JPS6148720B2 - - Google Patents
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- JPS6148720B2 JPS6148720B2 JP54118600A JP11860079A JPS6148720B2 JP S6148720 B2 JPS6148720 B2 JP S6148720B2 JP 54118600 A JP54118600 A JP 54118600A JP 11860079 A JP11860079 A JP 11860079A JP S6148720 B2 JPS6148720 B2 JP S6148720B2
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Description
本発明は音声認識装置に関し、特にそのデータ
圧縮方式に特徴を有する音声認識装置に関する。
従来、音声認識装置と言えば大型コンピユータや
ミニコンピユータを使用した大規模な装置であ
り、しかも話者限定の認識装置として、産業用に
一部実用化されていたにすぎない。民生機器に音
声認識装置を応用する場合、小型で低価格な構成
とする必要があり、その為、使用するメモリが少
く、認識演算処理速度の速い構成とする必要があ
る。尚、使用するメモリが少いという事は、この
場合、使用するメモリの容量に対しての認識性能
が高いという事である。 本発明は使用するメモリの容量の割には認識性
能の高い、音声認識装置を提供するもので、特に
そのデータ圧縮方式に特徴と有する音声認識装置
を提供する。 以下本発明実施例に基づき図面を参照しつつ説
明する。 第１図は本発明音声認識装置の概略の構成を示
すブロツク図である。同図において、１はマイク
ロフオン、２はマイクロフオン出力を増巾する増
巾回路、３か夫々過帯域の異なるバンドパスフ
イルタ４，４…から成るフイルタ、５はアナログ
―デイジタル変換回路（以下Ａ／Ｄと記す。）、６
は演算回路、７はこの演算回路６に含まれる音声
記憶回路、８〜９は演算回路６の制御信号出力端
子である。演算回路６はCPU，POM，RAM，
Ｉ／Ｏポートなどで構成されたマイクロコンピユ
ータを主構成要素としている。 本発明音声認識装置に於ける動作としては、予
め制御内容に対応する音声を、マイクに向かつて
発声し、この発声された音声に対応する特徴パタ
ーンを、制御内容に対応する記憶場所の音声記憶
回路７に記憶するという音声の登録状態と、発声
された音声に対応する特徴パターンが、概に登録
されている音声の特徴パターンのどれと類似して
いるかを演算比較し、その発声された音声に対応
する制御信号を出力する認識状態と、２分され
る。 音声の特徴パターンは、登録状態においても、
認識状態においても、共通している。この音声の
特徴パターンの作成方法を以下に述べる。 例えば〔いち〕とマイクロフオン１に向かつて
発声すると、マイクロフオン１の出力は増巾回路
２により増巾され、フイルタ３に入力される。フ
イルタ３は増巾回路２により与えられた音声信号
の各所定過周波数帯域成分を過し、各々適当
なLPFによりそのエンベロープ電圧に変換して出
力する。第２図は、この場合のフイルタ３の出力
を示す図である。この第２図において、FLT
１，FLT２，…FLT８は音声信号の周波数帯域
100Hz〜5KHzを0.7オクターブ毎に分割したフイ
ルタのエンベロープ電圧出力値であり、低域から
FLT１，FLT２…となつている。フイルタ３の
出力はＡ／Ｄ５に入力され、一定時間毎（約10ミ
リ秒）にサンプリングされ、８ビツトのデイジタ
ル値として演算回路６に入力される。従つて、
FLT１〜FLT８に対応する８ビツトの情報が１
サンプル時点で同時に演算回路６に入力される訳
であるが、演算回路６は、これを２ビツトの情報
８ケに変換する。その変換手段は各フイルタ出力
値の加算平均値を求め、これに所定定数を乗じた
値と比較する事により、８ビツトのデータを２ビ
ツトのデータに変換するものである。 次に８ビツトの情報を２ビツトの情報に変換す
