JPH0632023B2 - Voice analyzer - Google Patents
Voice analyzerInfo
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- JPH0632023B2 JPH0632023B2 JP60291143A JP29114385A JPH0632023B2 JP H0632023 B2 JPH0632023 B2 JP H0632023B2 JP 60291143 A JP60291143 A JP 60291143A JP 29114385 A JP29114385 A JP 29114385A JP H0632023 B2 JPH0632023 B2 JP H0632023B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は音声分析装置の構成に関し、特に音声認識装置
において、帯域フィルタ群によって音声スペクトル成分
を抽出する方式の音声分析装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a configuration of a voice analysis device, and more particularly to a voice analysis device of a type in which a voice spectrum component is extracted by a band filter group in a voice recognition device.
従来、音声認識装置等に用いる音声分析装置としては第
5図に示すような帯域フィルタ群によって音声スペクト
ル成分の時間変化を分析する方法が広く用いられてい
る。すなわち、入力された音声信号を利得可変増幅器1
によって適当な振幅に増幅し、次に6dB/Octの周
波数特性を持つ等化器2で高周波数成分を強調する。こ
れは音声信号の周波数スペクトルが一定でなく、高周波
数成分ほど減衰し、その傾きが−6dB/Octとなっ
ているからである。次に、分析する周波数帯域の分割数
Nに対応するN次の時分割多重スイッチトキャパシタで
構成される帯域フィルタ群3によって入力信号をNチャ
ンネルの周波数成分に分解し、整流器4によって整流
し、周波数成分毎に置かれた低域フィルタ群5によって
直流化してアナログ・ディジタル変換器6によってディ
ジタル信号に変換する。帯域フィルタ群3は、例えば第
6図に示すように構成することができる。各スイッチは
第4図に示すようにオンオフする。すなわち一定のクロ
ックで相補的にオン、オフするスイッチφo、φeとi
番目の帯域フィルタの選択時にスイッチφiがオンする
ようなN個のスイッチφ1……,φi,……φNと、こ
れらスイッチによって入力端子と演算増幅器A1の入力
間、または演算増幅器A1の出力と演算増幅器A2の入
力間、または、演算増幅器A1の入出力間、または、演
算増幅器A2の入出力間に接続され、または接地される
コンデンサ群(Ca1,Ca2,……,CaN,
Cb1,Cb2,……,CbN,Cc1,Cc2,…
…,CcN,C1,C2,C3,C4)を備えたスイッ
チトキャパシタフィルタで、N次の時分割多重帯域フィ
ルタが構成される。低域フィルタ群5も同様に時分割多
重スイッチトキャパシタフィルタで構成される。これに
よって第4図に示す音声分析装置はモノリシックICで
実現される。2. Description of the Related Art Conventionally, as a voice analysis device used in a voice recognition device or the like, a method of analyzing a time change of a voice spectrum component by a band filter group as shown in FIG. 5 has been widely used. That is, the input voice signal is fed to the variable gain amplifier 1
The signal is amplified to an appropriate amplitude by, and then the high frequency component is emphasized by the equalizer 2 having a frequency characteristic of 6 dB / Oct. This is because the frequency spectrum of the audio signal is not constant, and the higher the frequency component is, the more the frequency spectrum is attenuated, and the slope is -6 dB / Oct. Next, an input signal is decomposed into N channel frequency components by a band filter group 3 composed of N-order time division multiplex switched capacitors corresponding to the number of divisions N of the frequency band to be analyzed, rectified by a rectifier 4, and A low-pass filter group 5 placed for each component converts it into a direct current, and an analog / digital converter 6 converts it into a digital signal. The bandpass filter group 3 can be configured as shown in FIG. 6, for example. Each switch is turned on and off as shown in FIG. That is, switches φ o , φ e and i which are turned on and off complementarily with a fixed clock.
Th N switches phi 1 as switch phi i when selecting bandpass filter is turned on ......, φ i, ...... φ N and, between the inputs of the operational amplifier A1 and the input terminal by the switches, or operational amplifier A1 , And the input of the operational amplifier A2, or between the input and output of the operational amplifier A1, or between the input and output of the operational amplifier A2, or a capacitor group (C a1 , C a2 , ..., C) that is grounded. aN ,
C b1 , C b2 , ..., C bN , C c1 , C c2 , ...
