JP5867066B2 - 音声解析装置 - Google Patents
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Description
請求項2に記載の発明は、前記第1音声取得手段は前記装置本体に設けられており、前記第2音声取得手段は前記提げ紐に設けられていることを特徴とする、請求項1記載の音声解析装置である。
請求項3に記載の発明は、前記識別部は、前記第1音圧と前記第2音圧との比較結果に基づき、前記第1音声取得手段および前記第2音声取得手段により取得された音声が前記提げ紐を首に掛けた前記使用者の発話音声か、他者の発話音声かを識別することを特徴とする請求項1または2記載の音声解析装置である。
請求項4に記載の発明は、前記識別部は、当該識別部によって識別された音以外の音についての前記第1音圧と前記第2音圧との比較結果に基づき、前記第1音声取得手段および前記第2音声取得手段により取得された音声が前記提げ紐を首に掛けた前記使用者の発話音声か、他者の発話音声かを識別することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の音声解析装置である。
請求項2の発明によれば、本発明を用いない場合を比べて、音声取得手段により取得される音声のうち、装置本体が衝突することで生じる衝突音を含む音をより正確に識別できる。
請求項3の発明によれば、取得した音声の非言語情報に基づいて発話者が装着者か否かを識別することができる。
請求項4の発明によれば、音声取得手段により取得される音声のうち、少なくとも一部の雑音を除去した状態で、発話者が装着者か否かの識別を行うことができる。
<システム構成例>
図1は、本実施形態による音声解析システムの構成例を示す図である。
図1に示すように、本実施形態のシステムは、端末装置10とホスト装置20とを備えて構成される。端末装置10とホスト装置20とは、無線通信回線を介して接続されている。無線通信回線の種類としては、Wi−Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)、UWB(Ultra Wideband)等の既存の方式による回線を用いて良い。また、図示の例では、端末装置10が1台のみ記載されているが、詳しくは後述するように、端末装置10は、使用者各人が装着して使用するものであり、実際には使用者数分の端末装置10が用意される。以下、端末装置10を装着した使用者を装着者と呼ぶ。
図2は、端末装置10の構成例を示す図である。
上記のように、端末装置10は、各使用者に装着されて使用される。使用者が装着可能とするため、本実施形態の端末装置10は、図2に示すように、装置本体30と、装置本体30に接続された提げ紐40とを備えた構成とする。図示の構成において、使用者は、提げ紐40に首を通し、装置本体30を首から提げて装着する。
次に、本実施形態における発話者の識別方法について説明する。
本実施形態のシステムは、端末装置10に設けられた2つのマイクロフォン11、12により取得された音声の情報を用いて、端末装置10の装着者自身の発話音声と他者の発話音声とを識別する。言い換えれば、本実施形態は、取得音声の発話者に関して自他の別を識別する。また、本実施形態では、取得音声の情報のうち、形態素解析や辞書情報を用いて得られる言語情報ではなく、音圧(マイクロフォン11、12への入力音量)等の非言語情報に基づいて発話者を識別する。言い換えれば、言語情報により特定される発話内容ではなく、非言語情報により特定される発話状況から音声の発話者を識別する。
図3に示す関係において、装着者の口(発声部位)である音源aと第1マイクロフォン11との間の距離をLa1、音源aと第2マイクロフォン12との間の距離をLa2とする。また、他者の口(発声部位)である音源bと第1マイクロフォン11との間の距離をLb1、音源bと第2マイクロフォン12との間の距離をLb2とする。この場合、次の関係が成り立つ。
La1>La2(La1≒1.5×La2〜4×La2)
Lb1≒Lb2