る演算回路６の具体的な構成を第３図に示す。同
図に於いて、１０はクロツクパルス発生回路で、
Ａ／Ｄ５、加算回路１１、遅延回路１２、乗算回
路１３，１４，１５並びにアドレス制御回路１６
にクロツクパルスを供給する。この加算回路１１
はＡ／Ｄ６の出力を加算する加算回路であり、
Ａ／Ｄ６のサンプリングクロツクT1に同期して
１サンプリング時点のFLT1〜FLT8の出力値を
加算し、その出力
圧縮方式に特徴を有する音声認識装置に関する。
従来、音声認識装置と言えば大型コンピユータや
ミニコンピユータを使用した大規模な装置であ
り、しかも話者限定の認識装置として、産業用に
一部実用化されていたにすぎない。民生機器に音
声認識装置を応用する場合、小型で低価格な構成
とする必要があり、その為、使用するメモリが少
く、認識演算処理速度の速い構成とする必要があ
る。尚、使用するメモリが少いという事は、この
場合、使用するメモリの容量に対しての認識性能
が高いという事である。 本発明は使用するメモリの容量の割には認識性
能の高い、音声認識装置を提供するもので、特に
そのデータ圧縮方式に特徴と有する音声認識装置
を提供する。 以下本発明実施例に基づき図面を参照しつつ説
明する。 第１図は本発明音声認識装置の概略の構成を示
すブロツク図である。同図において、１はマイク
ロフオン、２はマイクロフオン出力を増巾する増
巾回路、３か夫々過帯域の異なるバンドパスフ
イルタ４，４…から成るフイルタ、５はアナログ
―デイジタル変換回路（以下Ａ／Ｄと記す。）、６
は演算回路、７はこの演算回路６に含まれる音声
記憶回路、８〜９は演算回路６の制御信号出力端
子である。演算回路６はCPU，POM，RAM，
Ｉ／Ｏポートなどで構成されたマイクロコンピユ
ータを主構成要素としている。 本発明音声認識装置に於ける動作としては、予
め制御内容に対応する音声を、マイクに向かつて
発声し、この発声された音声に対応する特徴パタ
ーンを、制御内容に対応する記憶場所の音声記憶
回路７に記憶するという音声の登録状態と、発声
された音声に対応する特徴パターンが、概に登録
されている音声の特徴パターンのどれと類似して
いるかを演算比較し、その発声された音声に対応
する制御信号を出力する認識状態と、２分され
る。 音声の特徴パターンは、登録状態においても、
認識状態においても、共通している。この音声の
特徴パターンの作成方法を以下に述べる。 例えば〔いち〕とマイクロフオン１に向かつて
発声すると、マイクロフオン１の出力は増巾回路
２により増巾され、フイルタ３に入力される。フ
イルタ３は増巾回路２により与えられた音声信号
の各所定過周波数帯域成分を過し、各々適当
なLPFによりそのエンベロープ電圧に変換して出
力する。第２図は、この場合のフイルタ３の出力
を示す図である。この第２図において、FLT
１，FLT２，…FLT８は音声信号の周波数帯域
100Hz〜5KHzを0.7オクターブ毎に分割したフイ
ルタのエンベロープ電圧出力値であり、低域から
FLT１，FLT２…となつている。フイルタ３の
出力はＡ／Ｄ５に入力され、一定時間毎（約10ミ
リ秒）にサンプリングされ、８ビツトのデイジタ
ル値として演算回路６に入力される。従つて、
FLT１〜FLT８に対応する８ビツトの情報が１
サンプル時点で同時に演算回路６に入力される訳
であるが、演算回路６は、これを２ビツトの情報
８ケに変換する。その変換手段は各フイルタ出力
値の加算平均値を求め、これに所定定数を乗じた
値と比較する事により、８ビツトのデータを２ビ
ツトのデータに変換するものである。 次に８ビツトの情報を２ビツトの情報に変換す
る演算回路６の具体的な構成を第３図に示す。同
図に於いて、１０はクロツクパルス発生回路で、
Ａ／Ｄ５、加算回路１１、遅延回路１２、乗算回
路１３，１４，１５並びにアドレス制御回路１６
にクロツクパルスを供給する。この加算回路１１
はＡ／Ｄ６の出力を加算する加算回路であり、
Ａ／Ｄ６のサンプリングクロツクT1に同期して
１サンプリング時点のFLT1〜FLT8の出力値を