, C cN , C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ), the N-th order time division multiplex band filter is configured by the switched capacitor filter. The low-pass filter group 5 is also composed of a time division multiplex switched capacitor filter. As a result, the voice analysis device shown in FIG. 4 is realized by a monolithic IC.
上述した従来の音声分析装置において、帯域フィルタ群
を構成する演算増幅器で生じる直流オフセット等により
フィルタ内部で発生する入力直流オフセットは、そのフ
ィルタ特性によって決まる係数倍されて出力直流オフセ
ットとして現れる。帯域フィルタ群は、互いに周波数特
性が異なるため入力直流オフセットに掛る係数の値が異
なり、出力直流オフセットが各域フィルタ毎に異なる。
したがって音声分析装置の出力端には、入力音声のスペ
クトル成分に各帯域フィルタで発生した直流オフセット
が重畳されて出力される。帯域フィルタ群がN個の帯域
フィルタによって構成される場合、各帯域フィルタの出
力と整流器の入力の間にコンデンサーを接続することに
より直流オフセットを消去することができるが、帯域フ
ィルタ群と同数のコンデンサが必要なため、モノリシッ
クIC化する場合、チップ面積が極めて大きくなるとい
う欠点がある。特に、帯域フィルタ群をスイッチトキャ
パシタを用いた時分割多重方式によって実現する場合、
各フィルタ特性によって直流オフセットの大きさが異な
るため、コンデンサによって直流オフセットをしゃ断す
ることは不可能であるという欠点がある。In the above-described conventional voice analysis device, the input DC offset generated inside the filter due to the DC offset generated in the operational amplifier forming the bandpass filter group is multiplied by the coefficient determined by the filter characteristic and appears as the output DC offset. Since the band pass filter groups have different frequency characteristics, the value of the coefficient applied to the input DC offset is different, and the output DC offset is different for each band filter.
Therefore, the DC offset generated in each band filter is superimposed on the spectral component of the input voice and output to the output end of the voice analysis device. When the band-pass filter group is composed of N band-pass filters, the DC offset can be eliminated by connecting a capacitor between the output of each band-pass filter and the input of the rectifier, but the same number of capacitors as the band-pass filter group can be eliminated. Therefore, there is a disadvantage that the chip area becomes extremely large when the monolithic IC is formed. In particular, when implementing the bandpass filter group by a time division multiplexing method using a switched capacitor,
Since the magnitude of the DC offset differs depending on each filter characteristic, it is impossible to cut off the DC offset by the capacitor.
帯域フィルタ群によつて音声スペクトルを分析すること
を特徴とする音声認識装置においては音声分析装置から
出力される音声スペクトルパターンを基準となる複数の
音声スペクトルパターンと比較し、最も類似しているパ
ターンを入力した音声のパターンと等しいと判断する。
したがって音声分析装置から出力される音声スペクトル
に直流オフセットが含まれる場合、本来の音声スペクト
ルパターンに誤差を含むため、認識率が低下するという
欠点がある。In a voice recognition device characterized by analyzing a voice spectrum by a bandpass filter group, a voice spectrum pattern output from a voice analysis device is compared with a plurality of reference voice spectrum patterns, and the most similar pattern. It is determined that is equal to the input voice pattern.
Therefore, when the voice spectrum output from the voice analysis device includes a DC offset, the original voice spectrum pattern includes an error, which results in a reduction in the recognition rate.