上述したように、音圧は、マイクロフォン11、12と音源との間の距離に応じて距離減衰する。図4において、距離La1の場合の音圧(第1音圧)Ga1と距離La2の場合の音圧(第2音圧)Ga2とを比較すると、音圧Ga2は、音圧Ga1の4倍程度となっている。一方、距離Lb1と距離Lb2とが近似するため、距離Lb1の場合の音圧Gb1と距離Lb2の場合の音圧Gb2とは、ほぼ等しい。そこで、本実施形態では、この音圧比の差を用いて、取得音声における装着者自身の発話音声と他者の発話音声とを識別する。なお、図4に示した例では、距離Lb1、Lb2を60cmとしたが、ここでは音圧Gb1と音圧Gb2とがほぼ等しくなることに意味があり、距離Lb1、Lb2は図示の値に限定されない。
図4を参照して説明したように、装着者自身の発話音声に関して、第2マイクロフォン12の音圧Ga2は、第1マイクロフォン11の音圧Ga1の数倍(例えば4倍程度)である。また、他者の発話音声に関して、第2マイクロフォン12の音圧Gb2は、第1マイクロフォン11の音圧Gb1とほぼ等しい(1倍程度)。そこで、本実施形態では、第2マイクロフォン12の音圧と第1マイクロフォン11の音圧との比に閾値(第1の閾値)を設定する。第1の閾値は、装着者自身の発話音声における音圧比の値と他者の発話音声における音圧比の値との間の値に設定される。そして、音圧比が第1の閾値よりも大きい音声は装着者自身の発話音声と判断し、音圧比が第1の閾値よりも小さい音声は他者の発話音声と判断する。図5に示す例では、第1の閾値を2とし、音圧比Ga2/Ga1は第1の閾値2を超えるので装着者自身の発話音声と判断され、音圧比Gb2/Gb1は第1の閾値2よりも小さいので他者の発話音声と判断されている。
上記のように、端末装置10の使用者は、提げ紐40に首を通し、装置本体30を首から提げて装着する。そして、使用者がこの端末装置10を首から提げている状態において、例えば使用者が動くと、端末装置10が揺れ、端末装置10の装置本体30が他の部材と衝突することがある。このように、装置本体30が他の部材と衝突すると衝突音が発生する。例えば、装置本体30が、端末装置10の使用者の体の一部や、机、あるいは端末装置10以外に使用者が首から提げるIDカードや携帯電話にぶつかることにより、衝突音が発生する。そして、この衝突音は、装着者や他者の発話音声とともに、マイクロフォン11、12によって取得音声として取得される。
以下で、衝突音を取得することと、装着者の発話が他者の発話と認識されることとの関係を説明する。
図6は、マイクロフォン11、12の音圧と衝突音との関係を示した図である。具体的には、図6(a)は衝突音を含む発話音声を取得したマイクロフォン11、12の音圧の変化を示した図であり、図6(b)は、図6(a)に示すマイクロフォン11、12の音圧比の変化を示した図である。
例えば、図6(a)において、端末装置10が他の部材と衝突した際(一点鎖線内)における第1マイクロフォン11の平均音圧(平均ゲイン)Ga1と、第2マイクロフォン12の平均音圧(平均ゲイン)Ga2との関係を比較すると、音圧Ga1が音圧Ga2よりも大きい。これは、第1マイクロフォン11が、第2マイクロフォン12よりも、衝突音を生じさせる装置本体30に近いためである。
さらに、図6(b)において、端末装置10が他の部材と衝突した際(一点鎖線内)における第1マイクロフォン11の平均音圧Ga1と、第2マイクロフォン12の平均音圧Ga2との音圧比は、他の部材と衝突した際(一点鎖線内)以外の音圧比よりも小さい。
図7は、装置本体30と、マイクロフォン11、12との位置の関係を示す図である。
図7に示す関係において、装置本体30の中心である音源Sと第1マイクロフォン11との間の距離をLs1、音源Sと第2マイクロフォン12との間の距離をLs2とする。そして、上記のように、例えば、第1マイクロフォン11は装置本体30の中心から10cm以内の位置に設けられ、第2マイクロフォン12は、装置本体30の中心から25cm〜35cm程度の位置に設けられる。この場合、次の関係が成り立つ。
Ls1<Ls2(2.5×Ls1〜3.5×Ls1≒Ls2)
なお、第1マイクロフォン11が装置本体30に設けられた場合には、距離Ls1はさらに小さくなる。