加算し、その出力
【式】を乗算回路１３，
１４，１５に出力する。この乗算回路１３，１
４，１５は加算出力ΣFiをそれぞれ1.2倍、1.0
倍、0.8倍にして比較回路１７，１８，１９に出
力するものである。また、遅延回路１２は１サン
プリング時点のＡ／Ｄ６の出力が加算回路１１及
び乗算回路１３，１４，１５で演算される時間だ
けこのＡ／Ｄ６の出力を遅延するものである。２
０は増巾回路２の出力を入力とし、音声の始端と
終端とを検出する始端―終端検出回路、２１は音
声の登録状態と、認識状態とを選択する選択スイ
ツチである。また、上記アドレス制御回路１６
は、クロツクパルス発生回路１０、始端―終端検
出回路２０、並びに選択スイツチ２１の出力を入
力とし、音声の特徴パターンを音声記憶回路７に
導入記憶したり、入力された音声と登録済みの音
声との一致度を演算し、制御信号を出力する度に
各記憶回路のアドレスを作成するものである。比
較回路１７，１８，１９は乗算回路１３，１４，
１５の各出力（1.2×ΣFi）、（1.0×ΣFi）、（0.8×
ΣFi）と遅延回路１２に依り遅延されたフイル
タ３の出力値Fiの大小を比較する働きをする。
尚、遅延回路１２の出力は乗算回路１３，１４，
１５の出力に対して８倍の位取りとなるように比
較回路１７，１８，１９に入力される。２２はコ
ード変換回路、２３は初期記憶回路で音声の特徴
パターンを一時的に記憶する。２４は音声の登録
パターンを記憶するパターン記憶回路で、この両
記憶回路２３，２４で音声記憶回路７を構成して
いる。２５は初期記憶回路２３からの音声の特徴
パターンと、パターン記憶回路２４からのパター
ンとの類似度を比較する類似度比較回路で、その
比較の結果に基づいて制御信号出力回路２６は制
御信号８〜９を出力する。 而して上記比較回路１７，１８，１９は、夫々
の出力をA1，A2，A3とした場合、 8Fi＞1.2ΣFi…A1＝１ 8Fi≦1.2ΣFi…A1＝０ 8Fi＞ΣFi…A2＝１ 8Fi≦ΣFi…A2＝０ 8Fi＞0.8ΣFi…A3＝１ 8Fi≦0.8ΣFi…A3＝０ を夫々出力する。一方上記コード変換回路２２は
この比較回路１７，１８，１９の出力、A1，
A2，A3を入力とし、２個の出力B1，B2を出力す
るもので、A1，A2，A3とB1，B2との関係は、 A1，A2，A3…B1，B2 （１，Ｘ，Ｘ）…（１，１） （０，１，Ｘ）…（１，０） （０，０，１）…（０，１） （０，０，０）…（０，０） となつている。尚、Ｘは１でも０でもどちらでも
構わないものを示している。 以上のようにフイルタ３出力は２ビツトのデー
タB1，B2に圧縮されて音声記憶回路７の初期記
憶回路２３に記憶される。音声の登録状態及び認
識状態の何れの状態に於てもアドレス制御回路１
６は音声の始端から終端までの２ビツトにデータ
圧縮された特徴パターンを初期記憶回路２３に記
憶する。選択スイツチ２１に依つて登録状態が指
示されている場合はアドレス制御回路１６は初期
記憶回路２３に記憶させた特徴パターンを制御内
容に対応する領域のパターン記憶回路２４に転送
記憶させる。この登録パターンの記憶領域は選択
スイツチ２１が操作されてから音声が登録される
毎に順次更新される。 次に選択スイツチ２１に依つて、音声の認識状
態が指示されている場合、音声の始端から終端ま
での特徴パターンが初期記憶回路２３に記憶され
る事は先の場合と同じである。この認識の場合
は、初期記憶回路２３に記憶された特徴パターン
が類似度比較回路２５に入力される。この時類似
度比較回路２５からの特徴パターンとパターン記
憶回路２４からのそれとの各対応するサンプリン
グ時点の各対応するフイルタ３出力値のデータ圧
縮された２ビツトのデータを、共に（１，１）又
は（０，０）ならば〔１〕、それ以外は
４，１５は加算出力ΣFiをそれぞれ1.2倍、1.0
倍、0.8倍にして比較回路１７，１８，１９に出
力するものである。また、遅延回路１２は１サン
プリング時点のＡ／Ｄ６の出力が加算回路１１及
び乗算回路１３，１４，１５で演算される時間だ