本発明の音声分析装置は、音声入力信号を所望の振幅に
増幅する利得可変増幅器と前記利得可変増幅器の出力信
号の周波数特性を補正する等化器と前記等化器の出力信
号をN個の周波数帯域に分割する時分割多重方式の帯域
フィルタ群と、前記帯域フィルタ群の出力信号を整流す
る整流器と、前記整流器の出力信号を直流信号に変換す
る時分割多重方式の低域フィルタ群と、前記低域フィル
タ群の出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・
ディジタル変換器によって構成される音声分析装置にお
いて、前記帯域フィルタ群と前記整流器との間に直流信
号をしゃ断する時分割多重方式の高域フィルタ群を接続
したことを特徴とする。A speech analysis apparatus of the present invention comprises a variable gain amplifier for amplifying a speech input signal to a desired amplitude, an equalizer for correcting the frequency characteristic of the output signal of the variable gain amplifier, and N output signals of the equalizer. A band-division filter group of a time-division multiplexing system that divides the frequency band, a rectifier that rectifies the output signal of the band-filter group, a low-pass filter group of the time-division multiplexing system that converts the output signal of the rectifier into a DC signal, Analog for converting the output signal of the low-pass filter group into a digital signal
In a voice analysis device constituted by a digital converter, a time-division multiplexing high-pass filter group for cutting off a DC signal is connected between the band-pass filter group and the rectifier.
次に、本発明について図面を参照して説明する。第1図
は本発明の一実施例を示すブロック図である。音声信号
は利得可変増幅器1に入力され、最大振幅がダイナミッ
クレンジ内になるように調節される。次に等化器2によ
って+6dB/Octの利得を持ち、時分割多重スイッ
チトキャパシタフィルタで構成される帯域フィルタ群3
でN個の周波数成分が分解される。帯域フィルタ群3の
出力は、高域フィルタ群7に入力し、帯域フィルタ群3
の各帯域で発生しした直流オフセットがしゃ断される。
高域フィルタ群7の出力は整流器4で整流され、時分割
多重スイッチトキャパシタフィルタで構成される低域フ
ィルタ群5で直流信号に変換された後、アナログ・ディ
ジタル変換器6でディジタル信号に変換される。Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The audio signal is input to the variable gain amplifier 1 and adjusted so that the maximum amplitude is within the dynamic range. Next, a bandpass filter group 3 having a gain of +6 dB / Oct by the equalizer 2 and composed of a time division multiplex switched capacitor filter
Are decomposed into N frequency components. The output of the band-pass filter group 3 is input to the high-pass filter group 7, and the band-pass filter group 3
The DC offset generated in each band is cut off.
The output of the high-pass filter group 7 is rectified by the rectifier 4, converted into a DC signal by the low-pass filter group 5 composed of time division multiplex switched capacitor filters, and then converted into a digital signal by the analog / digital converter 6. It
高域フィルタ群7は時分割多重スイッチトキャパシタフ
ィルタで実現され、例えば第2図のように構成すること
ができる。各スイッチは第4図に示すようにオンオフす
る。すなわち、一定のクロックで相補的にオン、オフす
るスイッチφo,φeとi番目の高域フィルタの選択時
にスイッチφiがオンするようなN個のスイッチφ1,
……,φi,……,φNとこれらのスイッチによつて入
力端子と演算増幅器Aの入力間、または演算増幅器Aの
入出力間に接続され、または接地されるコンデンサ群C
a1,Ca2,……,CaN,Cb1,Cb2,……,
CbN,C1)を備えたスイッチトキャパシタフィルタ
でN次の時分割多重高域フィルタが構成される。各高域
フィルタの周波数特性を等しくするためコンデンサC
a1,Ca2,……,CaNは各々等しく、またコンデ
ンサCb1,Cb2,……,CbNも各々等しい。スイ
ッチφ1,φ2,……,φNの各々がオンオフする周期
をTとすれば、入力電圧V1Nと出力電圧VOUT間の
伝達関数H(z)は、 となる。ここでi=1,2,……,N,z=exp(j
ωT)でありωは入力信号の角周波数である。各高域
フィルタの通過帯域における損失を0dBとすれば、し
ゃ断周波数fcは となる。高域フィルタ群7のしゃ断周波数fcは帯域フ
ィルタ群3の出力信号の損失を伴わなくするため、帯域
フィルタ群3の中心周波数の最小値よりも小さくなる必
要がある。しゃ断周波数fcは積分容量Caiとサンプ
リンゲ容量C1の比に反比例するため、しゃ断周波数f
cが小さいとき、積分容量Caiとサンプリング容量C
1の比が大きくなる。サンプリング容量C1の大きさは
容量の比精度で決まるため、積分容量Caiの値が大き
くなる。積分容量Caiの総数は2N個であるから容量
の占める面積が大きくなり、チップ面積が増大する。第
3図は、上記の欠点を含まない高域フィルタ群である。
すなわち、第2図の高域フィルタ群においてスイッチφ
0と演算増幅器Aの出力端子間に演算増幅器Aの出力電
圧VOUTを分圧する抵抗r1,r2を接続する。この
とき、入力電圧VINと出力電圧VOUT間の伝達関数
H(z)は、 となる。しゃ断周波数fcは、 となる。したがってしゃ断周波数fcは抵抗r1+r2
と抵抗r1の比に反比例するため、抵抗r1+r2と抵
抗r1の比を大きくすることによって、積分容量の小さ
な、モノリシックICに好適な高域フィルタ群を構成す
ることができる。The high pass filter group 7 is realized by a time division multiplex switched capacitor filter, and can be configured as shown in FIG. 2, for example. Each switch is turned on and off as shown in FIG. That is, the switches φ o and φ e that are turned on and off complementarily at a fixed clock and the N switches φ 1 , such that the switch φ i is turned on when the i-th high-pass filter is selected.
