JPH0648440B2 - 音声特徴抽出装置 - Google Patents

音声特徴抽出装置

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JPH0648440B2
JPH0648440B2 JP57081841A JP8184182A JPH0648440B2 JP H0648440 B2 JPH0648440 B2 JP H0648440B2 JP 57081841 A JP57081841 A JP 57081841A JP 8184182 A JP8184182 A JP 8184182A JP H0648440 B2 JPH0648440 B2 JP H0648440B2
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JP
Japan
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digital filter
band
microphone
frequency
coefficient
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JP57081841A
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JPS58198097A (ja
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寛治 国澤
博 糸山
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音声信号をA/D変換してデジタルフイルタに
より音声の特徴を抽出できるようにした音声特徴抽出装
置に関するものである。
第1図は従来のアナログ的な音声特徴抽出装置の構成を
示すものであり、マイクロホン(1)によつて電気信号に
変換された音声信号はアンプ(2)により増幅され、プリ
エンフアシス回路(3)によつて第2図(a)に示すように+
6dB/OCT程度の高域強調が行なわれ、バンドパス
フイルタ(41)〜(4n)によつて第2図(b)に示すよ
うな1ch〜nchの各周波数帯域毎の周波数成分を抽
出され、整流平滑回路(51)〜(5n)によつて上記抽
出された各周波数成分の平均化出力M1〜Mnが得られる
ようになつている。そしてこれらの平均化出力M1〜Mn
の関係を予め抽出して記憶させておいたデータ(標準パ
ターンという)と比較照合することにより音声を認識す
るようになつているものである。第3図は有声音の場合
における音声の生成系をモデル化して示したものであ
り、まず声帯音源(6)の出力周波数特性は第4図(a)に示
すようにほぼ−12dB/OCTの傾きで高域成分が減
衰している。また音響フイルタの役割を担う声道(7)の
周波数特性は第4図(b)に示すようになつており、発声
される有声音の特徴に応じて複数個の共振点を有してい
る。また口(8)の放射特性は第4図(c)に示すようにほぼ
+6dB/OCTの傾きで高域成分が増加している。し
たがつて発声される有声音の総合周波数特性は第4図
(d)に示すように全体としてほぼ−6dB/OCTの傾
きで減衰することになる。このため仮にマイク(1)の周
波数特性が平坦であると仮定した場合には、上述のよう
にプリエンフアシス回路(3)を設けて音声信号にほぼ+
6dB/OCT程度の高域強調を行なつてからバンドパ
スフイルタ(41)〜(4n)に通さないと正確な音声の
特徴抽出が行なえないという問題があつた。またマイク
ロホン(1)として周波数特性の平坦でない安価なマイク
ロホン(1)を用いた場合には、その周波数特性を補正す
るためにプリエンフアシス回路(3)の内部にピーキング
回路等を付加する必要があり、さらにまたマイクロホン
(1)として電磁形や圧電形、静電形のような各種のマイ
クロホン(1)を使用できるようにするためには、プリエ
ンフアシス回路(3)の特性を可変する必要があり、回路
構成が複雑化するという問題があつた。
本発明は従来例のこのような問題点を解決するために為
されたものであり、プリエンフアシス回路等を用いるこ
となく、マイクロホンの周波数特性を補正することがで
きるようにした音声特徴抽出装置を提供することを目的
とするものである。
以下本発明の構成を図示実施例について説明する。第5
図は本発明の一実施例に係る音声特徴抽出回路の構成を
示すブロツク図であり、マイクロホン(1)によつて電気
信号に変換された音声信号はアンプ(2)により増幅さ
れ、A/D変換器(9)によつてデジタル信号に変換され
る。(10)はデジタルフイルタであり、1ch〜nchの
バンドパスフイルタに相当するものである。第6図はか
かるデジタルフイルタ(10)の1ch分の構成を示すもの
であり、(11)は加算回路、(12)は乗算回路である。また
(13)は1サンプリング時間分の遅延回路である。各乗算