けこのＡ／Ｄ６の出力を遅延するものである。２
０は増巾回路２の出力を入力とし、音声の始端と
終端とを検出する始端―終端検出回路、２１は音
声の登録状態と、認識状態とを選択する選択スイ
ツチである。また、上記アドレス制御回路１６
は、クロツクパルス発生回路１０、始端―終端検
出回路２０、並びに選択スイツチ２１の出力を入
力とし、音声の特徴パターンを音声記憶回路７に
導入記憶したり、入力された音声と登録済みの音
声との一致度を演算し、制御信号を出力する度に
各記憶回路のアドレスを作成するものである。比
較回路１７，１８，１９は乗算回路１３，１４，
１５の各出力（1.2×ΣFi）、（1.0×ΣFi）、（0.8×
ΣFi）と遅延回路１２に依り遅延されたフイル
タ３の出力値Fiの大小を比較する働きをする。
尚、遅延回路１２の出力は乗算回路１３，１４，
１５の出力に対して８倍の位取りとなるように比
較回路１７，１８，１９に入力される。２２はコ
ード変換回路、２３は初期記憶回路で音声の特徴
パターンを一時的に記憶する。２４は音声の登録
パターンを記憶するパターン記憶回路で、この両
記憶回路２３，２４で音声記憶回路７を構成して
いる。２５は初期記憶回路２３からの音声の特徴
パターンと、パターン記憶回路２４からのパター
ンとの類似度を比較する類似度比較回路で、その
比較の結果に基づいて制御信号出力回路２６は制
御信号８〜９を出力する。 而して上記比較回路１７，１８，１９は、夫々
の出力をA1，A2，A3とした場合、 8Fi＞1.2ΣFi…A1＝１ 8Fi≦1.2ΣFi…A1＝０ 8Fi＞ΣFi…A2＝１ 8Fi≦ΣFi…A2＝０ 8Fi＞0.8ΣFi…A3＝１ 8Fi≦0.8ΣFi…A3＝０ を夫々出力する。一方上記コード変換回路２２は
この比較回路１７，１８，１９の出力、A1，
A2，A3を入力とし、２個の出力B1，B2を出力す
るもので、A1，A2，A3とB1，B2との関係は、 A1，A2，A3…B1，B2 （１，Ｘ，Ｘ）…（１，１） （０，１，Ｘ）…（１，０） （０，０，１）…（０，１） （０，０，０）…（０，０） となつている。尚、Ｘは１でも０でもどちらでも
構わないものを示している。 以上のようにフイルタ３出力は２ビツトのデー
タB1，B2に圧縮されて音声記憶回路７の初期記
憶回路２３に記憶される。音声の登録状態及び認
識状態の何れの状態に於てもアドレス制御回路１
６は音声の始端から終端までの２ビツトにデータ
圧縮された特徴パターンを初期記憶回路２３に記
憶する。選択スイツチ２１に依つて登録状態が指
示されている場合はアドレス制御回路１６は初期
記憶回路２３に記憶させた特徴パターンを制御内
容に対応する領域のパターン記憶回路２４に転送
記憶させる。この登録パターンの記憶領域は選択
スイツチ２１が操作されてから音声が登録される
毎に順次更新される。 次に選択スイツチ２１に依つて、音声の認識状
態が指示されている場合、音声の始端から終端ま
での特徴パターンが初期記憶回路２３に記憶され
る事は先の場合と同じである。この認識の場合
は、初期記憶回路２３に記憶された特徴パターン
が類似度比較回路２５に入力される。この時類似
度比較回路２５からの特徴パターンとパターン記
憶回路２４からのそれとの各対応するサンプリン
グ時点の各対応するフイルタ３出力値のデータ圧
縮された２ビツトのデータを、共に（１，１）又
は（０，０）ならば〔１〕、それ以外は
〔０〕と
し、各登録パターン毎にその総和を求め、制御信
号出力回路２６に出力する。該制御信号出力回路
２６はその総和の最小値を見つけ、この登録パタ
ーンに対応する制御信号８〜９を出力する。 ここで第２図に示した具体的音声「いち」に就
いて考えてみる。第２図の時刻t1，t2のサンプリ
ング時点でのフイルタ出力値を第４図の表に示し
た。FLT1〜FLT8の各フイルタ出力値の加算平
均値及びこれに1.2と0.8の定数を乗じた敷居値の
数値を第５図に示した。フイルタ出力値をF0と
した場合、 Fo＞１．２／８ΣFi…＋＋ １．２／８Fo＞1/8ΣFi…＋− 1/8ΣFi≧Fo＞０．８／８ΣFi…−＋ ０．８／８ΣFi＞Fo…−− となるように各フイルタ出力値を演算回路６で演
