
の終端とn番目の標準パターンの終端の一致度の
大小によつて与えられる。この一致度の大きなパ
ス番号が1つ(第3図a)のときは、ROM67
の2つの出力とも同じパス番号を出力し、2つ
(第3図b)のときは、ROM67の出力は、そ
れぞれ該当するパス番号を出力する。
音フレーム長hの場合に選択されるべきパス番号
が格納されておりその設定基準はパスごとの音声
の終端とn番目の標準パターンの終端の一致度の
大小によつて与えられる。この一致度の大きなパ
ス番号が1つ(第3図a)のときは、ROM67
の2つの出力とも同じパス番号を出力し、2つ
(第3図b)のときは、ROM67の出力は、そ
れぞれ該当するパス番号を出力する。
ROM67の出力のパス番号とパス信号53が
コンパレータ68およびコンパレータ73によつ
て比較され、コンパレータ68およひコンパレー
タ73では、両者が一致すれば“1”を、OR回
路74に出力する。コンバータ69ではOR回路
74からの入力が“1”のときはメモリ65の出
力を、“0”のときは非類似度の最大値を出力し
ており、この処理によりOR回路74からの出力
“0”、すなわち、ROM67の出力とパス信号5
3とが一致しない場合、そのときの非類似度が最
小判定処理によつて選択されることを実質的に禁
止している。
コンパレータ68およびコンパレータ73によつ
て比較され、コンパレータ68およひコンパレー
タ73では、両者が一致すれば“1”を、OR回
路74に出力する。コンバータ69ではOR回路
74からの入力が“1”のときはメモリ65の出
力を、“0”のときは非類似度の最大値を出力し
ており、この処理によりOR回路74からの出力
“0”、すなわち、ROM67の出力とパス信号5
3とが一致しない場合、そのときの非類似度が最
小判定処理によつて選択されることを実質的に禁
止している。
この処理により、判定第1ステツプが行われ
る。
る。
次に最初値選択回路70によつてレジスタ71
に格納されている非類似度とコンバータ69によ
つて出力される非類似度のうち小さい方がレジス
タ71に格納される。と同時にコンバータ69の
出力の方が小さければパルスがレジスタ72に加
えられるそのときの標準パターン番号がレジスタ
72に格納される。この処理をすべての標準パタ
ーンについて行なえばそのときの最小非類似度を
与える標準パターン番号がレジスタ72に格納さ
れることになる。以上の1フレーム周期内の処理
に対するタイムチヤートを第5図に示す。
に格納されている非類似度とコンバータ69によ
つて出力される非類似度のうち小さい方がレジス
タ71に格納される。と同時にコンバータ69の
出力の方が小さければパルスがレジスタ72に加
えられるそのときの標準パターン番号がレジスタ
72に格納される。この処理をすべての標準パタ
ーンについて行なえばそのときの最小非類似度を
与える標準パターン番号がレジスタ72に格納さ
れることになる。以上の1フレーム周期内の処理
に対するタイムチヤートを第5図に示す。
以上の処理は1フレーム周期ごとに行なわれ終
端が検出された時点におけるレジスタ72の結果
が最終的な認識結果となり、出力端子75から出
力される。
端が検出された時点におけるレジスタ72の結果
が最終的な認識結果となり、出力端子75から出
力される。
(発明の効果)
本発明は以上説明したとおり、入力パターンに
対する標準パターンの終端が一致するパスを選択
し難い場合、考えられる2本のパスを選択し、そ
れぞれ選択されたパスに対する非類似度の中から
最小な非類似度をさがすことによつて、より精度
の高い認識結果を得ることができる。
対する標準パターンの終端が一致するパスを選択
し難い場合、考えられる2本のパスを選択し、そ
れぞれ選択されたパスに対する非類似度の中から
最小な非類似度をさがすことによつて、より精度
の高い認識結果を得ることができる。
また、回路構成の簡易化を目的とした方法であ
るためLSI化が容易であり、ゲート数の少ない安
価な音声認識用LSIチツプを供給すると同時に汎
用マイクロプロセツサのソフト処理によつても実
現され得るものである。
るためLSI化が容易であり、ゲート数の少ない安
価な音声認識用LSIチツプを供給すると同時に汎
用マイクロプロセツサのソフト処理によつても実
現され得るものである。
第1図は発声長変動を説明するための図、第2
図a,b,cは本発明のマツチングパスの概要を
説明するために示した図、第3図a,bは音声終
端時におけるマツチングパスの選択を説明する
図、第4図は本発明の一実施例を示すブロツク
図、第5図は本実施例の1フレーム周期内の処理
に対するタイムチヤートを示した図である。 52……音声フレーム番号hのカウンタ、54
……標準パターンのフレーム番号相当のものを発
声させるためのROM、56……標準パターンの
長さを記憶しているROM、57……コンパレー
タ、58……セレクタ、60……標準パターンの
メモリ、61……入力パターンのメモリ、63…
…距離の演算器、64……加算器、67……選択
すべきパス番号のROM、68……コンパレー
タ、69……最小値選択回路、70……コンバー
タ、71……レジスタ、72……レジスタ、73
……コンパレータ、74……OR回路、75……
出力端子。
図a,b,cは本発明のマツチングパスの概要を
説明するために示した図、第3図a,bは音声終
端時におけるマツチングパスの選択を説明する
図、第4図は本発明の一実施例を示すブロツク