回路(12)に付記したA、a1、a2、−b1、−b2はそれ
ぞれ乗算係数を表わしており、かかるデジタル回路の伝
達関数H(z)は、次式で与えられるものである。
したがつてこの式の係数A、a1、a2、b1、b2を変え
ることによつて1ch分のデジタルフイルタ(10)の周波
数特性H(eiw)〔ただしwは規格化角周波数〕を変え
ることができるものである。そしてかかるデジタルフイ
ルタ(10)の係数A、a1、a2、b1、b2などはパラメー
タRAM(14)に一時的に記憶されているものである。デ
ジタルフイルタ(10)は1ch〜nchの各周波数帯域に
ついて個別に設けてn個のバンドパスフイルタとして使
用するものであるが、パラメータRAM(14)の内容を書
き変えることにより1つのデジタルフイルタ(10)を1c
h〜nchについて時分割的に使用するようにしてもか
まわない。ここに、デジタルフイルタ(10)は、係数A、
、a、b、bの設定値に応じて入出力の振幅
比が各帯域毎に設定されるのであり、各帯域毎の入出力
の振幅比の組み合わせによつて、全体としての周波数特
性が設定される。1ch〜nchの各周波数領域の成分
は絶対値回路(15)および平均化回路(16)によりデジタル
的に整流平滑されてマイクロコンピユータのコモンパス
(17)に入力され、CPU(18)とプログラムROM(19)と
の制御の下に、標準パターンメモリ(20)の内容と照合さ
れるものである。(21)はパラメータRAM(14)に転送さ
れるデジタルフイルタ(10)の係数A、a1、a2、b1
2を各種のマイクロホン(1)についてそれぞれ記憶せる
パラメータROMである。また(22)はマイクロホン(1)
の種類を選択するためのスイツチである。第7図(a)〜
(d)は各種のマイクロホン(1)の周波数特性を示すもので
あり、同図(a)は可動コイル電動形マイクロホンの周波
数特性を示しており、同図(b)〜(d)は順に、電磁形、静
電形、および圧電形の各マイクロホンの周波数特性をそ
れぞれ示すものである。第8図のフローチヤートはマイ
クロホン種類選択スイツチ(22)の状態を調べてデジタル
フイルタ(10)の周波数特性を切り換える動作を示すもの
であり、かかる切り換え動作はプログラムROM(19)の
制御の下でCPU(18)によつて行なわれるものである。
まず手近にある安価なマイクロホン(1)を第5図回路の
アンプ(2)に接続し、マイクロホン種類選択スイツチ(2
2)をセツトすると、CPU(18)はマイクロホン種類選択
スイツチ(22)の状態を読み込んでどのマイクロホン(1)
が接続されているかを調べる。次にそのマイクロホン
(1)の周波数特性を補償するようなデジタルフイルタ(1
0)の周波数特性を得るための乗算係数A、a1、a2、b
1、b2をパラメータROM(21)から読み出す。そして読
み出された乗算係数をデジタルフイルタ(10)のパラメー
タRAM(14)に転送する。以上の動作によつてデジタル
フイルタ(10)の周波数特性をマイクロホン(1)の種類に
応じた周波数特性に設定することができるものである。
しかしてこのデジタルフイルタ(10)は第1図従来例回路
におけるプリエンフアシス回路(3)の機能をも兼ねてお
り、マイクロホン(1)とアンプ(2)との総合出力特性が第
9図(a)に示すような特性である場合には、デジタルフ
イルタ(10)の周波数特性は第9図(b)に示すように1c
hからnchまで順次振幅が大きくなるように設定され
ている。またマイクロホン(1)の周波数特性を補償でき
るように、(n−1)chの出力はやや小さく設定され
ている。これによつてデジタルフイルタ(10)から得られ
る出力の総合周波数特性は第9図(c)に示すようにほぼ
+6dB/OCTのプリエンフアシスをかけた場合と同
様の特性となるものである。
本発明は以上のように構成されており、音声周波数帯域
を複数個の帯域に区分して各帯域毎の周波数成分を抽出
するとともに入出力の振幅比を各帯域毎に設定できるデ
ジタルフイルタと、マイクロホンから出力される音声信
号をA/D変換してデジタルフイルタに入力するA/D
変換器と、デジタルフイルタから出力される各帯域毎の
周波数成分を分析して音声の特徴を分析する手段とを備
えて成る音声特徴抽出装置において、マイクロホンの周
波数特性のひずみを相殺するように設定したデジタルフ
ィルタの各帯域毎の係数を格納しこの係数をデジタルフ
ィルタに入力するパラメータRAMを設けたものである
から、周波数特性の平坦な高価なマイクロホンを使用す
る必要がなく、周波数特性に若干ひずみのある安価なマ
イクロホンを使用することができるという利点を有する
ものである。しかも、音声周波数帯域を複数個の帯域に
区分して各帯域毎の周波数成分を分析するデジタルフィ
ルタを用い、各帯域毎にデジタルフィルタの入出力の振
幅比を設定する係数をパラメータRAMより入力してマ
イクロホンの周波数特性のひずみを相殺するので、従来