上述したように、音圧は、マイクロフォン11、12と音源との間の距離に応じて距離減衰する。図8において、距離Ls1の場合の音圧Gs1と距離Ls2の場合の音圧Gs2とを比較すると、音圧Gs2は、音圧Gs1の0.3倍程度となっている。なお、第1マイクロフォン11が装置本体30に設けられた場合には、距離Ls1はさらに小さくなり、これにともない音圧Gs1はさらに大きくなる。したがって、この場合、音圧Gs2は音圧Gs1の0.3倍よりもさらに小さくなる。
図9に示すように、本実施形態では、音圧比が第1の閾値よりも大きい場合(すなわち第2マイクロフォン12の音圧Ga2が第1マイクロフォン11の音圧Ga1の2倍よりも大きい場合)を装着者の発話音声とする。しかし、装着者が発話している区間であっても、衝突音の影響を受け第1マイクロフォン11の音圧Ga1が大きくなると、音圧比が第1の閾値よりも小さくなり、他者が発話している区間と識別され得る。
なお、装着者が発話しているときには、多くの場合身振り手振りを伴うことから、装置本体30による衝突音がより発生しやすい。したがって、この場合、装着者が発話している区間であるにもかかわらず、他者が発話している区間と識別される頻度が高まる。
さらに説明をすると、図8を参照して説明したように、衝突音が発生した際の取得音声に関して、第2マイクロフォン12の音圧Gs2は第1マイクロフォン11の音圧Gs1の数分の一(例えば0.3倍程度)となり得る。一方で、上記のように、装着者の発話音声に関して第2マイクロフォン12の音圧Ga2が第1マイクロフォン11の音圧Ga1の数倍(例えば4倍程度)であり、他者の発話音声に関して第2マイクロフォン12の音圧Gb2は第1マイクロフォン11の音圧Gb1とほぼ等しい(例えば1倍程度)。
図9に示す例では、第2の閾値を0.4とし、音圧比Ga2/Ga1及び音圧比Gb2/Gb1は第2の閾値0.4よりも大きいので衝突音を含まない音声と判断され、音圧比Gs2/Gs1は第2の閾値0.4よりも小さいので衝突音を含む音声と判断されている。
なお、上記の第1の閾値及び第2の閾値は、単なる例示であり、本実施形態のシステムを使用する環境等に応じて、変更可能である。
図10は、本実施形態における端末装置10の動作を示すフローチャートである。
図10に示すように、端末装置10のマイクロフォン11、12が音声を取得すると、各マイクロフォン11、12から取得音声に応じた電気信号(音声信号)が第1増幅器13および第2増幅器14へ送られる(ステップ1001)。第1増幅器13および第2増幅器14は、マイクロフォン11、12からの音声信号を取得すると、信号を増幅して音声解析部15へ送る(ステップ1002)。
そして、ステップ1006で求めた音圧比が第1の閾値よりも大きい場合(ステップ1007でYes)、音声解析部15は、発話音声は装着者自身の発話による音声であると判断する(ステップ1008)。また、ステップ1006で求めた音圧比が第1の閾値よりも小さい場合(ステップ1007でNo)であって、かつステップ1006で求めた音圧比が第2の閾値よりも大きい場合(ステップ1009でYes)、音声解析部15は、発話音声は他者の発話による音声であると判断する(ステップ1010)。さらに、ステップ1006で求めた音圧比が第1の閾値よりも小さい場合(ステップ1007でNo)であって、かつステップ1006で求めた音圧比が第2の閾値よりも小さい場合(ステップ1009でNo)、音声解析部15は、衝突音を含む取得音であると判断する。いわば、音声解析部15は、衝突音を含む取得音を雑音として認識する。なお、本実施形態では、衝突音を含む取得音と判断した場合には、上記のように音声解析部15は装着者の発話音声と他者の発話音声との識別を行わない。
この場合、装着者自身の発話音声は、装着者の口(発声部位)から第1マイクロフォン11までの距離と、装着者の口(発声部位)から第2マイクロフォン12までの距離との差が大きいため、音声取得時刻にある程度の差(時間差)が生じる。一方、他者の発話音声は、装着者の口(発声部位)から第1マイクロフォン11までの距離と、装着者の口(発声部位)から第2マイクロフォン12までの距離との差が小さいため、装着者の発話音声の場合よりも音声取得時刻の時間差が小さい。そこで、音声取得時刻の時間差に対して第1の閾値を設定し、音声取得時刻の時間差が第1の閾値よりも大きい場合には装着者自身の発話と判断し、音声取得時刻の時間差が第1の閾値よりも小さい場合には他者の発話と判断するようにしても良い。