算して第４図で示した圧縮されたデータを得てい
る。 以上述べた処理方法により、２ビツトに圧縮さ
れたデータは次の性質を持つ。 (A) 音声の振巾方向の変動に対する規格化が行な
われている。すなわち、大声で発声したり、ア
クセントをつけたりしても音声の周波数スペク
トルの相対変動を抽出しているので、音声の振
巾方向の変動を無効化する特徴パターンが得ら
れる。 (B) 加算平均値に定数を乗じた数との比較によ
り、データ圧縮を行なつているので、認識処理
と関連し、特徴パラメータの大きな変動のみを
抽出する事により、僅かな発声の差異による変
動を無効化する。 以上(A)，(B)の性質により、本発明に依るデータ
圧縮は、使用するメモリ容量の割には高い認識性
能を提供するものであり、又、使用するメモリ容
量が少いという事から、認識演算処理時間が少い
という事から、認識演算処理時間が速いという長
所を有する。 このようにして得られた特徴パラメータに対す
る認識演算処理は入力された音声に対応する特徴
パターン、認識パターンと、概に登録されている
制御内容に対応する特徴パターン（登録パター
ン）の類似度を演算する事により行なわれる認識
パターンと、登録パターンの各対応するサンプリ
ング時点の、各対応するフイルタの圧縮されたデ
ータが共に＋＋、又は−−の時数値を〔１〕と
し、それ以下を
し、各登録パターン毎にその総和を求め、制御信
号出力回路２６に出力する。該制御信号出力回路
２６はその総和の最小値を見つけ、この登録パタ
ーンに対応する制御信号８〜９を出力する。 ここで第２図に示した具体的音声「いち」に就
いて考えてみる。第２図の時刻t1，t2のサンプリ
ング時点でのフイルタ出力値を第４図の表に示し
た。FLT1〜FLT8の各フイルタ出力値の加算平
均値及びこれに1.2と0.8の定数を乗じた敷居値の
数値を第５図に示した。フイルタ出力値をF0と
した場合、 Fo＞１．２／８ΣFi…＋＋ １．２／８Fo＞1/8ΣFi…＋− 1/8ΣFi≧Fo＞０．８／８ΣFi…−＋ ０．８／８ΣFi＞Fo…−− となるように各フイルタ出力値を演算回路６で演
算して第４図で示した圧縮されたデータを得てい
る。 以上述べた処理方法により、２ビツトに圧縮さ
れたデータは次の性質を持つ。 (A) 音声の振巾方向の変動に対する規格化が行な
われている。すなわち、大声で発声したり、ア
クセントをつけたりしても音声の周波数スペク
トルの相対変動を抽出しているので、音声の振
巾方向の変動を無効化する特徴パターンが得ら
れる。 (B) 加算平均値に定数を乗じた数との比較によ
り、データ圧縮を行なつているので、認識処理
と関連し、特徴パラメータの大きな変動のみを
抽出する事により、僅かな発声の差異による変
動を無効化する。 以上(A)，(B)の性質により、本発明に依るデータ
圧縮は、使用するメモリ容量の割には高い認識性
能を提供するものであり、又、使用するメモリ容
量が少いという事から、認識演算処理時間が少い
という事から、認識演算処理時間が速いという長
所を有する。 このようにして得られた特徴パラメータに対す
る認識演算処理は入力された音声に対応する特徴
パターン、認識パターンと、概に登録されている
制御内容に対応する特徴パターン（登録パター
ン）の類似度を演算する事により行なわれる認識
パターンと、登録パターンの各対応するサンプリ
ング時点の、各対応するフイルタの圧縮されたデ
ータが共に＋＋、又は−−の時数値を〔１〕と
し、それ以下を
〔０〕として、その総和を求め、
その求められた総和の最大なものの登録パターン
に対応する制御信号を出力する。このような認識
演算処理は、入力された音声の各フイルタ出力値
が、僅かに変動する場合は、無視し、安定したフ
イルタ出力を認識演算に大きく作用させるもので
ある。
その求められた総和の最大なものの登録パターン
に対応する制御信号を出力する。このような認識
演算処理は、入力された音声の各フイルタ出力値
が、僅かに変動する場合は、無視し、安定したフ