......, φ i, ......, φ N and between the inputs of these operations and by connexion input terminal to the switch amplifier A, or are connected between the input and output of the operational amplifier A or capacitor group C is grounded,
a1 , C a2 , ..., C aN , C b1 , C b2 , ...,
A switched capacitor filter having C bN , C 1 ) constitutes an Nth-order time-division multiple high-pass filter. Capacitor C is used to equalize the frequency characteristics of each high-pass filter.
a1, C a2, ......, C aN each equal, also the capacitor C b1, C b2, ......, C bN also each equal. Letting T be the period in which each of the switches φ 1 , φ 2 , ..., φ N is turned on and off, the transfer function H (z) between the input voltage V 1N and the output voltage V OUT is Becomes Here, i = 1, 2, ..., N, z = exp (j
ωT) and ω is the angular frequency of the input signal. If the loss in the pass band of each high-pass filter is 0 dB, the cutoff frequency f c is Becomes The cut-off frequency f c of the high-pass filter group 7 needs to be smaller than the minimum value of the center frequency of the band-pass filter group 3 in order to prevent loss of the output signal of the band-pass filter group 3. Since the cutoff frequency f c is inversely proportional to the ratio of the integral capacitance C ai and the Samplinge capacitance C 1 , the cutoff frequency f c is
When c is small, the integration capacity C ai and the sampling capacity C
The ratio of 1 becomes large. Since the size of the sampling capacitor C 1 is determined by the ratio accuracy of the capacitors, the value of the integral capacitor C ai becomes large. Since the total number of the integrated capacitors C ai is 2N, the area occupied by the capacitors is large, and the chip area is increased. FIG. 3 is a high-pass filter group that does not include the above-mentioned drawbacks.
That is, the switch φ in the high-pass filter group of FIG.
Resistors r 1 and r 2 for dividing the output voltage V OUT of the operational amplifier A are connected between 0 and the output terminal of the operational amplifier A. At this time, the transfer function H (z) between the input voltage V IN and the output voltage V OUT is Becomes The cutoff frequency f c is Becomes Therefore, the cutoff frequency f c is equal to the resistance r 1 + r 2
And inversely proportional to the ratio of the resistance r 1, by increasing the resistance r 1 + r 2 the ratio of the resistance r 1, a small integrated capacitors, it is possible to construct a suitable high-pass filter group monolithically IC.