構成では等しく設定されていたデジタルフィルタの各帯
域毎の入出力の振幅比を、マイクロホンの周波数特性に
合わせた各帯域ごとの係数をパラメータRAMに格納し
ておくだけで、マイクロホンの周波数特性を補償するこ
とができるのである。その結果、ハードウェアおよびソ
フトウェアのいずれについても付加要素がなく、周波数
成分の分析を行うデジタルフィルタの各帯域毎の係数を
変更するだけで、マイクロホンの周波数特性の補償にも
兼用でき、この種の目的をほぼ最少のコストで実現でき
るという利点を有する。要するに、マイクロホンの周波
数特性の補償という課題を解決するために、従来は別途
に補償用のフィルタのようなハードウェアやソフトウェ
アによる付加要素を必要としていたのに対して、本発明
では周波数分析用の各帯域毎の入出力の振幅比をマイク
ロホンの周波数特性に合わせて設定するだけであるか
ら、付加要素が不要であるという優れた効果を奏するの
である。なお実施例の説明において述べたように、使用
するマイクロホンの種類に応じてデジタルフイルタの各
帯域毎の入出力の振幅比を切り換える選択スイツチを設
けるようにすれば、種々のマイクロホンを使用すること
ができるので好都合なものである。またデジタルフイル
タから出力される各帯域毎の周波数成分がほぼ6dB/
OCTの傾きで高域強調されるようにデジタルフイルタ
の各帯域毎の入出力の振幅比を設定しておけば、音声が
ほぼ−6dB/OCTの傾きで高域減衰する特性を相殺
でき、しかもかかる高域強調を特別なプリエンフアシス
回路を用いることなく行うことができるので頗る好都合
なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例のブロツク図、第2図(a)(b)は同上の動
作説明図、第3図は音声生成系のモデルを示すブロツク
図、第4図(a)〜(d)は同上の各部の周波数特性を示す
図、第5図は本発明の一実施例のブロツク図、第6図は
同上の要部回路図、第7図(a)〜(d)は種々のマイクロホ
ンの周波数特性を示す図、第8図は同上の実施例の動作
説明用のフローチヤート、第9図(a)〜(c)は同上の実施
例の各部の周波数特性を示す図である。 (1)はマイクロホン、(9)はA/D変換器、(10)はデジタ
ルフイルタ、(18)はCPUである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−64797(JP,A) 特開 昭56−83799(JP,A) 実開 昭51−95833(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音声周波数帯域を複数個の帯域に区分して
    各帯域毎の周波数成分を抽出するとともに外部から入力
    する係数に応じて入出力の振幅比を各帯域毎に設定でき
    るデジタルフィルタと、マイクロホンから出力される音
    声信号をA/D変換してデジタルフィルタに入力するA
    /D変換器と、デジタルフィルタから出力される各帯域
    毎の周波数成分を分析して音声の特徴を分析する手段と
    を備えて成る音声特徴抽出装置において、マイクロホン
    の周波数特性のひずみを相殺するように設定したデジタ
    ルフィルタの各帯域毎の係数を格納しこの係数をデジタ
    ルフィルタに入力するパラメータRAMを設けて成るこ
    とを特徴とする音声特徴抽出装置。
  2. 【請求項2】使用するマイクロホンの種類に応じた複数
    種類の係数を格納したパラメータROMと、パラメータ
    ROMからパラメータRAMに転送する係数を選択して
    デジタルフィルタの各帯域毎の入出力の振幅比を切り換
    える選択スイッチとを設けて成ることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の音声特徴抽出装置。
  3. 【請求項3】デジタルフィルタから出力される各帯域毎
    の周波数成分がほぼ6dB/OCTの傾きで高域強調さ
    れるようにパラメータRAMに格納するデジタルフィル
    タの各帯域毎の係数を設定して成ることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項または第2項記載の音声特徴抽出装
    置。
JP57081841A 1982-05-15 1982-05-15 音声特徴抽出装置 Expired - Lifetime JPH0648440B2 (ja)

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JPS58198097A JPS58198097A (ja) 1983-11-17
JPH0648440B2 true JPH0648440B2 (ja) 1994-06-22

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