イルタ出力を認識演算に大きく作用させるもので
ある。
第１図は本発明装置の概略を示すブロツク図、
第２図は音声の各周波数帯域毎のエンベロープ電
圧の波形図、第３図は本発明装置の主要部の構成
を示すブロツク図、第４図は本発明に依るデータ
の圧縮状況を示す表図、第５図はデータ圧縮に用
いる敷居値の表図であつて、３はフイルタ、４は
Ａ／Ｄ、６は演算回路、７は音声記憶回路、１１
は加算回路、１２は遅延回路、１３，１４，１５
は乗算回路、１６はアドレス制御回路、１７，１
８，１９は比較回路、２１は選択スイツチ、２２
はコード変換回路、２３は初期記憶回路、２４は
パターン記憶回路、２５は類似度比較回路、を
夫々示している。
第２図は音声の各周波数帯域毎のエンベロープ電
圧の波形図、第３図は本発明装置の主要部の構成
を示すブロツク図、第４図は本発明に依るデータ
の圧縮状況を示す表図、第５図はデータ圧縮に用
いる敷居値の表図であつて、３はフイルタ、４は
Ａ／Ｄ、６は演算回路、７は音声記憶回路、１１
は加算回路、１２は遅延回路、１３，１４，１５
は乗算回路、１６はアドレス制御回路、１７，１
８，１９は比較回路、２１は選択スイツチ、２２
はコード変換回路、２３は初期記憶回路、２４は
パターン記憶回路、２５は類似度比較回路、を
夫々示している。
Claims (1)
- １ 音声を音声信号に変換するマイクロフオン
と、この音声信号を周波数分析するフイルタと、
該フイルタ出力をデイジタル値に変換するアナロ
グ―デイジタル変換回路と、この変換回路とから
得られるデイジタル化されたフイルタ出力が入力
される演算回路と、から成り、該演算回路は、一
定時間毎にサンプリングされた上記フイルタ出力
の加算平均値に所定定数を乗じた敷居値を算出す
る手段と、該敷居値と上記フイルタとを比較する
手段と、その比較結果に基づいてデータ圧縮を行
なう手段と、該圧縮データと予め記憶された音声
圧縮データとの認識演算を行なう手段と、その認
識演算に依つて特定された音声に対応する制御信
号を出力する手段、とに依つて構成されている事
を特徴とした音声認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11860079A JPS5642295A (en) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Voice identifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11860079A JPS5642295A (en) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Voice identifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5642295A JPS5642295A (en) | 1981-04-20 |
| JPS6148720B2 true JPS6148720B2 (ja) | 1986-10-25 |
Family
ID=14740577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11860079A Granted JPS5642295A (en) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Voice identifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5642295A (ja) |
-
1979
- 1979-09-14 JP JP11860079A patent/JPS5642295A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5642295A (en) | 1981-04-20 |
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