以上説明したように本発明は、帯域フィルタ群を用いた
音声分析装置において、帯域フィルタ群の出力と整流器
の間に直流オフセットをしゃ断する高域フィルタ群を接
続し、各フィルタ群を時分割多重スイッチトキャパシタ
フィルタによって構成することによって帯域フィルタ群
で発生し各帯域フィルタで大きさの異なる直流オフセッ
トをしゃ断し、より高精度且つモノリシックICに好適
な音声認識装置を実現する効果がある。As described above, according to the present invention, in a voice analysis device using a bandpass filter group, a highpass filter group that blocks a DC offset is connected between the output of the bandpass filter group and a rectifier, and each filter group is time-division multiplexed. By configuring with a switched capacitor filter, there is an effect that a direct current offset having a different magnitude generated in each band filter group is cut off, and a voice recognition device with higher accuracy and suitable for a monolithic IC is realized.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
第1図の高域フィルタ群7の一例を示す第1の回路図、
第3図は第1図の高域フィルタ群7の一例を示す第2の
回路図、第4図は第2図、第3図および第6図のスイッ
チの動作を示すタイムチャート、第5図は従来の音声分
析装置を示すブロック図、第6図は第5図の帯域フィル
タ群の一例を示す回路図。 1……利得可変増幅器、2……等化器、3……帯域フィ
ルタ群、4……整流器、5……低域フィルタ群、6……
アナログ・ディジタル変換器、7……帯域フィルタ群 (φ1,φ2,……,φN)……時分割多重用スイッチ φo,φe……スイッチトキャパシタ用スイッチ (Ca1,Ca2,……,CaN,Cb1,Cb2,…
…,CbN,Cc1,Cc2,……,CcN,C1,C
2,C3,C4)……コンデンサー A,A1,A2……演算増幅器 r1,r2……抵抗1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a first circuit diagram showing an example of the high-pass filter group 7 of FIG. 1,
FIG. 3 is a second circuit diagram showing an example of the high-pass filter group 7 of FIG. 1, FIG. 4 is a time chart showing the operation of the switches of FIGS. 2, 3, and 6, and FIG. Is a block diagram showing a conventional voice analysis device, and FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the bandpass filter group of FIG. 1 ... Variable gain amplifier, 2 ... Equalizer, 3 ... Bandpass filter group, 4 ... Rectifier, 5 ... Low-pass filter group, 6 ...
Analog-digital converter, 7 ... Bandpass filter group (φ 1 , φ 2 , ..., φ N ) ... Time division multiplexing switch φ o , φ e ...... Switched capacitor switch (C a1 , C a2 , ......, C aN , C b1 , C b2 , ...
…, C bN , C c1 , C c2 ,…, C cN , C 1 , C
2 , C 3 , C 4 ) ... Capacitors A, A 1, A 2 ... Operational amplifiers r 1 , r 2 ... Resistors
Claims (1)
可変増幅器と、前記利得可変増幅器の出力信号の周波数
特性を補正する等化器と、前記等化器の出力信号をNチ
ャンネルの周波数帯域に分割する時分割多重方式の帯域
フィルタ群と、前記帯域フィルタ群の出力信号を整流す
る整流器と、前記整流器の出力信号を直流信号に変換す
る時分割多重方式の低域フィルタ群と、前記低域フィル
タ群の出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・
ディジタル変換器によって構成される音声分析装置にお
いて、前記帯域フィルタ群と、前記整流器との間に直流
信号をしゃ断する時分割多重方式の高域フィルタ群を接
続したことを特徴とする音声分析装置。1. A variable gain amplifier for amplifying a voice input signal to a desired amplitude, an equalizer for correcting frequency characteristics of an output signal of the variable gain amplifier, and an N channel frequency for the output signal of the equalizer. A band-division filter group of a time-division multiplexing system for dividing into bands, a rectifier for rectifying an output signal of the band-filter group, a low-pass filter group of a time-division multiplexing system for converting an output signal of the rectifier into a DC signal, and Analog that converts the output signal of the low-pass filter group into a digital signal
A voice analysis device comprising a digital converter, characterized in that a time division multiplex system high-pass filter group for blocking a DC signal is connected between the band-pass filter group and the rectifier.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP60291143A JPH0632023B2 (en) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | Voice analyzer |
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|---|---|---|---|
| JP60291143A JPH0632023B2 (en) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | Voice analyzer |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS62149000A JPS62149000A (en) | 1987-07-02 |
| JPH0632023B2 true JPH0632023B2 (en) | 1994-04-27 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60291143A Expired - Lifetime JPH0632023B2 (en) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | Voice analyzer |
Country Status (1)
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| JP (1) | JPH0632023B2 (en) |
Families Citing this family (5)
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-
1985
- 1985-12-23 JP JP60291143A patent/JPH0632023B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS62149000A (en) | 1987-07-02 |
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