図、第5図は本実施例の1フレーム周期内の処理
に対するタイムチヤートを示した図である。 52……音声フレーム番号hのカウンタ、54
……標準パターンのフレーム番号相当のものを発
声させるためのROM、56……標準パターンの
長さを記憶しているROM、57……コンパレー
タ、58……セレクタ、60……標準パターンの
メモリ、61……入力パターンのメモリ、63…
…距離の演算器、64……加算器、67……選択
すべきパス番号のROM、68……コンパレー
タ、69……最小値選択回路、70……コンバー
タ、71……レジスタ、72……レジスタ、73
……コンパレータ、74……OR回路、75……
出力端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 各標準音声に対応して周波数成分のフレーム
時系列として表現され且つ無音状態に対応するフ
レームを除去した形で表現された標準パターンと
前記各標準パターン対応に設けられたパス選択情
報とを記憶しておき、 (a) 入力音声から周波数成分のフレーム時系列と
して入力パターンを抽出し、 (b) 前記入力音声の始端を検出して前記入力パタ
ーンの音声フレームの計数を開始し、有音状態
を検出している間は音声フレーム番号を順次更
新し、一方無音状態を検出している間は当該音
声フレーム番号の更新を停止し且つ前記入力音
声の終端を確認する以前に再び有音状態を検出
すると当該音声フレーム番号の更新を再開し、 (c) 前記音声フレーム番号の更新毎に、その音声
フレーム番号に本質的に線形な関係で標準パタ
ーンの複数のフレーム番号を発生させることに
よつて前記入力パターンと前記各標準パターン
との間に複数のマツチングパスを設定し、 (d) 前記音声フレーム番号の更新毎に、前記各マ
ツチングパスで対応づけられたフレーム間で前
記入力パターンと前記各標準パターンとの距離
を計算し、 (e) 前記入力音声の始端から任意の音声フレーム
までの前記マツチングパスに沿つた前記距離の
累算値を非類似度として、前記音声フレーム番
号の更新毎に、直前の非類似度と当該フレーム
番号での距離とを加算して一旦記憶することに
よつて、前記各標準パターン毎の各マツチング
パスに対応した前記非類似度を更新記憶し、 (f) 前記音声フレーム番号の更新毎に、前記パス
選択情報に基づいて前記各標準パターンに対応
して重複するもしくは異なる2つのパス選択信
号を発生させ、前記各標準パターン毎に前記パ
ス選択信号で指定されるマツチングパスに対応
した非類似度を選択し、選択された前記非類似
度のうちで最小値を示す非類似度に対応した標
準パターンのコードを前記音声フレーム番号の
更新毎に更新記憶し、 (g) 前記入力音声の終端を確認した時点で、前記
入力音声の終端の音声フレーム番号に対応して
記憶されている最小値を示す非類似度に対応し
た前記標準パターンのコードを前記入力音声の
カテゴリとして認識することを特徴とした音声
認識方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058438A JPS60203994A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 音声認識方法 |
| US06/716,154 US4868879A (en) | 1984-03-27 | 1985-03-26 | Apparatus and method for recognizing speech |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058438A JPS60203994A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 音声認識方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203994A JPS60203994A (ja) | 1985-10-15 |
| JPH0313600B2 true JPH0313600B2 (ja) | 1991-02-22 |
Family
ID=13084401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59058438A Granted JPS60203994A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-28 | 音声認識方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60203994A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62250498A (ja) * | 1986-04-23 | 1987-10-31 | 富士通株式会社 | 連続単語音声認識装置 |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59058438A patent/JPS60203994A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60203994A (ja) | 1985-10-15 |
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