ここで、衝突音を含む発話音声を取得した際の音声解析部15の動作例について説明をする。図11は、本実施形態における端末装置10が衝突音を含む発話音声を取得した際の音声データを示す図である。具体的には、図11(a)は本実施形態とは異なり衝突音を含むことを識別しない場合のマイクロフォン11、12のマイク入力の変化を示した図であり、図11(b)は、衝突音を含むことを識別した場合のマイクロフォン11、12のマイク入力の変化を示した図である。また、図11(a)および図11(b)においては、装着者自身の発話音声と識別された場合をマイク入力1として表し、他者の発話音声と識別された場合をマイク入力0として表している。
本実施形態のシステムでは、複数の端末装置10により上記のようにして得られた発話に関する情報(以下、発話情報)がホスト装置20に集められる。ホスト装置20は、複数の端末装置10から得られた情報を用いて、システムの利用目的や利用態様等に応じて種々の解析を行う。以下、複数の装着者のコミュニケーションに関する情報を取得するシステムとして本実施形態を用いる例を説明する。
図12に示すように、端末装置10をそれぞれ装着した二人の装着者A、装着者Bが会話している場合を考える。このとき、装着者Aの端末装置10Aにおいて装着者の発話として認識される音声は、装着者Bの端末装置10Bでは他者の発話として認識される。反対に、端末装置10Bにおいて装着者の発話として認識される音声は、端末装置10Aでは他者の発話として認識される。
本適用例において、ホスト装置20は、端末装置10から取得した発話情報のうち、会話を行っている装着者の端末装置10からの発話情報(以下、会話情報)を検出する会話情報検出部201と、検出された会話情報を解析する会話情報解析部202とを備える。この会話情報検出部201および会話情報解析部202は、データ解析部23の機能として実現される。
傾聴度=(他者の発話時間)÷(装着者自身の発話時間)
この評価基準は、同一の会話に係る会話情報であっても、各会話参加者の端末装置10から取得した発話情報ごとに異なるものとなる。
Claims (4)
- 装置本体と、
前記装置本体に接続され、当該装置本体を使用者の首から提げるのに用いられる提げ紐と、
前記提げ紐または前記装置本体に設けられ音声を取得する第1音声取得手段と、
前記提げ紐を首に掛けたときに、前記装置本体から前記第1音声取得手段までの音波伝搬経路の距離より、当該装置本体からの音波伝搬経路の距離が大きくなる位置に設けられ音声を取得する第2音声取得手段と、
前記装置本体に設けられ、前記第1音声取得手段により取得された音声の音圧である第1音圧と前記第2音声取得手段により取得された音声の音圧である第2音圧との比較結果に基づき、当該第1音圧が、当該第2音圧よりも予め定められた値以上大きい音を識別する識別部と
を備えることを特徴とする音声解析装置。 - 前記第1音声取得手段は前記装置本体に設けられており、前記第2音声取得手段は前記提げ紐に設けられていることを特徴とする、請求項1記載の音声解析装置。
- 前記識別部は、前記第1音圧と前記第2音圧との比較結果に基づき、前記第1音声取得手段および前記第2音声取得手段により取得された音声が前記提げ紐を首に掛けた前記使用者の発話音声か、他者の発話音声かを識別することを特徴とする請求項1または2記載の音声解析装置。
- 前記識別部は、当該識別部によって識別された音以外の音についての前記第1音圧と前記第2音圧との比較結果に基づき、前記第1音声取得手段および前記第2音声取得手段により取得された音声が前記提げ紐を首に掛けた前記使用者の発話音声か、他者の発話音声かを識別することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の音声解析装置。
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